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1、轮胎均匀性与工艺参数 米其林最大的秘密,李勇,主要内容,均匀性的基本概念与术语影响均匀性的因素均匀性与设计参数的关系均匀性与与工艺参数的关系,什么叫轮胎均匀性（UNIFORMITY）？原意为“均匀”，可以引申为“均一”、“匀称”。具体指的是：给轮胎一定的充气压力，在一定负荷及转速下，检查轮胎尺寸、质量和力的不均匀。,1.均匀性的基本概念与术语,1）几何形状:全钢2mm,轮胎不均匀的表现方式,2）重量：静平衡力的平衡；动平衡力矩的平衡,跳动,标准：零售0.5胎重 配套0.3胎重,静平衡的检验方法,动平衡检验,3）刚性,均匀性术语与基本原理,均匀性术语与基本原理,给轮胎一定的充气压力，在一定负荷、
2、转速下，轮胎半径方向产生力的波动（单位：N）。,轮胎转动时，在半径方向产生周期性力的波动,径向力波动（RFV）,A-3721,径向力（RFV）对车辆性能影响,径向跳动震动大噪音大车辆机械部件受损,径向力的方向垂直于行驶面,给轮胎一定的充气压力，在一定负荷、转速下，轮胎轴向方向产生力的波动（单位：N）。,轮胎转动时，在轴向方向产生周期性力的波动,侧向力波动（LFV）,A-3721,侧向力（LFV）对车辆性能影响,汽车发生左右摇摆、颤动，操纵稳定性和高速行驶安全性变差，轮胎使用寿命下降,侧向力的方向与旋转轴的的方向平行,给轮胎一定的充气压力，在一定负荷、转速下，轮胎向一定轴向方向产生力的波动（单位
3、：N）。=LFDcw+LFDccw/2,轮胎转动时，轴向方向，偏向一定方向的力,锥度效应力波动（CON）,锥度（CON）对车辆性能影响,1、轮胎不跑直线，朝一个方向跑偏；2、造成偏磨，轮胎使用寿命变短。3、高速安全性能降低,锥度效应力方向与侧向力的方向一致，但力偏向一个方向,PLY（角度效应）：最外层带束层方向决定PLY=LFDcw-LFDccw/2,角度效应（CON）,使车轮在地面上出现边滚边滑，从而增加汽车的行驶阻力及轮胎的磨损，造成汽车操纵稳定性变差。正前束太大，使轮胎外侧磨损，胎纹磨损形式为羽毛状。负前束太大，使轮胎内侧磨损，胎纹磨损形状也为羽毛状。,角度效应对车辆性能影响,2.影响均
4、匀性的因素,2.1 影响静平衡、动平衡的因素1）各部件接头位置的集中、部件接头量大小；2）胎冠的长度不足或过长；胎肩厚度左右差异。3）胎侧、胎冠接头不良；4）胎冠的蛇行、偏心；5）内衬层厚薄不均（冷却滚温度不一、卷取电机速度不一、6）胎面压滚压力，过大。,2）胎冠的长度不足或过长,过长造成鼓包,过短易造成局部拉伸,2.2 RFV相关因素,1）两胎圈之间的帘线长度变异 A.扣圈盘振动（钢圈夹持环的振动）；B.成型鼓的纵向、横向振动（成型胶囊纵向振动）；C.钢丝圈偏心（两侧胎圈大小不一）；D.帘布贴合不均匀；E.胎体帘布接头不均匀；F.反包不均匀；(汽缸不同步、指形片抓布不一致、反包胶囊进入及新旧
5、不一等）G.打压引起的帘布变形；H.胎体的粘性不良；I.后充气（PCI）不均匀（上下夹盘不对中）。,RFV相关因素,2）胎冠、胎肩部的厚度差异 A.胎冠的厚度差异；B.打压引起的胎冠差异；C.胎冠长度的不足或过长.3）生胎的变形4）模具的圆度不良5）轮胎温度不均 A.胶囊厚薄不均；B.机械手装胎不正。,影响LFV的相关因素,A、材料的蛇行（内衬、帘布、胎侧、BEC、冠带、胎冠、带束层）；B、带束层（特别是第2带束层）的蛇行：A.成型时的贴合精度；B.带束层宽度不良；C.带束鼓与传递环不对中；F.带束层的粘合性不良；C、接头错位，出角；D、打压导致的变异；E、模具的上下段差；F、机械手抖动，生胎
6、变形导致偏心硫化G、鼓架（配鼓片后）左右错位造成横向跳动超标；H、轮胎存放和搬运时挤压变形；I、硫化模具密合不良.,F、机械手抖动，生胎变形导致偏心硫化,1)带束层（特别是第二带束层）的偏心 A.成型时的贴合精度；B.带束层宽度不良；C.带束鼓,夹持块,传递环不对中；D.一段胎匹与二段的的嵌合不良；E.由打压导致的变动；F.带束层的粘合性不良；,影响CON相关因素,2)成型左右偏移（胎侧、带束层、胎面左右偏移，灯标不准确）；3)指形片距离偏斜，造成抓取蛇行及反包后蛇行。4)带束层边胶、胎冠、压滚的偏心；5)胎面与胎侧左右厚度有差别；模具上下段差；带束层两层方向同向；8)硫化定型压力大。,影响C
7、ON相关因素,胎面肩厚、肩宽左右差别大,1、帘布密度不均；2、各材料接头量（尤其S/W胎侧复合件和胎面两翼接头）3、成型胶囊漏气4、胎翼打压时变形，凹凸。两边胎侧厚度变异，帘布打压变形,影响LRO、BPS相关因素,主要影响因素总结,3.均匀性与设计参数的关系,3.1 平宽与辅鼓周长：影响帘线伸张与弯曲；3.2 带束层结构：带束层结构主要是指带束层的角度、贴合方向及层数，带束层结构是引起侧向力偏移的主要因素。3.3 帘布反包高度、三角胶高度及胎面长度：帘布反包高度和三角胶高度影响轮胎的断面水平轴位置和胎侧刚性，从而影响轮胎均匀性。三角胶高度对扁平率较大的低断面轮胎均匀性的影响尤为显著。胎面长度主
8、要对轮胎径向力偏差影响较大。3.4 胎体帘线材料：热收缩率越低的材料，其均匀性越好。3.5 轮胎扁平率：在相同的偏移量下，扁平率对轮胎均匀性的影响由大到小为80系列、70系列和60系列。,胎胚周长过大造成硫化胎面非正常流动,1.6 硫化胶囊：设计不合理的硫化胶囊在实际使用中变形不顺畅，导致轮胎定型困难，引发定型不正和胎里打褶等问题，对轮胎均匀性产生不利影响。选择合适的硫化胶囊断面弧长伸张值(轮胎断面胎里弧长与硫化胶囊断面外弧长的比值，亦称侧向伸张率)、径向伸张值(轮胎胎里直径与硫化胶囊外直径的比值，亦称周向伸张率)、硫化胶囊高度(一般宜取轮胎胎坯的高度)以及厚度。,4.均匀性与与工艺参数的关系
9、,4.1 挤出工艺 挤出部件尺寸影响均匀性的主要是胎面、胎侧、胎肩垫胶和三角胶。若挤出部件的尺寸超出设计范围或不均匀，则会导致轮胎的径向和周向几何尺寸和质量分布不均匀。,1）胎面和胎侧尺寸偏差(1)原因分析 流道块、预口型本身的加工误差导致两侧的排胶量不同；螺杆磨损、联动线速度波动导致挤出半成品尺寸不稳定；胶料混炼、喂料不均匀以及口型在使用过程中发生变形等因素造成挤出半成品两侧的厚度和宽度不对称；胎面裁断长度不在公差范围内，成型时造成不均匀拉伸。(2)解决措施 合理设计供胶量，避免发生堵胶和供胶不足等现象；定期测量挤出机螺杆的挤出量和联动线上的胶料收缩率；采用不同批次胶料混合喂料；调整口型板，
10、使两侧的挤出厚度差不超过0.3mm、两条胎侧宽度差不超过3 mm、胎面两侧的宽度差不超过0.5 mm；胎面裁断长度误差控制在5 mm内，但一般来讲裁断长度应遵循“宜短不宜长”的原则。,2）裁断角度不合理 裁断角度太大或太小都会对轮胎均匀性产生不利影响。胎面裁断角度一般控制在24-28较为合适。胎面、内衬层、胎侧斜裁可以有效改善动平衡,3）三角胶尺寸偏差(1)原因分析 口型设计不当或口型变形使三角胶的宽度和高度超出公差范围；贴合时周向定长不准，造成拉伸不均匀以及接头处的三角胶高度发生变化。(2)解决措施 调整口型尺寸和角度，三角胶贴合的角度一般控制在110左右较为合适，这样可避免在贴合时发生较大
11、的拉伸；三角胶的半成品贴合高度公差应控制在2mm，三角胶宽度公差宜控制在0.5 mm；定期校核周长计数器，以保证周向定长准确。,4.2 裁断工艺(1)原因分析 设备自身的裁断精度、自动接头装置或人工操作的误差造成帘布出现裁断宽度和接头量超出公差范围、错位、大头小尾以及在卷取时发生打褶现象，从而导致帘线角度发生变化。(2)解决措施 每周校核一次设定值与实际值的差异，避免斜向导开造成大头小尾现象；帘布宽度差控制在2 mm，接头量控制在(41)根，接头错位控制在2 mm；衬布要定期进行整理平整；衬布卷取时卷取伺服电机的速度要进行分段设定，避免在卷取时帘布卷出现内紧外松而导致帘布打褶。,4.3 成型工
12、艺1）成型设备精度 成型设备精度，如左右尾座的同轴度、成型鼓的纵向和横向振动、胎圈定位盘的径向和侧向精度、胎面带束传递环的垂直度、圆度及其与胎圈定位盘的同轴度等，对轮胎均匀性影响较大。应制定一个标准作为更换规格时的检测项目，形成更换标准化。,成型过程传递环夹冠整体偏歪,(2)成型反包 成型反包胶囊的设计及有关工艺参数的确定应以反包是否紧实为前提。因为反包效果会影响胎圈之间线长的变异，若变异较大就会对轮胎均匀性产生很大影响(特别是径向力偏差)。成型反包胶囊应伸到机鼓内一定深度(一般为20 mm左右)。对反包充气要留有适当的保压时间(高压和低压)，以确保反包紧实。,(3)贴合速度 轮胎各部件贴合速
13、度不仅影响产能，还影响轮胎的质量，其中带束层的贴合速度影响较大。因此在确定各部件的贴合速度时应先测量材料的拉伸量，在保证贴合质量的前提下适当提高贴合速度。,(4)各部件的定点分布 主要采取三点分布法(各主要材料分布互成120)和四点分布法。通常采取四点分布法，因为这样可使各材料在圆周上的分布尽量均匀，并且可以很方便地找出轮胎均匀性波形图上各点在轮胎上对应的位置。定点分布的原则是：材料分布力求均匀化；材料接头力求相互制约，相互取长补短。,(5)部件材料接头间距各材料接头间距控制应遵循分布均匀的原则。对单层胎体结构的轮胎，胎体帘布接头与其它接头间距为100mm时对轮胎的均匀性无太大的影响。带束层接
14、头间距的控制也很重要，增大带束层的接头间距、实现带束层的零根对接。,(6)接头角度 合理设定各材料接头角度可以进一步提高轮胎材料分布的均匀性。(1)内衬层与帘布之间的夹角控制在10-15时，轮胎均匀性较好。(2)胎侧的裁断角度一般宜控制在60左右，胎侧与帘布之间的夹角由0调整为15。,(7)材料贴合对中度 各材料贴合对中度宜控制在1 mm内，投射灯的垂直度应每班用铅锤校验一次；制做专用的规板以用来校验供料架的对中度。材料的贴合不能有蛇形。胎面与带束层的贴合对中度对轮胎均匀性影响较大，且呈线性正相关。,(8)压辊的压力与运行轨迹 压辊的压力和运行轨迹对轮胎均匀性亦有相当大的影响，主要是对侧向力偏
15、差影响较大，若两者设置不合理，会引起材料在滚压过程中发生较大迁移和变异，特别是对带束层角度与宽度影响较大。,(9)胎坯外周长 半成品胎坯外周长过小会造成硫化时轮胎的一次性伸张量过大，过大又会导致轮胎在硫化时发生“蹭模”现象，因此很有必要在成型时控制胎坯外周长。虽然胎坯外周长是轮胎结构设计决定的，但可以通过成型工艺进行适当调整，即通过调整定位盘的宽度和充气压力来控制。,4.4 硫化工艺1)胎坯变形 胎坯在存储过程中由于放置方法不当或放置时间较长而引起变形，造成进模困难或产生胎圈出边和胎圈窄等现象，从而导致轮胎均匀性不良。合理调整生产计划，避免胎坯长时间存放；改善胎坯的存放工具，尽量避免胎坯发生变
16、形；对存放较长时间的轮胎进行定期翻转。,2)机械式与液压式合模力：机械式硫化机的合模力来自主传动系统.合模后依靠传动件的自锁承受硫化时的张模力.合模力的调整是靠调整上下模的间隙实现的,调整十分繁琐.液压硫化机的合模力由专门的被称之为加力油缸的液压缸产生.由液压缸的压力承受张模力.通过调整加力油缸的压力可以方便的改变合模力的大小.加力油缸的作用点均布在下硫化室的某一圆周上模型受力比较均匀.张模力是通过加力油缸的柱塞传递给压力油的,由于液压油具有可压缩性,如果在硫化时由于某种原因使张模力产生波动,则液压油可以部分吸收这种波动,减少受力系统的变形,。横梁和底座的受力变形条件不同:机械式硫化机除大规格
17、(通常为75英寸以上)机型为单模,一般均为双模.即在同一横梁和底座上安装两套模型其横梁和底座的跨度都较大.液压硫化机虽然也有单模和双模之分,但其传动系统和合模力的产生对每个模型来说都是独立的.即一个横梁和一个底座上只安装一套模型,其横梁和底座的跨度较小.同时,对规格相同的机械式和液压式硫化机而言,硫化时前者的力是后者的两倍.因此,硫化时机械式硫化机横粱和底座的变形远远大于液压式硫化机.而且,液压式硫机一个模型两侧的变形是对称的,而机械式硫化机一个模型两侧的变形是非对称的.从而使硫化出的轮胎均匀性较差,。,3)进模不正，定型不良 机械手抖动及其与硫化机中心机构不同心；胎坯发生变形；胎坯与硫化胶囊
18、配合不良造成进模困难或定型不正；定型高度和定型时间的设计不合理，这些均会造成胎坯在模具中发生偏心(主要影响侧向力偏差)和伸展不充分，导致轮胎均匀性不良，主要影响侧向力偏差。控制胎坯存放温度；胎坯预热均匀；避免胎坯变形；选用合适型号的硫化胶囊；在轮胎硫化定型时合理设计定型高度，定型高度过大或过小都会影响胎坯在模具中的状态，定型高度取值一般有如下规律：一次定型高度为半成品轮胎的高度减去10mm；二次定型高度(切换高度)为半成品轮胎的高度与设计轮辋宽度之差。,机械手偏，标识线掉花纹沟,4)硫化胶囊 硫化胶囊生产时存在厚度不均以及因使用次数增加而发生变形问题，均会造成硫化胶囊本身伸展不均匀，从而影响轮
19、胎均匀性。更换硫化胶囊后进行预伸展，以检查硫化胶囊伸展是否均匀；硫化胶囊使用一定次数后及时更换；内喷涂剂不宜采用粉状剂。,5)模具 模具精度不高 模具加工精度不高造成模具圆度差，导致轮胎均匀性不良。模具装配不良 模具装配时的误差会产生错模、密合不良等现象，引起出边及胎圈窄，会造成轮胎均匀性不良。一般来讲，活络模生产的轮胎均匀性比两半模好。,装配不好造成活络块之间胶边过大或出现错位,4.5 检测 1)检测环境温度 温度对轮胎均匀性有一定的影响(特别是侧向力偏移)，一般检测室温应控制在20-30。试验测得，温度为12，13，19，30和40时，侧向力偏移值分别为-592，-560，-502，-47
20、0和-437 N，由此可知轮胎的侧向力偏移与温度几乎呈线性关系。,2)检测设备精度 检测设备的精度和使用时的校核准确性影响轮胎均匀性参数。负荷轮的偏心度、负荷轮覆盖薄膜的破损程度、检测轮辋的偏心度以及轮胎的润滑效果都会影响轮胎均匀性。定期做重复性校验以及正反对比校验；配制合适的润滑剂以保证轮胎与检测轮辋之间有良好的润滑效果。,3)检测负荷和充气压力 在垂直负荷恒定的条件下锥度效应主要依赖于充气压力，少量增大充气压力可以明显改变锥度效应。侧向力偏移几乎不受充气压力的影响。轮胎侧向力偏移随着垂直负荷的增大而增大，可见轮胎锥度效应和侧向力偏移随着垂直负荷的增大而增大。通过适当调整轮胎的负荷和充气压力
21、可以矫正锥度效应和侧向力偏移，但这不能作为提高轮胎均匀性的手段。所推荐的检测负荷取决于轮胎规格，一般为轮胎最大载荷的85%。,4)检测轮辋 检测轮辋宽度对锥度效应和侧向力偏移的影响较小，但其直径和形状对轮胎均匀性有一定的影响(主要影响与轮胎的配合)。5)测量转鼓的直径及转速 测量转鼓直径通用标准值为854 mm；测量轮胎均匀性转鼓转速一般为60r/min，也有在120-1200 r/min的转速下进行轮胎高速均匀性试验的，但目前还没有被广泛应用。在转鼓转速为60 r/min的低速下进行试验时，需要限制转鼓的最大转速为60r/min。推荐轿车轮胎测量转速为60r/min，载重轮胎测量转速为20
22、r/min。轮胎速率从10 r/min增大到r/min时，轮胎的外直径会增大，其中子午线轮胎的外直径增大1-3 mm，斜交轮胎增大10-12 mm；同时尺寸偏差以及力的变化量也有相似的变化规律。,4.6 不平衡量的矫正 轮胎一旦有不平衡量存在就应加以校正，但校正全部限于径向尺寸偏差和径向力偏差，侧向力偏差是难以补救的。目前通常有两种方法，一种方法是通过在轮辋上配置配重块来减小装配总成的不均匀性，另一种方法是从轮胎胎面上除去一些橡胶，减少轮胎自身的不均匀性。目前，轮胎检测设备上一般均带有研磨装置，轮胎的径向尺寸与力的偏差均可以通过研磨胎面加以校准。研磨对象主要是胎肩部位，这是因为胎肩比胎面中心具有更高的径向刚度。检测设备的校正是有限度的，一般研磨胎面橡胶的厚度不大于0.5 mm。目前，一种可以进一步提高轮胎均匀性的简单方法是采用偏心试验机探测径向力变量的一次谐波，据此调整研磨或切割工具的移动，以获得轮胎周向偏心尺寸偏差。另一种方法是应用切割工具伺服定位，这种方法对减小自由尺寸偏差使用的控制信号具有相当大的灵活性，切割工具的位置也能极精密地跟踪到力的变量。,谢谢,
