0°帶束層鋼絲簾布對全鋼載重子午線輪胎耐久性能的影響研究

吳曉東，王紅彥，張海燕，葉佳蕾，王志權，王昱壯，黃 晉

（中策橡膠集團有限公司，浙江 杭州 310018）

隨著汽車工業和物流行業的飛速發展、行駛路面的改善以及汽車發動機功率和品質的提升，對輪胎性能的要求也越來越高[1]。全鋼子午線輪胎具有負荷能力強、耐磨性能和高速性能好等優勢，在載重輪胎市場上已經占領了主要地位[2]。目前，全鋼子午線輪胎帶束層的結構主要分為兩種。一種是4層結構，共有4層帶束層，1#帶束層為過渡層，最靠近胎體簾布層，主要起減小胎體簾布層與帶束層之間剪切力、避免胎體簾布與帶束層之間脫層的作用；2#和3#帶束層為工作層，主要承受輪胎應力，抑制胎體向外膨脹，保證帶束層的剛性、輪胎的操控性能和耐磨性能等[3]；4#帶束層為保護層，主要作用是防止帶束層與胎面脫層，提升輪胎的使用壽命。另一種是0°結構，由3層帶束層和0°帶束層組成，0°帶束層在輪胎肩部，可以提高胎肩的剛性，抑制胎肩變形，降低生熱，使輪胎受力更均勻。

本工作以315/80R22.5全鋼載重子午線輪胎為例，研究0°帶束層鋼絲簾布的密度、寬度和強度對輪胎耐久性能的影響[4-10]。

1 實驗

1.1 主要原材料

3×4×0.22HE和3×7×0.20HE鋼絲簾線，江蘇興達鋼簾線股份有限公司產品。

1.2 主要儀器

輪胎耐久性試驗機，天津久榮車輪技術有限公司產品。

1.3 性能測試

根據DOT FMVSS 119：2012《輪胎測試標準》進行耐久性試驗，環境溫度為18～36 ℃，濕度為45%。

試驗步驟如下。

（1）試驗前檢查輪胎的外觀質量，應符合GB 9744—2015《載重汽車輪胎》的規定。

（2）輪胎充氣前準確稱量并記錄輪胎的質量。

（3）輪胎安裝在標準測量輪輞上。

（4）輪胎充氣（單胎最大充氣壓力）后，在（38±3） ℃條件下停放至少3 h。然后將輪胎充氣壓力重新調整到規定值，再停放15 min。

（5）試驗轉鼓在5 min內以勻加速啟動到初始試驗速度。

（6）根據DOT FMVSS 119：2012進行耐久性試驗，試驗條件如表1所示。

表1 輪胎耐久性試驗條件

2 結果與討論

2.1 鋼絲簾布密度和寬度

強度相同、密度和寬度不同的0°帶束層鋼絲簾布試驗方案如表2所示。

表2 鋼絲簾布密度和寬度試驗方案

試驗輪胎規格為315/80R22.5，層級為18，標準負荷為3 750 kg，標準充氣壓力為830 kPa，速度級別為M，分別采用2種胎面花紋（花紋1和2）進行對比試驗。輪胎生產的施工條件總體保持一致，0°帶束層＋3#帶束層的總寬度保持一樣，輪胎耐久性試驗結果如表3所示。

表3 輪胎耐久性試驗時間 h

從表3可以發現，盡管花紋形式不一樣，但是方案A輪胎的耐久性試驗時間基本比方案B輪胎長10 h以上。方案A和B鋼絲簾線規格相同，但方案A鋼絲簾布密度較小，為了保證0°帶束層鋼絲簾布強度一致，即鋼絲簾線根數一樣，方案A鋼絲簾布寬度較大。這說明0°帶束層鋼絲簾布在保證強度一致的情況下，密度減小能夠提高輪胎的耐久性能。由此可見，0°帶束層鋼絲簾布強度不變，密度變小、寬度增大，能夠有效抑制輪胎肩部變形，減緩輪胎疲勞的發生，從而提高耐久性能。此外，當0°帶束層寬度增大、密度減小時，還能相應減小3#帶束層的寬度，降低輪胎成本。

2.2 鋼絲簾布強度

寬度相同、強度不同的0°帶束層鋼絲簾布試驗方案如表4所示。胎面采用花紋2。第1組/第2組方案A，C和D輪胎耐久性測試時間分別為115.10/113.05，120.37/123.12，105.13/103.28 h，破壞形式均為胎冠花紋溝底裂。

表4 鋼絲簾布強度試驗方案

由表4可以看出，鋼絲簾布強度由大到小的排列順序為方案A、方案C、方案D。

根據輪胎耐久性試驗結果可知，方案A和C輪胎的耐久性試驗時間比方案D輪胎長，且方案A和C鋼絲簾布的強度比方案D鋼絲簾布高，說明提高0°帶束層鋼絲簾布強度能夠提高輪胎的耐久性能。但是在0°帶束層鋼絲簾線規格相同時，方案A鋼絲簾布的密度比方案C鋼絲簾布大，寬度一樣時，方案A鋼絲簾布的強度比方案C鋼絲簾布大，而方案A輪胎的耐久性試驗時間反而沒有方案C輪胎長，說明在0°帶束層鋼絲簾線規格相同時，并不是簾布強度越大，輪胎的耐久性能越好。

由此可見，適當地提高0°帶束層鋼絲簾布的強度可以提升輪胎的耐久性能，但是如果0°帶束層鋼絲簾布強度過高，也會影響輪胎的耐久性能，即影響輪胎的耐疲勞性能。綜合而言，在保證輪胎性能的同時，可以選擇密度稍小的0°帶束層鋼絲簾布，降低輪胎成本。

3 結論

以315/80R22.5全鋼載重子午線輪胎為例，研究0°帶束層鋼絲簾布的密度、寬度和強度對輪胎耐久性能的影響，得到如下結論。

（1）當0°帶束層鋼絲簾布的強度相同時，減小簾布密度、增大寬度，有利于提高輪胎的耐久性能，并降低輪胎成本。

（2）當0°帶束層鋼絲簾布寬度相同時，適當增大鋼絲簾布的強度可以提高輪胎的耐久性能，但當簾布密度變大時，增大強度反而會影響輪胎的耐久性能，因此可以選擇密度稍小的0°帶束層鋼絲簾布，既能保證輪胎的性能，還可以降低輪胎的成本。