12.00R20 18PR全钢载重子午线轮胎性能改进的研究

2016-07-30孙文文王纪增

橡胶科技 2016年2期

孙文文，张超，胡波，王纪增

（1.青岛科技大学，山东青岛 266042；2.八亿橡胶有限责任公司，山东枣庄 277800；3.中国质量认证中心，北京 100070）

近年来，我国汽车货运市场需求旺盛，部分载重轮胎使用条件苛刻，理赔率居高不下，客户对载重轮胎质量要求不断提高。载重轮胎生产企业只有努力提高产品品质、确保产品质量、提升产品性价比才能立于不败之地。我公司顺应时代发展潮流，以有内胎载重轮胎中使用广泛、使用条件苛刻的12.00R20 18PR全钢载重子午线轮胎为代表，对载重轮胎结构和胶料配方进行优化，重点提高胎圈耐久性能。经过不断改进和反复试验，取得了较为显著的成果。现将研究情况简介如下。

1 结构优化

在12.00R20 18PR全钢载重子午线轮胎原结构的基础上，借鉴一些成功经验，同时利用有限元分析，通过调整胎圈和胎体反包高度来改进胎圈部位帘布反包形式，为此调整胎圈和胎体宽度，如图1和2所示；在胎圈内反包端点部位增加1层尼龙包布、在尼龙包布内端点部位增加1层胶片，以提高应力集中点，使应力集中点避开轮辋受力区域，降低轮辋轮缘对胎圈的应力和剪切应变，避免胎圈损坏；对三角胶结构和尺寸进行优化（如图3所示）；改进胶料分布。

图1 结构改进前后胎圈宽度

图3 结构改进前后三角胶尺寸

为提高带束层的平整度，对垫胶结构进行了优化，减小了因带束层不平整造成的冠部生热大、肩空等问题发生率。

图2 结构改进前后胎体宽度

这些措施并举大大提升了胎圈强度，轮胎载荷能力由原来的150%提高到180%。轮胎结构优化前后胎圈部位生热情况和轮胎承载能力分别如图4和5所示。

图4 结构改进前后胎圈生热情况

图5 结构改进前后轮胎承载能力

从图4和5可以看出：改进结构的轮胎靠近轮辋的胎圈部位生热明显降低，这对消除胎圈空等缺陷有较大作用；改进结构的轮胎承载能力显著提高。

2 胶料配方优化

众所周知，轮胎性能很大部分由胶料性能决定，要提高轮胎性能，在改进轮胎结构的同时还必须进行胶料配方优化。在本次研究中，对轮胎各部位胶料配方，尤其是胎面胶和胎肩垫胶配方进行了优化，如表1和2所示。配方优化前后胎面胶性能如图6和表3所示，胎肩垫胶性能如表4所示。可以看出，配方优化后胎面胶的抗撕裂性能大幅提，胎面胶和胎肩垫胶的生热显著降低。

表1 胎面胶优化前后配方份

表2 胎肩垫胶优化前后配方份

表3 配方优化前后胎面胶性能

表4 配方优化前后胎肩垫胶性能

图6 配方优化前后胎面胶滞后损耗因子（tanδ）

3 胎圈耐久性能测试方法改进

分析近年来公司中短途载重轮胎的室内试验结果，经过对行业室内试验标准的分析，根据节能降耗的环保理念，公司对载重轮胎胎圈耐久性能试验方法和标准进行了改进。为更好评估胎圈部位变形对轮胎性能的影响，胎圈耐久性能试验采用较低的充气压力，同时试验条件苛刻，以便在较短时间内得到试验结果。公司最终确定载重轮胎胎圈耐久性能试验条件如下：胎面不打磨，充气压力为600 kPa，行驶速度为30 km·h-1，负荷为200%额定负荷，温度为（38±3） ℃。在此条件下，胎圈耐久性能试验累计行驶时间达到60 h以上而未出现胎圈部位损坏现象，轮胎在实际使用中由于重载造成的胎圈损坏率就会大幅度降低。

4 改进效果

采用公司改进胎圈耐久性能测试方法对改进12.00R20 18PR全钢载重子午线轮胎进行试验，结果如表5所示。从表5可以看出，改进轮胎的胎圈耐久性能试验累计行驶时间达到110.9 h，远超过公司标准。

表5 改进轮胎胎圈耐久性能试验结果

按照GB/T 521—2012《轮胎外缘尺寸测量方法》和GB/T 4501—2008《载重汽车轮胎性能试验方法》对改进轮胎进行外缘尺寸测试以及进行耐久性能、强度性能试验。测得充气轮胎外直径为 1 122 mm，断面宽度为308 mm，磨耗标志高度为2.4 mm。轮胎耐久性能和强度性能试验结果表6和7所示。可以看出，轮胎的外缘尺寸、耐久性能、强度性能均达到或超过国家标准。