半鋼子午線輪胎材料貼合偏心對錐度的影響研究

樊龍龍

(雙錢集團（安徽）回力輪胎有限公司，安徽 蕪湖 241000)

隨著家用轎車逐漸普及，人們對車輛的功能不再局限于行駛功能，其駕駛操控感及舒適感逐漸被重視，而汽車的駕駛操控及舒適感部分來源于輪胎與地面之間的作用力。因此輪胎的均勻性對駕駛操控感和車輛舒適性表現至關重要，在半鋼子午線輪胎均勻性指標中錐度（Conicity）項目則是體現輪胎行駛偏向的重要指標，其數值的絕對值越高對駕駛人員的方向操控影響越大。

目前國內知名半鋼子午線輪胎制造企業已近百家，各家企業對輪胎錐度的控制都已成為必檢項，特別是在對OE客戶的產品需求上更是嚴格控制錐度數值的絕對值大小，而錐度數值絕對值越接近0，越能反應制造工藝控制的精確性及技術先進性，由此可見輪胎錐度項目指標的重要性。

然而子午線輪胎的錐度是怎樣產生的？在制造過程中存在哪些影響因素，其影響程度如何？這些問題自然會在各家輪胎制造企業中普遍存在。經過幾十年對輪胎制造的經驗積累，多數企業都有豐富的經驗，熟練掌握了如何調整和改進輪胎的錐度的方法，但是在制造過程對錐度的影響因素較多，不同因素產生的影響程度不同，如何通過數據分析來判斷精確調整量，是我們的主要研究方向。

為了在輪胎制造過程中準確判斷錐度問題程度，我們在前輩們分享的工作經驗基礎上展開材料貼合偏心對錐度的影響研究，得到偏心量與錐度數據大小之間的關系。

1 子午線輪胎錐度主要影響因素介紹

輪胎產生錐度后，其轉動過程會始終存在朝一個方向的側向力。多數情況下錐度產生的原因與材料對稱性關系較強，主要有帶束層貼合偏心、胎面貼合偏心、冠帶層材料貼合偏心、帶束層及胎面復合件的中心與胎體筒的中心偏差、胎面半制品左右厚度差異、生胎中心與模具中心偏差、成型鼓的左右周長差等因素。根據行業中工程師們的經驗分享，我們將對主要材料貼合偏心進行實驗研究，并將各因素對錐度的影響程度轉化為數據以供參照。

2 子午線輪胎錐度特征

根據輪胎錐度的特征整理了表1內容，其具有大小和方向性的重要特征。

表1 子午線輪胎錐度數據特征

我們都知道各材料貼合過程產生偏心會對錐度造成影響，但各材料偏心程度大小與錐度數據變化存在怎樣的關系是我們實驗研究的主要目的。由于不同規格本身設計的材料尺寸差異及使用骨架材料不同可能對錐度影響量不同，為了避免設計因素變量的影響，本研究中均選取195/65R15 91V規格進行實驗分析。

3 實驗

3.1 實驗設備

本研究性實驗的輪胎成型使用北京敬業機械設備有限公司的兩次法成型機；硫化使用山東豪邁機械科技股份有限公司的模具及益陽橡膠塑料機械集團有限公司的硫化機；檢測使用日本國際計測株式會社均勻性檢測機。

3.2 帶束層、冠帶層、胎面貼合偏心影響實驗

半鋼子午線輪胎成型二段使用主要材料共兩層帶束層材料，一層冠帶材料，一層胎面材料。按照單一變量原則，分別進行1次參照實驗和4次材料偏心實驗。

參照組，各材料進行正常貼合確認穩定（見圖1），實驗過程使用帶束材料寬度變化控制0.5 mm以內，其它材料寬度變化控1 mm以內，使用的胎體筒在制作過程中材料貼合對稱性偏差小于1 mm，成型5條生胎。

圖1 帶束層、冠帶層、胎面貼合

實驗組方案一，下層帶束貼合偏心實驗，確認除下層鋼絲帶束層材料外的其它材料貼合與參照組一致，將下層帶束層材料通過糾偏控制參數整體向左調整1 mm，并人工測量確認與對照組比較偏左1 mm，實驗成型5條生胎。

實驗組方案二，上層帶束貼合偏心實驗，確認除上層鋼絲帶束層材料外的其它材料貼合與參照組一致，將下層帶束層材料通過糾偏控制參數整體向左調整1 mm，并人工測量確認與參照組比較偏左1 mm，實驗成型5條生胎。

實驗組方案三，冠帶層貼合偏心實驗，確認除冠帶層材料外的其它材料貼合與參照組一致，將冠帶層材料貼合通過參數控制整體向左調整1 mm，并人工測量確認與參照組比較偏左1 mm，實驗5條生胎。

實驗組方案四，胎面貼合偏心實驗，確認除胎面材料外的其它材料貼合與參照組一致，將胎面材料貼合通過機械定中控制整體向左調整1 mm，并人工測量確認與參照組比較偏左1 mm，實驗5條生胎。

為了避免硫化過程因素影響，以上5組實驗胎統一在同一個模具中硫化來固定硫化因素。輪胎全部硫化后收集好成品胎在同一臺均勻性檢測設備中進行檢測，并記錄各組實驗胎的錐度數據。

3.3 帶束層及胎面復合件的中心與胎體筒的中心偏差影響實驗

兩次法成型中帶束層及胎面復合件需要通過傳遞環裝置傳送到指定位置，再與胎體筒充氣后成型，兩者的中心偏差可能會產生較大影響，因此我們將通過實驗調整復合件的中心來研究對輪胎錐度的影響量（見圖2）。

圖2 帶束層及胎面復合件中心與胎體筒中心

參照組，各材料進行正常貼合確認穩定，實驗過程使用帶束材料尺寸變化控制0.5 mm以內，其它材料寬度變化控1 mm以內，使用的胎體筒在制作過程中材料貼合對稱性偏差小于1 mm，成型5條生胎。

實驗組，各材料進行正常貼合確認與對照組一致，使用的胎體筒與參照組使用的是同一批次且制作控制的要求一致。將貼合好的帶束層及胎面復合件制作完成后，通過調整傳遞環停留在胎體筒中心偏左1mm的位置，來改變帶束層及胎面復合件相對胎體的中心位置，成型5條生胎。

為了避免硫化過程因素影響，以上兩組實驗胎統一在同一個模具中硫化來固定硫化因素。輪胎全部硫化后收集好成品胎在同一臺均勻性檢測設備中進行檢測，并記錄各組實驗胎的錐度數據。

3.4 成品輪胎均勻性檢測條件

以上所有參照組與實驗組的輪胎在檢測錐度數據時，檢測的環境溫度、輪胎充氣壓力、主軸轉速、負荷等條件均參照國家標準。

4 實驗結果與討論

4.1 帶束層、冠帶層、胎面貼合偏心影響實驗結果

實驗共5組，一組參照組，四組分別調整單一材料偏心實驗，對應檢測結果如表2所示。

表2 帶束層、冠帶層、胎面貼合偏心影響錐度數據

從以上實驗結果可知，下層帶束層偏心1 mm對錐度數值大小平均影響2.23 kgf；上層帶束層偏心1 mm對錐度數值大小平均影響3.3 kgf；冠帶層偏心1 mm對錐度數值大小平均影響0.52 kgf；胎面偏心1 mm對錐度數值大小平均影響1.06 kgf。數據顯示，在同樣的偏心量情況下，上層帶束材料影響程度最大，冠帶層材料影響程度最小。

由于我公司在生胎成型過程中位于操作側面向生胎的左側貼合條形碼，在均勻性檢測時條形碼側朝上，根據輪胎的錐度具有方向性，我們推斷出當帶束層、冠帶層、胎面等材料貼合偏左時，產生錐度方向性影響為“＋”，即當輪胎條形碼朝前進方向的左側時，因材料偏向條形碼側，其偏心產生的側向力始終朝右。反之則成型時材料偏右時，產生的錐度方向性影響為“－ ”。

4.2 帶束層及胎面復合件的中心與胎體筒的中心偏差影響實驗結果

實驗共兩組，一組對照組，一組調整帶束層及胎面復合件的中心位置相對參照組偏差1 mm實驗，對應檢測結果如表3所示。

表3 組件中心與胎體中心偏差影響錐度數據

從以上實驗結果可知，帶束層及胎面復合件中心與胎體筒中心偏差1mm對錐度數值大小平均影響6.11 kgf，同時說明其中心偏差對錐度影響程度較大。同樣當帶束層及胎面復合件中心偏左（偏向條形碼側），產生錐度方向性影響為“＋”，即當輪胎條形碼朝前進方向的左側時，復合件中心偏向條形碼側，其偏心產生的側向力始終朝右。反之則 復合件中心偏右時，產生的錐度方向性影響為“－”。

5 結論

實驗研究了帶束層、冠帶層、胎面貼合偏心、帶束層及胎面復合件中心與胎體筒中心偏差等因素對輪胎錐度的影響。實驗結果表明，當帶束層、冠帶層、胎面材料貼合、帶束層及胎面復合件中心相對胎體筒中心偏左（偏向均勻性檢測的上方）都會產生“＋”方向的影響，反之則產生“－”方向的影響。在材料貼合偏心因素中，同樣偏心量的前提下，帶束層及胎面復合件的中心與胎體筒的中心偏差影響量＞上層帶束層影響量＞下層帶束層影響量＞胎面影響量＞冠帶層影響量。實驗數據還表明，單個帶束層材料貼合中心每偏心1 mm，平均影響2.8 kgf左右；帶束層及胎面復合件中心與胎體筒中心每偏差1 mm，平均影響6 kgf左右，影響程度較大。由于不同規格使用材料的寬度、厚度、鋼絲結構等差異，同樣的偏心量對錐度的影響程度可能不同，但以上實驗結論中材料偏心的方向與影響錐度方向的關系及影響程度的相對趨勢在不同規格中是一致的。

因此在子午線輪胎制造過程中為了穩定輪胎錐度品質，針對帶束層、冠帶層、胎面材料貼合偏心、帶束層及胎面組件與胎體筒中心偏差等因素方面，尤其要重點控制帶束層及胎面復合件中心與胎體中心的一致性，其次要控制帶束層材料貼合對中性。