輪胎施工參數對橫向剛性的影響

胡德斌，張 寧

（中策橡膠集團有限公司，浙江 杭州 310018）

輪胎性能對汽車整車性能有很大的影響，輪胎是車輛與路面接觸的唯一部件，將車輛的轉向力、制動力和驅動力傳遞給路面，同時緩沖因地面凹凸不平造成的振動[1-2]。輪胎的橫向剛性是指處于水平非光滑模擬路面上的輪胎在一定的垂直負荷作用下，只做橫向移動時橫向力與橫向位移的比值[3]。輪胎的橫向剛性對輪胎的操縱性能、舒適性、噪聲、耐磨性能、滾動阻力及安全性等有直接或間接的影響[4-6]，是輪胎非常重要的性能參數。同時，許多配套主機廠對輪胎的橫向剛性都提出了明確要求，促使輪胎企業更加關注輪胎的橫向剛性。

本工作以205/55R16 91V輪胎為例，利用正交試驗設計方法研究帶束層角度、帶束層寬度、帶束層單根鋼絲簾線強力和錦綸冠帶層纏繞方式對輪胎橫向剛性的影響，以期為提高輪胎性能提供參考。

1 實驗

1.1 試驗輪胎

9條205/55R16 91V輪胎，胎面花紋統一為公司某量產輪胎花紋。充氣壓力 180 kPa，額定負荷 615 kg，檢測輪輞 6.5J-16標準輪輞，采用鋼制光滑面試驗。

1.2 試驗設備

TMT-2型輪胎五剛性綜合試驗機，浩大輪胎測試裝備有限公司產品。

1.3 試驗方法

輪胎橫向剛性按照GB/T 23663—2009《汽車輪胎縱向和橫向剛性試驗方法》進行測試，具體測試程序如下。

（1）以徑向加載速率50 mm·min-1加載至輪胎額定負荷，加載完畢保壓1 min。

（2）沿著Y軸方向以30 mm·min-1的速率移動試驗臺，繪制橫向力-橫向位移曲線，計算橫向剛性。

（3）卸載并核對充氣壓力至規定值，按步驟（1）和（2）分別測試輪胎在不同負荷下的橫向剛性[7]。

1.4 正交試驗設計方案

試驗的4個因素A，B，C，D分別為鋼絲帶束層角度（°）、帶束層寬度（mm）、帶束層單根鋼絲簾線強力（N）、錦綸冠帶層纏繞方式，每個因素各取3個水平，如表1所示。

表1 正交試驗設計因素及水平

1.5 輪胎制備和測試

（1）采用VMI一次法成型機成型輪胎，每個工序均由同一操作人員在同一設備上操作完成，以降低生產過程中的設備誤差和人員操作誤差，提高試驗數據的準確性。

（2）輪胎橫向剛性測試由同一操作人員在同一測試設備上進行，以降低測試過程中的設備誤差和人員操作誤差，提高試驗數據的準確性。

2 結果與討論

正交試驗方案[8]及橫向剛性的測試結果如表2所示，各因素水平橫向剛性的平均值（ki）及極差如表3所示。

表2 正交試驗方案及橫向剛性的測試結果

表3 各因素水平橫向剛性的平均值及極差

從表2可以看出，較優方案為A2B2C3D1，即帶束層角度為26°、帶束層寬度為170 mm、帶束層單根鋼絲簾線強力為700 N、錦綸冠帶層纏繞方式為單層時，輪胎橫向剛性最大。

從表3可以看出，4個因素對輪胎橫向剛性的影響由大到小的順序為C，B，A，D，即帶束層單根鋼絲簾線強力、帶束層寬度、帶束層角度、錦綸冠帶層纏繞方式。同時，對試驗結果進行的方差分析結果表明，4個因素兩兩之間均存在交互作用。

3 結論

以205/55R16 91V輪胎為例，利用正交試驗設計方法研究帶束層角度、帶束層寬度、帶束層單根鋼絲簾線強力和錦綸冠帶層纏繞方式對輪胎橫向剛性的影響，得到如下結論。

（1）輪胎橫向剛性較優組合方案為帶束層角度 26°，帶束層寬度 170 mm，帶束層單根鋼絲簾線強力 700 N，錦綸冠帶層纏繞方式 單層。

（2）4個因素對輪胎橫向剛性的影響由大到小的順序為帶束層單根鋼絲簾線強力、帶束層寬度、帶束層角度、錦綸冠帶層纏繞方式。

（3）帶束層角度、帶束層寬度、帶束層單根鋼絲簾線強力、錦綸冠帶層纏繞方式4個因素兩兩之間均存在交互作用。