輪胎在硫化過(guò)程中的傳熱特性研究.pdf

1、隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汽車工業(yè)的發(fā)展尤為迅速，汽車越來(lái)越多的進(jìn)入家庭。同時(shí)高速公路的迅猛發(fā)展，路面條件的改善，使得車速得以不斷的提高，這就使得人們對(duì)輪胎質(zhì)量的要求大大提高。
　　 硫化是輪胎制造的最后一道工序，硫化工藝的好壞直接影響到輪胎的生產(chǎn)效率和輪胎的質(zhì)量以及能耗?，F(xiàn)有的輪胎硫化工藝存在硫化不均的缺點(diǎn)，為了改進(jìn)硫化工藝進(jìn)而改善硫化不均的問(wèn)題，探究輪胎在硫化過(guò)程中的真實(shí)硫化歷程是必要的。為了提高輪胎的硫化性能，國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者在硫

2、化介質(zhì)、硫化設(shè)備等方面做了大量的研究。目前，就硫化歷程的研究有硫化測(cè)溫技術(shù)和應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行數(shù)值模擬兩種手段。由于硫化測(cè)溫并不能得到與實(shí)際生產(chǎn)完全吻合的真實(shí)溫度場(chǎng)，且試驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)，成本高，操作復(fù)雜，使得數(shù)值分析技術(shù)得到越來(lái)越普遍的應(yīng)用。
　　 本課題以11.00 R20 S815全鋼載重子午胎為研究對(duì)象，進(jìn)行了膠料熱物性的測(cè)量、硫化溫度場(chǎng)數(shù)值分析以及輪胎內(nèi)各特征點(diǎn)的硫化溫度實(shí)驗(yàn)測(cè)定，對(duì)比分析了數(shù)值分析結(jié)果的正確性，在此基礎(chǔ)上對(duì)輪

3、胎硫化程度的影響因素進(jìn)行了分析，旨在對(duì)改進(jìn)輪胎硫化工藝提供一個(gè)可行的參考依據(jù)。
　　 (1)利用硫化儀測(cè)定了各部位膠料的正硫化時(shí)間，以此為基礎(chǔ)并對(duì)各部位膠料進(jìn)行了過(guò)硫、正硫、欠硫硫化，通過(guò)對(duì)各部位膠料的力學(xué)性能分析和胎面膠的磨耗分析得出：膠料的物理機(jī)械性能在正硫化時(shí)間時(shí)達(dá)到或接近最佳值，其綜合性能最好。
　　 (2)利用LFA447型激光導(dǎo)熱分析儀對(duì)輪胎所用橡膠材料的熱物性參數(shù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)量，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的分析可以得出：熱

4、擴(kuò)散系數(shù)隨溫度的升高逐漸降低；導(dǎo)熱值和比熱值都隨溫度的升高逐漸增大；且他們與溫度的變化關(guān)系都近似成線性關(guān)系。
　　 (3)建立了11.00 R20 S815全鋼載重子午胎的數(shù)值分析模型，并用Fluent軟件進(jìn)行了分析計(jì)算。為驗(yàn)證模型的正確性，進(jìn)行了輪胎內(nèi)部特征點(diǎn)的溫度測(cè)量，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模擬分析結(jié)果對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)兩者具有良好的一致性，說(shuō)明硫化溫度場(chǎng)仿真技術(shù)能真實(shí)地反映實(shí)際的輪胎硫化情況。在此基礎(chǔ)上，研究了膠料熱物性隨溫度的變化對(duì)輪

5、胎硫化溫度場(chǎng)的影響，“后硫化效應(yīng)”、輪胎初始溫度對(duì)輪胎硫化程度的影響。得出：
　　 ①模擬過(guò)程中，膠料熱物性參數(shù)的加載方式對(duì)模擬結(jié)果有著重要的影響。只有將熱物性參數(shù)進(jìn)行線性加載時(shí)其模擬結(jié)果才較可靠。
　　 ②硫化期間輪胎內(nèi)部存在明顯的溫度梯度，輪胎各部位的硫化歷程差別較大，胎冠和胎肩等部位由于遠(yuǎn)離熱源，升溫速度小于胎側(cè)和胎圈，在其他部位都已經(jīng)開始硫化的時(shí)候，這些部位還未進(jìn)入硫化；其降溫速度也較緩慢，滯后時(shí)間很明顯，在其他

6、部位正硫化結(jié)束后，這些部位的硫化反應(yīng)還在進(jìn)行，因而這些部位的后硫化效應(yīng)不容忽視，而且硫化反應(yīng)熱繼續(xù)釋放使得溫度繼續(xù)升高，并且成為新的熱源，將熱量傳給周圍的單元。因此，輪胎各部位硫化程度相當(dāng)不平衡。
　　 ③“后硫化效應(yīng)”對(duì)輪胎各部位的硫化程度都有一定的影響，影響程度是隨著埋線位置的加深而逐漸增大的，其中對(duì)胎肩部位的硫化程度影響最大。因此，在實(shí)際的生產(chǎn)中，可以考慮利用后硫化效應(yīng)來(lái)縮短硫化加熱時(shí)間，達(dá)到提高生產(chǎn)效率并節(jié)約能源。

7、>　　 ④通過(guò)提高輪胎的初始溫度，可以使得輪胎各部位的相對(duì)硫化程度越來(lái)越接近，即硫化程度越來(lái)越均勻，從而減小了過(guò)硫、欠硫程度。且可以縮短硫化機(jī)內(nèi)的加熱時(shí)間，從而提高生產(chǎn)效率。
　　 (3)測(cè)試了不同膠料在不同硫化程度下的力學(xué)性能以研究過(guò)硫、欠硫?qū)喬ベ|(zhì)量的影響。
　　 (4)對(duì)變溫硫化工藝進(jìn)行了探討，開始溫度較高可強(qiáng)化傳熱，溫升較快，能縮短硫化時(shí)間；后期降溫又可改善硫化均勻性，提高設(shè)備利用率。
　　 (5)論文