本實用新型屬于全鋼無內(nèi)胎子午線輪胎生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高負載性能的全鋼無內(nèi)胎子午線輪胎。

背景技術(shù)：

子午線輪胎無內(nèi)胎化比率越來越高，現(xiàn)有的全鋼無內(nèi)胎子午線輪胎絕大多數(shù)只適用于標準負荷或輕載重下使用，但國內(nèi)中短途砂石料等貨物運輸超載情況嚴重，需要更高負載性能的全鋼子午線無內(nèi)胎輪胎。

無內(nèi)胎輪胎鋼絲圈多采用一根截面為圓形的覆膠鋼絲纏繞而成；輪胎輪廓曲線的圈部與輪輞接觸部位采用兩段不同角度設(shè)計；胎踵位置采用反弧設(shè)計。

提高負載性能，有采用U型加強層簾布增強的，有采用U型加強層簾布外貼一層或兩層纖維包布加強的，有采用I型加強層簾布加強的。針對胎踵裂沒有新的方案，鋼絲圈多采用截面圓形鋼絲纏繞而成。

第1種補強方法，如圖1所示，在胎體簾布外層敷貼一層加強層簾布，包住圈部胎體簾布，形成U型，加強層可以緩沖輪輞與胎體簾布之間的應(yīng)力，并加壯圈部，提高圈部剛性，減少變形，保護胎體簾布，這種結(jié)構(gòu)適用于標準負荷情況。高負載時圈部因加強層保護作用導致變形點上移，胎體簾布端點位置高于加強層，簾布端點變形增大，簾布端點在輪胎行駛過程中反復變形產(chǎn)生細小裂紋，裂紋逐漸增大，形成胎體與加強層、或與膠部件脫開形成圈空，裂紋增大也可導致膠部件在端點位置斷裂形成圈裂，產(chǎn)生早期損壞。

第2種補強方法，如圖2所示，采用U型加強層簾布外貼一層或兩層纖維包布加強，纖維包布護住胎體簾布和鋼絲包布的端點部分，提高圈部剛性，能夠減小載重情況下兩個端點的變形，這種結(jié)構(gòu)適用于輕載重情況。纖維簾布較柔軟，高負載時自身變形較大，對兩個端點的保護會降低。

第3種補強方法，如圖3所示，采用I型加強層簾布加強的，加強層外端點高于或低于胎體簾布端點，且只對圈部局部胎體簾布進行保護，胎圈整體剛性不夠大，這種結(jié)構(gòu)適用于標準負荷情況。

現(xiàn)有鋼絲圈制作工藝，如圖4所示，現(xiàn)有鋼絲圈采用一根截面為圓形的覆膠鋼絲纏繞而成，外形呈六邊形，鋼絲之間為點接觸，應(yīng)力集中，鋼絲之間構(gòu)型不穩(wěn)定，負載情況下鋼絲表面的橡膠受力會發(fā)生變形，降低鋼絲圈的整體強度；鋼絲圈半成品在輪胎制作過程中因受力會發(fā)生變形，形成不規(guī)則的六邊形；鋼絲圈底部的每根鋼絲與輪輞均為點接觸，接觸壓力不均勻，變形大；纏繞后的鋼絲圈直接與填充膠復合制成復合鋼絲圈，復合鋼絲圈再用于成型，鋼絲所覆膠料具有很大的流動性和很小的彈性，在后續(xù)輪胎制作過程中鋼絲圈容易變形。

如圖5和圖6所示，現(xiàn)有輪胎輪廓曲線的圈部與輪輞接觸部位采用兩段不同角度設(shè)計，胎圈與輪輞接觸壓力不均勻；胎踵上位置采用12-反弧設(shè)計，胎踵上位置膠料薄，在高負載情況下，膠料變形大、強度低，反復受力變形產(chǎn)品疲勞裂口，形成胎踵裂。

現(xiàn)有的胎體反包都是低反包，抗抽出能力偏低，不適合高負載。另外，現(xiàn)有的全鋼無內(nèi)胎子午線輪胎絕大多數(shù)只適用于標準負荷或輕載重下使用，在負載高時變形增大，生熱增高，膠料在高溫和反復變形情況下，性能下降發(fā)生早期損壞，尤其是圈部，發(fā)生圈空、圈裂、抽絲爆。圈空發(fā)生在胎體簾布與加強層簾布之間、胎體簾布與膠部件之間、加強層與膠部件之間；圈裂發(fā)生于胎體簾布端點、加強層端點、胎踵弧位置；圈空、圈裂繼續(xù)發(fā)展會導致胎體簾布抽絲而爆胎，即抽絲爆。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的輪胎負載性能較差導致圈部發(fā)生圈空、圈裂、抽絲爆的技術(shù)問題，本實用新型的目的在于提供一種高負載性能的全鋼無內(nèi)胎子午線輪胎，應(yīng)用于負載性能較高的輪胎，即增強輪胎能夠承載負荷正常行駛的能力，采用全新的結(jié)構(gòu)和制造工藝。

本實用新型采取的技術(shù)方案為：

一種高負載性能的全鋼無內(nèi)胎子午線輪胎，包括復合鋼絲圈、輪胎胎圈底部輪廓曲線、輪胎胎踵輪廓曲線、胎體簾布、加強層簾布，所述復合鋼絲圈內(nèi)部設(shè)置有矩形鋼絲圈，矩形鋼絲圈采用截面為矩形并四角倒圓弧的鋼絲纏繞而成，輪胎胎圈底部輪廓曲線采用一段設(shè)計角度，所述輪胎胎踵輪廓曲線采用切線設(shè)計角度，胎踵與輪輞接觸位置膠料增厚0.7～1.0mm，所述胎體簾布兩端點均設(shè)置有包邊膠片，包邊膠片的反包段高度設(shè)置為靠近水平軸高度H1位置，胎體簾布反包段與胎體之間從上到下依次設(shè)置有上填充膠和下填充膠隔離，在胎體簾布外層敷貼一層U型加強層簾布，加強層簾布兩端點均設(shè)置有包邊膠片，加強層簾布的內(nèi)外側(cè)分別設(shè)置有內(nèi)襯層與胎側(cè)復合件。

進一步的，所述矩形鋼絲圈為將截面為四角呈倒圓弧的矩形鋼絲8～9根呈平行緊密排列組成一排，根據(jù)需要的負載能力繞纏繞盤纏繞若干層。

進一步的，所述復合鋼絲圈為在纏繞后的矩形鋼絲圈外纏繞一層增粘膠片，矩形鋼絲圈上下面各粘合一塊半圓型膠，再在外表面纏繞一層尼龍包布固定矩形鋼絲圈，得到的鋼絲圈半成品，送入硫化罐進行預(yù)硫化成一體式結(jié)構(gòu)的復合鋼絲圈。

更進一步的，所述尼龍包布可替換為纖維簾布，尼龍包布與半圓型膠的弧度一致。

進一步的，所述矩形鋼絲圈中的鋼絲采用表面不覆膠的鋼絲制作而成。

進一步的，所述矩形鋼絲圈的整體安裝角度與輪輞著合位置角度相同，矩形鋼絲圈的鋼絲排列角度與水平面呈15°夾角，輪輞著合部位角度標準規(guī)定為15°。

進一步的，所述胎側(cè)復合件從上到下分別設(shè)置有胎側(cè)膠和耐磨膠，胎側(cè)膠和耐磨膠的搭接位置貼合膠片。

一種高負載性能的全鋼無內(nèi)胎子午線輪胎的制造方法，具體包括如下步驟：a、矩形鋼絲圈的制作：

將截面為四角呈倒圓弧的矩形鋼絲8～9根呈平行緊密排列組成一排，根據(jù)需要的負載能力繞纏繞盤纏繞若干層，纏繞后的鋼絲圈外纏繞一層增粘膠片，鋼絲圈上下面各粘合一塊半圓型膠，再在外表面纏繞一層纖維簾布固定住鋼絲圈，鋼絲圈半成品送入硫化罐在設(shè)定的溫度、壓力和時間下預(yù)硫化成一體制備成復合鋼絲圈；

b、胎圈復合件的制作：

將下填充膠和上填充膠的復合件與預(yù)硫化的復合鋼絲圈進行復合，制成胎圈復合件；

c、胎體簾布和加強層簾布分別預(yù)先包邊，將包邊膠片分別包覆在胎體簾布和加強層簾布的兩端；

d、輪胎胎圈底部輪廓曲線，輪胎胎圈底部采用一段設(shè)計角度α＝21.5°，輪胎胎踵輪廓曲線采用切線設(shè)計角度β＝54°～62°；

e、胎坯成型工藝：

e1、首先將胎側(cè)復合件與內(nèi)襯層預(yù)復合、定長、裁斷，繞成型鼓敷貼并接頭壓實；

e2、其次將加強層簾布定長、裁斷，繞成型鼓敷貼并將接頭壓實；

e3、再將胎體簾布定長、裁斷，繞成型鼓敷貼并將接頭壓實；

e4、上胎圈復合件形成胎體筒；

e5、鎖圈，將胎體筒傳遞至定型鼓；

e6、帶束層鼓部件貼合，貼合好之后轉(zhuǎn)移到定型鼓；

e7、胎體筒和帶束層鼓部件對中定型，壓合胎冠，胎體成型生產(chǎn)結(jié)束。

本實用新型的有益效果為：

矩形鋼絲圈，鋼絲表面不覆膠，受力時無變形；鋼絲四角倒圓弧后與胎體簾布接觸可避免應(yīng)力集中；鋼絲與鋼絲之間為面接觸，鋼絲圈構(gòu)型穩(wěn)定；鋼絲圈半成品送入硫化罐在設(shè)定的溫度、壓力和時間下預(yù)硫化成一體制備成復合鋼絲圈。鋼絲圈半成品在輪胎制作過程中不會發(fā)生變形，鋼絲圈強度利用率高；鋼絲圈底部與輪輞均為面接觸，受力均勻。

輪胎胎圈底部輪廓曲線，輪胎胎圈底部采用一段角度設(shè)計，鋼絲圈底部與輪輞均為面接觸，鋼絲圈與輪輞接觸壓力均勻。

輪胎胎踵輪廓曲線，胎踵位置采用切線設(shè)計，胎踵與輪輞接觸位置膠料較現(xiàn)有設(shè)計增厚0.7～1.0mm，抗載能力提高。

胎體簾布，加寬胎體簾布、超高胎體反包設(shè)計，胎體簾布端點采用包邊膠片保護，包邊膠片采用與鋼絲粘合性能好、高定伸的膠料，大大的提高胎體反包高度，達到水平軸高度H1附近，超過常規(guī)設(shè)計，增加胎體的抗抽出能力，胎體簾布反包段與胎體之間采用上填充膠和下填充膠隔離，上填充膠和下填充膠可以隔離兩層胎體，避免胎體間摩擦。

加強層簾布，增設(shè)在胎體簾布外層，加強層外端點低于胎體簾布端點但高于輪輞輪緣高度5～10mm，加強層內(nèi)端點繞過鋼絲圈并高于外端點5～10mm形成大U包，提高圈部剛性，加強層可以緩沖輪輞與胎體簾布之間的應(yīng)力，并加壯圈部，提高圈部剛性，減少變形，保護胎體簾布。

附圖說明

圖1為本實用新型背景技術(shù)中現(xiàn)有技術(shù)第一種補強方法的輪胎結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實用新型背景技術(shù)中現(xiàn)有技術(shù)第二種補強方法的輪胎結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本實用新型背景技術(shù)中現(xiàn)有技術(shù)第三種補強方法的輪胎結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本實用新型背景技術(shù)中現(xiàn)有鋼絲圈制作工藝的流程圖。

圖5為本實用新型背景技術(shù)中現(xiàn)有輪胎輪廓曲線的結(jié)構(gòu)示意圖a。

圖6為本實用新型背景技術(shù)中現(xiàn)有輪胎輪廓曲線的結(jié)構(gòu)示意圖b。

圖7為本實用新型中輪胎的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8為本實用新型中矩形鋼絲圈的制作工藝流程圖a。

圖9為本實用新型中矩形鋼絲圈的制作工藝流程圖b。

圖10為本實用新型中輪輞著合部位角度示意圖。

圖11為本實用新型中胎圈復合件的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖12為本實用新型中胎體簾布采用包邊膠片預(yù)先包邊的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖13為本實用新型中加強層簾布采用包邊膠片預(yù)先包邊的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1、六角形鋼絲圈；2、矩形鋼絲圈；3、加強層簾布；4、胎體簾布；5、胎側(cè)復合件；6、填充膠；7、下填充膠；8、上填充膠；9、鋼絲圈排列角度；10、二段設(shè)計角度；11、一段設(shè)計角度；12、反弧設(shè)計；13、切線設(shè)計；14、水平軸高度H1；15、復合鋼絲圈；16、內(nèi)襯層；17、包邊膠片；18、胎圈復合件。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖進一步說明本實用新型。

本實用新型的設(shè)計原理為：

輪胎能夠承載負荷正常行駛，是輪胎的基本功能之一，承載負荷的大小，又稱為負載性能。每種規(guī)格輪胎的負載性能與氣壓相關(guān)，例如普通英制規(guī)格的負載計算：

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

其中L是單胎負荷(kg)，P是氣壓(kPa)

按照標準氣壓計算得到的是標準單胎負荷，輪胎的使用負載應(yīng)該在單胎負荷之下。

根據(jù)GB/T 2977，輪胎的使用負載還與使用速度相關(guān)，在低速使用條件下，輪胎負載可以提高，在40km/h下可以比標準單胎負荷高25％。速度越低，負載性能越高。

本實用新型設(shè)計一種在負載較高的使用條件下，提高圈部強度、剛性和胎體抗抽出能力，減少輪胎圈部變形、降低圈部生熱、避免輪胎早期損壞的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法和制造工藝。

本實用新型研究一種高負載性能的全鋼無內(nèi)胎子午線輪胎結(jié)構(gòu)，增強輪胎圈部剛性，保護胎體簾布，采用構(gòu)型穩(wěn)定的鋼絲圈結(jié)構(gòu)，以及優(yōu)化的圈部輪廓曲線設(shè)計，使輪胎與輪輞接觸更合理，減小輪胎圈部負載變形，提高輪胎的負載能力。

實施例1

如圖7所示，一種高負載性能的全鋼無內(nèi)胎子午線輪胎，包括復合鋼絲圈、輪胎胎圈底部輪廓曲線、輪胎胎踵輪廓曲線、胎體簾布、加強層簾布，所述復合鋼絲圈內(nèi)部設(shè)置有矩形鋼絲圈，矩形鋼絲圈采用截面為四個頂角為倒圓弧的矩形鋼絲纏繞而成，輪胎胎圈底部輪廓曲線采用一段設(shè)計角度，所述輪胎胎踵輪廓曲線采用切線設(shè)計角度，胎踵與輪輞接觸位置膠料較現(xiàn)有設(shè)計增厚0.7～1.0mm，所述胎體簾布兩端點均設(shè)置有包邊膠片，包邊膠片的反包段高度設(shè)置為水平軸高度H1附近，胎體簾布反包段與胎體之間從上到下依次設(shè)置有上填充膠和下填充膠隔離，在胎體簾布外層敷貼一層U型加強層簾布，加強層簾布兩端點均設(shè)置有包邊膠片，加強層簾布的內(nèi)外側(cè)分別設(shè)置有內(nèi)襯層與胎側(cè)復合件。

矩形鋼絲圈為將截面為四角呈倒圓弧的矩形鋼絲8～9根呈平行緊密排列組成一排，根據(jù)需要的負載能力繞纏繞盤纏繞若干層。

復合鋼絲圈為在纏繞后的矩形鋼絲圈外纏繞一層增粘膠片，矩形鋼絲圈上下面各粘合一塊半圓型膠，再在外表面纏繞一層尼龍包布固定矩形鋼絲圈，得到的鋼絲圈半成品，鋼絲圈半成品送入硫化罐在設(shè)定的溫度、壓力和時間下預(yù)硫化成一體制備成復合鋼絲圈。

尼龍包布可替換為纖維簾布，尼龍包布與半圓型膠的弧度一致。

矩形鋼絲圈中的鋼絲表面不覆膠。

胎側(cè)復合件從上到下分別設(shè)置有胎側(cè)膠和耐磨膠，胎側(cè)膠和耐磨膠的搭接位置貼合膠片。

如圖10所示，矩形鋼絲圈的整體安裝角度與輪輞著合位置角度相同，矩形鋼絲圈的鋼絲排列角度與水平面呈15°夾角，輪輞著合部位角度標準規(guī)定為15°。

實施例2

在實施例1的基礎(chǔ)上，不同于實施例1，圖8、圖9、圖11和圖12所示，一種高負載性能的全鋼無內(nèi)胎子午線輪胎的制造方法，具體包括如下步驟：

a、矩形鋼絲圈的制作：

將截面為四角呈倒圓弧的矩形鋼絲8～9根呈平行緊密排列組成一排，根據(jù)需要的負載能力繞纏繞盤纏繞若干層，纏繞后的鋼絲圈外纏繞一層增粘膠片，鋼絲圈上下面各粘合一塊半圓型膠，再在外表面纏繞一層纖維簾布固定住鋼絲圈，鋼絲圈半成品送入硫化罐在設(shè)定的溫度、壓力和時間下預(yù)硫化成一體制備成復合鋼絲圈；

b、胎圈復合件的制作：

將下填充膠和上填充膠的復合件與預(yù)硫化的復合鋼絲圈進行復合，制成胎圈復合件；

c、胎體簾布和加強層簾布分別預(yù)先包邊，將包邊膠片分別包覆在胎體簾布和加強層簾布的兩端；

d、輪胎胎圈底部輪廓曲線，輪胎圈部底部采用一段設(shè)計角度α＝21.5°，輪胎胎踵輪廓曲線采用切線設(shè)計角度β＝54°～62°；

e、胎坯成型工藝：

e1、首先將胎側(cè)復合件與內(nèi)襯層預(yù)復合、定長、裁斷，繞成型鼓敷貼并接頭壓實；

e2、其次將加強層簾布定長、裁斷，繞成型鼓敷貼并將接頭壓實；

e3、再將胎體簾布定長、裁斷，繞成型鼓敷貼并將接頭壓實；

e4、上胎圈復合件形成胎體筒；

e5、鎖圈，將胎體筒傳遞至定型鼓；

e6、帶束層鼓部件貼合，貼合好之后轉(zhuǎn)移到定型鼓；

e7、胎體筒和帶束層鼓部件對中定型，壓合胎冠，胎體成型生產(chǎn)結(jié)束。

以上所述并非是對本實用新型的限制，應(yīng)當指出：對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型實質(zhì)范圍的前提下，還可以做出若干變化、改型、添加或替換，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本實用新型的保護范圍。