轮胎部件接头对静不平衡性影响及优化接头角度的计算方法

徐建波，袁金琪，路绍军

[特拓（青岛）轮胎技术有限公司，山东 青岛 266061]

轮胎制造过程中不可避免地会有部件接头，而部件接头会对轮胎静不平衡性产生影响[1-2]。如果轮胎厂生产工艺过程控制良好，则均匀性和动平衡检测数据会相对稳定。在生产工艺稳定的前提条件下，可以通过试验计算出轮胎各部件接头对静不平衡性的影响，从而进一步优化调整接头分布方案[3-7]。

本工作以单层胎体的185/60R14轮胎的胎面接头、胎侧和气密层预复合后裁切产生的接头（以下简称PA接头）和帘布接头为例，在一次法成型机上成型轮胎，并测试轮胎的静不平衡量，采用矢量计算方法研究各接头对轮胎静不平衡性的影响，从而合理调整接头分布，减小轮胎整体静不平衡量，满足绿色轮胎的高质量要求[4]。

1 方案设计

设计3个轮胎成型部件接头分布方案，如图1所示，T代表胎面接头，始终为0°；PA接头分别为180°，270°和270°；BP1代表1#帘布接头，分别为90°，90°和180°。

图1 接头方案示意

每个方案均在同一台一次法成型机上成型6条胎坯，然后在同一台硫化机上单模、定点硫化（排除硫化影响因素）。对成品轮胎进行割毛、修边和外观检测后，停放4 h以上，轮胎冷却至室温后待测。

2 检测和计算

（1）进行均匀性和动平衡性能检测，记录检测数据，对每个方案的6条轮胎动平衡检测合格（打黄点）位置进行比对，排除打点位置异常的轮胎，每个方案各选用4条轮胎的数据，计算每个方案轮胎静不平衡量的平均值（试验数据越多，计算结果越精确），结果如表1所示。

表1 轮胎静不平衡量的测试结果 g

（2）测量每个方案轮胎各接头位置相对静不平衡重点的角度（与打黄点位置呈180°），如图2所示。

图2 轮胎接头位置相对静不平衡重点的角度示意

（3）在静不平衡重点的方向上建立坐标轴，设胎面接头、PA接头和1#帘布接头对静不平衡量的影响分别为矢量X，Y和Z，根据上一步测量的角度A，B和C计算出3个接头在静不平衡重点方向上的分力，如图3所示。

图3 接头在静不平衡重点方向上的分力示意

根据受力分析得到以下3个方程：

解方程组，可计算出X，Y和Z。

3 结果与讨论

3.1 本试验最佳接头角度分布

本试验X，Y和Z分别为－1（胎面接头标准0～－2 mm，是轻点），17.3和4.6 g。

由此可见，PA接头的影响远大于胎面接头和帘布接头，且胎面接头是轻点，故可将胎面接头和PA接头放在同一角度，且与帘布接头呈180°进行接头角度分布设置；由于胎面接头的影响较小，且接近于零，也可采用方案2的接头分布。

3.2 其他情况下最佳接头角度分布计算

若Y最大，且X和Z都大于零，可运用平行四边形法则分析得出X与Z的夹角（M），如图4所示。

图4 其他情况下最佳接头角度分布计算示意

将所测数据数带入下式可计算得cosM。

若得到的cosM值大于1，则说明X/Y/Z组合不存在夹角M，即X和Z相加小于Y，可将X和Z放在同一角度，且与Y呈180°。

若得到的cosM值小于1，利用反三角函数，计算出M值，得到的接头分布结果即如图4所示。具体实施过程中，X与Z的位置可进行局部调整，但要满足Y的反向作用力在X与Z之间，且X与Z的夹角为M。

4 结语

采用本研究提出的试验方法，还可根据需要计算轮胎其他部件接头对静不平衡性的影响，也可以在一次计算中对更多因素的影响进行计算。增大试验方案的样本量可以有效提高计算的准确度。

通过定量计算部件接头对静不平衡性的影响，可找到最佳接头分布角度，实施过程中耗时短、效率高，对成型过程中方案调整提供精准的技术支持。