全鋼載重子午線輪胎中心徑向尺寸偏差的原因分析

周鵬飛，李 昭，樊軍偉，馬向前，張召英

（風(fēng)神輪胎股份有限公司，河南 焦作 454003）

隨著道路交通運(yùn)輸業(yè)和汽車工業(yè)的發(fā)展，對(duì)車輛的行駛平穩(wěn)性和舒適性要求越來(lái)越高。輪胎均勻性直接影響車輛高速狀態(tài)下的操縱穩(wěn)定性和乘坐舒適性，輪胎不均勻會(huì)引起車輛抖動(dòng)，操縱性能變差，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)引發(fā)交通事故。輪胎的均勻性差已經(jīng)成為客戶反映影響輪胎使用的一個(gè)主要問題。

輪胎的均勻性主要包括幾何尺寸均勻性、質(zhì)量分布均勻性和力分布均勻性。目前，客戶要求最高的是幾何尺寸均勻性，即不圓度。在GB/T 30198—2013《汽車輪胎不圓度試驗(yàn)方法》中，已詳細(xì)講述了輪胎不圓度的分類方式。

相關(guān)文獻(xiàn)[1]指出，幾何尺寸不均勻的原因是模具加工精度不高或模具與硫化機(jī)裝配原因造成的；徑向尺寸偏差與徑向力波動(dòng)的影響因素類似，重點(diǎn)是胎面長(zhǎng)度和接頭量的影響，簾線密度變異對(duì)徑向尺寸偏差的影響也較大，但都沒有從不圓度的產(chǎn)生機(jī)理上進(jìn)行明確分析。

本工作從不圓度的概念入手，闡述輪胎不圓度各項(xiàng)指標(biāo)的含義，并以全鋼載重子午線輪胎的中心徑向尺寸偏差與輪胎斷面內(nèi)部相關(guān)材料厚度的關(guān)系為例進(jìn)行分析[2-10]。

1 概述

1.1 不圓度的概念

輪胎不圓度指輪胎幾何尺寸不均勻性。這種尺寸變化也稱為偏心量，通常以輪胎的徑向和側(cè)向尺寸偏差來(lái)評(píng)價(jià)，如圖1所示。徑向尺寸偏差（R）是指以輪胎的固定軸線為基準(zhǔn)，最大半徑與最小半徑之間的差值，依據(jù)檢測(cè)位置的不同分為頂部徑向尺寸偏差（Rt）、中心徑向尺寸偏差（Rc）和底部徑向尺寸偏差（Rb）。側(cè)向尺寸偏差（L）是指輪胎胎側(cè)與垂直固定軸線的中心平面之間最大與最小尺寸之間的差值，依據(jù)檢測(cè)位置的不同分為頂部側(cè)向尺寸偏差（Lt）和底部側(cè)向尺寸偏差（Lb）。

圖1 輪胎不圓度尺寸偏差示意

1.2 Rc檢測(cè)對(duì)應(yīng)位置材料分布

Rc檢測(cè)對(duì)應(yīng)位置的材料分布如圖2所示。

圖2 Rc檢測(cè)對(duì)應(yīng)位置的材料分布示意

從材料分布角度來(lái)講，Rc檢測(cè)主要包括花紋溝深度（A）、基部膠厚度（U）、金屬骨架材料厚度（B）、內(nèi)襯層厚度（I）、花紋溝底距內(nèi)襯層的距離（T）和輪胎斷面總厚度（O）等尺寸。

2 實(shí)驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)儀器

采用FDBRC-6142TB-R型動(dòng)平衡試驗(yàn)機(jī)（日本國(guó)際計(jì)測(cè)器株式會(huì)社產(chǎn)品）測(cè)量Rc，采用檢測(cè)精度為0.01 mm的游標(biāo)卡尺測(cè)量輪胎斷面的材料厚度。

2.2 試驗(yàn)方法

隨機(jī)抽取一條輪胎在動(dòng)平衡試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行檢測(cè)，并要求起始檢測(cè)點(diǎn)在輪胎的固定位置，記錄Rc的測(cè)試曲線，如圖3所示，從0°開始，按照如圖4所示的角度進(jìn)行斷面切割，共13個(gè)斷面（圖示陰影部分為切割的斷面）。

圖3 Rc波形圖檢測(cè)界面

圖4 輪胎斷面切割示意

在動(dòng)平衡試驗(yàn)機(jī)上檢測(cè)的輪胎Rc波動(dòng)曲線在不同斷面部位的數(shù)據(jù)及對(duì)應(yīng)的相關(guān)材料厚度測(cè)量結(jié)果如表1所示。

表1 輪胎Rc波動(dòng)曲線在不同斷面部位的數(shù)據(jù)及對(duì)應(yīng)的相關(guān)材料厚度測(cè)量結(jié)果 mm

續(xù)表1

3 結(jié)果與討論

（1）初步確認(rèn)數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性。對(duì)表1所測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行矩陣分析發(fā)現(xiàn)：Rc與O，U和T的測(cè)量值之間有很強(qiáng)的線性相關(guān)性；O與U和T的測(cè)量值之間有很強(qiáng)的線性相關(guān)性；U與T的測(cè)量值之間有很強(qiáng)的線性相關(guān)性。

（2）對(duì)有相關(guān)性的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，確定關(guān)鍵影響因子。由圖2可見，T＝U＋B＋I(xiàn)，O＝T＋A。從測(cè)量的斷面數(shù)據(jù)可以看出，B，I和A基本上為固定值。綜合上述公式計(jì)算和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，可以確定影響O，T和Rc測(cè)量值波動(dòng)的主要因子是U。

（3）數(shù)據(jù)相關(guān)性的定量確認(rèn)。對(duì)Rc與斷面U的測(cè)量值進(jìn)行回歸性分析，以U為響應(yīng)變量、Rc為預(yù)測(cè)變量。回歸模型誤差的標(biāo)準(zhǔn)方差為0.078，模型誤差占總誤差的百分比為88.8%，調(diào)整后為88.3%。因此可以看出，測(cè)量數(shù)據(jù)之間有非常強(qiáng)的線性相關(guān)性。

4 結(jié)論

輪胎中心徑向尺寸偏差與基部膠厚度有極強(qiáng)的線性相關(guān)性，即影響輪胎中心徑向尺寸偏差的主要原因是輪胎周向橡膠材料（主要是胎面）的不均勻分布，因此，減小輪胎中心徑向尺寸偏差的主要方法是嚴(yán)格控制胎面擠出、成型、硫化工藝參數(shù)及規(guī)范胎面、胎坯和成品輪胎存放、運(yùn)輸過(guò)程中的操作，避免導(dǎo)致胎面膠分布不均勻問題的產(chǎn)生。