一種寬基載重子午線輪胎成型機帶束鼓及設(shè)計方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及輪胎成型工藝流程制造領(lǐng)域，尤其是一種寬基載重子午線輪胎成型機 帶束鼓及設(shè)計方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，低碳經(jīng)濟不斷推動輪胎向降低油耗、減少排放、提高安全性方向發(fā)展，輪 胎寬基化是實現(xiàn)運一目標的重要途徑之一。寬基載重汽車輪胎是指高寬比為0.65及W下的 輪胎。寬基輪胎的主要表征是扁平化、無內(nèi)胎化、寬輪輛。在車輛上寬基輪胎單胎代替普通 輪胎并裝雙胎，主要用于載重汽車的驅(qū)動輪、掛車輪和半掛車輪上。
[0003] 米其林x-one寬基輪胎的技術(shù)特點是胎冠部位采用0°帶束層，即W400m的無接頭 鋼絲角連續(xù)纏繞在胎冠上，W保證胎面接穩(wěn)定、應(yīng)力分布均勻，使輪胎抓著性能提高， 胎面磨損更均勻，行駛里程延長。
[0004] 子午線輪胎成型機(S鼓式)上有S種功能的成型鼓:胎體鼓一-把胎側(cè)、內(nèi)襯層、 胎圈、耐磨膠、胎體層組成胎體筒的成型鼓;帶束鼓一-在此鼓上完成帶束層/胎冠的貼合； 主成型鼓一-完成定型、壓實等，形成最后的胎巧。
[0005] 帶束鼓一般若干塊扇形塊組成，通過更換扇形塊或調(diào)節(jié)螺母來實現(xiàn)帶束層鼓直徑 的調(diào)節(jié)。
[0006] 帶束鼓一般為圓柱形鼓，運導(dǎo)致成型過程中不同位置帶束層的伸張率不一樣，胎 冠中屯、處伸張較大，胎側(cè)處較小。然而，寬基胎帶束層較寬，在輪胎帶束層/胎冠的貼合時， 加劇了簾線受力不均勻的現(xiàn)象，特別是在采用了零度纏繞寬基輪胎上。圖9為某公司生產(chǎn)的 零度纏繞寬基胎斷面圖，在胎冠中屯、處，帶束層髓緊作用強；帶束層端點處，帶束層髓緊作 用弱。在輪胎硫化機內(nèi)定型時，由于子午線輪胎胎體簾布中的簾線角度應(yīng)為90%簾線之間 僅僅靠橡膠膠料連結(jié)，稍有拉伸便使簾布變形，就會導(dǎo)致胎肩處膠料向胎冠處流動，造成輪 胎里凹凸不平，影響輪胎結(jié)構(gòu)和均勻性。
[0007] 近年來，輪胎CAE技術(shù)得到了飛速的發(fā)展，輪胎成型過程仿真技術(shù)也日趨成熟。中 國專利公開號為CN101923589A的專利文獻公開了子午線輪胎成型過程的模擬方法。S角輪 胎股份有限公司的高明WAbaqus為仿真分析平臺，模擬了215/35R18輪胎的成型過程，分析 了輪胎設(shè)計工藝參數(shù)對成型輪胎胎巧形狀的影響。但目前輪胎成型過程的模擬方法注重實 現(xiàn)過程，尚未對成型過程的膠料流動異常現(xiàn)象進行分析，并未提出通過成型機帶束鼓的改 進實現(xiàn)膠料流動的改善，從而提高成品輪胎質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引為了解決的載重寬基子午線輪胎機內(nèi)成型時的膠料異常流動的問題，本發(fā)明提供 一種寬基子午線輪胎成型機帶束鼓及其設(shè)計方法，所述寬基子午線輪胎成型機帶束鼓為曲 面鼓結(jié)構(gòu)，解決了的載重寬基子午線輪胎機內(nèi)成型時的膠料異常流動的問題，能夠有效改 善胎體鋼絲簾線受力狀態(tài)，并且該曲面鼓結(jié)構(gòu)實現(xiàn)起來簡單易行，成本低。
[0009] 本發(fā)明是通過W下技術(shù)手段實現(xiàn)上述技術(shù)目的的。
[0010] -種寬基載重子午線輪胎成型機帶束鼓的設(shè)計方法，其特征在于，輪胎成型機帶 束鼓的中間段為凸出的曲面結(jié)構(gòu)，所述帶束鼓表面的截面輪廓線由兩段直線段與位于兩直 線段之間的一段弧形段組成，弧形段的寬度d為理論材料分布圖中主帶束層的寬度80%-120%;弧形段的曲率半徑R為主帶束層的曲率半徑的70%-130%;所述帶束鼓的直徑D、兩 段直線段的長度h、l2為：
[0011]
[0012]
[0013] 其中，L為帶束鼓總寬度，Di為理論材料分布圖中測出的1號帶束層直徑為帶束 層伸張率，取值0-0.2%。
[0014] 優(yōu)選地，弧形段的寬度d為理論材料分布圖中第2號帶束層或第3號帶束層的寬度 80%-120%;所述弧形段的曲率半徑R等于由第2號帶束層或第3號帶束層的曲率半徑的 70%-130%。
[0015] 優(yōu)選地，還包括利用輪胎成型仿真方法優(yōu)化弧形段的半徑R的過程，具體包括W下 步驟：
[0016] (1)輪胎半成品部件有限元模型的建立：
[0017] 寬基子午線輪胎主要包括主鼓部件、帶束鼓部件和=角膠部件，主鼓部件包括胎 側(cè)膠、耐磨膠、膠片、內(nèi)襯層、下內(nèi)襯層、加強層、胎體層、胎肩墊膠;帶束鼓部件包括1號帶束 層、2號帶束層、3號帶束層、4號帶束層、W及胎冠膠;=角膠部件包括鋼絲圈、=角膠W及= 角膠膠片;根據(jù)施工要求建立所述輪胎各部件有限元模型，將寬基子午線輪胎簡化為二維 軸對稱模型，橡膠部件有限元模型中四邊形單元為CGAX4H，=角形單元為CGAX3H，二維面單 元為SFMGAX1，采用Maxwell流變模型和Marlow超彈性本構(gòu)模型描述橡膠材料屬性，Rebar Layer模型模擬鋼絲簾線;胎體鼓、帶束鼓采用解析剛體模擬，胎體鼓部件、帶束鼓部件和= 角膠部件計算模型由HYPERME甜軟件進行網(wǎng)格劃分，然后將網(wǎng)格模型導(dǎo)入ABA卵S計算；
[0018] (2)建立帶束鼓模型：
[0019] 根據(jù)權(quán)利要求1中初步確定的帶束鼓結(jié)構(gòu)參數(shù)，建立中間段為凸出的曲面的帶束 鼓模型；
[0020] (3)輪胎生胎成型過程仿真：
[0021] (3.1)根據(jù)=鼓式一次成型法成型機的工藝流程，在成型機主鼓上進行側(cè)膠、耐磨 膠、膠片、內(nèi)襯層、下內(nèi)襯層、加強層、胎體層、胎肩墊膠的貼合，形成主鼓部件子系統(tǒng)；
[0022] 在帶束鼓上進行1號帶束層、2號帶束層、3號帶束層、4號帶束層、W及胎冠膠的貼 合，形成帶束鼓部件子系統(tǒng)；
[0023] (3.2)將(2.1)中的胎體鼓部件子系統(tǒng)、帶束鼓部件子系統(tǒng)和=角膠部件子系統(tǒng)= 個子系統(tǒng)模型分別導(dǎo)入到ABAQUS軟件中，先將貼合后的胎體鼓部件、帶束鼓部件在成型鼓 上進行裝配，按照施工表上的定位參數(shù)將=角膠部件定位到成型鼓上，對胎體鼓部件上的 輪胎內(nèi)襯層施加額定氣壓進行充氣，同時胎圈向中間移動依次經(jīng)過預(yù)定型、定型和超定型 位置，胎側(cè)的反包過程采用分段施加均布壓力方法模擬，反包結(jié)束后，形成生胎；
[0024] (3.3)將(2.2)得到的生胎放入硫化罐內(nèi)，與硫化模具進行裝配，然后通過對輪胎 內(nèi)表面施加均布壓力的方法進行定型仿真，按照施工設(shè)計先給輪胎內(nèi)襯層施加〇.9Mpa的均 布壓力對生胎預(yù)定型，然后施加2.6Mpa的大氣壓對胎巧進行最終定型，形成成品胎；
[0025] (4)曲面鼓參數(shù)優(yōu)化
[0026] 根據(jù)(3.1)、（3.2)仿真得到生胎材料分布圖，在輪胎子午線方向上，生胎中主帶束 層與理論設(shè)計材料分布中該帶束層的距離為Ar,主帶束層在2.3的定型過程中簾線的預(yù)期 伸張率
，^機內(nèi)定型過程中帶束層定型預(yù)期伸張率滿足0.2% < 5 < 0.6%、胎面膠料流動均勻作為判斷曲面鼓形狀參數(shù)合理與否的指標，如果不達標，調(diào)整步 驟(2)中弧線段的寬度d、弧形段的曲率半徑R和帶束鼓的直徑D，重復(fù)步驟(3)、（4)直至達到 預(yù)期伸張率滿足0.2% ^ 5 ^ 0.6%、胎面膠料流動均勻，再進行輪胎生產(chǎn)。
[0027] 優(yōu)選地，所述步驟（1)中劃分的網(wǎng)格尺寸為6-9mm，在步驟(2)中還包括變形較大的 部位網(wǎng)格細化。
[002引優(yōu)選地，所述步驟(2.1)中貼合仿真采用施加0.1 Mpa-0.2Mpa均布壓力的方法。
[0029] 優(yōu)選地，所述步驟（2.2)中反包過程為從耐磨膠到胎側(cè)采用分段施加0.2Mpa-0.4Mpa均布壓力方法模擬反包膠囊的反包過程。
[0030] 所述的寬基載重子午線輪胎成型機帶束鼓的設(shè)計方法，用于高寬比0.65及W