半鋼子午線(xiàn)輪胎材料貼合偏心對(duì)錐度的影響研究

樊龍龍

(雙錢(qián)集團(tuán)（安徽）回力輪胎有限公司，安徽 蕪湖 241000)

隨著家用轎車(chē)逐漸普及，人們對(duì)車(chē)輛的功能不再局限于行駛功能，其駕駛操控感及舒適感逐漸被重視，而汽車(chē)的駕駛操控及舒適感部分來(lái)源于輪胎與地面之間的作用力。因此輪胎的均勻性對(duì)駕駛操控感和車(chē)輛舒適性表現(xiàn)至關(guān)重要，在半鋼子午線(xiàn)輪胎均勻性指標(biāo)中錐度（Conicity）項(xiàng)目則是體現(xiàn)輪胎行駛偏向的重要指標(biāo)，其數(shù)值的絕對(duì)值越高對(duì)駕駛?cè)藛T的方向操控影響越大。

目前國(guó)內(nèi)知名半鋼子午線(xiàn)輪胎制造企業(yè)已近百家，各家企業(yè)對(duì)輪胎錐度的控制都已成為必檢項(xiàng)，特別是在對(duì)OE客戶(hù)的產(chǎn)品需求上更是嚴(yán)格控制錐度數(shù)值的絕對(duì)值大小，而錐度數(shù)值絕對(duì)值越接近0，越能反應(yīng)制造工藝控制的精確性及技術(shù)先進(jìn)性，由此可見(jiàn)輪胎錐度項(xiàng)目指標(biāo)的重要性。

然而子午線(xiàn)輪胎的錐度是怎樣產(chǎn)生的？在制造過(guò)程中存在哪些影響因素，其影響程度如何？這些問(wèn)題自然會(huì)在各家輪胎制造企業(yè)中普遍存在。經(jīng)過(guò)幾十年對(duì)輪胎制造的經(jīng)驗(yàn)積累，多數(shù)企業(yè)都有豐富的經(jīng)驗(yàn)，熟練掌握了如何調(diào)整和改進(jìn)輪胎的錐度的方法，但是在制造過(guò)程對(duì)錐度的影響因素較多，不同因素產(chǎn)生的影響程度不同，如何通過(guò)數(shù)據(jù)分析來(lái)判斷精確調(diào)整量，是我們的主要研究方向。

為了在輪胎制造過(guò)程中準(zhǔn)確判斷錐度問(wèn)題程度，我們?cè)谇拜厒兎窒淼墓ぷ鹘?jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上展開(kāi)材料貼合偏心對(duì)錐度的影響研究，得到偏心量與錐度數(shù)據(jù)大小之間的關(guān)系。

1 子午線(xiàn)輪胎錐度主要影響因素介紹

輪胎產(chǎn)生錐度后，其轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程會(huì)始終存在朝一個(gè)方向的側(cè)向力。多數(shù)情況下錐度產(chǎn)生的原因與材料對(duì)稱(chēng)性關(guān)系較強(qiáng)，主要有帶束層貼合偏心、胎面貼合偏心、冠帶層材料貼合偏心、帶束層及胎面復(fù)合件的中心與胎體筒的中心偏差、胎面半制品左右厚度差異、生胎中心與模具中心偏差、成型鼓的左右周長(zhǎng)差等因素。根據(jù)行業(yè)中工程師們的經(jīng)驗(yàn)分享，我們將對(duì)主要材料貼合偏心進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，并將各因素對(duì)錐度的影響程度轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)以供參照。

2 子午線(xiàn)輪胎錐度特征

根據(jù)輪胎錐度的特征整理了表1內(nèi)容，其具有大小和方向性的重要特征。

表1 子午線(xiàn)輪胎錐度數(shù)據(jù)特征

我們都知道各材料貼合過(guò)程產(chǎn)生偏心會(huì)對(duì)錐度造成影響，但各材料偏心程度大小與錐度數(shù)據(jù)變化存在怎樣的關(guān)系是我們實(shí)驗(yàn)研究的主要目的。由于不同規(guī)格本身設(shè)計(jì)的材料尺寸差異及使用骨架材料不同可能對(duì)錐度影響量不同，為了避免設(shè)計(jì)因素變量的影響，本研究中均選取195/65R15 91V規(guī)格進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析。

3 實(shí)驗(yàn)

3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

本研究性實(shí)驗(yàn)的輪胎成型使用北京敬業(yè)機(jī)械設(shè)備有限公司的兩次法成型機(jī)；硫化使用山東豪邁機(jī)械科技股份有限公司的模具及益陽(yáng)橡膠塑料機(jī)械集團(tuán)有限公司的硫化機(jī)；檢測(cè)使用日本國(guó)際計(jì)測(cè)株式會(huì)社均勻性檢測(cè)機(jī)。

3.2 帶束層、冠帶層、胎面貼合偏心影響實(shí)驗(yàn)

半鋼子午線(xiàn)輪胎成型二段使用主要材料共兩層帶束層材料，一層冠帶材料，一層胎面材料。按照單一變量原則，分別進(jìn)行1次參照實(shí)驗(yàn)和4次材料偏心實(shí)驗(yàn)。

參照組，各材料進(jìn)行正常貼合確認(rèn)穩(wěn)定（見(jiàn)圖1），實(shí)驗(yàn)過(guò)程使用帶束材料寬度變化控制0.5 mm以?xún)?nèi)，其它材料寬度變化控1 mm以?xún)?nèi)，使用的胎體筒在制作過(guò)程中材料貼合對(duì)稱(chēng)性偏差小于1 mm，成型5條生胎。

圖1 帶束層、冠帶層、胎面貼合

實(shí)驗(yàn)組方案一，下層帶束貼合偏心實(shí)驗(yàn)，確認(rèn)除下層鋼絲帶束層材料外的其它材料貼合與參照組一致，將下層帶束層材料通過(guò)糾偏控制參數(shù)整體向左調(diào)整1 mm，并人工測(cè)量確認(rèn)與對(duì)照組比較偏左1 mm，實(shí)驗(yàn)成型5條生胎。

實(shí)驗(yàn)組方案二，上層帶束貼合偏心實(shí)驗(yàn)，確認(rèn)除上層鋼絲帶束層材料外的其它材料貼合與參照組一致，將下層帶束層材料通過(guò)糾偏控制參數(shù)整體向左調(diào)整1 mm，并人工測(cè)量確認(rèn)與參照組比較偏左1 mm，實(shí)驗(yàn)成型5條生胎。

實(shí)驗(yàn)組方案三，冠帶層貼合偏心實(shí)驗(yàn)，確認(rèn)除冠帶層材料外的其它材料貼合與參照組一致，將冠帶層材料貼合通過(guò)參數(shù)控制整體向左調(diào)整1 mm，并人工測(cè)量確認(rèn)與參照組比較偏左1 mm，實(shí)驗(yàn)5條生胎。

實(shí)驗(yàn)組方案四，胎面貼合偏心實(shí)驗(yàn)，確認(rèn)除胎面材料外的其它材料貼合與參照組一致，將胎面材料貼合通過(guò)機(jī)械定中控制整體向左調(diào)整1 mm，并人工測(cè)量確認(rèn)與參照組比較偏左1 mm，實(shí)驗(yàn)5條生胎。

為了避免硫化過(guò)程因素影響，以上5組實(shí)驗(yàn)胎統(tǒng)一在同一個(gè)模具中硫化來(lái)固定硫化因素。輪胎全部硫化后收集好成品胎在同一臺(tái)均勻性檢測(cè)設(shè)備中進(jìn)行檢測(cè)，并記錄各組實(shí)驗(yàn)胎的錐度數(shù)據(jù)。

3.3 帶束層及胎面復(fù)合件的中心與胎體筒的中心偏差影響實(shí)驗(yàn)

兩次法成型中帶束層及胎面復(fù)合件需要通過(guò)傳遞環(huán)裝置傳送到指定位置，再與胎體筒充氣后成型，兩者的中心偏差可能會(huì)產(chǎn)生較大影響，因此我們將通過(guò)實(shí)驗(yàn)調(diào)整復(fù)合件的中心來(lái)研究對(duì)輪胎錐度的影響量（見(jiàn)圖2）。

圖2 帶束層及胎面復(fù)合件中心與胎體筒中心

參照組，各材料進(jìn)行正常貼合確認(rèn)穩(wěn)定，實(shí)驗(yàn)過(guò)程使用帶束材料尺寸變化控制0.5 mm以?xún)?nèi)，其它材料寬度變化控1 mm以?xún)?nèi)，使用的胎體筒在制作過(guò)程中材料貼合對(duì)稱(chēng)性偏差小于1 mm，成型5條生胎。

實(shí)驗(yàn)組，各材料進(jìn)行正常貼合確認(rèn)與對(duì)照組一致，使用的胎體筒與參照組使用的是同一批次且制作控制的要求一致。將貼合好的帶束層及胎面復(fù)合件制作完成后，通過(guò)調(diào)整傳遞環(huán)停留在胎體筒中心偏左1mm的位置，來(lái)改變帶束層及胎面復(fù)合件相對(duì)胎體的中心位置，成型5條生胎。

為了避免硫化過(guò)程因素影響，以上兩組實(shí)驗(yàn)胎統(tǒng)一在同一個(gè)模具中硫化來(lái)固定硫化因素。輪胎全部硫化后收集好成品胎在同一臺(tái)均勻性檢測(cè)設(shè)備中進(jìn)行檢測(cè)，并記錄各組實(shí)驗(yàn)胎的錐度數(shù)據(jù)。

3.4 成品輪胎均勻性檢測(cè)條件

以上所有參照組與實(shí)驗(yàn)組的輪胎在檢測(cè)錐度數(shù)據(jù)時(shí)，檢測(cè)的環(huán)境溫度、輪胎充氣壓力、主軸轉(zhuǎn)速、負(fù)荷等條件均參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

4.1 帶束層、冠帶層、胎面貼合偏心影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)共5組，一組參照組，四組分別調(diào)整單一材料偏心實(shí)驗(yàn)，對(duì)應(yīng)檢測(cè)結(jié)果如表2所示。

表2 帶束層、冠帶層、胎面貼合偏心影響錐度數(shù)據(jù)

從以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，下層帶束層偏心1 mm對(duì)錐度數(shù)值大小平均影響2.23 kgf；上層帶束層偏心1 mm對(duì)錐度數(shù)值大小平均影響3.3 kgf；冠帶層偏心1 mm對(duì)錐度數(shù)值大小平均影響0.52 kgf；胎面偏心1 mm對(duì)錐度數(shù)值大小平均影響1.06 kgf。數(shù)據(jù)顯示，在同樣的偏心量情況下，上層帶束材料影響程度最大，冠帶層材料影響程度最小。

由于我公司在生胎成型過(guò)程中位于操作側(cè)面向生胎的左側(cè)貼合條形碼，在均勻性檢測(cè)時(shí)條形碼側(cè)朝上，根據(jù)輪胎的錐度具有方向性，我們推斷出當(dāng)帶束層、冠帶層、胎面等材料貼合偏左時(shí)，產(chǎn)生錐度方向性影響為“＋”，即當(dāng)輪胎條形碼朝前進(jìn)方向的左側(cè)時(shí)，因材料偏向條形碼側(cè)，其偏心產(chǎn)生的側(cè)向力始終朝右。反之則成型時(shí)材料偏右時(shí)，產(chǎn)生的錐度方向性影響為“－ ”。

4.2 帶束層及胎面復(fù)合件的中心與胎體筒的中心偏差影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)共兩組，一組對(duì)照組，一組調(diào)整帶束層及胎面復(fù)合件的中心位置相對(duì)參照組偏差1 mm實(shí)驗(yàn)，對(duì)應(yīng)檢測(cè)結(jié)果如表3所示。

表3 組件中心與胎體中心偏差影響錐度數(shù)據(jù)

從以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，帶束層及胎面復(fù)合件中心與胎體筒中心偏差1mm對(duì)錐度數(shù)值大小平均影響6.11 kgf，同時(shí)說(shuō)明其中心偏差對(duì)錐度影響程度較大。同樣當(dāng)帶束層及胎面復(fù)合件中心偏左（偏向條形碼側(cè)），產(chǎn)生錐度方向性影響為“＋”，即當(dāng)輪胎條形碼朝前進(jìn)方向的左側(cè)時(shí)，復(fù)合件中心偏向條形碼側(cè)，其偏心產(chǎn)生的側(cè)向力始終朝右。反之則 復(fù)合件中心偏右時(shí)，產(chǎn)生的錐度方向性影響為“－”。

5 結(jié)論

實(shí)驗(yàn)研究了帶束層、冠帶層、胎面貼合偏心、帶束層及胎面復(fù)合件中心與胎體筒中心偏差等因素對(duì)輪胎錐度的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)帶束層、冠帶層、胎面材料貼合、帶束層及胎面復(fù)合件中心相對(duì)胎體筒中心偏左（偏向均勻性檢測(cè)的上方）都會(huì)產(chǎn)生“＋”方向的影響，反之則產(chǎn)生“－”方向的影響。在材料貼合偏心因素中，同樣偏心量的前提下，帶束層及胎面復(fù)合件的中心與胎體筒的中心偏差影響量＞上層帶束層影響量＞下層帶束層影響量＞胎面影響量＞冠帶層影響量。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)還表明，單個(gè)帶束層材料貼合中心每偏心1 mm，平均影響2.8 kgf左右；帶束層及胎面復(fù)合件中心與胎體筒中心每偏差1 mm，平均影響6 kgf左右，影響程度較大。由于不同規(guī)格使用材料的寬度、厚度、鋼絲結(jié)構(gòu)等差異，同樣的偏心量對(duì)錐度的影響程度可能不同，但以上實(shí)驗(yàn)結(jié)論中材料偏心的方向與影響錐度方向的關(guān)系及影響程度的相對(duì)趨勢(shì)在不同規(guī)格中是一致的。

因此在子午線(xiàn)輪胎制造過(guò)程中為了穩(wěn)定輪胎錐度品質(zhì)，針對(duì)帶束層、冠帶層、胎面材料貼合偏心、帶束層及胎面組件與胎體筒中心偏差等因素方面，尤其要重點(diǎn)控制帶束層及胎面復(fù)合件中心與胎體中心的一致性，其次要控制帶束層材料貼合對(duì)中性。