子午線輪胎中骨架結(jié)構(gòu)的剖析研究

徐 凱，王愛盛，孫艷玲，李 寧

（山東華盛橡膠有限公司，山東 廣饒 257300）

自1946年米其林公司發(fā)明子午線輪胎以來，子午線輪胎逐漸替代斜交輪胎成為世界范圍內(nèi)應(yīng)用最廣泛的輪胎類型。子午線輪胎與斜交輪胎的根本區(qū)別在于骨架材料的排列方式不同。骨架材料主要包括纖維簾線、鋼絲簾線和胎圈鋼絲[1-3]。

通過對知名品牌輪胎進(jìn)行剖析，可以快速了解其結(jié)構(gòu)設(shè)計特點，掌握其結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)，為后續(xù)輪胎設(shè)計與性能提升積累數(shù)據(jù)與經(jīng)驗，同時還能跟蹤國內(nèi)外輪胎生產(chǎn)新技術(shù)與新材料的應(yīng)用進(jìn)展[4-8]，對于研究輪胎先進(jìn)制造工藝、結(jié)構(gòu)設(shè)計以及產(chǎn)品質(zhì)量問題反饋具有重要指導(dǎo)意義。

1 實驗

1.1 樣品

載重子午線輪胎、輕型載重子午線輪胎和轎車子午線輪胎，進(jìn)口品牌產(chǎn)品。

1.2 主要設(shè)備和儀器

GX-YLQ-15B型輪胎斷面切割機(jī)（見圖1），青島高測科技股份有限公司產(chǎn)品；臺鉗、鋼絲鉗、尖嘴鉗、砂輪機(jī)、角磨機(jī)和打磨機(jī)，世達(dá)工具公司產(chǎn)品；刀具，自制產(chǎn)品。

圖1 GX-YLQ-15B型輪胎斷面切割機(jī)

1.3 試樣制備

用輪胎斷面切割機(jī)制備輪胎斷面。將切割好的輪胎斷面固定于臺鉗上，使用適當(dāng)?shù)牡毒?、鉗具和電動設(shè)備進(jìn)行解剖和打磨，制備成結(jié)構(gòu)層次分明的立體斷面，同時剖取簾線與胎圈鋼絲，從而對斷面結(jié)構(gòu)的設(shè)計參數(shù)與特點進(jìn)行分析研究。輪胎斷面解剖工作流程見圖2。

圖2 輪胎斷面解剖工作流程

2 結(jié)果與討論

2.1 全鋼載重子午線輪胎

M公司11R22.5全鋼載重子午線輪胎斷面見圖3，冠部層級與帶束層端點見圖4，胎圈部位見圖5。

圖3 M公司11R22.5全鋼載重子午線輪胎斷面

圖4 M公司11R22.5全鋼載重子午線輪胎冠部層級與帶束層端點

圖5 M公司11R22.5全鋼載重子午線輪胎胎圈部位

從圖3—5可以看出：該輪胎含有3層鋼絲簾線帶束層和1層鋼絲簾線胎體層；1#帶束層鋼絲簾線規(guī)格為2＋7×0.34HT，排列方向為向左24°，寬度為196 mm，簾線密度為44根·dm-1；2#帶束層鋼絲簾線規(guī)格為2＋7×0.34HT，排列方向為向右17°，寬度為174 mm，簾線密度為44根·dm-1；3#帶束層鋼絲簾線規(guī)格為4×2×0.35HE，排列方向為向右16°，寬度為137 mm，簾線密度為36根·dm-1；胎體層鋼絲簾線規(guī)格為3＋9×0.22＋0.15HT，胎冠部位排列角度為89°，胎側(cè)部位排列角度為88°，胎圈部位排列角度為90°；胎體簾線長度為746 mm，胎體簾線反包高度為42 mm，胎圈加強(qiáng)層上端點高于胎體反包端點8 mm，胎體簾線反包前后位置相差0—1根簾線；胎圈鋼絲圈整體形狀為平行四邊形，由48根鋼絲以8×6方式排列纏繞而成，單根鋼絲規(guī)格為2.00 mm×1.30 mm；鋼絲圈有圓形外包膠，外纏纖維簾布，角度為75°，簾線密度為100根·dm-1。

2.2 輕型載重子午線輪胎

F公司35×12.50R20LT輕型載重子午線輪胎斷面見圖6，冠部層級與帶束層端點見圖7，胎圈部位見圖8。

圖6 F公司35×12.50R20LT輕型載重子午線輪胎斷面

圖7 F公司35×12.50R20LT輕型載重子午線輪胎冠部層級與帶束層端點

圖8 F公司35×12.50R20LT輕型載重子午線輪胎胎圈部位

從圖6—8可以看出：該輪胎含有2層錦綸簾線冠帶層、2層鋼絲簾線帶束層和3層聚酯簾線胎體層；1#和2#冠帶層錦綸簾線規(guī)格均為1440dtex/2，周向排列角度均為0°，寬度均為265 mm，簾線密度均為106根·dm-1；1#帶束層鋼絲簾線規(guī)格為2×0.19＋5×0.37（直徑為0.94 mm），排列方向為向左21°，寬度為260 mm，簾線密度為48根·dm-1；2#帶束層鋼絲簾線規(guī)格為2×0.19＋5×0.37（直徑為0.94 mm），排列方向為向右21°，寬度為245 mm，簾線密度為48根·dm-1；1#胎體層聚酯簾線規(guī)格為1670dtex/2，胎冠部位簾線密度為62根·dm-1，胎側(cè)部位簾線密度為80根·dm-1，胎圈部位簾線密度為96根·dm-1；2#胎體層聚酯簾線規(guī)格為1670dtex/2，胎冠部位簾線密度為66根·dm-1，胎側(cè)部位簾線密度為82根·dm-1，無胎圈部位；3#胎體層聚酯簾線規(guī)格為1670dtex/2，胎冠部位簾線密度為66根·dm-1，胎側(cè)部位簾線密度為82根·dm-1，胎圈部位簾線密度為100根·dm-1；1#胎體層胎冠部位排列角度為89°，胎側(cè)部位排列角度為90°，胎圈部位排列角度為90°，胎體簾線長度為740 mm；2#胎體層胎冠部位排列角度為89°，胎側(cè)部位排列角度為90°，無胎圈部位，胎體簾線長度為510 mm；3#胎體層胎冠部位排列角度為89°，胎側(cè)部位排列角度為90°，胎圈部位排列角度為90°，胎體簾線長度為774 mm；胎圈鋼絲圈形狀為多邊形，由24根直徑為1.30 mm的單根鋼絲纏繞而成，排列結(jié)構(gòu)為4＋5＋5＋5＋5。

2.3 轎車子午線輪胎

B公司225/65R17轎車子午線輪胎斷面見圖9，冠部層級與帶束層端點見圖10，胎圈部位見圖11。

圖9 B公司225/65R17轎車子午線輪胎斷面

圖10 B公司225/65R17轎車子午線輪胎冠部層級與帶束層端點

圖11 B公司225/65R17轎車子午線輪胎胎圈部位

從圖9—11可以看出：該輪胎含有1層錦綸簾線冠帶層、2層鋼絲簾線帶束層和2層聚酯簾線胎體層；冠帶層錦綸簾線規(guī)格為1260dtex/2，周向排列角度為0°，寬度為180 mm，簾線密度為96根·dm-1；1#帶束層鋼絲簾線規(guī)格為2＋2×0.25HT，排列方向為向左25°，寬度為172 mm，簾線密度為82根·dm-1；2#帶束層鋼絲簾線規(guī)格為2＋2×0.25HT，排列方向為向右26°，寬度為161 mm，簾線密度為84根·dm-1；1#胎體層聚酯簾線規(guī)格為1100dtex/2，胎冠部位簾線密度為72根·dm-1，胎側(cè)部位簾線密度為84根·dm-1，胎圈部位簾線密度為106根·dm-1；2#胎體層聚酯簾線規(guī)格為1100dtex/2，胎冠部位簾線密度為72根·dm-1，胎側(cè)部位簾線密度為84根·dm-1，胎圈部位簾線密度為106根·dm-1；1#胎體層胎冠部位排列角度為90°，胎側(cè)部位排列角度為89°，胎圈部位排列角度為90°，胎體簾線長度為598 mm，簾線反包高度為79 mm；2#胎體層胎冠部位排列角度為89°，胎側(cè)部位排列角度為89°，胎圈部位排列角度為90°，胎體簾線長度為482 mm，簾線反包高度為21 mm；胎圈鋼絲圈形狀為多邊形，由16根直徑為1.30 mm的單根鋼絲纏繞而成，排列結(jié)構(gòu)為3＋4＋5＋4。

3 結(jié)語

本工作剖析了全鋼載重子午線輪胎、輕型載重子午線輪胎和轎車子午線輪胎3種進(jìn)口品牌輪胎，對其骨架材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計特點進(jìn)行分析。結(jié)果表明：11R22.5全鋼載重子午線輪胎采用3層帶束層和1層胎體層，35×12.50R20LT輕型載重子午線輪胎采用2層冠帶層、2層帶束層和3層胎體層，225/65R17轎車子午線輪胎采用1層冠帶層、2層帶束層和2層胎體層；鋼絲簾線主要用于全鋼載重子午線輪胎的帶束層和胎體層、輕型載重子午線輪胎和轎車子午線輪胎的帶束層，而纖維簾線多用于輕型載重子午線輪胎和轎車子午線輪胎的冠帶層和胎體層。這些輪胎的骨架材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計特點對于我國子午線輪胎的設(shè)計和制備都具有指導(dǎo)意義。