成型機(jī)傳遞環(huán)瓦塊寬度對(duì)全鋼子午線輪胎動(dòng)平衡性能的影響

初坤龍，孫 藝，武茂軍，姜文峰，張彥軍

[浦林成山（山東）輪胎有限公司，山東 榮成 264300]

隨著高速公路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的不斷發(fā)展，汽車高速行駛里程相應(yīng)延長(zhǎng)，輪胎的動(dòng)平衡性能顯得越來(lái)越重要。當(dāng)輪胎在較低速度下行駛時(shí)，相比動(dòng)平衡性能好的輪胎，動(dòng)平衡性能差的輪胎不會(huì)有明顯的顛簸感；但當(dāng)行駛速度提高時(shí)，方向盤抖動(dòng)、上下顛簸、輪胎異常磨損及噪聲等缺陷會(huì)明顯體現(xiàn)出來(lái)[1-3]。因此改善輪胎動(dòng)平衡性能是目前各輪胎企業(yè)提升產(chǎn)品質(zhì)量的主要工作之一。

輪胎動(dòng)平衡性能不良除了會(huì)影響用戶體驗(yàn)外，還會(huì)對(duì)配套廠家生產(chǎn)成本造成影響。汽車生產(chǎn)廠家在車輛出廠前會(huì)根據(jù)輪胎動(dòng)平衡數(shù)值為輪胎配備一定質(zhì)量的鉛塊，進(jìn)而達(dá)到平衡的效果。這樣不但會(huì)增加配套廠家的成本也會(huì)增大整車的質(zhì)量，與當(dāng)前綠色環(huán)保的理念相悖。

輪胎主要是由層疊橡膠、纖維及鋼絲簾線等各種材料經(jīng)過相應(yīng)的制造工藝制備而成，因此，在制造過程中或多或少會(huì)存在半成品/成品尺寸、質(zhì)量不均勻的情況。這些情況統(tǒng)稱為輪胎的不均勻現(xiàn)象，通過輪胎動(dòng)平衡檢測(cè)機(jī)可檢測(cè)出不合格項(xiàng)，并進(jìn)行有針對(duì)性的改進(jìn)。全鋼子午線輪胎動(dòng)平衡檢測(cè)項(xiàng)目包括徑向跳動(dòng)、側(cè)向跳動(dòng)、凹凸度、動(dòng)不平衡及靜不平衡等。

動(dòng)不平衡是指輪胎直徑方向和端面方向上對(duì)稱部位的質(zhì)量不相等，即通過輪胎重心的主慣性軸與其旋轉(zhuǎn)軸交錯(cuò)，且相交于輪胎的重心上。輪胎動(dòng)不平衡的表現(xiàn)為輪胎在旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生一對(duì)離心力的力偶，反映輪胎徑向?qū)蔷€方向的不平衡。

輪胎動(dòng)不平衡的影響因素較多，包括半成品工序（停放時(shí)間、尺寸均勻性、拉伸、接頭量等）、成型工序（接頭定位角度、成型設(shè)備精度、偏心量及對(duì)中性、貼合拉伸等）、硫化工序（模具錯(cuò)邊、胎圈出邊、冷卻時(shí)間及胎坯變形等）、動(dòng)平衡檢測(cè)工序（檢測(cè)設(shè)備精度、口部潤(rùn)滑情況等）[4-6]。

本工作主要從成型機(jī)胎面組合件傳遞環(huán)瓦塊寬度入手，通過調(diào)整瓦塊寬度以保證胎面夾持穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)胎坯定型后胎面組合件前后均勻、左右對(duì)稱，以達(dá)到改善成品輪胎動(dòng)平衡性能的目的。

1 試驗(yàn)設(shè)備及測(cè)試方法

1.1 主要試驗(yàn)設(shè)備

LCZ-PB型兩鼓成型機(jī)，北京航空制造工程研究所產(chǎn)品；動(dòng)平衡檢測(cè)機(jī)，日本國(guó)際計(jì)測(cè)器株式會(huì)社產(chǎn)品。

1.2 檢測(cè)方法

試驗(yàn)選擇7.00R16LT規(guī)格產(chǎn)品，動(dòng)平衡檢測(cè)條件：轉(zhuǎn)速為300 r·min-1，充氣壓力為0.62 MPa，測(cè)定前輪胎冷卻且胎圈部位充分潤(rùn)滑。同時(shí)有如下試驗(yàn)要求。

（1）選用同一批次半成品，用同一臺(tái)成型機(jī)成型，每個(gè)方案成型胎坯不少于200條。

（2）在成型前對(duì)成型機(jī)增加臨時(shí)精度校驗(yàn)計(jì)劃，排除一些不良影響因素，確保所得數(shù)據(jù)有較強(qiáng)的參考性。

（3）瓦塊安裝后進(jìn)行橢圓度檢測(cè)，保證夾持胎面均勻無(wú)變形。

2 改進(jìn)前狀態(tài)分析

輪胎胎坯成型過程：主機(jī)手在主鼓上按工藝要求貼合胎側(cè)、內(nèi)襯層、增強(qiáng)層、胎體、胎肩墊膠和胎圈（統(tǒng)稱胎體組合件）；輔機(jī)手在輔鼓上貼合帶束層和胎面（統(tǒng)稱胎面組合件），最終通過定型和壓合形成胎坯。定型過程：輔機(jī)手生產(chǎn)的胎面組合件經(jīng)過傳遞環(huán)的夾持、傳遞，在成型鼓上與主機(jī)手生產(chǎn)的胎體組合件完成定中，并在中心壓及機(jī)頭收縮的配合下，兩者逐漸粘合并成為一個(gè)整體。

在輪胎胎坯成型過程中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)定型完成后胎面偏離中心的情況，但確認(rèn)各成型參數(shù)和貼合操作均符合工藝要求。異常情況為在定型過程中胎面組合件與胎體組合件接觸受力后，胎面組合件在未脫離傳遞環(huán)夾持的情況下，與傳遞環(huán)瓦塊產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)，當(dāng)傳遞環(huán)夾持松開后可發(fā)現(xiàn)胎面中心偏離成型鼓中心線。輪胎硫化后動(dòng)平衡檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)單邊不平衡量較正常輪胎增大。

經(jīng)分析造成此現(xiàn)象的主要原因?yàn)閭鬟f環(huán)的夾持瓦塊與所夾持的胎面為兩點(diǎn)接觸，兩點(diǎn)間存在較大空隙，導(dǎo)致夾持不穩(wěn)定，受力時(shí)容易發(fā)生滑動(dòng)。胎面設(shè)計(jì)多為中間薄、肩部厚的結(jié)構(gòu)，在肩部?jī)?nèi)側(cè)與中心平坦區(qū)域過渡處多存在坡度，目前傳遞環(huán)瓦塊寬度（A）為100 mm，小規(guī)格胎面胎肩內(nèi)端點(diǎn)距離（C）多大于100 mm，B為胎面中間平坦區(qū)域?qū)挾?，如圖1所示。此時(shí)瓦塊與胎面為兩點(diǎn)接觸，且固定針處于懸空狀態(tài)，起不到穩(wěn)定夾持的作用，定型時(shí)在內(nèi)壓的擠壓作用下胎面極易與瓦塊產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)，導(dǎo)致定中異常。

圖1 胎面與傳遞環(huán)瓦塊配合結(jié)構(gòu)示意

按照改進(jìn)思路，只有A≤B才能避免此現(xiàn)象，保證夾持穩(wěn)定。統(tǒng)計(jì)目前小規(guī)格產(chǎn)品B最小為60 mm，分析50 mm寬度瓦塊可滿足使用要求。

3 改進(jìn)方案及成效

試驗(yàn)方案：調(diào)整胎面?zhèn)鬟f環(huán)瓦塊寬度。使用100和50 mm寬度瓦塊進(jìn)行試驗(yàn)對(duì)比（見圖2）。

圖2 不同寬度瓦塊

胎坯成型過程：使用50 mm寬度瓦塊后，在定型過程中胎面與傳遞環(huán)瓦塊面未發(fā)生相對(duì)位移，證明50 mm寬度瓦塊可固定住胎面（見圖3）。

圖3 改進(jìn)后胎面定型情況

成品動(dòng)平衡檢測(cè)數(shù)據(jù)如圖4—6所示。由分析數(shù)據(jù)可以看出：調(diào)整瓦塊寬度后輪胎單邊不平衡量減小30%左右，且穩(wěn)定性均有所提高；輪胎側(cè)向和徑向跳動(dòng)量均減小5%左右，與改進(jìn)前相差不大。

圖4 改進(jìn)前后輪胎單邊不平衡量對(duì)比

圖5 改進(jìn)前后輪胎側(cè)向跳動(dòng)量對(duì)比

圖6 改進(jìn)前后輪胎徑向跳動(dòng)量對(duì)比

4 結(jié)論

通過優(yōu)化傳遞環(huán)瓦塊尺寸，使其夾持胎面復(fù)合件時(shí)可與其完全接觸進(jìn)而充分利用固定針的作用，避免胎面復(fù)合件在脫離夾持器之前產(chǎn)生滑動(dòng)，可顯著提高輪胎動(dòng)平衡性能。從此次試驗(yàn)中得到啟發(fā)，后續(xù)在工裝設(shè)計(jì)時(shí)，需充分考慮生產(chǎn)適用性，使其最大限度地服務(wù)于所生產(chǎn)的產(chǎn)品，才可以做到產(chǎn)品質(zhì)量可控且穩(wěn)定。通過對(duì)產(chǎn)品工藝標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，將現(xiàn)場(chǎng)工裝及工藝條件進(jìn)行分類，使每個(gè)產(chǎn)品都有適宜的生產(chǎn)條件，進(jìn)一步保證產(chǎn)品質(zhì)量。