带束层帘线直径和压延密度对轮胎耐久性能的影响

李中英

摘 要：通过开展轮胎耐久性试验，可以发现在相同的条件下，使用直径大和压延密度大的带束层帘线制备得到的轮胎耐久性能较差，并且高速性能也相对较差。所以在实际轮胎生产中，还应选用直径和压延密度较小的带束层帘线。

关键词：轮胎；带束层帘线；压延密度；耐久性能

中图分类号：TQ336.1 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.01.104

在轮胎结构中，带束层将起到至关重要的作用。黏结多层带束层后，则能通过构建环状束缚结构进行轮胎充气形状的控制。而在利用束带层生产轮胎时，还要做好帘线的选择，才能确保轮胎有较长的使用寿命。因此，相关人员还应加强带束层帘线直径和压延密度与轮胎耐久性能关系的研究，以便更好地进行轮胎生产。

1 试验材料及方法

1.1 试验材料

为研究带束层帘线直径和压延密度对轮胎耐久性的影响，本文完成了A，B，C三种带束层帘线开展试验，材料的单丝直径分别为0.245 mm、0.225 mm和0.225 mm，帘线直径分别为1.51 mm、1.39 mm和1.38 mm，单丝总量均为27，最小破断力分别为3 730 N、3 120 N和3 445 N。所以，三种帘线拥有相同层状结构和不同的强度级别，单丝直径最大的为A.在利用三种钢丝帘线制备帘布时，将利用“S”型四辊钢丝帘布压延机进行压延，使用的配方胶料相同，并且帘布厚度相同，均为2.3 mm，但拥有不同的钢丝帘线压延密度。对分别利用A，B，C三种材料制备得到的三种钢丝帘布进行比较可以发现，每分米帘布的钢丝数量分别为48根、50根和48根，帘线之间橡胶厚度分别为0.57 mm、0.61 mm和0.70 mm，上下橡胶厚度分别为0.40 mm、0.46 mm和0.46 mm，总强度分别为179 kN/dm、156 kN/dm和165 kN/dm，空气含量分别为1.7 mm3/cm、0.8 mm3/cm和1.3 mm3/cm，自黏力分别为43 N、40 N和50 N。

1.2 试验方法

在试验时，需要将三种帘布分别在0°带束层结构的1#和2#带束层使用，然后利用小角度钢丝帘布裁断机将帘布裁为24°和15°，并使用同一成型机成型。而对成品轮胎进行高速性能测试和耐久性测试，则能够得知带束层帘线直径和压延密度与轮胎耐久性的关系。试验共使用A，B，C三种材料完成了9条轮胎的制备，每种帘布各3条。在对轮胎性能进行测试时，每一种帘布的其中一条用于高速性能测试，剩余两条用于耐久性测试。在耐久性测试中，将轮胎分为三组，在同一双工位机床上进行测试，初始7 h负荷率为66%，之后16 h负荷率为85%，接下来24 h负荷率为101%.完成47 h试验后，每隔10 h将负荷率增大10%，直至轮胎损坏。在高速试验测试上，使用全钢载重子午线轮胎测试方法，初始速度为55 km/h，2 h后将速度调至60 km/h，随后每隔2 h增加10 km/h。而轮胎充气压力为830 kPa，额定负荷为3 750 kg，转鼓直径为（1700±17）mm。

2 试验结果分析与讨论

2.1 试驗现象

观察试验结果可以发现，试验后的轮胎均为胎肩脱层。在耐久性测试中，位于轮胎带束层端点的位置首先发生损坏，并且损坏部位集中在两层交叉排列的带束层之间。从轮胎耐久性试验结果来看，使用A材料制备的轮胎平均试验时长达到了91.2 h，使用B材料制备的轮胎平均试验时长达到98.6 h，使用C材料制备的轮胎平均试验时长达到了98.7 h。在高速性能试验中，使用A，B，C三种材料制备的轮胎最高速度分别为90 km/h、90 km/h和100 km/h，在最高速度试验的时间分别为9 h、67 h和23 h。由此可见，使用帘布A制备的轮胎耐久性最差，使用帘布B和帘布C制备的轮胎耐久性相差不大。但从高速性能试验结果来看，使用帘布A制备的轮胎性能较差，使用帘布C制备的轮胎性能最好。

2.2 试验结果讨论

对轮胎受损位置集中的原因进行分析可以发现，在负荷变形下运转，轮胎带束层需要承受一定的应力，并且这一应力呈周期性变化。在轮胎发生接地变形后，并直到轮胎离地，带束层末端将产生较大的剪切应力，以至于位于带束层层间的夹胶将发热和变形。在热量不断积累的情况下，则出现了夹胶和周边橡胶老化的情况，进而导致橡胶性能急剧下降，最终则导致端点位置产生脱层现象。相较于帘布B和帘布C，帘布A的总强度最大，钢丝直径也最大，但帘布中帘线间的橡胶厚度最小，同时帘布间橡胶厚度也最小。在带束层帘线直径过大的情况下，由于裁断界面无镀层，所以橡胶与截面的黏合不好，各端点将存在较多薄弱点，进而导致轮胎耐久性差。比较帘布B和帘布C可以发现，二者拥有相同的钢丝直径，但帘布C总强度相对要大，并且帘线间橡胶厚度也较大。因此，帘布C的压延密度相对要小，而压延密度大的带束层帘线有更多交叉点，容易积累应变能，并最终导致轮胎耐久性因肩部生热而下降。从试验结果来看，上述说法都能够被证实。在高速测试中，轮胎内部温度更高，轮胎橡胶性能及结构差异将被放大，所以得到的测试结果有较大差异。因此，由于试验结果与轮胎在负荷变化条件下的内部应变变化情况一致，所以能够说明带束层帘线直径和压延密度对轮胎的耐久性有一定影响。

3 结束语

通过研究可以发现，使用直径大且密度大的帘布制备轮胎会降低轮胎的耐久性，并且会给轮胎的高速性能带来不良影响。所以在选择轮胎带束层帘线时，还要在确定帘布总强度符合要求的基础上，考虑帘线的直径和压延密度，尽量选择直径和压延密度都较小的帘布，进而使轮胎的性能得到提高。

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〔编辑：王霞〕