輪胎試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1、近幾年，中國輪胎行業(yè),尤其是全鋼載重子午線輪胎行業(yè)發(fā)展迅速，對(duì)輪胎質(zhì)量和性能的要 求越來越高。由于全鋼載重子午線輪胎原有的幾種鋼絲簾線制作工藝繁瑣、成本高且性能一 般，所以貝卡爾特公司和北京橡膠工業(yè)研究設(shè)計(jì)院合作,對(duì)鋼絲骨架材料進(jìn)行了深入研究，將 3 X0. 22 + 9 X0. 20CCHT ,0. 365 + 6 X0. 35HT BETRU 和5 X0135HI 幾種新型鋼絲 簾線應(yīng)用于全鋼載重子午線輪胎生產(chǎn),并對(duì)成品輪胎進(jìn)行性能測試，取得了滿意結(jié)果。1輪胎試驗(yàn)設(shè)計(jì)本研究選擇10.00R20輪胎作為試驗(yàn)對(duì)象，輪胎試制方案見表1。2實(shí)驗(yàn)2.1主要原材料3 X0.22 + 9 X0.20CC

2、H T , 0.365 + 6 X0.35HT BETRU 和5 X0.35HI 鋼絲簾線， 貝卡爾特鋼簾線有限公司產(chǎn)品。3 + 9 + 15 X0.175 + 1 ,3 X4 X0.22HE和未經(jīng)預(yù)變形 工藝普通型0.365 +6 X0.35HT鋼絲簾線，國內(nèi)某鋼簾線廠產(chǎn)品。2.2主要試驗(yàn)設(shè)備四輥鋼絲簾布?jí)貉訖C(jī)，日本IHI公司產(chǎn)品；表1輪胎試制方案方案11#帶束層尸帶柬層3 + 9 + 15 X0. 175 + 10 365 +6 1#帶束層尸帶柬層3 + 9 + 15 X0. 175 + 10 365 +6 X0.35HT。、365斗6 X0.35HT3 X4 XO.22HE5 X0 35

3、HI注:兩方案0“帶束層骨架材料均為3 X7 XO.20HE;1)BET- RU結(jié)構(gòu).90胎體簾布裁斷機(jī)和1570。鋼絲簾布裁斷機(jī)，日本中田公司產(chǎn)品;一次法兩鼓成型機(jī)和 蒸汽式硫化機(jī)，青島雙星橡塑機(jī)械公司產(chǎn)品。2.3性能測試輪胎外緣尺寸及靜負(fù)荷性能按GB/ T521 1993和HG/ T2443 1993進(jìn)行測試;常規(guī)耐 久性能按GB/ T4501 1998進(jìn)行測試,達(dá)標(biāo)后，負(fù)荷增大到150 %，直至損壞;胎圈耐久性能 試驗(yàn)采用北京橡膠工業(yè)研究設(shè)計(jì)院試驗(yàn)方法，試驗(yàn)條件為氣壓600 kPa ,速度30 kmh - 1 , 負(fù)荷率200 %，直至損壞;高速耐久性能試驗(yàn)采用北京橡膠工業(yè)研究設(shè)計(jì)院試驗(yàn)

4、方法，標(biāo)準(zhǔn)氣 壓，單胎最大負(fù)荷,速度從55 kmh - 1起,2 h后提速到60 kmh - 1 ,以后每2 h速度 增加10 kmh - 1 ,直至損壞。3結(jié)果與討論3.1鋼絲簾線性能簾線性能測試結(jié)果見表2，由表2可知：傳統(tǒng)型3 + 9 + 15 X0.175 + 1鋼絲簾線為表簾線性能測試結(jié)果捻距Fun跛斷方X兩裂伸長率 %淑撰槌郵以)鍛層銅盾踏月0.365-6 XO.35HIl)1, 11217 81 W55.4SC0. 6440365 - 6 XO. 35MT1.06SIS 02峋00.J6375 X0 打HI1. 16013 41 2S56一。33螺血翼HE1. 155d.3 3 0

5、1 M34.834 .照93 XO.H-P .JQCCHT0.S5112.41密a榔孑十 9 一 LS XO. 75 a 11.2316-3 81 84?土也G.639注.DBETRU結(jié)構(gòu)帶外纏絲交互捻結(jié)構(gòu)，各層單絲捻距、捻向均不相同，單絲間為點(diǎn)接觸，相互間切割磨蝕，特別 是外纏絲對(duì)外層單絲的切割磨蝕大。3 X0.22 + 9 X0.20CCHT鋼絲簾線為緊密型結(jié)構(gòu)捻向、捻距相同,可一次成型從 而降低加工成本;單絲間為線接觸，耐磨損和耐疲勞性能好;破斷力稍低,但簾線直徑小，可通 過加密實(shí)現(xiàn)等強(qiáng)度簾布互換;線密度小，加工成本低，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。5 X0.35HI鋼絲簾線是單絲經(jīng)過特殊預(yù)變形，

6、適用于載重子午線輪胎帶束層保護(hù)層, 因覆膠后仍保持較高延伸率而具有較好抗沖擊性能的全滲膠型簾線。與傳統(tǒng)保護(hù)層用3 X4 X0.22HE鋼絲簾線相比，線密度小,破斷力和斷裂伸長率較高。3.2工藝性能壓延采用正常生產(chǎn)工藝條件，壓力輥和整經(jīng)輥按照試驗(yàn)簾線規(guī)格重新設(shè)計(jì)加工，簾布表 面平整無氣泡。簾線裁斷時(shí)無翹頭現(xiàn)象，部分新鋼絲直徑較小,接頭略有難度，通過調(diào)整縫合器風(fēng)壓即可 解決。成型情況較好，未出現(xiàn)成型接頭困難、定型抽鋼絲現(xiàn)象，雖然壓延厚度減小但未發(fā)現(xiàn)胎里 漏線現(xiàn)象,胎坯外觀檢驗(yàn)合格。硫化過程未出現(xiàn)因鋼絲簾布?jí)貉雍穸葘?dǎo)致的胎里漏線情況成品外觀檢驗(yàn)合格,X光檢 驗(yàn)合格（未發(fā)現(xiàn)簾線打彎現(xiàn)象）。3.3成品性

7、能外緣尺寸及靜負(fù)荷性能試驗(yàn)通過不同負(fù)荷下輪胎下沉量變化對(duì)比胎體簾線剛性，同時(shí)對(duì)不同負(fù)荷下的輪胎制作了樣 膏,測試結(jié)果如圖1和2所示。由圖1和2可知新結(jié)構(gòu)圖1不同負(fù)荷條件EJ方案1輪胎示意I 一氣壓 840 kPa，負(fù)荷 0 kg ;2 一氣壓 &40 kPet 負(fù)荷3 000挺,下沉量34. 5 mm:3 氣壓 840 kPa.負(fù)荷 6 000 ks . FS冗景 63 min：圖2不同負(fù)荷條件下的方案2輪胎示意1S40 kPa :員荷 0 kg ;2 一氣壓 S40 kPa .貝荷3 000下沉量34 mm ;3 一氣壓S4O kP幻負(fù)荷6 000 kg -下沅量61 mm#胎體簾線的輪胎輪

8、廓變化不大。室內(nèi)試驗(yàn)方案1和2試驗(yàn)輪胎常規(guī)耐久性能、胎圈耐久性能和高速耐久性能符合國家標(biāo)準(zhǔn)或內(nèi) 控標(biāo)準(zhǔn)。耐久性能試驗(yàn)均達(dá)到或超過100 h，高速耐久性能試驗(yàn)超過130 kmh - 1。成品輪胎中鋼簾線滲膠性能(1)帶束層簾線壓力降試驗(yàn)帶束層簾線橡膠滲透性能壓力降試驗(yàn)結(jié)果見表3。從表3可以看出，0.365 + 6 X0.35HT BE-TRU和5 X0. 35HI鋼絲簾線壓力降均為0，說明沒有壓力損失，為全滲膠。表3帶束層簾線橡膠滲透性能壓力降試驗(yàn)結(jié)果%項(xiàng)ai#帶束層2 #帶束層3號(hào)帶束層平均值標(biāo)準(zhǔn)偏差平均值標(biāo)準(zhǔn)偏差平均值標(biāo)準(zhǔn)偏差方案1000000方案？482324159414(2)輪胎鋼絲簾線

9、滲膠情況輪胎鋼絲簾線滲膠情況如圖36所示。從圖3和4可以看出，0.365 + 6 X0.35HTBETRU鋼絲簾線單絲間隙大滲膠情況好于 無預(yù)變形工藝的0.365 + 6 X0.35HT鋼絲簾線。從圖5和6可以看出，5 X0.35HI鋼絲簾線5根單絲間滲膠情況明顯好于3 X4 X0.22HE鋼絲簾線單股4根鋼絲。3.4實(shí)際里程試驗(yàn)里程試驗(yàn)設(shè)在重慶地區(qū)，由重慶佳通汽車運(yùn)輸公司承擔(dān)。車型全部為日產(chǎn)三菱10輪雙 橋車,后兩軸皆為驅(qū)動(dòng)軸，自身質(zhì)量12. 5 t ,載質(zhì)量為18. 520 t。行駛路線主要為重慶 至柳州和重慶至宜昌，多為山路和高速公路。實(shí)際里程試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，方案1輪胎里程均達(dá)到8萬多km

10、,花紋尚剩余5.3 mm ,無胎冠 刺傷現(xiàn)象,全部參試輪胎完好;方案2輪胎里程達(dá)6萬多km時(shí)有3條輪胎發(fā)生冠部刺穿， 且多條輪胎出現(xiàn)帶束層芯股刺出現(xiàn)象,詳見圖7和8。結(jié)果表明，用3 X0.22 + 9 X0.20CCHT鋼絲5 5X0.35 Hl簾線作胎體的輪胎滿足使用需要，揭示了帶束層鋼絲簾線對(duì)橡膠滲透性能要求的重要性以及 HI鋼絲簾線抗沖擊性能的優(yōu)越性。3.5里程試驗(yàn)后輪胎鋼絲簾線性能檢測帶束層簾線芯股遷移現(xiàn)象分析里程試驗(yàn)后，由于方案2輪胎中未預(yù)變形0.365 + 6 X0.35HT鋼絲簾線橡膠滲透性差， 導(dǎo)致芯股鋼絲錨定力小而出現(xiàn)芯股遷移現(xiàn)象。行駛中受反復(fù)彎曲變形后芯股產(chǎn)生移動(dòng)并刺出,

11、且出后受濕氣腐蝕有斷絲現(xiàn)象。胎體簾線性能檢測鋼絲簾線磨損情況里程試驗(yàn)后取出輪胎胎體簾線，除去附膠，在掃描電鏡下觀察并制備簾線橫截面;對(duì)鋼絲 簾線進(jìn)行磨損程度分級(jí),分級(jí)結(jié)果見表4。磨損情況見圖912。檢測結(jié)果表明3 X0. 22 + 9 X0.20CCHT鋼絲簾線比3 + 9 + 15 X0.175 + 1鋼絲簾線磨損輕。表4里程試驗(yàn)后輪胎胎體簾線磨損程度判級(jí)項(xiàng) 目上模胎側(cè)下模胎側(cè)胎冠部位3 X0 22 + 9 X0.20CCHT芯股10-112外層單絲113 + 9+15 X0. 175-1芯股0-101內(nèi)層單絲-1外房單絲1322-3外纏絲221注：表中判級(jí)采用貝卡爾特內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)理為無磨損數(shù)字

12、越 大表示磨演程度越高輪胎簾線單絲延展性能從新胎和里程試驗(yàn)后的輪胎中取出若干根胎體簾線進(jìn)行去附膠處理后，進(jìn)行單絲疲勞延 展性能測試,測試結(jié)果如表5所示。從表5可以看出，經(jīng)過實(shí)際里程試驗(yàn)后不同胎體簾線的 單絲延展性能損失存在很大差異，其中3 + 9 + 15 X0. 175 + 1圖 9 3 XO.22+9 X0.20CCHT單絲磨損圖 10 3+9 + 15 X0.175 + 1 單絲磨損圖 11 3 XO.22+9 X0.20CCHT簾線截面表5試驗(yàn)前后胎體簾線單級(jí)延展性能損失率項(xiàng) 目最大單絲延展性能損笑率r %3 X0.22 -9 X0.20CCHT22.023.514.836 634.3

13、芯股22.023.514.836 634.3外層單絲3-9-13 XD. 175 + 1芯股內(nèi)層弟絲外層單絲鋼絲簾線試驗(yàn)前后最大單絲延展性能的損失率比3 X0. 22 + 9 X0.20CCHT鋼絲簾線高。鋼絲簾線抗沖擊性能剖析里程試驗(yàn)后輪胎發(fā)現(xiàn)，使用5X0.35HI比3 X4 X0. 22HE鋼絲簾線作帶束層保護(hù)層的 輪胎抗刺扎性能更優(yōu)異。圖13顯示了方案2輪胎胎冠受刺扎后HE鋼絲簾線腐蝕和銹化情 況。4結(jié)語試驗(yàn)證明了帶束層鋼絲簾線對(duì)滲膠性能要求的重要性,0.365 + 6 X0.35HTBETRU鋼絲 簾線能夠很好地滿足這項(xiàng)要求;比較了 HI鋼絲簾線與傳統(tǒng)HE鋼絲簾線的工藝和成品綜合 性能，試驗(yàn)證明HI鋼絲簾線是取代傳統(tǒng)HE鋼絲簾線的最佳選擇。本次試驗(yàn)進(jìn)行了中小型全鋼載重子午線輪胎圖13方案2輪胎胎冠受刺扎情況胎體新結(jié)構(gòu)鋼絲簾線的嘗試，結(jié)果表明3 X0.22 +9 X0.20CCHT鋼絲簾線比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)有較 好的表現(xiàn)。由于考慮到試制輪胎要進(jìn)行裝車?yán)锍淘囼?yàn)，且車型多為載重汽車,故選擇10 .00R20規(guī)格作為試驗(yàn)對(duì)象,這導(dǎo)致3 X0.22 + 9 X0. 20CCHT鋼絲簾線產(chǎn)生了偏高的單