孫緒利，王龍慶，王兆龍，張凱凱，李 帥

（青島森麒麟輪胎股份有限公司，山東 青島 266229）

胎體簾線是輪胎的主要受力部件，對輪胎強度和抗沖擊性能影響很大，并使輪胎保持一定的外緣尺寸[1-3]?，F(xiàn)階段，半鋼子午線輪胎常用的胎體簾線為聚酯簾線，因其具有模量高、伸長率低、耐疲勞性能和抗沖擊性能較好、吸水后強度不下降等優(yōu)點，在輪胎企業(yè)中廣泛使用[4-6]。選擇合適的胎體簾線壓延密度不僅能提升輪胎的安全性能，也是輪胎輕量化的一種重要手段。

本工作在保證胎體安全倍數(shù)的前提下，選擇3種規(guī)格輪胎為研究對象，研究不同的胎體簾線壓延密度對輪胎力學(xué)性能的影響。

1 試驗方案及測試項目

選 取235/35ZR20，195/50R16和195/65R15 3種規(guī)格輪胎，進行2種胎體簾布壓延方案（方案A和B）輪胎的室內(nèi)性能試驗，胎體簾線均為1670dtex/2聚酯簾線，簾線壓延密度分別為100和118根·dm-1，簾布壓延厚度相同。

2種方案胎體簾布的主要壓延工藝參數(shù)如表1所示。

表1 2種方案胎體簾布的主要壓延工藝參數(shù)

每種規(guī)格輪胎均采用2種方案各生產(chǎn)10條。為減小輪胎間的差異，每種規(guī)格輪胎除胎體簾布不同外，其他部件均為同批次且分別在同一臺成型機和硫化機上由同組操作人員生產(chǎn)。

成品輪胎進行靜態(tài)剛性試驗、接地印痕試驗和六分力側(cè)偏試驗。

2 結(jié)果與討論

2.1 靜態(tài)剛性試驗

輪胎靜態(tài)剛性主要包括徑向剛性、橫向剛性、縱向剛性、扭轉(zhuǎn)剛性和包絡(luò)剛性。徑向剛性指在徑向負荷作用下，輪胎徑向力的變化與徑向形變的比值，反映輪胎的徑向緩沖能力。橫向剛性和縱向剛性反映輪胎的操控性能，扭轉(zhuǎn)剛性反映輪胎的轉(zhuǎn)向能力，包絡(luò)剛性反映輪胎對異物的包覆能力[7]。GB/T 23663—2020規(guī)定了輪胎橫向剛性和縱向剛性的試驗方法。本工作在GB/T 23663—2020的基礎(chǔ)上增加了徑向剛性、扭轉(zhuǎn)剛性和包絡(luò)剛性試驗，測試結(jié)果如表2所示。

表2 輪胎靜態(tài)剛性試驗結(jié)果 N·mm-1

從表2可以看出，增大胎體簾線壓延密度，輪胎的徑向剛性、橫向剛性和縱向剛性明顯增大。這是由于壓延密度增大后，胎體簾布單位面積內(nèi)的簾線數(shù)量相應(yīng)增大，從而使輪胎克服變形所需的能量增大，導(dǎo)致輪胎的徑向剛性、橫向剛性和縱向剛性增大。輪胎徑向剛性的增大導(dǎo)致輪胎的乘坐舒適性降低，輪胎橫向剛性和縱向剛性的增大導(dǎo)致輪胎的操控穩(wěn)定性提高。對于不同規(guī)格的輪胎，均有相似的規(guī)律性。

2.2 接地印痕試驗

作為車輛與路面接觸的唯一媒介，輪胎接地區(qū)域直接影響輪胎與路面間作用力的傳遞，從而影響車輛的操控穩(wěn)定性和平順性。輪胎接地印痕和壓力反映道路與輪胎間的力學(xué)特性，通過接地區(qū)域的研究可以改善輪胎的耐磨性能、操控性能和平順性等。

一般來說，接地印痕趨于橢圓形，輪胎設(shè)計重點偏向舒適性；接地印痕趨于矩形，輪胎設(shè)計重點偏向操控性能。增大接地印痕面積有利于提高輪胎的抓著性能[8]。本工作采用矩形比表示接地印痕形狀，接地印痕矩形比＝2×中間接地長度/（內(nèi)側(cè)胎肩接地長度＋外側(cè)胎肩接地長度）。

接地壓力分布均勻，輪胎的耐磨性能良好。目前輪胎接地壓力測試方法主要有敏感膠片法、壓力傳感器法和光吸收法。本工作采用汕頭浩大輪胎測試裝備有限公司生產(chǎn)的綜合性能試驗機對輪胎進行固定及加載，采用壓力傳感器法，根據(jù)GB/T 22038—2018進行測試，測試氣壓為250 kPa，測試負荷為額定負荷。

不同方案輪胎的接地印痕如圖1—3所示，接地特性參數(shù)測試結(jié)果如表3所示。

從圖1—3及表3可以看出：增大胎體簾線壓延密度，輪胎接地面積略有增大，輪胎中間接地長度增大，接地印痕矩形比減小，接地印痕形狀由輕微蝶形趨于矩形，有利于提升輪胎的操控性能；輪胎的平均接地壓力減小，接地區(qū)域壓力分布更加均勻，輪胎的耐磨性能提高。

表3 輪胎接地特性參數(shù)測試結(jié)果

2.3 六分力側(cè)偏試驗

輪胎的側(cè)偏特性是影響車輛操控性能的重要因素，六分力側(cè)偏試驗是研究輪胎側(cè)偏特性的主要手段。一般來說，側(cè)偏剛度大的輪胎操控性能較好，回正剛度大的輪胎轉(zhuǎn)向性能較好。

六分力側(cè)偏試驗按照本公司標(biāo)準(zhǔn)在美國MTS公司生產(chǎn)的六分力試驗機上進行，測試氣壓為250 kPa，測試負荷為額定負荷的80%，選取的輪胎力學(xué)特性參數(shù)為側(cè)偏剛度、回正剛度和側(cè)向摩擦因數(shù)。不同方案輪胎的力學(xué)特性參數(shù)如表4所示。

從表4可以看出：增大胎體簾線壓延密度，輪胎側(cè)偏剛度略有提升，但變化較??；回正剛度相當(dāng)或略增大，即輪胎操控性能相當(dāng)或略有提升；側(cè)向摩擦因數(shù)基本未發(fā)生變化。

表4 不同方案輪胎的力學(xué)特性參數(shù)

3 結(jié)論

（1）增大胎體簾線壓延密度，輪胎的橫向剛性和縱向剛性增大，有利于輪胎操控穩(wěn)定性的提高，但同時輪胎的徑向剛性增大，不利于輪胎的乘坐舒適性。

（2）增大胎體簾線壓延密度，輪胎的接地印痕面積增大，中間接地長度增大，接地印痕形狀趨于矩形，接地壓力分布更加均勻。

（3）增大胎體簾線壓延密度，輪胎的側(cè)偏剛度略有提升，但變化較小。

（4）對不同規(guī)格輪胎，胎體簾線壓延密度對輪胎力學(xué)性能的影響規(guī)律基本相同。