輪胎部件接頭對靜不平衡性影響及優化接頭角度的計算方法

徐建波，袁金琪，路紹軍

[特拓（青島）輪胎技術有限公司，山東 青島 266061]

輪胎制造過程中不可避免地會有部件接頭，而部件接頭會對輪胎靜不平衡性產生影響[1-2]。如果輪胎廠生產工藝過程控制良好，則均勻性和動平衡檢測數據會相對穩定。在生產工藝穩定的前提條件下，可以通過試驗計算出輪胎各部件接頭對靜不平衡性的影響，從而進一步優化調整接頭分布方案[3-7]。

本工作以單層胎體的185/60R14輪胎的胎面接頭、胎側和氣密層預復合后裁切產生的接頭（以下簡稱PA接頭）和簾布接頭為例，在一次法成型機上成型輪胎，并測試輪胎的靜不平衡量，采用矢量計算方法研究各接頭對輪胎靜不平衡性的影響，從而合理調整接頭分布，減小輪胎整體靜不平衡量，滿足綠色輪胎的高質量要求[4]。

1 方案設計

設計3個輪胎成型部件接頭分布方案，如圖1所示，T代表胎面接頭，始終為0°；PA接頭分別為180°，270°和270°；BP1代表1#簾布接頭，分別為90°，90°和180°。

圖1 接頭方案示意

每個方案均在同一臺一次法成型機上成型6條胎坯，然后在同一臺硫化機上單模、定點硫化（排除硫化影響因素）。對成品輪胎進行割毛、修邊和外觀檢測后，停放4 h以上，輪胎冷卻至室溫后待測。

2 檢測和計算

（1）進行均勻性和動平衡性能檢測，記錄檢測數據，對每個方案的6條輪胎動平衡檢測合格（打黃點）位置進行比對，排除打點位置異常的輪胎，每個方案各選用4條輪胎的數據，計算每個方案輪胎靜不平衡量的平均值（試驗數據越多，計算結果越精確），結果如表1所示。

表1 輪胎靜不平衡量的測試結果 g

（2）測量每個方案輪胎各接頭位置相對靜不平衡重點的角度（與打黃點位置呈180°），如圖2所示。

圖2 輪胎接頭位置相對靜不平衡重點的角度示意

（3）在靜不平衡重點的方向上建立坐標軸，設胎面接頭、PA接頭和1#簾布接頭對靜不平衡量的影響分別為矢量X，Y和Z，根據上一步測量的角度A，B和C計算出3個接頭在靜不平衡重點方向上的分力，如圖3所示。

圖3 接頭在靜不平衡重點方向上的分力示意

根據受力分析得到以下3個方程：

解方程組，可計算出X，Y和Z。

3 結果與討論

3.1 本試驗最佳接頭角度分布

本試驗X，Y和Z分別為－1（胎面接頭標準0～－2 mm，是輕點），17.3和4.6 g。

由此可見，PA接頭的影響遠大于胎面接頭和簾布接頭，且胎面接頭是輕點，故可將胎面接頭和PA接頭放在同一角度，且與簾布接頭呈180°進行接頭角度分布設置；由于胎面接頭的影響較小，且接近于零，也可采用方案2的接頭分布。

3.2 其他情況下最佳接頭角度分布計算

若Y最大，且X和Z都大于零，可運用平行四邊形法則分析得出X與Z的夾角（M），如圖4所示。

圖4 其他情況下最佳接頭角度分布計算示意

將所測數據數帶入下式可計算得cosM。

若得到的cosM值大于1，則說明X/Y/Z組合不存在夾角M，即X和Z相加小于Y，可將X和Z放在同一角度，且與Y呈180°。

若得到的cosM值小于1，利用反三角函數，計算出M值，得到的接頭分布結果即如圖4所示。具體實施過程中，X與Z的位置可進行局部調整，但要滿足Y的反向作用力在X與Z之間，且X與Z的夾角為M。

4 結語

采用本研究提出的試驗方法，還可根據需要計算輪胎其他部件接頭對靜不平衡性的影響，也可以在一次計算中對更多因素的影響進行計算。增大試驗方案的樣本量可以有效提高計算的準確度。

通過定量計算部件接頭對靜不平衡性的影響，可找到最佳接頭分布角度，實施過程中耗時短、效率高，對成型過程中方案調整提供精準的技術支持。