帶束層簾線直徑和壓延密度對輪胎耐久性能的影響

李中英

摘 要：通過開展輪胎耐久性試驗，可以發(fā)現(xiàn)在相同的條件下，使用直徑大和壓延密度大的帶束層簾線制備得到的輪胎耐久性能較差，并且高速性能也相對較差。所以在實際輪胎生產(chǎn)中，還應(yīng)選用直徑和壓延密度較小的帶束層簾線。

關(guān)鍵詞：輪胎；帶束層簾線；壓延密度；耐久性能

中圖分類號：TQ336.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.01.104

在輪胎結(jié)構(gòu)中，帶束層將起到至關(guān)重要的作用。黏結(jié)多層帶束層后，則能通過構(gòu)建環(huán)狀束縛結(jié)構(gòu)進(jìn)行輪胎充氣形狀的控制。而在利用束帶層生產(chǎn)輪胎時，還要做好簾線的選擇，才能確保輪胎有較長的使用壽命。因此，相關(guān)人員還應(yīng)加強(qiáng)帶束層簾線直徑和壓延密度與輪胎耐久性能關(guān)系的研究，以便更好地進(jìn)行輪胎生產(chǎn)。

1 試驗材料及方法

1.1 試驗材料

為研究帶束層簾線直徑和壓延密度對輪胎耐久性的影響，本文完成了A，B，C三種帶束層簾線開展試驗，材料的單絲直徑分別為0.245 mm、0.225 mm和0.225 mm，簾線直徑分別為1.51 mm、1.39 mm和1.38 mm，單絲總量均為27，最小破斷力分別為3 730 N、3 120 N和3 445 N。所以，三種簾線擁有相同層狀結(jié)構(gòu)和不同的強(qiáng)度級別，單絲直徑最大的為A.在利用三種鋼絲簾線制備簾布時，將利用“S”型四輥鋼絲簾布壓延機(jī)進(jìn)行壓延，使用的配方膠料相同，并且簾布厚度相同，均為2.3 mm，但擁有不同的鋼絲簾線壓延密度。對分別利用A，B，C三種材料制備得到的三種鋼絲簾布進(jìn)行比較可以發(fā)現(xiàn)，每分米簾布的鋼絲數(shù)量分別為48根、50根和48根，簾線之間橡膠厚度分別為0.57 mm、0.61 mm和0.70 mm，上下橡膠厚度分別為0.40 mm、0.46 mm和0.46 mm，總強(qiáng)度分別為179 kN/dm、156 kN/dm和165 kN/dm，空氣含量分別為1.7 mm3/cm、0.8 mm3/cm和1.3 mm3/cm，自黏力分別為43 N、40 N和50 N。

1.2 試驗方法

在試驗時，需要將三種簾布分別在0°帶束層結(jié)構(gòu)的1#和2#帶束層使用，然后利用小角度鋼絲簾布裁斷機(jī)將簾布裁為24°和15°，并使用同一成型機(jī)成型。而對成品輪胎進(jìn)行高速性能測試和耐久性測試，則能夠得知帶束層簾線直徑和壓延密度與輪胎耐久性的關(guān)系。試驗共使用A，B，C三種材料完成了9條輪胎的制備，每種簾布各3條。在對輪胎性能進(jìn)行測試時，每一種簾布的其中一條用于高速性能測試，剩余兩條用于耐久性測試。在耐久性測試中，將輪胎分為三組，在同一雙工位機(jī)床上進(jìn)行測試，初始7 h負(fù)荷率為66%，之后16 h負(fù)荷率為85%，接下來24 h負(fù)荷率為101%.完成47 h試驗后，每隔10 h將負(fù)荷率增大10%，直至輪胎損壞。在高速試驗測試上，使用全鋼載重子午線輪胎測試方法，初始速度為55 km/h，2 h后將速度調(diào)至60 km/h，隨后每隔2 h增加10 km/h。而輪胎充氣壓力為830 kPa，額定負(fù)荷為3 750 kg，轉(zhuǎn)鼓直徑為（1700±17）mm。

2 試驗結(jié)果分析與討論

2.1 試驗現(xiàn)象

觀察試驗結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，試驗后的輪胎均為胎肩脫層。在耐久性測試中，位于輪胎帶束層端點的位置首先發(fā)生損壞，并且損壞部位集中在兩層交叉排列的帶束層之間。從輪胎耐久性試驗結(jié)果來看，使用A材料制備的輪胎平均試驗時長達(dá)到了91.2 h，使用B材料制備的輪胎平均試驗時長達(dá)到98.6 h，使用C材料制備的輪胎平均試驗時長達(dá)到了98.7 h。在高速性能試驗中，使用A，B，C三種材料制備的輪胎最高速度分別為90 km/h、90 km/h和100 km/h，在最高速度試驗的時間分別為9 h、67 h和23 h。由此可見，使用簾布A制備的輪胎耐久性最差，使用簾布B和簾布C制備的輪胎耐久性相差不大。但從高速性能試驗結(jié)果來看，使用簾布A制備的輪胎性能較差，使用簾布C制備的輪胎性能最好。

2.2 試驗結(jié)果討論

對輪胎受損位置集中的原因進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，在負(fù)荷變形下運(yùn)轉(zhuǎn)，輪胎帶束層需要承受一定的應(yīng)力，并且這一應(yīng)力呈周期性變化。在輪胎發(fā)生接地變形后，并直到輪胎離地，帶束層末端將產(chǎn)生較大的剪切應(yīng)力，以至于位于帶束層層間的夾膠將發(fā)熱和變形。在熱量不斷積累的情況下，則出現(xiàn)了夾膠和周邊橡膠老化的情況，進(jìn)而導(dǎo)致橡膠性能急劇下降，最終則導(dǎo)致端點位置產(chǎn)生脫層現(xiàn)象。相較于簾布B和簾布C，簾布A的總強(qiáng)度最大，鋼絲直徑也最大，但簾布中簾線間的橡膠厚度最小，同時簾布間橡膠厚度也最小。在帶束層簾線直徑過大的情況下，由于裁斷界面無鍍層，所以橡膠與截面的黏合不好，各端點將存在較多薄弱點，進(jìn)而導(dǎo)致輪胎耐久性差。比較簾布B和簾布C可以發(fā)現(xiàn)，二者擁有相同的鋼絲直徑，但簾布C總強(qiáng)度相對要大，并且簾線間橡膠厚度也較大。因此，簾布C的壓延密度相對要小，而壓延密度大的帶束層簾線有更多交叉點，容易積累應(yīng)變能，并最終導(dǎo)致輪胎耐久性因肩部生熱而下降。從試驗結(jié)果來看，上述說法都能夠被證實。在高速測試中，輪胎內(nèi)部溫度更高，輪胎橡膠性能及結(jié)構(gòu)差異將被放大，所以得到的測試結(jié)果有較大差異。因此，由于試驗結(jié)果與輪胎在負(fù)荷變化條件下的內(nèi)部應(yīng)變變化情況一致，所以能夠說明帶束層簾線直徑和壓延密度對輪胎的耐久性有一定影響。

3 結(jié)束語

通過研究可以發(fā)現(xiàn)，使用直徑大且密度大的簾布制備輪胎會降低輪胎的耐久性，并且會給輪胎的高速性能帶來不良影響。所以在選擇輪胎帶束層簾線時，還要在確定簾布總強(qiáng)度符合要求的基礎(chǔ)上，考慮簾線的直徑和壓延密度，盡量選擇直徑和壓延密度都較小的簾布，進(jìn)而使輪胎的性能得到提高。

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〔編輯：王霞〕