吳祥鑫，車明明，劉昌波，王海艷，周獻(xiàn)偉，王志楠

[浦林成山（山東）輪胎有限公司，山東 榮成 264300]

芳綸簾線具有高模量、低收縮、質(zhì)量小等特點，很多企業(yè)開展了芳綸短纖維、芳綸/錦綸混紡簾線的開發(fā)，并取得了工業(yè)化應(yīng)用[1-5]。根據(jù)某主機(jī)廠電動汽車開發(fā)需求，其配套輪胎滾動阻力要求達(dá)到歐盟標(biāo)簽法A級水平，高于市場上此規(guī)格輪胎滾動阻力要求。為滿足主機(jī)廠配套輪胎要求，我公司開發(fā)了芳綸/錦綸混紡簾線冠帶條，并研究冠帶條纏繞方式和材質(zhì)及帶束層角度對成品輪胎外直徑、接地印痕、高速性能和滾動阻力的影響。

1 規(guī)格選取及方案設(shè)計

1.1 規(guī)格選取

選擇不同速度級別（V，W，Y）、不同斷面寬（215，225，275 mm）、不同高寬比（45，55，60）的高性能和超高性能輪胎進(jìn)行方案設(shè)計（花紋樣式見圖1—3），并對不同方案輪胎性能進(jìn)行對比。

圖1 225/60R18 100V輪胎花紋樣式

圖2 215/55R17 98Y輪胎花紋樣式

圖3 275/40R18 103W輪胎花紋樣式

1.2 設(shè)計方案

主要從冠帶條的纏繞方式和材料及帶束層角度3個方面進(jìn)行成品輪胎性能對比。設(shè)計方案如表1—3所示。其中，芳綸/錦綸混紡簾線冠帶條的強(qiáng)度大于錦綸簾線冠帶條；冠帶條強(qiáng)度由大到小的纏繞方式依次為WC，F(xiàn)C，AC，BC。

表1 225/60R18 100V輪胎的設(shè)計方案

2 結(jié)果與討論

2.1 各因素對輪胎外直徑的影響

2.1.1 冠帶條纏繞方式

冠帶條纏繞方式對輪胎外直徑的影響見表4。

表2 215/55R17 98Y輪胎的設(shè)計方案

從表4可以看出：冠帶條纏繞方式對不同規(guī)格輪胎外直徑的影響趨勢不同，對于225/60R18 100V輪胎，冠帶條纏繞強(qiáng)度越大，輪胎外直徑越??；而對于275/40R18 103W輪胎，冠帶條纏繞強(qiáng)度越大，輪胎外直徑越大。

2.1.2 冠帶條材料

冠帶條材料對輪胎外直徑的影響見表5。從表5可見：錦綸簾線冠帶條輪胎外直徑大于芳綸/錦綸混紡簾線冠帶條輪胎，這是因為冠帶條束縛能力增強(qiáng)，帶束層膨脹減小，從而使輪胎外直徑減??；錦綸簾線牌號對輪胎外直徑的影響無明顯規(guī)律。

表3 275/40R18 103W輪胎的設(shè)計方案

表5 冠帶條材料對輪胎外直徑的影響 mm

2.1.3 帶束層角度

帶束層角度對輪胎外直徑的影響見表6。從表6可以看出：帶束層角度減小，輪胎外直徑趨于減小，這可能是由于帶束層角度減小，帶束層自身的束縛力增大導(dǎo)致的。

表6 帶束層角度對輪胎外直徑的影響 mm

以上結(jié)果表明：冠帶條纏繞方式對不同規(guī)格輪胎外直徑的影響不同；冠帶條材料強(qiáng)度增大，輪胎外直徑減小；帶束層角度減小，輪胎外直徑減小。

2.2 各因素對輪胎靜態(tài)接地印痕的影響

2.2.1 冠帶條纏繞方式

冠帶條纏繞方式對輪胎靜態(tài)接地印痕的影響見表7。從表7可以看出，冠帶條纏繞強(qiáng)度越大，接地印痕的長軸長度、短軸長度和面積趨于增大，其中對短軸長度影響較小，但P方案與N方案的對比結(jié)果與其他不同，有待進(jìn)一步驗證。

表7 冠帶條纏繞方式對輪胎靜態(tài)接地印痕的影響

2.2.2 冠帶條材料

冠帶條材料對輪胎靜態(tài)接地印痕的影響見表8。從表8可以看出：與錦綸簾線冠帶條輪胎相比，芳綸/錦綸混紡簾線冠帶條輪胎接地印痕長軸長度、短軸長度和面積基本呈增大趨勢；不同牌號錦綸簾線冠帶條對輪胎靜態(tài)接地印痕的影響無明顯規(guī)律性。

表8 冠帶條材料對輪胎靜態(tài)接地印痕的影響

2.2.3 帶束層角度

帶束層角度對輪胎靜態(tài)接地印痕的影響見表9。從表9可以看出，隨著帶束層角度的減小，輪胎靜態(tài)接地印痕的長軸長度、短軸長度和面積呈增大趨勢（P″方案與H″方案對比例外），但變化幅度不大。

表9 帶束層角度對輪胎靜態(tài)接地印痕的影響

以上結(jié)果表明：隨著冠帶條纏繞強(qiáng)度和冠帶條材料強(qiáng)度的增大以及帶束層角度的減小，輪胎靜態(tài)接地印痕長軸長度、短軸長度和面積基本呈增大趨勢。

2.3 各因素對輪胎高速性能的影響

2.3.1 冠帶條纏繞方式

冠帶條纏繞方式對輪胎高速性能的影響見表10和11。從表10和11可以看出，隨著冠帶條纏繞強(qiáng)度的增大，輪胎高速性能提高（P方案與N方案對比結(jié)果除外）。

表10 冠帶條纏繞方式對225/60R18 100V輪胎高速性能的影響

表11 冠帶條纏繞方式對275/40R18 103W輪胎高速性能的影響

2.3.2 冠帶條材料

冠帶條材料對輪胎高速性能的影響見表12和13。從表12和13可以看出：隨著冠帶條材料強(qiáng)度的增大，輪胎高速性能提高；在其他條件相同的情況下，冠帶條材料對輪胎高速性能提升效果由高到低依次為芳綸/錦綸混紡簾線、WD-2錦綸簾線、ND-2錦綸簾線。

表12 冠帶條材料對225/60R18 100V輪胎高速性能的影響

2.3.3 帶束層角度

帶束層角度對輪胎高速性能的影響見表14—16。從表14—16可以看出：對于速度級別為V的輪胎，帶束層角度增大，輪胎高速性能顯著提升；對于速度級別為W和Y的輪胎，帶束層角度增大，輪胎高速性能無明顯提升；275/40R18 103W輪胎冠帶條材料為錦綸ND-2時，輪胎高速性能很難達(dá)到法規(guī)要求，冠帶條材料為芳綸/錦綸混紡簾線時，冠帶條纏繞方式采用AC，高速性能也無法滿足法規(guī)要求。

表14 帶束層角度對225/60R18 100V輪胎高速性能的影響

高速性能試驗輪胎損壞照片見圖4。

圖4 高速性能測試損壞輪胎照片

表13 冠帶條材料對275/40R18 103W輪胎高速性能的影響

表15 帶束層角度對215/55R17 98Y輪胎高速性能的影響

表16 帶束層角度對275/40R18 103W輪胎高速性能的影響

以上結(jié)果表明：冠帶條纏繞強(qiáng)度和材料強(qiáng)度增大，輪胎高速性能提高；帶束層角度增大，V速度級別輪胎高速性能顯著提升，W和Y速度級別輪胎高速性能基本無提升。

2.4 各因素對輪胎滾動阻力的影響

2.4.1 冠帶條纏繞方式

冠帶條纏繞方式對輪胎滾動阻力的影響見表17。從表17可以看出，冠帶條纏繞強(qiáng)度增大，輪胎滾動阻力性能趨好（P方案與N方案對比結(jié)果除外，后續(xù)需驗證），這主要是由于冠帶條強(qiáng)度增大使帶束層部位生熱降低。

表17 冠帶條纏繞方式對輪胎滾動阻力的影響 N·kN-1

2.4.2 冠帶條材料

冠帶條材料對輪胎滾動阻力的影響見表18。從表18可以看出：與錦綸ND-2冠帶條輪胎相比，芳綸/錦綸混紡簾線冠帶條輪胎滾動阻力系數(shù)可減小0.22～0.39 N·kN-1（2.5%～4.4%），這主要是由于芳綸/錦綸混紡簾線冠帶條伸長率小，使得帶束層變形小，胎冠部位生熱降低，因此滾動阻力下降；芳綸/錦綸混紡簾線冠帶條輪胎滾動阻力與錦綸WD-2簾線冠帶條輪胎相當(dāng)。

表18 冠帶條材料對輪胎滾動阻力的影響 N·kN-1

2.4.3 帶束層角度

帶束層角度對輪胎滾動阻力的影響見表19。從表19可以看出，微調(diào)帶束層角度，輪胎滾動阻力變化不大且無明顯規(guī)律。

表19 帶束層角度對輪胎滾動阻力的影響 N·kN-1

以上結(jié)果表明：冠帶條纏繞強(qiáng)度和材料強(qiáng)度增大，輪胎滾動阻力趨于降低；帶束層角度微調(diào)對輪胎滾動阻力影響不大。

3 結(jié)論

（1）冠帶條纏繞方式對不同規(guī)格輪胎外直徑的影響不同；冠帶條材料強(qiáng)度增大、帶束層角度減小，輪胎外直徑趨于減小。

（2）隨著冠帶條纏繞強(qiáng)度和材料強(qiáng)度的增大、帶束層角度的減小，輪胎靜態(tài)接地印痕長軸長度、短軸長度和面積基本呈增大趨勢。

（3）冠帶條纏繞強(qiáng)度和材料強(qiáng)度增大，輪胎高速性能提高；帶束層角度增大，V速度級別輪胎高速性能顯著提升，W和Y速度級別輪胎變化不大；速度級別為W及以上輪胎冠帶條材料強(qiáng)度大于錦綸ND-2強(qiáng)度或使用芳綸/錦綸混紡簾線時，冠帶條纏繞方式強(qiáng)度大于AC纏繞方式時，輪胎高速性能可滿足歐盟法規(guī)要求。

（4）冠帶條纏繞強(qiáng)度和材料強(qiáng)度增大，輪胎滾動阻力降低；帶束層角度微調(diào)對輪胎滾動阻力影響不大。