子午线轮胎成型过程仿真及工艺参数改进方法研究

发布时间：2017-10-26 08:31

  本文关键词：子午线轮胎成型过程仿真及工艺参数改进方法研究

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【摘要】：轮胎的生产过程包括橡胶密炼、半成品部件挤出、帘布压延及裁断、生胎成型和硫化机内定型等,其中,轮胎成型是轮胎生产过程的重要环节,其工艺参数直接影响成品胎的质量。技术人员通常采用试错法确定合适的成型工艺参数,具有很大的盲目性。因此,利用有限元仿真技术,对轮胎成型过程进行数值模拟,通过仿真方法优化成型工艺参数,具有重要的工程价值。合理的未硫化橡胶本构模型是轮胎成型过程仿真的基础。本文对未硫化橡胶进行剪切松弛试验和单轴拉伸试验,分别采用广义Maxwell模型和Marlow超弹性模型描述未硫化橡胶的粘性性能和弹性性能。以295/80R22.5型全钢载重子午线轮胎为对象,建立轮胎各半成品部件的二维轴对称模型,借助ABAQUS/Standard隐式求解器,对轮胎一次法成型过程进行仿真;硫化机内定型过程采用三维模型进行仿真,运用ABAQUS/Explicit显式求解器求解。将仿真得到的成品胎断面与实际生产轮胎断面的材料分布进行对比,验证了成型仿真方法的可靠性。为提高轮胎施工设计精度,本文在轮胎成型仿真的基础上,提出半成品部件逆向成型仿真方法,精确设计胎面、胎肩垫胶等半成品部件的材料分布,并利用轮胎成型仿真方法验证了该方法的可行性。针对宽基胎成型工艺参数设置不当而造成的胎体帘线弯曲问题,本文利用轮胎成型仿真方法分析其产生机理,探索子口平面宽度和辅助鼓周长对胎体帘线弯曲的影响,提出胎体帘线弯曲的解决方法并进行试验验证;为解决采用0°缠绕技术的宽基胎在生产中出现的胎里不平问题,利用轮胎成型仿真方法分析其产生机理,提出曲面辅助鼓成型方法,并进行样胎试制,结果表明该方法能有效地解决胎里不平问题;以12.00R20型子午线轮胎为对象,对其二次法成型过程进行数值模拟,探索轮胎在机内定型中带束层帘线受力和角度变化分布规律,并基于现有施工设计提出改进方案,减小了带束层帘线受力和角度变化,使成品胎更接近理论设计轮胎的材料分布。
【关键词】：子午线轮胎 成型仿真 半成品部件 工艺参数 帘线弯曲 胎里不平
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.341.6
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 研究背景和意义11-12
• 1.1.1 课题来源11
• 1.1.2 研究背景与意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-15
• 1.2.1 未硫化橡胶本构模型研究12-13
• 1.2.2 轮胎施工设计方法研究13-14
• 1.2.3 子午线轮胎成型缺陷研究14-15
• 1.3 主要研究内容15-17
• 第二章 轮胎未硫化橡胶本构模型17-28
• 2.1 粘弹性材料的基本力学特性17-18
• 2.1.1 蠕变和应力松弛17
• 2.1.2 率相关性17-18
• 2.1.3 温度相关性18
• 2.2 粘弹性理论18-22
• 2.2.1 Maxwell模型18
• 2.2.2 Kelvin模型18-19
• 2.2.3 广义Maxwell模型19-20
• 2.2.4 未硫化橡胶粘弹性本构模型20-22
• 2.3 未硫化橡胶力学试验及本构模型参数识别22-25
• 2.3.1 剪切松弛试验22-23
• 2.3.2 单轴拉伸试验23-24
• 2.3.3 本构模型参数识别24-25
• 2.4 未硫化橡胶力学试验数值模拟25-27
• 2.4.1 剪切应力松弛试验模拟25-26
• 2.4.2 单轴拉伸试验模拟26-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第三章 轮胎一次法成型仿真与半成品部件逆向成型仿真方法28-43
• 3.1 轮胎一次法成型工艺28-31
• 3.1.1 一次法成型机结构28-29
• 3.1.2 一次法成型施工设计29-31
• 3.2 轮胎成型有限元模型的建立31-33
• 3.2.1 单元类型的选取31-32
• 3.2.2 接触模拟32
• 3.2.3 成型仿真分析有限元模型32-33
• 3.3 轮胎成型过程的数值模拟33-36
• 3.3.1 主鼓部件贴合33
• 3.3.2 辅助鼓部件贴合33
• 3.3.3 生胎成型33-34
• 3.3.4 硫化机内定型34-36
• 3.4 轮胎成型仿真精度分析36-37
• 3.5 半成品部件逆向成型仿真方法37-40
• 3.5.1 胎面胶形状的确定38
• 3.5.2 胎体、内衬和胎肩垫胶形状的确定38-39
• 3.5.3 三角胶形状的确定39-40
• 3.5.4 其它半成品形状的确定40
• 3.5.5 半成品部件形状的对比40
• 3.6 半成品部件逆向成型仿真方法的验证40-42
• 3.7 本章小结42-43
• 第四章 轮胎成型缺陷分析及工艺参数改进方法43-60
• 4.1 胎体帘线弯曲机理分析及改进43-49
• 4.1.1 胎体帘线弯曲机理分析43-45
• 4.1.2 子口平面宽度对胎体帘线弯曲的影响45-47
• 4.1.3 辅助鼓周长对胎体帘线弯曲的影响47-48
• 4.1.4 仿真结果试验验证48-49
• 4.2 胎里不平机理分析及解决方法49-55
• 4.2.1 0°缠绕轮胎结构设计49-50
• 4.2.2 胎里不平机理分析50-52
• 4.2.3 曲面辅助鼓成型法52-54
• 4.2.4 曲面辅助鼓成型法的试验验证54-55
• 4.3 带束层帘线角度变化机理分析及改进55-58
• 4.3.1 子午线轮胎二次法成型过程仿真55-56
• 4.3.2 轮胎带束层帘线角度变化分析56-57
• 4.3.3 施工设计参数对带束层帘线角度变化的影响57-58
• 4.4 本章小结58-60
• 第五章 总结与展望60-63
• 5.1 本文研究工作总结60-61
• 5.2 论文创新点61-62
• 5.3 工作展望62-63
• 参考文献63-66
• 致谢66-67
• 硕士期间研究成果67

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本文编号：1097883