在全钢丝子午线载重轮胎检测环节中，X光检测机作为核心设备，其检测精度与运行稳定性直接关系到产品质量控制水平。作为X光检测机的核心组件，X光管在工作过程中因能量转换特性必然产生大量热能，其冷却系统的效能成为制约设备性能的关键因素。本文聚焦载重子午线轮胎骨架结构检测场景，通过热力学仿真与实验验证相结合的方法，系统分析了X光管发热机理与现有冷却系统的技术瓶颈以及冷却系统效能衰减机制。提出一种增设压缩机加冷却器的复合优化方案，通过实际工况验证，通过引入蒸馏水（电导率≤2 μS/cm）和接触式微通道换热器（接触面积提升87%），使X光管工作温度稳定在(45±3)℃的设计区间。经240 h持续工况测试，设备热负荷承载能力提升25%，管头预计使用寿命延长至3 500工作小时，提升了设备经济运行效益。