一种高负载性能的全钢无内胎子午线轮胎的制作方法

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本实用新型属于全钢无内胎子午线轮胎生产技术领域，具体涉及一种高负载性能的全钢无内胎子午线轮胎。

背景技术：

子午线轮胎无内胎化比率越来越高，现有的全钢无内胎子午线轮胎绝大多数只适用于标准负荷或轻载重下使用，但国内中短途砂石料等货物运输超载情况严重，需要更高负载性能的全钢子午线无内胎轮胎。

无内胎轮胎钢丝圈多采用一根截面为圆形的覆胶钢丝缠绕而成；轮胎轮廓曲线的圈部与轮辋接触部位采用两段不同角度设计；胎踵位置采用反弧设计。

提高负载性能，有采用U型加强层帘布增强的，有采用U型加强层帘布外贴一层或两层纤维包布加强的，有采用I型加强层帘布加强的。针对胎踵裂没有新的方案，钢丝圈多采用截面圆形钢丝缠绕而成。

第1种补强方法，如图1所示，在胎体帘布外层敷贴一层加强层帘布，包住圈部胎体帘布，形成U型，加强层可以缓冲轮辋与胎体帘布之间的应力，并加壮圈部，提高圈部刚性，减少变形，保护胎体帘布，这种结构适用于标准负荷情况。高负载时圈部因加强层保护作用导致变形点上移，胎体帘布端点位置高于加强层，帘布端点变形增大，帘布端点在轮胎行驶过程中反复变形产生细小裂纹，裂纹逐渐增大，形成胎体与加强层、或与胶部件脱开形成圈空，裂纹增大也可导致胶部件在端点位置断裂形成圈裂，产生早期损坏。

第2种补强方法，如图2所示，采用U型加强层帘布外贴一层或两层纤维包布加强，纤维包布护住胎体帘布和钢丝包布的端点部分，提高圈部刚性，能够减小载重情况下两个端点的变形，这种结构适用于轻载重情况。纤维帘布较柔软，高负载时自身变形较大，对两个端点的保护会降低。

第3种补强方法，如图3所示，采用I型加强层帘布加强的，加强层外端点高于或低于胎体帘布端点，且只对圈部局部胎体帘布进行保护，胎圈整体刚性不够大，这种结构适用于标准负荷情况。

现有钢丝圈制作工艺，如图4所示，现有钢丝圈采用一根截面为圆形的覆胶钢丝缠绕而成，外形呈六边形，钢丝之间为点接触，应力集中，钢丝之间构型不稳定，负载情况下钢丝表面的橡胶受力会发生变形，降低钢丝圈的整体强度；钢丝圈半成品在轮胎制作过程中因受力会发生变形，形成不规则的六边形；钢丝圈底部的每根钢丝与轮辋均为点接触，接触压力不均匀，变形大；缠绕后的钢丝圈直接与填充胶复合制成复合钢丝圈，复合钢丝圈再用于成型，钢丝所覆胶料具有很大的流动性和很小的弹性，在后续轮胎制作过程中钢丝圈容易变形。

如图5和图6所示，现有轮胎轮廓曲线的圈部与轮辋接触部位采用两段不同角度设计，胎圈与轮辋接触压力不均匀；胎踵上位置采用12-反弧设计，胎踵上位置胶料薄，在高负载情况下，胶料变形大、强度低，反复受力变形产品疲劳裂口，形成胎踵裂。

现有的胎体反包都是低反包，抗抽出能力偏低，不适合高负载。另外，现有的全钢无内胎子午线轮胎绝大多数只适用于标准负荷或轻载重下使用，在负载高时变形增大，生热增高，胶料在高温和反复变形情况下，性能下降发生早期损坏，尤其是圈部，发生圈空、圈裂、抽丝爆。圈空发生在胎体帘布与加强层帘布之间、胎体帘布与胶部件之间、加强层与胶部件之间；圈裂发生于胎体帘布端点、加强层端点、胎踵弧位置；圈空、圈裂继续发展会导致胎体帘布抽丝而爆胎，即抽丝爆。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的轮胎负载性能较差导致圈部发生圈空、圈裂、抽丝爆的技术问题，本实用新型的目的在于提供一种高负载性能的全钢无内胎子午线轮胎，应用于负载性能较高的轮胎，即增强轮胎能够承载负荷正常行驶的能力，采用全新的结构和制造工艺。

本实用新型采取的技术方案为：

一种高负载性能的全钢无内胎子午线轮胎，包括复合钢丝圈、轮胎胎圈底部轮廓曲线、轮胎胎踵轮廓曲线、胎体帘布、加强层帘布，所述复合钢丝圈内部设置有矩形钢丝圈，矩形钢丝圈采用截面为矩形并四角倒圆弧的钢丝缠绕而成，轮胎胎圈底部轮廓曲线采用一段设计角度，所述轮胎胎踵轮廓曲线采用切线设计角度，胎踵与轮辋接触位置胶料增厚0.7～1.0mm，所述胎体帘布两端点均设置有包边胶片，包边胶片的反包段高度设置为靠近水平轴高度H1位置，胎体帘布反包段与胎体之间从上到下依次设置有上填充胶和下填充胶隔离，在胎体帘布外层敷贴一层U型加强层帘布，加强层帘布两端点均设置有包边胶片，加强层帘布的内外侧分别设置有内衬层与胎侧复合件。

进一步的，所述矩形钢丝圈为将截面为四角呈倒圆弧的矩形钢丝8～9根呈平行紧密排列组成一排，根据需要的负载能力绕缠绕盘缠绕若干层。

进一步的，所述复合钢丝圈为在缠绕后的矩形钢丝圈外缠绕一层增粘胶片，矩形钢丝圈上下面各粘合一块半圆型胶，再在外表面缠绕一层尼龙包布固定矩形钢丝圈，得到的钢丝圈半成品，送入硫化罐进行预硫化成一体式结构的复合钢丝圈。

更进一步的，所述尼龙包布可替换为纤维帘布，尼龙包布与半圆型胶的弧度一致。

进一步的，所述矩形钢丝圈中的钢丝采用表面不覆胶的钢丝制作而成。

进一步的，所述矩形钢丝圈的整体安装角度与轮辋着合位置角度相同，矩形钢丝圈的钢丝排列角度与水平面呈15°夹角，轮辋着合部位角度标准规定为15°。

进一步的，所述胎侧复合件从上到下分别设置有胎侧胶和耐磨胶，胎侧胶和耐磨胶的搭接位置贴合胶片。

一种高负载性能的全钢无内胎子午线轮胎的制造方法，具体包括如下步骤：a、矩形钢丝圈的制作：

将截面为四角呈倒圆弧的矩形钢丝8～9根呈平行紧密排列组成一排，根据需要的负载能力绕缠绕盘缠绕若干层，缠绕后的钢丝圈外缠绕一层增粘胶片，钢丝圈上下面各粘合一块半圆型胶，再在外表面缠绕一层纤维帘布固定住钢丝圈，钢丝圈半成品送入硫化罐在设定的温度、压力和时间下预硫化成一体制备成复合钢丝圈；

b、胎圈复合件的制作：

将下填充胶和上填充胶的复合件与预硫化的复合钢丝圈进行复合，制成胎圈复合件；

c、胎体帘布和加强层帘布分别预先包边，将包边胶片分别包覆在胎体帘布和加强层帘布的两端；

d、轮胎胎圈底部轮廓曲线，轮胎胎圈底部采用一段设计角度α＝21.5°，轮胎胎踵轮廓曲线采用切线设计角度β＝54°～62°；

e、胎坯成型工艺：

e1、首先将胎侧复合件与内衬层预复合、定长、裁断，绕成型鼓敷贴并接头压实；

e2、其次将加强层帘布定长、裁断，绕成型鼓敷贴并将接头压实；

e3、再将胎体帘布定长、裁断，绕成型鼓敷贴并将接头压实；

e4、上胎圈复合件形成胎体筒；

e5、锁圈，将胎体筒传递至定型鼓；

e6、带束层鼓部件贴合，贴合好之后转移到定型鼓；

e7、胎体筒和带束层鼓部件对中定型，压合胎冠，胎体成型生产结束。

本实用新型的有益效果为：

矩形钢丝圈，钢丝表面不覆胶，受力时无变形；钢丝四角倒圆弧后与胎体帘布接触可避免应力集中；钢丝与钢丝之间为面接触，钢丝圈构型稳定；钢丝圈半成品送入硫化罐在设定的温度、压力和时间下预硫化成一体制备成复合钢丝圈。钢丝圈半成品在轮胎制作过程中不会发生变形，钢丝圈强度利用率高；钢丝圈底部与轮辋均为面接触，受力均匀。

轮胎胎圈底部轮廓曲线，轮胎胎圈底部采用一段角度设计，钢丝圈底部与轮辋均为面接触，钢丝圈与轮辋接触压力均匀。

轮胎胎踵轮廓曲线，胎踵位置采用切线设计，胎踵与轮辋接触位置胶料较现有设计增厚0.7～1.0mm，抗载能力提高。

胎体帘布，加宽胎体帘布、超高胎体反包设计，胎体帘布端点采用包边胶片保护，包边胶片采用与钢丝粘合性能好、高定伸的胶料，大大的提高胎体反包高度，达到水平轴高度H1附近，超过常规设计，增加胎体的抗抽出能力，胎体帘布反包段与胎体之间采用上填充胶和下填充胶隔离，上填充胶和下填充胶可以隔离两层胎体，避免胎体间摩擦。

加强层帘布，增设在胎体帘布外层，加强层外端点低于胎体帘布端点但高于轮辋轮缘高度5～10mm，加强层内端点绕过钢丝圈并高于外端点5～10mm形成大U包，提高圈部刚性，加强层可以缓冲轮辋与胎体帘布之间的应力，并加壮圈部，提高圈部刚性，减少变形，保护胎体帘布。

附图说明

图1为本实用新型背景技术中现有技术第一种补强方法的轮胎结构示意图。

图2为本实用新型背景技术中现有技术第二种补强方法的轮胎结构示意图。

图3为本实用新型背景技术中现有技术第三种补强方法的轮胎结构示意图。

图4为本实用新型背景技术中现有钢丝圈制作工艺的流程图。

图5为本实用新型背景技术中现有轮胎轮廓曲线的结构示意图a。

图6为本实用新型背景技术中现有轮胎轮廓曲线的结构示意图b。

图7为本实用新型中轮胎的整体结构示意图。

图8为本实用新型中矩形钢丝圈的制作工艺流程图a。

图9为本实用新型中矩形钢丝圈的制作工艺流程图b。

图10为本实用新型中轮辋着合部位角度示意图。

图11为本实用新型中胎圈复合件的结构示意图。

图12为本实用新型中胎体帘布采用包边胶片预先包边的结构示意图。

图13为本实用新型中加强层帘布采用包边胶片预先包边的结构示意图。

其中，1、六角形钢丝圈；2、矩形钢丝圈；3、加强层帘布；4、胎体帘布；5、胎侧复合件；6、填充胶；7、下填充胶；8、上填充胶；9、钢丝圈排列角度；10、二段设计角度；11、一段设计角度；12、反弧设计；13、切线设计；14、水平轴高度H1；15、复合钢丝圈；16、内衬层；17、包边胶片；18、胎圈复合件。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本实用新型。

本实用新型的设计原理为：

轮胎能够承载负荷正常行驶，是轮胎的基本功能之一，承载负荷的大小，又称为负载性能。每种规格轮胎的负载性能与气压相关，例如普通英制规格的负载计算：

L＝K×0.425×(P-15)^0.585×S_0.625^1.39×(Dr+S_0.625)

其中L是单胎负荷(kg)，P是气压(kPa)

按照标准气压计算得到的是标准单胎负荷，轮胎的使用负载应该在单胎负荷之下。

根据GB/T 2977，轮胎的使用负载还与使用速度相关，在低速使用条件下，轮胎负载可以提高，在40km/h下可以比标准单胎负荷高25％。速度越低，负载性能越高。

本实用新型设计一种在负载较高的使用条件下，提高圈部强度、刚性和胎体抗抽出能力，减少轮胎圈部变形、降低圈部生热、避免轮胎早期损坏的结构设计方法和制造工艺。

本实用新型研究一种高负载性能的全钢无内胎子午线轮胎结构，增强轮胎圈部刚性，保护胎体帘布，采用构型稳定的钢丝圈结构，以及优化的圈部轮廓曲线设计，使轮胎与轮辋接触更合理，减小轮胎圈部负载变形，提高轮胎的负载能力。

实施例1

如图7所示，一种高负载性能的全钢无内胎子午线轮胎，包括复合钢丝圈、轮胎胎圈底部轮廓曲线、轮胎胎踵轮廓曲线、胎体帘布、加强层帘布，所述复合钢丝圈内部设置有矩形钢丝圈，矩形钢丝圈采用截面为四个顶角为倒圆弧的矩形钢丝缠绕而成，轮胎胎圈底部轮廓曲线采用一段设计角度，所述轮胎胎踵轮廓曲线采用切线设计角度，胎踵与轮辋接触位置胶料较现有设计增厚0.7～1.0mm，所述胎体帘布两端点均设置有包边胶片，包边胶片的反包段高度设置为水平轴高度H1附近，胎体帘布反包段与胎体之间从上到下依次设置有上填充胶和下填充胶隔离，在胎体帘布外层敷贴一层U型加强层帘布，加强层帘布两端点均设置有包边胶片，加强层帘布的内外侧分别设置有内衬层与胎侧复合件。

矩形钢丝圈为将截面为四角呈倒圆弧的矩形钢丝8～9根呈平行紧密排列组成一排，根据需要的负载能力绕缠绕盘缠绕若干层。

复合钢丝圈为在缠绕后的矩形钢丝圈外缠绕一层增粘胶片，矩形钢丝圈上下面各粘合一块半圆型胶，再在外表面缠绕一层尼龙包布固定矩形钢丝圈，得到的钢丝圈半成品，钢丝圈半成品送入硫化罐在设定的温度、压力和时间下预硫化成一体制备成复合钢丝圈。

尼龙包布可替换为纤维帘布，尼龙包布与半圆型胶的弧度一致。

矩形钢丝圈中的钢丝表面不覆胶。

胎侧复合件从上到下分别设置有胎侧胶和耐磨胶，胎侧胶和耐磨胶的搭接位置贴合胶片。

如图10所示，矩形钢丝圈的整体安装角度与轮辋着合位置角度相同，矩形钢丝圈的钢丝排列角度与水平面呈15°夹角，轮辋着合部位角度标准规定为15°。

实施例2

在实施例1的基础上，不同于实施例1，图8、图9、图11和图12所示，一种高负载性能的全钢无内胎子午线轮胎的制造方法，具体包括如下步骤：

a、矩形钢丝圈的制作：