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)。
[0066] 為說明本發(fā)明方法的有效性，運用步驟（1)-(3)中的輪胎成型仿真方法模擬了帶 束鼓為直鼓(原始方案）的輪胎成型過程，其中步驟(2)中帶束鼓為直鼓，得到成品胎仿真材 料分布圖如圖10(b)所示。圖11為原始施工設(shè)計的3號帶束層3的簾線位置變化，帶束層中部 簾線的預(yù)期伸張率S遠(yuǎn)大于0.6%，造成帶束層中間部位不能被頂起，通過仿真得到的成品 胎結(jié)構(gòu)如圖10(b)，與圖9中所示的理論設(shè)計輪胎結(jié)構(gòu)有很大差距，隨著硫化溫度提高，胎面 膠料由兩側(cè)向胎冠中屯、移動，造成胎面6崎形。圖12(a)為原始施工設(shè)計(直鼓）的實際生產(chǎn) 斷面，胎面膠料有兩側(cè)向胎冠中屯、流動明顯，帶束層彎曲，與理論設(shè)計結(jié)構(gòu)相差甚遠(yuǎn)。
[0067] 圖12(b)為采用曲面鼓方案后的實際生產(chǎn)斷面掃描圖，可W發(fā)現(xiàn)，斷面較好，不存 在胎肩膠料向中部移動的情況。圖13為采用曲面鼓的3號帶束層3的簾線位置變化，帶束層 中部簾線的最大預(yù)期伸張率為0.3%。圖14為兩種方案在定型過程中帶束層簾線受力對比 圖，采用曲面鼓設(shè)計后，胎冠中屯、處帶束層中部受力顯著減小，且在子午線方向變化梯度減 小，使得成品胎中簾線內(nèi)應(yīng)力減小。運說明了本發(fā)明專利所闡述寬基載重子午線輪胎成型 機帶束鼓及設(shè)計方法，能有效的解決寬基胎胎面6崎形和改善帶束層簾線應(yīng)力分布不均的 情況，可在輪胎行業(yè)內(nèi)推廣實施。
[0068] 所述實施例為本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式，但本發(fā)明并不限于上述實施方式，在不 背離本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠做出的任何顯而易見的改進、替換 或變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1. 一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：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;Φ為帶束層伸張 率，取值〇-〇.2%。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬基載重子午線輪胎成型機帶束鼓的設(shè)計方法，其特性在于， 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%。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬基載重子午線輪胎成型機帶束鼓的設(shè)計方法，其特性在于， 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，具體包括以下步驟： (1) 輪胎半成品部件有限元模型的建立： 寬基子午線輪胎主要包括主鼓部件、帶束鼓部件和三角膠部件，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、以及胎冠膠;三角膠部件包括鋼絲圈、三角膠以及三角膠 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，三角形單元為CGAX3H，二維面單元為 SFMGAX1，采用Maxwell流變模型和Mar low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、帶束鼓部件和三角膠 部件計算模型由HYPERMESH軟件進行網(wǎng)格劃分，然后將網(wǎng)格模型導(dǎo)入ABAQUS計算； (2) 建立帶束鼓模型： 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； (3) 輪胎生胎成型過程仿真： (3.1) 根據(jù)三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)； 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、以及胎冠膠的貼合，形 成帶束鼓部件子系統(tǒng)； (3.2) 將(3.1)中的胎體鼓部件子系統(tǒng)、帶束鼓部件子系統(tǒng)和三角膠部件子系統(tǒng)三個子 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)將三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； (3.3)將(3.2)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的大氣壓對胎坯進行最終定型，形成成品胎； (4)曲面鼓參數(shù)優(yōu)化 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 _&，以機內(nèi)定型過程中帶束層定型預(yù)期伸張率滿足0.2% 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(biāo)，如果不達標(biāo)，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)期伸張率滿足〇. 2% < δ < 〇. 6%、胎面膠料流動均勻，再進行輪胎生產(chǎn)。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的寬基載重子午線輪胎成型機帶束鼓的設(shè)計方法，其特性在于， 所述步驟(1)中劃分的網(wǎng)格尺寸為6-9_，在步驟(3)中還包括變形較大的部位網(wǎng)格細(xì)化。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的寬基載重子午線輪胎成型機帶束鼓的設(shè)計方法，其特性在于， 所述步驟(3.1)中貼合仿真采用施加0.1 Mpa-0.2Mpa均布壓力的方法。6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的寬基載重子午線輪胎成型機帶束鼓的設(shè)計方法，其特性在于， 所述步驟(3.2)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。7. 根據(jù)權(quán)利要求3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及以下的寬基載重子午線輪胎帶束鼓的設(shè)計。8. 根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項所述的寬基載重子午線輪胎成型機帶束鼓的設(shè)計方法設(shè)計 的寬基載重子午線輪胎成型機帶束鼓。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種寬基載重子午線輪胎成型機帶束鼓及設(shè)計方法，將帶束鼓的中間段設(shè)計為凸出的曲面結(jié)構(gòu)，帶束鼓表面的輪廓線由兩段直線段與位于兩直線段間的弧形段組成，根據(jù)理論材料分布圖中主帶束層的寬度、曲率半徑、1號帶束層直徑、伸張率初步確定弧形段的寬度d、曲率半徑R、帶束鼓的直徑D、兩段直線段的長度l1、l2。然后，通過輪胎成型仿真方法，以簾線伸張率和胎面膠料流動均勻性作為判斷標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)選確定最佳參數(shù)。本發(fā)明有效控制帶束層的簾線伸張率，徹底解決定型時帶束層簾線受力不均勻的問題，消除了機內(nèi)定型過程中寬基輪胎胎肩膠料向胎冠中心流動的異?，F(xiàn)象，提高了輪胎的耐久性能，具有極強的可實施和可操作性。
【IPC分類】G06F17/50
【公開號】CN105718678
【申請?zhí)枴緾N201610046211
【發(fā)明人】周偉, 周海超, 王國林, 李凱強
【申請人】江蘇大學(xué)
【公開日】2016年6月29日
【申請日】2016年1月22日