轮胎成型过程及结构介绍

轮胎依工作原理不同，分为充气轮胎（空心轮胎）和实心轮胎两大类。充气轮胎依靠压缩空气形成的空气垫弹性原理工作，因而具有较高的行驶速度和行驶舒适性，广泛应用于汽车、电车、拖拉机等高速交通工具上。实心轮胎依靠橡胶弹性原理工作，其弹性较低，不适宜高速行驶，仅用于低速高负荷车辆，如起重汽车、载货拖车和装卸车等。这里仅讨论充气轮胎。

（一）普通充气轮胎的结构

通常普通充气轮胎包括外胎、内胎和垫带。

1.外胎外胎是一个环形的外壳，它使轮胎具有一定外形尺寸，以阻止内胎在充气时变形及维持一定内压，并保护内胎，使之在行驶时免受损伤。按结构不同分为帘线-橡胶复合结构和无帘线结构两类，在此仅讨论前者。帘线-橡胶复合结构轮胎由帘布层、缓冲层、胎面胶、胎侧胶和胎圈构成，如图11-36所示。

图11-36　外胎结构

1-胎冠　2-胎侧　3-胎圈　4-缓冲层　5-胎体（帘布）

帘布层是轮胎的骨架，承受内压负荷、载重负荷、牵引力、转向力和制动力，由数层挂胶帘布构成。

胎面胶与路面接触，从冠部保护胎体缓冲层、帘布层免受刺伤割破和承受冲击磨损。胎面胶通过表面花纹传递牵引力、转向力和制动力。

胎侧胶从侧部保护胎体帘布层，使之免受路面障碍物损伤。

缓冲层的作用是增加胎冠强度，加强胎面与胎体黏合，承受和分散冲击力、振动力、剪切力，构造因胎体帘布层结构和轮胎规格而异。

胎圈的作用是将轮胎固着于轮辋上。由钢圈、胎体帘布层及其包边包布构成，钢圈由钢丝圈、三角胶芯和包布组成。它给胎圈提供必要的强度和刚度。包布包在胎圈外侧，称为胎圈包布。钢圈所用包布，称为钢圈包布。两者均由挂胶帆布构成。胎圈包布作用是保护胎圈处帘布不受轮辋摩擦损坏。

2.内胎内胎是一个环形的橡胶筒，筒体上装有气门嘴，用以充气。内胎本身不能承受较大压力，只有装在外胎里才能发挥其作用。

3.垫带垫带是有一定断面形状的环形胶带，其上有内胎气门嘴通过的圆孔，安装于内胎和平式轮辋之间，保护内胎不受磨损。

（二）外胎成型

1.外胎成型工艺流程将外胎各个部件的半成品在成型机上组合成一个完整胎坯的工艺过程称为外胎成型。成型一般包括胎坯各部件半成品的制造和成型两部分。整个过程如图11-37所示。

2.帘布、包布的裁断外胎中所用的帘布包括胎体帘布、缓冲层帘布；包布包括钢丝圈包布、胎圈包布。在成型前要按产品的规格和结构设计的要求将整幅的帘、包布裁成一定宽度、一定角度的半成品，这个过程称为裁断。裁断过程主要是要保证裁断角度和裁断宽度能满足施工的精度要求。

裁断角指裁断线与经线方向的垂直线的交角或裁断线的垂直线与经线的夹角α，两条裁断线之间的垂直距离叫裁断宽度。具体如图11-38所示。普通结构轮胎的帘布裁断角α一般为30°～37°；缓冲层帘布裁断角与胎体帘布裁断角相同；胎圈各钢丝圈包布裁断角为45°；子午线轮胎帘布的裁断角为0°；缓冲层帘布的裁断角度为72°～80°。

纤维帘布裁断目前多采用卧式裁断机来完成。它由水平设置的运输装置、定长器和裁断装置组成。完成帘布的供给、定长和切割的动作。

图11-37　外胎成型工艺流程(www.xing528.com)

3.轮胎部件的制造轮胎部件的制造包括外层帘布隔离胶的贴合、帘布筒的贴合与供布、钢丝圈的制造等。

（1）外层帘布隔离胶的贴合：隔离胶的贴合有热贴法；半热贴法和冷贴法三种。热贴法是将已裁断的外层帘布在通过四辊或三辊压延机辊距时，在帘布层上面贴上一层胶片。采用这种方法时，因帘布通过压延机辊距时受到挤压，易使帘线错开，故目前生产中较少应用，如图11-39（a）所示。半热贴法是将压延机压延的隔离胶片，趁热在运输带上与帘布进行贴合。这种方法避免了因帘布通过压延机辊距而造成帘线错位的毛病，而且因胶片温度较高，帘布贴合牢固，并易与裁断工序组成流水作业线，目前在生产中较为广泛采用，如图11-39（b）所示。冷贴法是将压延机压延出来的胶片经卷取，再与帘布贴合。此法因胶片温度较低，与帘布黏合不牢，而且增加了半成品的运输和贮存，因此目前在生产中也较少应用。

图11-38　裁断角及裁断宽度表示

α-裁断角

（2）帘布筒的贴合与供布：在轮胎成型中采用套筒法生产时，为简化成型工艺，将已裁断的帘布按不同的层数组合，并在贴合机上贴合成帘布筒。贴合有等宽错贴和均匀错贴两种。等宽错贴是裁断同样宽度的帘布，贴合时相邻两层帘布交叉错位贴合，使两边留有差级，这种方法可简化裁断工艺，但差级不易均匀而只适应于层数较少的乘用车胎。均匀错贴法是将帘布裁成不同宽度，按差级要求顺序进行贴合，使两边留有均等的差级，同样相邻两层帘布要交叉贴合。贴合的设备有万能贴合机和鼓式贴合机两种，目前多用万能贴合机。

帘布筒贴合机配套使用的帘布供料架，一般按轮胎的帘布层数及组织生产的方式而定。目前除使用四边形或六边形的供布架外，还有采用移动式供布架的。

图11-39　贴隔离胶示意图

1-压延机辊筒　2-未贴胶的帘布卷　3-贴隔离胶的帘布卷

（3）钢丝圈的制造：钢圈的基础是由挂胶钢丝制成的钢丝圈。钢丝圈可用无纬的钢丝带或编织带经压出挂胶绕卷而成，其生产流程包括钢丝导出、校正、酸洗、压出、调整、卷取等部分，最终制得方断面的钢丝圈。随着子午线轮胎的使用，需要高强度圆断面的钢丝圈。圆断面钢丝圈是用对焊成圆环的芯子放在钢丝圈导辊上，当牵引机构转动它的时候，钢丝从线轴喂入，成螺旋形绕在转动的芯子上，当达到预定的缠绕层数时，则切断钢丝。

4.普通结构轮胎的成型轮胎的加工制造是将预先准备好的帘布、缓冲层、贴面胶、钢丝圈等各个部件组合粘接在一起的成型过程。

按胶布的贴合方法分为层贴法和布筒法；按成型机头的种类分为鼓式、半鼓式、芯轮式和半芯轮式。层贴法成型是将帘布层直接贴在成型鼓上并将其压实，与此同时进行外胎胎体骨架的定型。层贴法适宜于层数较少的外胎加工，常采用鼓式、半鼓式机头。布筒法是将胎体帘布按层数的顺序先在帘布贴合机上贴合成不同层数的若干个布筒，再套在成型鼓上进行加工成型。布筒法多用于胶布层数较多的外胎加工。下面以半鼓式成型为例，介绍轮胎成型过程。

在鼓式成型中所使用的成型鼓是一个可折叠的圆筒状的直筒，胎圈直径大于成型鼓的直径，胎坯容易脱出。但是，胎圈在成型过程中难以有准确的定位，胎圈间的正确距离不容易保证，定型中胎圈部位会发生转动变形。

为了克服胎圈定位不准确的弱点，在鼓式机头基础上设计出了半鼓式机头。半鼓式机头通过改进胎肩的形状，使胎圈定位。半鼓式机头中部是平面，两边凹下形成两个肩，用以固定钢圈位置，以保证整个外胎圆周上胎圈之间的距离一致。

在使用半鼓式机头成型外胎时，要使已硫化的外胎冠部第一层帘布直径同成型机头上面第一层帘布直径的比值小于2。

半鼓式机头有可折叠式和径向伸缩式（用于加宽帘布的贴合）两种。为了便于半鼓式机头的折叠，机头直径与钢丝圈的直径比值为1.05～1.1。胎圈部分的包边能够机械化作业。半鼓式成型的压合、正反包等操作都较简单，而且可以连续操作，故成型效率较高。半鼓式成型机的操作顺序如图11-40所示。

整个操作过程是先在成型鼓上贴帘布层，扣上胎圈，然后用后压辊把布层反包在钢圈上，再贴胎圈包布、缓冲层及胎面，最后用下压辊和后压辊滚压胎面。后压辊既要作旋转运动，又要作径向和轴向移动，以满足成型滚压胎面的要求。压辊包括槽型和弧形两部分，是由耐磨尼龙制成的。槽形压辊工作靠凹槽两侧对胎圈部分进行滚压。在反包时，为了能够压紧包边，凹槽的宽度应该比包卷胎圈及帘布总厚度略小（约2mm）。反包过来的帘布用弧形压辊进行滚压。

图11-40　半鼓式成型机的操作顺序

1-在成型鼓上贴帘布层　2-扣胎圈　3-用后压辊把布层反包在钢圈上　4-贴胎圈包布、缓冲层及胎面　5-用下压辊和后压辊压胎面