《中长途载重汽车宽基子午线轮胎设计制造关键技术与应用》

载重汽车宽基子午线轮胎,以其显著的环境保护性、经济性、可靠性等特征,成为传统双胎并装的替代方式,引领世界轮胎行业发展潮流。因此,发展载重汽车宽基轮胎既符合“十二五”规划中对“核心技术、自主创新”的发展要求,又符合《中国制造2025》对节能、安全、环保等方面的要求。国际上米其林等轮胎企业已掌握其核心关键技术,但对中国实施技术封锁。该项目通过产、学、研结合模式,历时长达十年之余的研发攻关,针对宽基轮胎橡胶加工、生产制造、设计开发以及关键工艺优化等技术难题,通过全面、系统、深入的研发,突破了轮胎结构与综合性能关联关系、轮胎数字化虚拟制造与产品检测、橡胶力学与橡胶加工工艺等关键技术,实现了45、50、55及65等多规格的轮胎自主研发,产品在国内外市场上得到一致好评。

主要科技创新:

1、攻克了轮胎综合性能评价与性能虚拟试验的技术瓶颈,发明了温度场、疲劳寿命、噪声等性能预测方法,阐明了轮胎结构、接地性态与综合性能的关联关系,通过胎体结构优化轮胎疲劳寿命提升50%,优于世界轮胎三巨头之一的固特异轮胎3.44%;开发了“橡胶力学-结构设计-性能预测-优化改进”四维一体的虚拟试验集成平台,形成了产品规范化研发体系,解决了依赖主观经验导致性能提升方法不确定和产品开发针对性差等共性技术难题。制造成本降低10%,研发效率提升30%。

2、创建了轮胎数字化虚拟制造与产品自动化检测的新技术,发明了轮胎成型数字化虚拟制造技术,揭示了轮胎成型工艺对胶料流动和成型质量的影响规律;针对胶料异常流动导致产品缺陷问题,发明了成型曲面鼓和轮胎模具卡盘主动控制胶料流动技术,解决了胎面畸形、帘线弯曲、胎圈过硫等制造难题,轮胎疲劳寿命提升了15%;发明了轮胎部件逆向设计方法和橡胶部件接头角度分布优化方法,实现了目标驱动设计制造关键技术优化,产品一致性提升20%;研发了轮胎外轮廓自动化检测装置,解决了传统测试精度低误差大导致部分制造缺陷无法识别的难题,产品检测效率提升30%。

3、突破了冬季轮胎强抓地橡胶配方与橡胶加工工艺的关键技术,发明了冬季专用轮胎橡胶配发体系,提高了冰雪路面上制动牵引性能;建立了橡胶挤出成型的模拟技术,掌握了挤出工艺参数与流道结构参数对胶料挤出质量影响规律;创新了橡胶硫化动力学建模理论,发明了轮胎胶料硫化体系,解决了多层厚断面轮胎内部不同胶料间硫化体系的合理匹配,开发了轮胎硫化仿真系统,实现了橡胶性能、成本和工艺可行性三方面取得综合平衡。轮胎过硫程度降低了9%,硫化效率提升了10%。

该项目研发的385/65R22.5载重宽基轮胎滚动阻力和湿抓地性能达到欧盟标签法B级,疲劳寿命90小时,综合性能优于国内外同类产品,项目产品通过了欧盟轮胎标签法,销往欧洲、韩国等高端市场。该项目授权国家发明专利11件,授权实用新型10件,软件著作权2项,主持或参与制定国家标准2部,公开发表论文53余篇,其中SCI检索3篇,Ei检索20篇。项目核心专利荣获2018年中国专利优秀奖。经中国机械工业联合会鉴定,项目成果的关键技术-“宽基载重子午线轮胎虚拟制造技术”达到了国际领先水平。

经济和社会效益显著,近3年累计新增销售收入52557万元,新增利润2883万元。

成果说明

该项目的轮胎数字化虚拟制造技术已在风神轮胎股份有限公司的全系载重轮胎生产设计过程中得以应用。在风神轮胎出口的风达系列、风驰系列等产品中,均获得出口认证,产品获得了国外用户的良好反映。载重轮胎产品销往欧洲、韩国等高端市场,在欧洲市场风神轮胎达到7%的市场份额。在国内市场,风神轮胎保持与是世界中重卡第一强东风商用车的战略供应商拥有80%以上配套份额,第一汽车集团拥有20%的配套份额。同时风神轮胎也是国内几大工程机械企业,如龙工、徐工、柳工等战略供应商。 本项目的轮胎参数化模型和虚拟数字试验平台的研究成果,推

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