[发明专利]一种宽基载重子午线轮胎成型机带束鼓及设计方法

说明书

本发明提供了一种宽基载重子午线轮胎成型机带束鼓及设计方法，将带束鼓的中间段设计为凸出的曲面结构，带束鼓表面的轮廓线由两段直线段与位于两直线段间的弧形段组成，根据理论材料分布图中主带束层的宽度、曲率半径、1号带束层直径、伸张率初步确定弧形段的宽度d、曲率半径R、带束鼓的直径D、两段直线段的长度l₁、l₂。然后，通过轮胎成型仿真方法，以帘线伸张率和胎面胶料流动均匀性作为判断标准，优选确定最佳参数。本发明有效控制带束层的帘线伸张率，彻底解决定型时带束层帘线受力不均匀的问题，消除了机内定型过程中宽基轮胎胎肩胶料向胎冠中心流动的异常现象，提高了轮胎的耐久性能，具有极强的可实施和可操作性。

技术领域

本发明涉及轮胎成型工艺流程制造领域，尤其是一种宽基载重子午线轮胎成型机带束鼓及设计方法。

背景技术

近年来，低碳经济不断推动轮胎向降低油耗、减少排放、提高安全性方向发展，轮胎宽基化是实现这一目标的重要途径之一。宽基载重汽车轮胎是指高宽比为0.65及以下的轮胎。宽基轮胎的主要表征是扁平化、无内胎化、宽轮辋。在车辆上宽基轮胎单胎代替普通轮胎并装双胎，主要用于载重汽车的驱动轮、挂车轮和半挂车轮上。

米其林X-one宽基轮胎的技术特点是胎冠部位采用0°带束层，即以400m的无接头钢丝以0°角连续缠绕在胎冠上，以保证胎面接稳定、应力分布均匀，使轮胎抓着性能提高，胎面磨损更均匀，行驶里程延长。

子午线轮胎成型机(三鼓式)上有三种功能的成型鼓：胎体鼓——把胎侧、内衬层、胎圈、耐磨胶、胎体层组成胎体筒的成型鼓；带束鼓——在此鼓上完成带束层/胎冠的贴合；主成型鼓——完成定型、压实等，形成最后的胎坯。

带束鼓一般若干块扇形块组成，通过更换扇形块或调节螺母来实现带束层鼓直径的调节。

带束鼓一般为圆柱形鼓，这导致成型过程中不同位置带束层的伸张率不一样，胎冠中心处伸张较大，胎侧处较小。然而，宽基胎带束层较宽，在轮胎带束层/胎冠的贴合时，加剧了帘线受力不均匀的现象，特别是在采用了零度缠绕宽基轮胎上。图9为某公司生产的零度缠绕宽基胎断面图，在胎冠中心处，带束层箍紧作用强；带束层端点处，带束层箍紧作用弱。在轮胎硫化机内定型时，由于子午线轮胎胎体帘布中的帘线角度应为90°，帘线之间仅仅靠橡胶胶料连结，稍有拉伸便使帘布变形，就会导致胎肩处胶料向胎冠处流动，造成轮胎里凹凸不平，影响轮胎结构和均匀性。

近年来，轮胎CAE技术得到了飞速的发展，轮胎成型过程仿真技术也日趋成熟。中国专利公开号为CN101923589A的专利文献公开了子午线轮胎成型过程的模拟方法。三角轮胎股份有限公司的高明以Abaqus为仿真分析平台，模拟了215/35R18轮胎的成型过程，分析了轮胎设计工艺参数对成型轮胎胎坯形状的影响。但目前轮胎成型过程的模拟方法注重实现过程，尚未对成型过程的胶料流动异常现象进行分析，并未提出通过成型机带束鼓的改进实现胶料流动的改善，从而提高成品轮胎质量。

发明内容

为了解决的载重宽基子午线轮胎机内成型时的胶料异常流动的问题，本发明提供一种宽基子午线轮胎成型机带束鼓及其设计方法，所述宽基子午线轮胎成型机带束鼓为曲面鼓结构，解决了的载重宽基子午线轮胎机内成型时的胶料异常流动的问题，能够有效改善胎体钢丝帘线受力状态，并且该曲面鼓结构实现起来简单易行，成本低。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种宽基载重子午线轮胎成型机带束鼓的设计方法，其特征在于，轮胎成型机带束鼓的中间段为凸出的曲面结构，所述带束鼓表面的截面轮廓线由两段直线段与位于两直线段之间的一段弧形段组成，弧形段的宽度d为理论材料分布图中3号带束层的宽度80％-120％；弧形段的曲率半径R为3号带束层的曲率半径的70％-130％；所述带束鼓的直径D、两段直线段的长度l₁、l₂为：