成型機傳遞環瓦塊寬度對全鋼子午線輪胎動平衡性能的影響

初坤龍，孫 藝，武茂軍，姜文峰，張彥軍

[浦林成山（山東）輪胎有限公司，山東 榮成 264300]

隨著高速公路基礎設施建設的不斷發展，汽車高速行駛里程相應延長，輪胎的動平衡性能顯得越來越重要。當輪胎在較低速度下行駛時，相比動平衡性能好的輪胎，動平衡性能差的輪胎不會有明顯的顛簸感；但當行駛速度提高時，方向盤抖動、上下顛簸、輪胎異常磨損及噪聲等缺陷會明顯體現出來[1-3]。因此改善輪胎動平衡性能是目前各輪胎企業提升產品質量的主要工作之一。

輪胎動平衡性能不良除了會影響用戶體驗外，還會對配套廠家生產成本造成影響。汽車生產廠家在車輛出廠前會根據輪胎動平衡數值為輪胎配備一定質量的鉛塊，進而達到平衡的效果。這樣不但會增加配套廠家的成本也會增大整車的質量，與當前綠色環保的理念相悖。

輪胎主要是由層疊橡膠、纖維及鋼絲簾線等各種材料經過相應的制造工藝制備而成，因此，在制造過程中或多或少會存在半成品/成品尺寸、質量不均勻的情況。這些情況統稱為輪胎的不均勻現象，通過輪胎動平衡檢測機可檢測出不合格項，并進行有針對性的改進。全鋼子午線輪胎動平衡檢測項目包括徑向跳動、側向跳動、凹凸度、動不平衡及靜不平衡等。

動不平衡是指輪胎直徑方向和端面方向上對稱部位的質量不相等，即通過輪胎重心的主慣性軸與其旋轉軸交錯，且相交于輪胎的重心上。輪胎動不平衡的表現為輪胎在旋轉時產生一對離心力的力偶，反映輪胎徑向對角線方向的不平衡。

輪胎動不平衡的影響因素較多，包括半成品工序（停放時間、尺寸均勻性、拉伸、接頭量等）、成型工序（接頭定位角度、成型設備精度、偏心量及對中性、貼合拉伸等）、硫化工序（模具錯邊、胎圈出邊、冷卻時間及胎坯變形等）、動平衡檢測工序（檢測設備精度、口部潤滑情況等）[4-6]。

本工作主要從成型機胎面組合件傳遞環瓦塊寬度入手，通過調整瓦塊寬度以保證胎面夾持穩定，實現胎坯定型后胎面組合件前后均勻、左右對稱，以達到改善成品輪胎動平衡性能的目的。

1 試驗設備及測試方法

1.1 主要試驗設備

LCZ-PB型兩鼓成型機，北京航空制造工程研究所產品；動平衡檢測機，日本國際計測器株式會社產品。

1.2 檢測方法

試驗選擇7.00R16LT規格產品，動平衡檢測條件：轉速為300 r·min-1，充氣壓力為0.62 MPa，測定前輪胎冷卻且胎圈部位充分潤滑。同時有如下試驗要求。

（1）選用同一批次半成品，用同一臺成型機成型，每個方案成型胎坯不少于200條。

（2）在成型前對成型機增加臨時精度校驗計劃，排除一些不良影響因素，確保所得數據有較強的參考性。

（3）瓦塊安裝后進行橢圓度檢測，保證夾持胎面均勻無變形。

2 改進前狀態分析

輪胎胎坯成型過程：主機手在主鼓上按工藝要求貼合胎側、內襯層、增強層、胎體、胎肩墊膠和胎圈（統稱胎體組合件）；輔機手在輔鼓上貼合帶束層和胎面（統稱胎面組合件），最終通過定型和壓合形成胎坯。定型過程：輔機手生產的胎面組合件經過傳遞環的夾持、傳遞，在成型鼓上與主機手生產的胎體組合件完成定中，并在中心壓及機頭收縮的配合下，兩者逐漸粘合并成為一個整體。

在輪胎胎坯成型過程中，有時會出現定型完成后胎面偏離中心的情況，但確認各成型參數和貼合操作均符合工藝要求。異常情況為在定型過程中胎面組合件與胎體組合件接觸受力后，胎面組合件在未脫離傳遞環夾持的情況下，與傳遞環瓦塊產生相對移動，當傳遞環夾持松開后可發現胎面中心偏離成型鼓中心線。輪胎硫化后動平衡檢測時發現單邊不平衡量較正常輪胎增大。

經分析造成此現象的主要原因為傳遞環的夾持瓦塊與所夾持的胎面為兩點接觸，兩點間存在較大空隙，導致夾持不穩定，受力時容易發生滑動。胎面設計多為中間薄、肩部厚的結構，在肩部內側與中心平坦區域過渡處多存在坡度，目前傳遞環瓦塊寬度（A）為100 mm，小規格胎面胎肩內端點距離（C）多大于100 mm，B為胎面中間平坦區域寬度，如圖1所示。此時瓦塊與胎面為兩點接觸，且固定針處于懸空狀態，起不到穩定夾持的作用，定型時在內壓的擠壓作用下胎面極易與瓦塊產生相對移動，導致定中異常。

圖1 胎面與傳遞環瓦塊配合結構示意

按照改進思路，只有A≤B才能避免此現象，保證夾持穩定。統計目前小規格產品B最小為60 mm，分析50 mm寬度瓦塊可滿足使用要求。

3 改進方案及成效

試驗方案：調整胎面傳遞環瓦塊寬度。使用100和50 mm寬度瓦塊進行試驗對比（見圖2）。

圖2 不同寬度瓦塊

胎坯成型過程：使用50 mm寬度瓦塊后，在定型過程中胎面與傳遞環瓦塊面未發生相對位移，證明50 mm寬度瓦塊可固定住胎面（見圖3）。

圖3 改進后胎面定型情況

成品動平衡檢測數據如圖4—6所示。由分析數據可以看出：調整瓦塊寬度后輪胎單邊不平衡量減小30%左右，且穩定性均有所提高；輪胎側向和徑向跳動量均減小5%左右，與改進前相差不大。

圖4 改進前后輪胎單邊不平衡量對比

圖5 改進前后輪胎側向跳動量對比

圖6 改進前后輪胎徑向跳動量對比

4 結論

通過優化傳遞環瓦塊尺寸，使其夾持胎面復合件時可與其完全接觸進而充分利用固定針的作用，避免胎面復合件在脫離夾持器之前產生滑動，可顯著提高輪胎動平衡性能。從此次試驗中得到啟發，后續在工裝設計時，需充分考慮生產適用性，使其最大限度地服務于所生產的產品，才可以做到產品質量可控且穩定。通過對產品工藝標準進行大數據分析，將現場工裝及工藝條件進行分類，使每個產品都有適宜的生產條件，進一步保證產品質量。