90/90-18高速無內(nèi)胎摩托車輪胎的成型工藝設(shè)計(jì)

時(shí)金靈，徐云慧，李金珍，王再學(xué)，苑愛峰

（1.徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 徐州 221140；2.中國礦業(yè)大學(xué)，江蘇 徐州 221116）

摩托車是汽車工業(yè)的重要組成部分。改革開放以來，特別是近10年來，我國摩托車工業(yè)迅速崛起，我國一躍成為世界摩托車產(chǎn)量最大的國家。摩托車正向著舒適、安全、操縱方便和行駛速度快的方向發(fā)展，輪胎是保證摩托車實(shí)現(xiàn)這些性能的主要配件[1]。

根據(jù)市場(chǎng)需求，本課題組為徐州漢邦橡膠有限公司開發(fā)了90/90－18高速無內(nèi)胎摩托車輪胎，現(xiàn)將其成型工藝設(shè)計(jì)情況介紹如下。

1 成型機(jī)頭

1.1 類型

用于斜交輪胎成型的成型機(jī)頭有半鼓式和半芯輪式，根據(jù)工藝要求，本設(shè)計(jì)采用半鼓式成型機(jī)頭，以保證胎坯在定型及硫化過程中胎圈部位不發(fā)生位移。

1.2 直徑

根據(jù)胎里直徑、胎圈直徑和胎體第1層簾布筒直徑3個(gè)參數(shù)，本設(shè)計(jì)成型機(jī)頭直徑確定為490 mm。

1.3 寬度

根據(jù)胎體第1層簾布筒直徑、胎體簾線假定伸張值和胎冠簾線角度，本設(shè)計(jì)成型機(jī)頭寬度確定為180 mm。

2 施工設(shè)計(jì)

2.1 胎面

摩托車輪胎胎面結(jié)構(gòu)有一方一塊、兩方兩塊、兩方三塊、三方四塊和四方五塊等多種形式。本設(shè)計(jì)胎面采用一方一塊結(jié)構(gòu)，胎面膠采用摩托車專用胎面膠。胎面的施工參數(shù)如下：胎肩寬度（140±2） mm，胎冠寬度（95±2） mm，胎面總寬度（190±2） mm，胎側(cè)厚度（2.5±0.2） mm，胎冠厚度（8.0±0.5） mm，胎面長度（1 460±5） mm。

2.2 胎體

2.2.1 簾布品種

摩托車輪胎胎冠簾線角度一般為50～55°，胎體簾線假定伸張值一般為1.01～1.03，本設(shè)計(jì)胎冠簾線角度取54°，胎體簾線假定伸張值取1.01；胎體簾布采用2層930dtex/2V1錦綸簾布（密度為126根·dm-1），簾布裁斷角度為（36±0.5）°，浸膠簾布厚度為（0.8±0.03） mm。胎體安全倍數(shù)為9.2，符合設(shè)計(jì)要求。

2.2.2 簾布長度

（1）第1層簾布

胎體第1層簾布筒對(duì)成型機(jī)頭的伸張值為第1層簾布筒直徑與成型機(jī)頭直徑之比，一般為1.05～1.15，本設(shè)計(jì)該伸張值取1.07，由此計(jì)算出第1層簾布筒直徑為457.9 mm，進(jìn)而得出第1層簾布長度為457.9π＝1 438 mm，根據(jù)工藝要求，本設(shè)計(jì)第1層簾布長度取（1 440±5） mm。

（2）第2層簾布

根據(jù)浸膠簾布厚度為（0.8±0.03） mm，計(jì)算得出第2層簾布直徑為第1層簾布筒直徑＋2×0.8＝459.5 mm，進(jìn)而得出第2層簾布長度為459.5π＝1 443 mm，本設(shè)計(jì)第2層簾布長度取（1 445±5） mm。

2.2.3 簾布寬度

根據(jù)簾布品種和規(guī)格，結(jié)合成型機(jī)頭寬度、鋼絲圈底寬、胎體簾布反包高度，計(jì)算得出第1和第2層簾布寬度分別為（310±2）和（280±2） mm[2]。

2.3 緩沖層

緩沖層位于胎面和胎體之間，在輪胎中該部位受力集中，應(yīng)力最大，溫升最高，極易脫層損壞，因此緩沖層應(yīng)具有較高的強(qiáng)度、較好的彈性和粘合性能，以吸收或緩沖所受沖擊和震動(dòng)[2]。本設(shè)計(jì)緩沖層采用1層930dtex/2V3錦綸簾布（密度為60根·dm-1），簾布裁斷角度為（36±0.5）°，寬度為（95±2） mm，厚度為（1.3±0.03） mm，長度為（445±5） mm。

2.4 氣密層

氣密層的氣密性是保證無內(nèi)胎輪胎正常使用的重要條件。本設(shè)計(jì)氣密層主體材料采用氣密性能好的溴化丁基橡膠（BIIR），其貼于胎體第1層簾布下，采用壓延方式出片，寬度為（210±2） mm，厚度為（1.2±0.03） mm，即中間部位略厚，邊緣部位略薄，以保證成型后胎里各部位的氣密層厚度均勻[3]。

2.5 胎圈

胎圈包括鋼絲圈、簾布及包布三部分，鋼絲圈由鋼絲、三角膠和包布組成。本設(shè)計(jì)胎圈為單鋼絲圈結(jié)構(gòu)，鋼絲為19#回火鋼絲，直徑為1.0 mm，排列方式為3×3；鋼絲圈直徑為484.4 mm，搭頭長度為（80±5） mm；鋼絲圈和胎圈包布分別采用維綸簾布和維綸網(wǎng)眼帆布，厚度分別為0.35和0.55 mm。胎圈安全倍數(shù)達(dá)到11.5。

3 工藝操作

為保證輪胎的施工設(shè)計(jì)效果，應(yīng)嚴(yán)格控制其成型工藝操作。

3.1 簾布裁切

胎體簾布采用臥式裁斷機(jī)裁切，緩沖層簾布、鋼絲圈包布和胎圈包布采用立式裁斷機(jī)裁切。簾布裁切寬度控制在指標(biāo)范圍之內(nèi)，裁斷角度誤差為±0.5°，端部（大頭小尾）寬度變化不超過4 mm。

3.2 胎面擠出

胎面采用冷喂料擠出機(jī)擠出，嚴(yán)格控制擠出胎面的長度、寬度和厚度等尺寸，保證胎面光滑、尺寸符合要求，無爛邊或荷葉邊、無焦燒或發(fā)泡現(xiàn)象，盡量減小返回膠用量（小于30%）。

3.3 鋼絲圈成型

鋼絲圈制造采用鋼絲纏繞聯(lián)動(dòng)線，選用適合的繞盤，鋼絲圈排列正確，無露銅、無掉膠、無彎曲、無搭頭翹起等現(xiàn)象。三角膠擠出采用冷喂料擠出機(jī)，保證三角膠表面光滑、尺寸符合要求，無焦燒膠。鋼絲圈成型采用鋼絲圈包布機(jī)，將鋼絲圈、三角膠和包布組成一體，保證成型鋼絲圈級(jí)差均勻、貼合密實(shí)，包布無褶子，無掉膠和無脫空現(xiàn)象[4]。

3.4 貼合

胎坯成型采用層貼法，各部位貼合時(shí)做到“七無五正”，即無氣泡、無褶子、無雜質(zhì)、無掉膠、無劈縫、無彎曲、無脫層，胎體簾布筒、緩沖層，胎面膠、鋼絲圈和胎圈包布必須擺正。

3.5 硫化

輪胎硫化采用雙模膠囊硫化機(jī)，硫化內(nèi)溫為（165±3） ℃，內(nèi) 壓 為（2.0±0.2） MPa；外溫為（145±2） ℃，夏季和冬季外壓分別為（0.29±0.01）和（0.32±0.01） MPa；正硫化時(shí)間為40 min。另外，為防止成品輪胎出現(xiàn)“大肚”現(xiàn)象，嚴(yán)格控制輪胎硫化后充氣冷卻條件[5]，保證冷卻時(shí)間至少為硫化周期的2倍。

4 成品輪胎性能

（1）外緣尺寸

在標(biāo)準(zhǔn)充氣壓力下安裝在標(biāo)準(zhǔn)輪輞上的成品輪胎充氣外直徑為619 mm，充氣斷面寬為91 mm，均符合設(shè)計(jì)要求。

（2）質(zhì)量和胎冠簾線角度

經(jīng)檢測(cè)，成品輪胎質(zhì)量為2.1 kg，胎冠簾線角度為54.3°，均符合設(shè)計(jì)要求。

（3）強(qiáng)度性能

成品輪胎強(qiáng)度性能試驗(yàn)按照GB/T 13203—2014《摩托車輪胎性能試驗(yàn)方法》進(jìn)行，試驗(yàn)充氣壓力為225 kPa，壓頭直徑為32 mm，所得破壞能為48.7 J，是標(biāo)準(zhǔn)值的143.3%。

（4）耐久性能

成品輪胎耐久性能試驗(yàn)先按照GB/T 13203—2014進(jìn)行，試驗(yàn)充氣壓力為225 kPa，速度為70 km·h-1，額定負(fù)荷為195 kg，完成標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的程序后每行駛10 h負(fù)荷增大10%繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)，直至輪胎損壞為止，累計(jì)行駛時(shí)間34 h。輪胎耐久性能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

（5）高速性能

成品輪胎高速性能試驗(yàn)按照GB/T 13203—2014進(jìn)行，試驗(yàn)充氣壓力為225 kPa，額定負(fù)荷為195 kg，輪胎的最高速度達(dá)到140 km·h-1，累計(jì)行駛時(shí)間為14.37 h，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)輪胎胎肩脫層。輪胎高速性能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

（6）裝車試驗(yàn)

任選6條成品輪胎進(jìn)行裝車試驗(yàn)，結(jié)果表明輪胎下沉量小，平衡性能、支撐性能、操縱性能以及承載性能好。

5 結(jié)語

采用本設(shè)計(jì)成型工藝制備的90/90－18高速無內(nèi)胎摩托車輪胎外觀零缺陷，強(qiáng)度性能、耐久性能、高速性能和實(shí)際使用性能滿足設(shè)計(jì)和市場(chǎng)要求。