子午線輪胎結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明

./子午線輪胎結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)俞淇華南理工大學(xué)〔高分子系一九八九年十一月目錄第一章子午線輪胎結(jié)構(gòu)概述51、子午線輪胎的結(jié)構(gòu)與性能特征52、子午線輪胎的構(gòu)造部件7載重子午線輪胎構(gòu)造7轎車子午線輪胎構(gòu)造7子午線輪胎負(fù)荷計(jì)算方法81、載重子午線輪胎92、輕卡子午線輪胎93、轎車子午線輪胎9第三章子午線輪胎斷面輪廓設(shè)計(jì)的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)選取10子午線輪胎模型斷面輪廓外直徑與斷面寬度的選取10子午線輪胎斷面最寬點(diǎn)半徑〔水平軸的確定11行駛面弧度與寬度的確定11胎圈間距的選取12斷面高與斷面寬之比12子午線輪胎斷面輪廓曲線的設(shè)計(jì)方法131、平衡輪廓曲線設(shè)計(jì)法13確定有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)15求出斷面上某些點(diǎn)至旋轉(zhuǎn)柚的半徑15求出斷面上相應(yīng)點(diǎn)的曲率半徑16胎圈部位輪廓曲線的設(shè)計(jì)17平衡輪廓曲線與斷面外輪廓的繪制192、RCOT理論設(shè)計(jì)法23RCOT理論產(chǎn)生的背景23RCOT理論的輪廓與力特征24RCOT理論的輪胎力學(xué)分析273、TCOT理論設(shè)計(jì)方法30[1]TCOT理論產(chǎn)生的背景30[2]TCOT理論的特征31帶束層力控制與分析31b、胎圈力控制與分析32第五章子午線輪胎帶束設(shè)計(jì)與計(jì)算33帶束層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)34〔一載重子午線輪胎34層數(shù)、角度、密度34a、四層結(jié)構(gòu)34b、三層結(jié)構(gòu)35c、下三層半結(jié)構(gòu)35d、上三層半結(jié)構(gòu)35帶束層的寬度和長(zhǎng)度37帶束層的排列形式37帶束層鋼絲簾線38帶束層橡膠部件38中間膠39肩墊膠39層間墊膠39帶束層封口膠39〔二轎車子午線輪胎40帶束層材料品種40帶束層的層數(shù)、角度、密度40帶束層的排列形式41普通疊層式41鋼絲/纖維混合式41折疊式41d、包邊式42子午線輪胎的箍緊系數(shù)42帶束層的剛性44帶束層簾線應(yīng)力與安全系數(shù)計(jì)算46第六章子午線輪胎胎體簾線應(yīng)力計(jì)算491、簾線應(yīng)力的計(jì)算公式492、安全系數(shù)k的取值50第七章子午線輪胎胎圈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與鋼絲圈應(yīng)力計(jì)算51胎圈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)51鋼絲加強(qiáng)層胎圈結(jié)構(gòu)50鋼絲/尼龍加強(qiáng)層胎圈結(jié)構(gòu)51纖維載重子午胎胎圈結(jié)構(gòu)53無(wú)胎鋼絲載重子午胎胎圈結(jié)構(gòu)54轎車子午胎胎圈結(jié)構(gòu)54鋼絲圈斷面形狀55園形斷面55六角形斷面55U形斷面563、鋼絲圈應(yīng)力計(jì)算56第八章子午線輪胎胎面花紋設(shè)計(jì)要求58胎冠花紋設(shè)計(jì)58胎肩花紋設(shè)計(jì)59花紋溝槽分布60第九章子午線輪胎施工設(shè)計(jì)61成型方法與成型鼓類型的選擇61成型鼓寬度計(jì)算與假定伸值65成型鼓上各部件材料的施工66一次法成型施工順序66二次法成型施工順序65二段成型時(shí)胎坯定型尺寸的確定68施工表的編寫69子午線輪胎結(jié)構(gòu)概述§1子午線輪胎的結(jié)構(gòu)與性能特征子午線輪胎問(wèn)世以來(lái)已有五十多年了,它是汽車工業(yè)發(fā)展中的一項(xiàng)杰出成就,引起了汽車懸掛系統(tǒng)的大改革。子午線輪胎的投入生產(chǎn)也是輪胎工業(yè)中一場(chǎng)真正的技術(shù)革命,它為輪胎行業(yè)開辟了一條嶄新的道路。子午線輪胎結(jié)構(gòu)從胎體簾線排列方向來(lái)說(shuō),與普通斜交輪胎結(jié)構(gòu)相比有著本質(zhì)上的區(qū)別。一般斜交胎胎體簾線各層間排列彼此交叉,并與胎冠中心線形成一定的角度〔約40°～50°,而子午線輪胎的胎體各簾布層間簾線相互平行呈徑向排列,與胎冠中心線成90°夾角,胎體通常只需一、二層或?qū)訑?shù)較少的簾布組成,子午線輪胎的胎冠部分也與斜交輪胎不同,它需用二層以上的多層結(jié)構(gòu)帶束層來(lái)束縛輪胎的周向變形,決定輪胎形狀并承受著主要應(yīng)力,如載重子午胎帶束層承受60-75%的應(yīng)力,[1]而斜交胎主要是胎體承受80-90%的應(yīng)力。帶束層的材料一般采用剛性大,伸長(zhǎng)小,強(qiáng)度高的鋼絲或織物簾線作為受應(yīng)力的主要工作層,簾線排列角度接近周向〔約為15°～20°。由于子午線輪胎結(jié)構(gòu)特征帶來(lái)輪胎性能的優(yōu)越性。歸納起來(lái)有如下的優(yōu)點(diǎn)：〔1轉(zhuǎn)向性能好,提高操縱穩(wěn)定性[2]。這是子午線輪胎最主要是胎體產(chǎn)生側(cè)向移動(dòng),這都是由于子午胎的帶束層簾線呈周向排列,提高了輪胎的周向剛度,使在同樣的側(cè)向力作用下產(chǎn)生較小的偏離角和較高的回正力距,從而提高了車輛的操縱穩(wěn)定性。滾動(dòng)阻力小,降低肥耗,節(jié)省燃料,這也是由于子午胎結(jié)構(gòu)特點(diǎn)胎體層數(shù)少,帶束層剛性高而變形小,使輪胎部摩擦大大減小。耐磨性能好,由于子午胎帶束層的剛度大,使胎面的平穩(wěn)性能得到明顯改善,大大減少了輪胎表面和地面接觸時(shí)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。另外,子午胎冠部不產(chǎn)生橫向縱向收縮,大大減少了花紡塊移動(dòng)和地面之間的摩擦,與斜交胎相比約減少一半的磨損率。耐疲勞性能好,由于子午胎摩擦小,行駛中生熱低,提高了耐疲勞性能,延長(zhǎng)了輪胎的使用壽命,并可進(jìn)行多次翻新。高速性能好,由于子午胎結(jié)構(gòu)帶束層剛性大,因此出現(xiàn)駐波的臨界速度明顯高于斜交胎,另外對(duì)子午胎具有較高的回正力矩和側(cè)向力,保證了高速行駛下的安全性。乘坐舒適性好,子午胎胎體簾線為徑向排列,呈現(xiàn)出良好的胎側(cè)柔軟性,能充分吸收從地面上傳遞來(lái)的振動(dòng),發(fā)揮充氣輪胎的最佳緩沖性。子午胎的側(cè)向剛度和垂直剛度可以相對(duì)獨(dú)立地進(jìn)行調(diào)節(jié)。使胎側(cè)與胎冠各自發(fā)揮應(yīng)有的作用,因此非常容易提高行駛穩(wěn)定性和乘坐舒適性。提高在干、濕路面上的牽引力和抓著力,由于采用子午線輪胎結(jié)構(gòu),對(duì)接地面的單位壓力分布均勻,從而充分地利用接地面積,提高了胎面縱向和橫向的附著力。§2、子午線輪胎的構(gòu)造部件子午線輪胎從所采用的簾線來(lái)分類,可分為鋼絲子午線輪胎和纖維子午線輪胎兩種。一般載重胎采用鋼絲胎體子午線為多,詳細(xì)構(gòu)造分別介紹如下：載重子午線輪胎構(gòu)造載重子午線輪胎多數(shù)采用單層鋼絲簾布構(gòu)成胎體,亦可為多層纖維簾布組成胎體。如人造絲、尼龍、芳綸等。帶束層一般由三至四層鋼絲簾布組成,胎體與帶束層之間有中間膠和肩墊膠相隔,胎圈部份由鋼絲膠、上下三角膠芯、鋼絲包布加強(qiáng)層和子口護(hù)膠等部件構(gòu)成,〔見圖1。圖1載重子午線輪胎斷面1胎面膠；2胎面基部膠；3帶束層；4胎肩墊膠；5胎體簾布層；6胎側(cè)膠；7填充膠；8上三角膠芯；9下三角膠芯；10子口加強(qiáng)層；11鋼絲圈；12子口護(hù)膠；13胎里襯膠。轎車子午線輪胎構(gòu)造轎車子午線輪胎一般由一至二層纖維簾布組成胎體,而胎冠部份的帶束層由二層鋼絲簾布層,有時(shí)加一至二層尼龍簾布層叫冠帶,加有尼龍簾布頂層的帶束層結(jié)構(gòu)可提高轎車胎的高速度性能。胎圈部份由鋼絲圈、復(fù)合硬膠芯和子口護(hù)膠等構(gòu)成〔見圖21胎面膠；2尼龍簾布帶束層；3鋼絲簾線帶束層；4胎體簾布層；5胎側(cè)膠；6三角膠芯；7鋼絲圈；8子口護(hù)膠；9胎里襯膠。第二章子午線輪胎負(fù)荷計(jì)算方法子午線輪胎從承受負(fù)荷能力來(lái)說(shuō),應(yīng)比同規(guī)格、同層級(jí)斜交輪胎的負(fù)荷能力稍大些,但目前在輪胎國(guó)標(biāo)或美國(guó)TRA手冊(cè)中使用負(fù)荷無(wú)論是雙胎負(fù)荷還是單胎負(fù)荷,同規(guī)格、同層級(jí)輪胎標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷是相同的,而其相應(yīng)的氣壓子午線輪胎要比斜交胎高。例如斜交胎9.00-20-12PR單胎負(fù)荷為2340kg,氣壓為670kpa〔6.7kp/cm2而子午胎9.00R20單胎負(fù)荷相同,氣壓為700kpa〔7.00kg/cm2比斜交胎相應(yīng)氣壓高30kpa〔0.3kg/cm2,所以子午線輪胎負(fù)荷計(jì)算方法與斜交胎相同,只是在計(jì)算負(fù)荷后有時(shí)需增加一些氣壓,另外負(fù)荷系數(shù)k值可能略有不同。列舉美國(guó)TRA手冊(cè)中應(yīng)用負(fù)荷計(jì)算公式〔英制§1載重子午線輪胎[3]Q=K×0.425P0.585×B1.39<dr+B>Q=0.155×10-2×K0.425×P0.585×B1.39<dr+B>式中Q—輪胎負(fù)荷〔Lb；K—負(fù)荷系數(shù)；P—充氣壓〔Lb/in2；kpad—輪輞名義直徑；cmB—當(dāng)C/B為62.5%理論輞上的輪胎斷面寬度〔incmC—輪輞寬度cmB按下列公式計(jì)算：B=B’B=0.96xB-0.637B=B’B’—實(shí)際使用充氣輪胎斷面寬度〔in;C—實(shí)際使用輪輞寬度〔in;d=0.96B-HH—實(shí)際使用充氣輪胎斷面高度轎子午胎不同系列的負(fù)荷系數(shù)"K"系列5060707882"K"系列1．6551．6551．6551．7431．743現(xiàn)以185/70SR14為例計(jì)算B‘=7.32in,D’=24.56ind=14in;c=5in;p=30Ib/inB=7.32=7.39H==5.28d=0.967.39-5.28=1.81B=0.961.81=5.94Q=1.6550.425305.94<14+5.94>=1220.60Ib=549.27Kg第三章子午線輪胎斷面輪廓設(shè)計(jì)的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)選取1子午線輪胎模型斷面輪廓外直徑與斷面寬度的選取輪胎是在充氣狀態(tài)下進(jìn)行工作,汽車對(duì)輪胎規(guī)格的要按各類標(biāo)準(zhǔn)或手冊(cè)上提供的充氣輪胎尺寸來(lái)選用的,而生產(chǎn)制造輪胎需要按模型尺寸,由于輪胎采用不同的骨架材料和不同斷面輪廓形狀,因此模型尺寸是不相同的,但必須達(dá)到充氣輪胎統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)尺寸的要求。只能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)考慮不同骨架材料的伸性能和輪胎與模型的斷面寬和外直徑膨脹等影響來(lái)選擇充氣輪胎與模型的斷面寬和外直徑膨脹比。以下列舉載重和輕卡充氣斷面寬B’和模型斷面寬B對(duì)不同骨架材料的斷面寬膨脹比取值圍見表1。表1不同骨架材料的斷面寬膨脹比值簾線類別B’/B的比值鋼絲簾線1.01~1.02人造絲簾線1.02~1.04聚酯簾線1.05~1.07尼龍簾線1.06~1.10子午線輪胎的外直徑膨脹率要比斜交胎小得多,是因?yàn)樽游缇€輪胎冠部有周向不易伸的帶束層箍著胎體,因此充氣后輪胎的外直徑變化很小,一般增大1~2mm2子午線輪胎斷面最寬點(diǎn)半徑<水平軸>的確定子午線輪胎斷面最寬點(diǎn)半徑的位置要比斜交胎高.使輪胎的變形區(qū)域在水平軸以上帶束層端點(diǎn)以下的上胎側(cè).減少下胎側(cè)的應(yīng)力和胎圈的應(yīng)力.一般H1/H2的比值為1.0~1.2,載重子午胎H1/H2的最高比值可達(dá)1.4.美國(guó)專利介紹H2的確定公式為〔H-FH0.59=H2.式中H為輪胎斷面高,FH為輪輞的輪緣高,H2為輪胎斷面的上胎側(cè)高.行駛面弧度與寬度的確定行駛面弧度的選取,主要取決于帶束層的剛性,此外,行駛面弧度半徑與行駛面寬度、行駛面弧度高與斷面高、行駛面寬度與斷面寬、帶束層寬與行駛面寬的比值以及胎體胎體簾線類型,也有相當(dāng)大的影響。帶束層剛性對(duì)行駛面寬度花紋磨耗的均勻性有很大關(guān)糸。兩層帶束層的行駛面邊部直徑增大要比四層帶束層的大得多,因此對(duì)多層鋼絲帶束層輪胎可采用較小的行駛面弧度。因?yàn)樾旭偯婊《却髸?huì)縮小接地面積,從而對(duì)胎面耐磨性和磨耗均勻性以及抓著性都會(huì)有不良影響。為保證輪胎與路面在行駛面寬度與斷面高之比值,一般宜取h/H為0.03~0.05,行駛面寬<b>與斷面寬〔B之比值b/B為0.7~0.85.

行駛面弧度半徑<>與行駛面寬<b>和帶束層寬<BW>與行駛面寬<b>之比值.對(duì)輪胎耐久性都有較大的影響.為了兼顧兩者的性能,BW/b的比值為0.94~1.05圍為宜,/b的比值轎車胎為2.1~2.5左右,而載重胎約在1.3~1.8左右.

4胎圈間距的選取

胎圈間距C一般選用與輪輞寬相等,或選用小于輪輞寬度,但不超過(guò)15~25mm.據(jù)文獻(xiàn)介紹C小于輪輞寬度可提高輪胎耐磨性,并增大側(cè)向剛性,胎圈間距C與斷面寬B之比C/B轎車胎為0.7~0.8,載重胎為0.7~0.75.

5斷面高與斷面寬之比

作為輪胎設(shè)計(jì)重要參數(shù)之一H/B,對(duì)子午線輪胎可不直接選取,這是由于子午線輪胎外直徑變化很小,斷面高H也就為定值.斷面寬B主要受胎體骨架材料性能影響較大,〔以上已介紹其膨脹比由此H/B比值就成為定值。據(jù)資料介紹載重子午胎H/B值為0.96~1.05,對(duì)低斷面和轎車子午胎來(lái)說(shuō),它們都以系列分類,故H/B比值是與其系列相應(yīng)的.

第四章子午線輪胎斷面輪廓曲線的設(shè)計(jì)方法

目前廣泛應(yīng)用于充氣輪胎平衡輪廓設(shè)計(jì)方法的基本原理是采用薄膜-網(wǎng)絡(luò)理論.子午線輪胎由于結(jié)構(gòu)的特殊性,應(yīng)有與斜交胎不同的設(shè)計(jì)方法,但就結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原理來(lái)說(shuō),還是普遍采用薄膜理論,在具體設(shè)計(jì)方法上卻涌現(xiàn)出了許多創(chuàng)新的思路.世界各大輪胎公司七十年代末提出有名聲的NCT產(chǎn)品,同時(shí)推薦了采用自然平衡輪廓的設(shè)計(jì)方法,使充氣輪胎各部位受力均勻,以達(dá)到提高輪胎的性能要求.隨之各種新型產(chǎn)品的涌現(xiàn),逐步改進(jìn)設(shè)計(jì)方法由傳統(tǒng)的自然平衡輪廓演變到非自然平衡輪廓的應(yīng)用即要有一定的邊界條件來(lái)滿足,使設(shè)計(jì)的斷面輪廓更符合實(shí)際受力的要求.近十多年來(lái)輪胎結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者開始以輪胎工作使用狀態(tài)的形狀作原始設(shè)計(jì)的斷面輪廓形狀。這是由于計(jì)算機(jī)的廣泛

使用,特別是有限元分析法引入輪胎結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用,使研究人員可以真實(shí)地模擬輪胎工作狀態(tài)的任意斷面形狀,并分析其應(yīng)力——應(yīng)變分布的合理性,從中優(yōu)化最佳輪廓形狀來(lái)設(shè)計(jì)輪胎。目前比較成熟和系統(tǒng)的新設(shè)計(jì)方法有日本石橋公司在職1984年首次發(fā)表的RCOT理論設(shè)計(jì)法[7],適用于轎車子午胎。1987年又提出了適用于載重車和公共汽車子午胎的設(shè)計(jì)方法TCOT理論[8],接著1988年日本橫濱公司提出了STEM理論設(shè)計(jì)方法[9],主要適用于載重子午胎,相繼日本東洋公司又推出新的理論叫DSOC〔最佳化輪廓[10],并研制出新型載重輪胎獲得優(yōu)異的性能。ξ1平衡輪廓曲線設(shè)計(jì)法[11][12]迄今為止常規(guī)的子午胎設(shè)計(jì)方法仍是采用"平衡輪廓理論"為依據(jù)。這種平衡輪廓的計(jì)算方法是以薄膜——網(wǎng)絡(luò)理論為基礎(chǔ),最初是用于斜交胎,后來(lái)也用于子午胎的輪廓設(shè)計(jì)。這種理論認(rèn)為充氣壓力是唯一作用應(yīng)力,而且應(yīng)力僅僅作用于薄膜壁上,對(duì)剪切和曲撓力可視為忽略不計(jì)。當(dāng)輪胎充氣時(shí),胎體所受應(yīng)力是均勻分布的,如圖3所示。這樣的輪廓曲線稱為"自然平衡輪廓"。從靜態(tài)力學(xué)平衡方程中得出充氣輪胎平衡輪廓曲率半徑公式〔1,由于子午線輪胎的胎體簾線角度為90°,其曲率半徑公式可簡(jiǎn)化為公式〔2斜交胎ρ=圖3自然平衡輪廓式中rk-胎冠半徑；rm-斷面最寬點(diǎn)半徑；аk-胎冠點(diǎn)簾線角r-任意點(diǎn)半徑子午胎<2>從公式〔2中看出只需確定胎冠點(diǎn)半徑rk和斷面最寬點(diǎn)半徑rm后,即可求得輪廓上任意一點(diǎn)的曲率半徑ρ,根據(jù)各點(diǎn)不同的曲率半徑作出平衡輪廓曲線。由于輪胎胎體具有一定厚度,故應(yīng)以胎體層的中線來(lái)計(jì)算平衡輪廓曲線較為合理。確定有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)R-輪胎外半徑；B-輪胎斷面寬；C-輪輞寬度〔或輪胎胎圈間距；Rt—胎圈著合半徑；ρ1—輪胎行駛面曲率半徑；m—胎面到簾布層中線的厚度；n—胎側(cè)到簾布層中線的厚度；r—輪輞邊緣半徑〔輪輞邊緣到旋轉(zhuǎn)的距離〔2求出斷面上某些點(diǎn)至旋轉(zhuǎn)軸的半徑從理論上來(lái)講,平衡輪廓曲線上各點(diǎn)的曲率半徑均不相同,但從實(shí)際上為了方便計(jì)算和合理制造成品模型,不必搞得很復(fù)雜,而只需尋求幾個(gè)相應(yīng)點(diǎn)位置,求出曲率半徑和曲率節(jié)點(diǎn)位置,如胎冠、斷面最寬點(diǎn)等見圖表所示。求出相應(yīng)點(diǎn)到旋轉(zhuǎn)軸的半徑：胎冠點(diǎn)半徑r=R-m斷面最寬點(diǎn)半徑r=<R+r>或按上述第三節(jié)確定下胎側(cè)j點(diǎn)半徑r=r-<3>求出斷面上相應(yīng)點(diǎn)的曲率半徑胎冠點(diǎn)曲率半徑=-m斷面最寬點(diǎn)胎側(cè)曲率半徑=胎肩曲率半徑=下胎側(cè)〔j點(diǎn)曲率半徑

根據(jù)上述求得的曲率半徑進(jìn)行輪廓曲線的繪制?！惨妶D5圖4圖5曲率半徑園心和分別在縱、橫軸上,與以切園幾何作圖法找同園心?！?胎圈部位輪廓曲線的設(shè)計(jì)由于輪胎胎圈厚度大大超過(guò)胎體層的厚度,所以平衡輪廓的中線應(yīng)設(shè)在胎圈的中央部位。要先確定鋼絲圈中心點(diǎn)E的座標(biāo),可根據(jù)胎圈結(jié)構(gòu)和鋼絲圈的排列來(lái)確定S和q值,即可定下E點(diǎn)的位置〔見圖6所示,然后以為半徑,通過(guò)E點(diǎn)向下胎側(cè)的弧線作外公切園,這樣就可得到胎圈部位的輪廓曲線?！沧鲌D方法詳見圖7圖6胎圈中線和E點(diǎn)座標(biāo)圖7胎圈弧線的繪制圖〔5平衡輪廓曲線與斷面外輪廓的繪制根據(jù)上述的步驟,將已知參數(shù)和計(jì)算參數(shù)編成表格〔見表2,通過(guò)計(jì)算得出各部位的曲率半徑,即可進(jìn)行平衡輪廓的繪制。先將已知的輪胎外緣尺寸繪成輪胎斷面框圖,然后按計(jì)算或選取的在斷面中心線上畫出輪胎行駛面弧,接著用減去簾布層中線厚度m的畫出胎冠曲率弧,在已確定好的最寬點(diǎn)半徑軸線上用繪出胎側(cè)曲率弧,再用計(jì)算出的曲率半徑作公切園找出園心O將胎冠與胎側(cè)兩個(gè)弧連接起來(lái)。再在選好的K點(diǎn)位置上用曲率半徑找出園心作出下胎側(cè)弧。胎圈部位的輪廓曲線,先按確定的S與q值找出E點(diǎn),然后借用作從E點(diǎn)到下胎側(cè)曲率弧的外公切園,最后繪制成以中線為基準(zhǔn)的平衡輪廓曲線?！惨妶D在平衡輪廓中線基礎(chǔ)上配制各部位的厚度、、和曲率半徑、以及胎圈寬度j等參數(shù)即可繪制出輪胎斷面的外輪廓。〔見圖9所示表2平衡輪廓曲線計(jì)算表輪胎規(guī)格日期原始參數(shù)R=B=r=r=C==m=n=S=q=計(jì)算參數(shù)r=R-m=r=J=r-R=r=r+q=r=====圖8平衡輪廓曲線

圖9輪胎斷面輪廓七十年代末,日本赤坂隆<T?Akasaka>發(fā)表子午輪胎結(jié)構(gòu)力學(xué)綜述文章<13><14>,對(duì)子午胎斷面輪廓設(shè)計(jì)與計(jì)算進(jìn)行了介紹.他敘述了F.Bohm和F.Frank根據(jù)網(wǎng)絡(luò)理論來(lái)研究子午胎的斷面輪廓.徑向斷面輪廓線的主曲率半徑r1是以旋轉(zhuǎn)距離半徑r、徑向夾角、帶束層角度、輪體簾線角、胎側(cè)屈撓點(diǎn)C〔斷面最寬點(diǎn)半徑r、以及帶束層承擔(dān)充氣接觸壓力分配率g〔等項(xiàng)為參數(shù),以A=f〔r為函數(shù)表達(dá)式,〔見圖10、圖11并對(duì)此函數(shù)關(guān)系式進(jìn)行數(shù)值積分即可獲得子午胎斷面輪廓曲線。圖10子午胎斷面形狀和幾何參數(shù)圖11帶束層和簾布層壓分配率根據(jù)FRANK的計(jì)算結(jié)果,認(rèn)為充氣接觸壓力分配率函數(shù)g<s>的曲線形狀是梯形比拋物線更為接近,因此可近似地假設(shè)g<s>沿著帶束層寬度方向的數(shù)值為常數(shù).引入上述假定后,子午胎斷面輪廓就可按下述積分公式求取.胎側(cè)曲線r≤r≤r〔從輪輞點(diǎn)B到帶束層端點(diǎn)DZ=Z--r[{〔r-r+-r}-<r-r>]dr…胎冠曲線區(qū)域rrr<從帶束層端點(diǎn)D到胎冠點(diǎn)A>Z=Z--r[{〔r-r+-r}/{[〔r-r+-r]-[<r-r>+-r]}dr…〔4式中=1-g根據(jù)這種理論所得的斷面輪廓曲線,進(jìn)行計(jì)算曲線與實(shí)測(cè)曲線對(duì)比,在胎圈和帶束層端部多少有點(diǎn)偏離如圖12所示。15Z175SR14——測(cè)量計(jì)算10cm501520253035rcm圖12子午胎斷面輪廓曲線測(cè)量與計(jì)算對(duì)比§2RCOT理論設(shè)計(jì)方法日本石橋公司在1984年的?月刊夕他?雜志上介紹了輪胎最佳理論即RollingContouroptimizatTheory簡(jiǎn)寫為RCOT理論。這種新理論的設(shè)計(jì)思想是讓輪胎的胎面輪廓符合于滾動(dòng)狀態(tài)下的形狀,打破以往采用靜態(tài)自然平衡輪廓的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法,由于原來(lái)的自然平衡輪廓理論是使充氣輪胎在靜態(tài)時(shí)具有均勻的胎體簾線應(yīng)力,但并不是輪胎行駛時(shí)滾狀態(tài)下的最佳形狀,因此必須探索滾動(dòng)時(shí)輪胎的最佳輪廓,這就導(dǎo)致產(chǎn)生RCOT理論的原因。RCOT理論產(chǎn)生的背景為了探索輪胎行駛時(shí)滾動(dòng)狀態(tài)下的斷面輪廓,用來(lái)解決轎車產(chǎn)生偏離時(shí)引起胎面與路面接觸不充分而發(fā)生一種"雛曲"現(xiàn)象這種"雛曲"現(xiàn)象會(huì)使胎面表面部分從路面浮起,而導(dǎo)致輪胎接地性能顯著惡化,使行駛性能下降。抑制"雛曲"現(xiàn)象的措施有兩種：一是提高帶束層和胎面的剛度；二是增大帶束層的力,前者通過(guò)增加補(bǔ)強(qiáng)材料會(huì)導(dǎo)致輪胎重量的增加不宜采用；后者若通過(guò)提高壓來(lái)增加帶束層力,會(huì)使輪胎變硬、接地面積減小,帶來(lái)操縱穩(wěn)定性、振動(dòng)及乘坐舒適性等不良影響,因此探索用改變輪胎斷面輪廓的方法來(lái)滿足提高帶束層力的要求,這就引起產(chǎn)生RCOT理論設(shè)計(jì)方法的基本出發(fā)點(diǎn)。RCOT理論的輪廓與力特征充氣輪胎基本上被認(rèn)為是一個(gè)軸對(duì)稱的薄殼體,由于胎側(cè)剛度比較低,從而可適用薄膜理論。軸驪稱薄殼結(jié)構(gòu)是意味著法向力至表面產(chǎn)生的平衡方程式為：+=P〔5式中：N-徑向薄膜力N-周向薄膜力R-徑向主曲率半徑R-周向主曲率半徑P-充氣壓力對(duì)子午胎胎體簾線徑向呈徑向排列,可假定胎側(cè)部位的周向薄膜力N=0〔6因此胎側(cè)部位徑向薄膜力為N=r.P<7>根據(jù)薄膜理論帶束層所受的總力與輪胎斷面輪廓參數(shù)的關(guān)系式如下〔見圖13所示。T=1/2AP<B-2rsinθ>〔8式中:T-帶束層總力；P-充氣壓力；帶束層直徑；r-徑向主曲率半徑；B-帶束層寬度；θ-胎體與帶束層線間的夾角；a-帶束層直徑B—輪胎斷面寬Bw—帶束層寬度T=C—輪輞寬N=d—輪輞直徑—徑向主曲率半徑p—壓力—帶束層力N—徑向薄膜力圖13輪胎斷面輪廓與力方程式〔7說(shuō)明了胎體的徑向薄膜力N與斷面輪廓的主曲率半徑r成正比。同時(shí),方程式〔8也表明輪胎的輪廓直接影響帶束層的受力,對(duì)于在選定的帶束層直徑"a"和寬度"B"情況下,則胎體輪廓曲率半徑r和夾角θ增大時(shí),帶束層的總力會(huì)減小,因此提高帶束層力〔T,只要采用減小胎側(cè)部位斷面曲率半徑r和夾角θ辦法。若對(duì)自然平衡輪廓來(lái)說(shuō),當(dāng)輪輞直徑、輪輞寬度和輪胎寬度不變的情況下胎體的輪廓曲線也就確定了,所以曲率半徑r和夾角θ不可能再有什么改變。因此必須打破自然平衡輪廓的框框,考慮其它狀態(tài)的最佳輪廓形狀,首先想到將輪胎滾動(dòng)時(shí)的形狀作為輪胎斷面的原始輪廓,恰好這種形狀是要求輪胎斷面輪廓的上胎側(cè)部位曲率半徑減小,胎圈部位的曲率半徑增大〔見圖14,這種輪廓從上述帶束層力基本關(guān)系式來(lái)逢,可起到增大帶束層力的作用,人達(dá)到抑制接地面中的"雛曲"現(xiàn)象。圖14RCOT輪廓與傳統(tǒng)輪廓對(duì)比從力平衡的觀點(diǎn)來(lái)看,RCOT輪廓與自然平衡不同之處,是將原來(lái)均勻分布的胎側(cè)力分散到帶束層和胎圈部位〔見圖16。從而使帶束層和胎圈部位的力增大,上胎側(cè)的力下降。這樣就可提高輪胎的接地性能并抑制"雛曲"現(xiàn)象。圖15表示了以185/70SR14為例的輪胎采用RCOT輪廓和傳統(tǒng)法輪廓的對(duì)比,帶束層的周向力與胎體徑向力的分布是不相同的,RCOT輪廓在帶束層與胎圈部位的力都大于傳統(tǒng)法輪廓,而上胎側(cè)問(wèn)好位的力RCOT輪廓小于傳統(tǒng)法輪廓。帶束層與胎體力分布是采用"有限元法〔FEM分析獲得。圖15RCOT理論的輪胎力學(xué)分析<3>RCOT理論的輪胎力學(xué)分析采用RCOT理論設(shè)計(jì)輪胎能有效地防止"雛曲"產(chǎn)生,這是于它在充氣、滾動(dòng)以及轉(zhuǎn)彎時(shí)其帶束層力均比傳統(tǒng)法的增高,而抑制"雛曲"現(xiàn)象。以下列舉兩種輪胎在各種狀態(tài)下帶束層分布的情況。圖16表明了以175/70SR13為例的轎車胎在充氣狀態(tài)下束層的力分布情況,帶束層的中心區(qū)域大于兩側(cè)邊緣部位,采用RCOT理論設(shè)計(jì)的輪廓與傳統(tǒng)法相比在同一氣壓下提高了帶束層的應(yīng)力。在自由滾動(dòng)狀態(tài)下帶束層力的分布狀況見圖17所示,其應(yīng)力最大值中心區(qū)轉(zhuǎn)移到邊緣部位,采用RCOT理論設(shè)計(jì)的輪胎其帶束層力仍然是大于傳統(tǒng)法的,由于帶束層力的增加不能抑制地面中的"雛曲"現(xiàn)象,從而提高輪胎的接地性能。175/70SR13圖16RCOT與傳統(tǒng)法輪廓充氣時(shí)帶束層力的對(duì)比175/70SR13圖17自由滾動(dòng)時(shí)RCOT與傳統(tǒng)法輪廓的帶束層力對(duì)比圖18示出RCOT與傳統(tǒng)法輪胎在側(cè)向力F等于輪胎法向負(fù)荷的40%時(shí),在轉(zhuǎn)彎情況下帶束層力分布圖。從圖18年到帶束層的最大力值增加了。力峰值由帶束層中心向邊緣移動(dòng),RCOT輪胎的帶束層力仍然高于傳統(tǒng)法輪胎,這意味著RCOT輪胎不通過(guò)增加材料就可減小帶束層"雛曲"的產(chǎn)生。帶束層力〔175/70SR13F=110k圖18轉(zhuǎn)彎時(shí)RCOT與傳統(tǒng)法輪廓的帶束層力對(duì)比￡3TCOT理論設(shè)計(jì)法日本石橋公司在1987年提出并在1988年美國(guó)輪胎學(xué)會(huì)年會(huì)上發(fā)表輪胎最佳力控制理論〔TENSIONCONTROLOPTIMIZATIONTHEORY簡(jiǎn)寫為TCOT理論。該理論用于載重子午胎,在不降低操縱穩(wěn)定性和耐磨性等重要性能情況下,可比普通形狀輪胎具有更高的胎圈和帶束層強(qiáng)度,并可提高節(jié)油率。TCOT理論是從輪胎最佳滾動(dòng)輪廓理論〔RCOT發(fā)展而來(lái)的,這兩種設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)理論都是應(yīng)用薄膜理論,但與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法按靜態(tài)自然平衡輪廓設(shè)計(jì)輪胎有著原則上的區(qū)別,這兩種設(shè)計(jì)方法都以輪胎行駛時(shí)的形狀作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本出發(fā)點(diǎn),都通過(guò)控制帶束層、胎體和胎圈的力分布來(lái)優(yōu)化最佳輪廓和提高輪胎綜合使用性能。因此它們使用的理論公式和采取的改進(jìn)措施以及達(dá)到的效果都有許多相同與類似之處。<1>TCOT理論產(chǎn)生的背景為了要提高輪胎的某些性能,但又不犧牲其它性能,即解決"二律背反性"難題。石橋公司先提出了RCOT理論主要用于轎車胎,采用力控制技術(shù)的非自然平衡輪廓減少"雛曲"現(xiàn)象來(lái)改善輪胎的操縱穩(wěn)定性和滾動(dòng)阻力,然而,對(duì)于載重胎承受高氣壓。高負(fù)荷和苛刻使用條件時(shí)的耐久性問(wèn)題,因此RCOT理論必需發(fā)展才能適用于載重車胎。載重車胎是個(gè)復(fù)雜的橡膠組合體,當(dāng)它承受氣壓、高負(fù)荷行駛時(shí)在帶束層與胎體簾布層端點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生集中應(yīng)變,在持續(xù)的苛刻條件下使用,輪胎就會(huì)在薄弱的端點(diǎn)產(chǎn)生和擴(kuò)大微細(xì)的裂口從而導(dǎo)致輪胎的損壞,而采用TCOT理論設(shè)計(jì)輪胎就可防止薄弱點(diǎn)的應(yīng)力應(yīng)變集中和陰止裂口的發(fā)生與擴(kuò)大,為達(dá)到此目的所采取的措施有：A、控制輪胎充氣時(shí)的力分布；B、通過(guò)氯壓來(lái)控制輪胎輪廓的變化。<2>TCOT理論的特征TCOT理論是在RCOT理論的基礎(chǔ)上發(fā)展提出的。因此大部分理論公式如法向與徑向靜力平衡方程,帶束層力,胎圈力以及平衡輪廓等計(jì)算,有限元分析結(jié)果等理論公式,二者均為相同的。a、帶束層力控制與分析根據(jù)薄膜理論靜力平衡方和計(jì)算帶束層的力公式與上述RCOT理論相同,以同樣的論點(diǎn)來(lái)調(diào)節(jié)控制帶束層、胎體和胎圈的力分布,從而設(shè)計(jì)出TCOT理論的輪廓形狀。與傳統(tǒng)法輪廓相比,TCOT輪廓的上胎側(cè)曲率半徑減小〔夾角θ小,而胎圈部位的曲率半徑增大,見圖19所示。從RCOT帶束層力公式〔8得出,TCOT輪廓的帶束層周向力增大,帶束層相近處的胎體力減小,而在胎圈部位的力增大<見圖19>.與RCOT輪廓的胎體力分布趨勢(shì)相比,TCOT輪廓的力分布變化比較平緩.圖19TCOT輪廓與力分布b、胎圈力控制與分析載重子午胎不管是否承受負(fù)荷,只要充于高氣壓就會(huì)導(dǎo)致胎體層端點(diǎn)的應(yīng)變,這種應(yīng)變是使輪胎產(chǎn)生和擴(kuò)大裂口的主要原因之一,而TCOT設(shè)計(jì)的輪胎可通過(guò)控制由于氣壓引起的輪廓變化,從而減小這種應(yīng)變,這樣可達(dá)到提高輪胎耐久性?？刹豢紤]輪胎未充氣時(shí)的初始形狀,但一經(jīng)充氣后就會(huì)變成接近自然平衡輪廓。TCOT理論正好應(yīng)用此規(guī)律來(lái)控制充氣后的輪廓形狀變化,使至按我們力學(xué)分析的要求進(jìn)行充氣輪廓的變化。TCOT設(shè)計(jì)的胎圈形狀與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的胎圈形狀在充氣過(guò)程中發(fā)生的變化不同,前者向輪輞邊緣方向移動(dòng),而后者向離開輪輞邊緣方向移動(dòng)?！惨妶D20這是由于TCOT輪廓在胎圈部位的曲率半徑比傳統(tǒng)輪廓大,而在接近帶束層的胎側(cè)曲率半徑比傳統(tǒng)輪廓小,這兩個(gè)因素促使充氣過(guò)程中傾向胎圈變形朝著輪輞邊緣方向移動(dòng),因此可使用胎體層端點(diǎn)〔反包差級(jí)處的應(yīng)變大小,同時(shí)也是因?yàn)樘ンw邊緣的膠料移動(dòng)方向與胎體層端點(diǎn)移動(dòng)方向接近一致之故。圖20充氣后胎圈部位簾布層端點(diǎn)應(yīng)變的對(duì)比另外從力控制角度來(lái)分析TCOT輪廓在胎圈部位的簾布層力高于傳統(tǒng)輪廓如圖19所示,并且胎圈彎曲剛度也高于傳統(tǒng)的,為此在負(fù)荷下TCOT輪廓的胎圈變形和胎體簾布層端點(diǎn)的應(yīng)變均小于傳統(tǒng)的〔見圖21。圖21表示了采用有限元法計(jì)算結(jié)果,例舉10.00R20子午胎在承受負(fù)荷時(shí)兩種不同設(shè)計(jì)輪廓在胎圈部位的縱向與橫向位移對(duì)比情況子午線輪胎帶束層設(shè)計(jì)與計(jì)算帶束層是子午線輪胎主要受力部件,它在很大程度上決定著胎體的變形,并承受著胎體的60~75%的應(yīng)力。帶束層的設(shè)計(jì)與計(jì)算是子午線輪胎結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的核心問(wèn)題,引起廣大研究人員的極大關(guān)注,多年來(lái),有關(guān)這方面的研究文章很多,涉及圍較廣,只能對(duì)常見典型結(jié)構(gòu)進(jìn)行介紹?！?帶束層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶束層結(jié)構(gòu)主要是指它的層數(shù)、簾線排列的角度和密度、排列方式、帶束層的厚度、寬度和長(zhǎng)度以及所采用的簾線結(jié)構(gòu)與類型等,這些參數(shù)決定了帶束層的剛性,而帶束層的剛性會(huì)直接影響輪胎使用性能,如耐磨性、操縱穩(wěn)定、安全性和節(jié)能性等。帶束層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式很多,視輪胎類型和使用條件不同以及所用帶束層材料性質(zhì)等因素而異,下面分載重車與轎車子午線輪胎類型介紹。載重子午線輪胎〔1層數(shù)、角度、密度載重子午胎一般由三至四層組成,采用結(jié)構(gòu)形式常見的為層疊式。根據(jù)不同輪胎規(guī)格和使用條件來(lái)選用,如對(duì)大規(guī)格輪胎或路面差使用條件苛刻的情況下應(yīng)選四層結(jié)構(gòu)為宜,反之對(duì)輪胎規(guī)格小和使用條件好的則可選用三層結(jié)構(gòu)。A四層結(jié)構(gòu)帶束層四層結(jié)構(gòu)的排列設(shè)計(jì)〔見圖22a,第一層稱為過(guò)渡層簾線角度為55o~65o,它是最靠近胎體簾線的一層,主要起著使由90o排列的胎體簾線角度過(guò)渡到接近周向排列的小角度帶束層,這樣可減小層間的剪切力,避免帶束層與胎體的脫層現(xiàn)象；第二、三層是帶束層結(jié)構(gòu)中主要承受應(yīng)力的簾布層稱為工作層,常用簾線角度為15o-23oB三層結(jié)構(gòu)國(guó)外載重子午胎多數(shù)采用三層結(jié)構(gòu)帶束層,第一層仍為過(guò)渡層簾線排列基本上與四層結(jié)構(gòu)相仿,僅把第四層保護(hù)層取消了〔見圖22b。它有減輕輪胎重量和簡(jiǎn)化工藝的優(yōu)點(diǎn)。C下三層半結(jié)構(gòu)將第一層過(guò)渡層分為兩邊部,中間部分?jǐn)嚅_無(wú)簾布層〔見圖22cD上三層半結(jié)構(gòu)將帶束層的第四層改為分布在兩肩的0o帶束層見圖22d,這種結(jié)構(gòu)能提高輪胎戶部剛性,可阻止帶束層端部所受的應(yīng)力和生熱,這是意大利皮列里公司推出的全鋼絲低斷面無(wú)胎載重子午線輪胎產(chǎn)品〔見圖23。據(jù)說(shuō)與一般子午胎相比,燃料消耗降低5%,行駛里程提高20%；高速性能好,翻新率高[15]。圖22載重子午胎帶束層結(jié)構(gòu)形式a、四層結(jié)構(gòu)；b、三層結(jié)構(gòu)；c、下三層半結(jié)構(gòu)；d、上三層半結(jié)構(gòu)過(guò)渡層；2、3-工作層；4-保護(hù)層圖23兩肩0o帶束層低斷面無(wú)胎載重子午胎帶束層簾線角度的取值,既要考慮到帶束層對(duì)胎體的箍緊系數(shù),又要照顧到便于加工。據(jù)說(shuō),帶束層角度大于20o就不能使胎體獲得必要的箍緊效果；但角度太小,不僅使帶束層的裁斷和接頭等工藝操作大大復(fù)雜化,而且對(duì)輪胎的使用性能不利,容易導(dǎo)致帶束層脫層的危險(xiǎn)。對(duì)子午胎耐磨性來(lái)說(shuō),帶束層簾線的最宜角為15o-20o；但此角度在很大程度上取決于帶束層簾線模量,并在一定程度上決定于帶束層膠料的剝離強(qiáng)力,還與輪胎規(guī)格有關(guān)。帶束層的密度要根據(jù)所受的應(yīng)力和鋼絲簾線的直徑而定。第一層過(guò)渡層的密度可稀一些,主要保證與胎體的附著力,一般選用4-5根/CM左右；工作層的密度既要考慮確保輪胎受力的強(qiáng)度和所要求的安全倍數(shù),又需用考慮簾線之間保持良好的附著力,要求有一定的膠量約50-60%,一般為5-6根/CM,還要視鋼絲簾線的直徑而定；保護(hù)層的密度不宜太大,因要保證與胎面膠的附著力,大約3-4根/CM為好。寬度和長(zhǎng)度帶束層的寬度一般宜大致與胎面相等；太窄胎面剛性和穩(wěn)定性差產(chǎn)生磨肩現(xiàn)象；過(guò)寬可能造成帶束層脫層。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)[16],帶束層寬度Bw與行駛面b之比值為1.05以下,對(duì)保持輪胎耐久性有利；但從防止胎肩異常磨損來(lái)看,BW/BD0.9以上為宜,因此,綜合兼顧上述兩種性能,取值圍為。其它寬度,每層依次較下一層差級(jí)為10-15mm帶束層長(zhǎng)度即指帶束層直徑,其值的大小對(duì)子午線輪胎箍緊有直接影響,由于受硫化模型和工藝操作要求的限制,只能根據(jù)胎坯直徑到模型胎面花紋溝深度之間的間距來(lái)取值,一般帶束層直徑到外胎成品直徑的膨脹率在3%以下為好,1%為最理想。下面各種不同硫化模型的取值[18]。A兩半模型硫化膨脹率3.5-5%B活絡(luò)模I型硫化膨脹率2-3%C活絡(luò)模II型硫化膨脹率1-1.5%<3>帶束層的排列形式帶束層的排列形式,對(duì)輪胎磨耗,帶束層端部脫層以及輪胎行駛性能等方面都有很大影響。因此對(duì)帶束層排列形式開展了許多研究,不僅對(duì)排列的式樣,如梯形、等寬疊排式、交叉排列式、折疊式、包邊式等進(jìn)行研究,而且還應(yīng)注意帶束層簾線角度的排列方向,如四層結(jié)構(gòu)的排列方式可為：左、右、左、右〔-、+、-、+；右、左、右、左〔+、-、+、-；左、左、右、右〔-、-、+、+；右、右、左、左〔+、+、-、-；右、右、左、右〔+、+、-、+；以及左、左、右、左〔-、-、+、-等。這些不同排列形式對(duì)輪胎的操縱穩(wěn)定性有直接影響,如左、左、右、左排列形式,得到輪胎均勻性角度效應(yīng)〔plysteer指標(biāo)為"-"值,這對(duì)右行道交通規(guī)則的安全性就差。相反,如果要用右、右、左、右排列則使輪胎均勻性角度效應(yīng)〔plysteer指標(biāo)為"+"值,對(duì)右行道交通規(guī)則就能提高安全性。深入研究帶束層排列,將是提高子午線輪胎性能的關(guān)鍵。根據(jù)美國(guó)smithers〔斯密絲科學(xué)服務(wù)公司提供的《國(guó)際輪胎分析報(bào)告》,列舉出10.00R和275/80R22.5載重子午線輪胎分別為1982年與1987年剖析世界幾大主要公司帶束層結(jié)構(gòu)情況〔見表3、表4。<4>帶束層鋼絲簾線帶束層所用鋼絲簾線結(jié)構(gòu)一般可選單絲直徑粗一些的,約在0.22-0.38mm圍。根據(jù)輪胎規(guī)格和帶束層功能的要求,來(lái)選用鋼絲簾線結(jié)構(gòu)和品種。常用的鋼絲簾線結(jié)構(gòu),如過(guò)渡層可用3+9*0.23+1*0.15,工作層為3*0.20+6*0.38、3+9+1*0.22+1*0.15、7*4*0.22+1*0.15,保護(hù)層采用高伸長(zhǎng)鋼絲簾線結(jié)構(gòu)為4*4*0.20HE、3*7*0.23HE、3*4*0.23HE、<鋼絲簾線的品種、結(jié)構(gòu)與性能詳見第章輪胎用骨架材料>。<5>帶束層橡膠部件載重子午胎帶束層除由鋼絲簾布層組成外,一般還有橡膠部件常見的有中間膠、肩墊膠、層間墊膠和封口膠等。A中間膠為了有效地調(diào)節(jié)帶束層剛性,減少剪切力,提高附著力,設(shè)有中間膠放在胎體與第一層帶束層之間,還有將中間膠置于胎面與上帶束層之間,能更好地提高胎面與帶束層之間的粘合性能。B肩墊膠為了將胎體簾布層與帶束層端頭隔開,使胎肩與胎側(cè)的連接弧度比較平坦,并轉(zhuǎn)移和吸收動(dòng)態(tài)條件下通常集中于胎肩的應(yīng)力,防止在胎側(cè)面上部與胎肩連接區(qū)出現(xiàn)早期損壞,帶束層末端之下應(yīng)置有柔軟低定伸、高耐疲勞的膠料來(lái)作肩墊膠,從而防止胎體簾線與帶束層之間產(chǎn)生剪切應(yīng)變。C層間墊膠由于載重子午胎帶束層的層數(shù)多,各層的端部受力和變形較大,尤其在2-3層〔工作層端部受力更大,因此通常在2-3層之間放置墊膠,一般采用硬度高、模量高、變形小的膠料,從而提高層間的附著力,防止帶束層端部的脫層。D帶束層封口膠由于帶束層邊緣露出沒有鍍層的端點(diǎn),此端頭并未固定,加之端部受力和變形較大,因此決定子午胎成敗關(guān)鍵還在于能否達(dá)到并保持帶束層簾線與周圍橡膠在使用過(guò)程中始終有良好粘合性,并要求膠料有很高的耐疲勞強(qiáng)力,以防止胎肩脫層,為此,帶束層端部應(yīng)加貼粘合性能好耐疲勞強(qiáng)度高的封口膠。<二>轎車子午線輪胎<1>帶束層材料品種作為轎車子午胎帶束層的骨架材料種類比較多的,有人造絲、玻璃纖維、B纖維和鋼絲等。但目前最普遍采用的還是鋼絲簾線,將來(lái)發(fā)展很有前途的骨架材料是B纖維,因鋼絲的比重大,而轎車胎隨著汽車速度和節(jié)能的要求,對(duì)其輊量化始終是個(gè)重要指標(biāo)?，F(xiàn)將國(guó)、外推廣使用的鋼絲簾線規(guī)格舉例如下：常用規(guī)格為4*0.25*0.25、2+7*0.22+0.15、2+2*0.25/0.28等；今后要發(fā)展的規(guī)格結(jié)構(gòu)為2+2*0.25/0.28、2*0.30HT、3*0.30HT、2+7*0.22[19]。對(duì)具體帶束層材料品種和規(guī)格的選用,還須按轎車子午胎性能與使用要求來(lái)定。<2>帶束層的層數(shù)、角度、密度轎車子午胎采用纖維帶束層一般為4-6層,角度為13o-18o交叉排列,采用鋼絲簾線一般為2層,簾線角度可取得大一些約為20o-25o。帶束層簾線角度還與輪胎的速度級(jí)別有關(guān)。這因速度不同,輪胎的應(yīng)力受離心大小不一而有差異。轎車胎S級(jí)的簾線角度為24o,H級(jí)為22o,V級(jí)的為20o。帶束層簾線密度要視材料的強(qiáng)度,保證輪胎所需的安全系數(shù)和簾線的粗度而定。對(duì)帶束層為纖維材料單根簾線強(qiáng)度低,簾線直徑細(xì),一般可用密度根/cm,對(duì)于鋼絲簾線強(qiáng)度高,相對(duì)來(lái)說(shuō)簾線粗度也大些,則用5-8根/cm。對(duì)簾線密度同時(shí)還要考慮簾線之間的良好粘著性能即保持一定的膠量。<3>帶束層的排列由于轎車子午胎帶束層的材料品種規(guī)格花樣眾多,因此帶束層排列形式的種類也就比較多?，F(xiàn)只能對(duì)常見的排列形式,大致歸納起來(lái),列舉如下幾種：A普通疊層式轎車子午胎普遍采用為兩層鋼絲帶束層交叉排列形式,兩邊端部保持一定的差級(jí)。這種帶束層結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是工藝操作簡(jiǎn)便,同時(shí)也能優(yōu)質(zhì)良好的耐用性,耐刺扎性、牽引性、行駛溫度低等優(yōu)良性能。B鋼絲/纖維混合式為了進(jìn)一步提高行駛穩(wěn)定性,對(duì)高速轎車胎采用兩層鋼絲帶束層上面再放置一層或兩層尼龍簾布叫作冠帶層,其簾線排列與胎冠中心線呈0o角即周向排列,尼龍簾布層寬度等于或稍大于帶束層。這種排列結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是高速行駛時(shí)冠帶起著壓縮作用,能防止駐波的產(chǎn)生,另外它還可避免高速行駛時(shí)由離心力引起帶束層脫層的危險(xiǎn)。因此也是目前高速轎車子午胎普遍采用的一種帶束層結(jié)構(gòu)形式。C折疊式一般為速度較高的轎車子午胎所采用〔如H級(jí)和V級(jí)轎車胎,另外對(duì)多層纖維帶束層往往采用折疊式,典型折疊纖維帶束層的排列形式如圖24所示。折疊式結(jié)構(gòu)的主要目的是為了增大帶束層邊端剛性,從而提高胎面磨耗均勻性與高速行駛穩(wěn)定性,同時(shí)折疊式可防止帶束層端部脫層,由此提高輪胎的臨界速度來(lái)達(dá)到輪胎高速行駛安全性。帶束層為兩層鋼絲簾布層的折疊式結(jié)構(gòu),一般采用下簾布層向上折疊包上簾布層的形式見示意圖25aD包邊式多年來(lái)米西林輪胎公司對(duì)帶束層設(shè)計(jì)進(jìn)行了多方面的研究和改進(jìn),其主要做法是加強(qiáng)帶束層端部的設(shè)計(jì),改進(jìn)帶束層簾線的排列,以減少因胎肩部位的應(yīng)力集中所引起的脫層,從而提高輪胎的行駛性能,延長(zhǎng)輪胎的使用壽命。上述折疊式帶束層反包折疊層的簾線彎曲處易斷裂。為克服這個(gè)缺點(diǎn),米西林公司研制了U型包邊帶束層見圖25b。帶束層的簾線角度分別為28°<上層>和32°〔下層,U型簾線角度為17°〔尼龍840D/3§2子午線輪胎的箍緊系數(shù)子午線輪胎斷面輪廓形狀的變化很廣闊的,對(duì)徑向排列等簾線長(zhǎng)度的斷面輪廓,隨著帶束層直徑的變化直接影響其輪廓形狀。若是無(wú)帶束層的子午胎,其平衡輪廓直徑最大,斷面寬最小〔見圖26a。隨著帶束層直徑變小,起著箍緊輪胎的作用,便會(huì)變成斷面高較低的輪廓形狀〔見圖26b、c、d。因此可設(shè)定表達(dá)子午線輪胎斷面形狀的參數(shù)——其式中H0——無(wú)帶束層充氣輪胎斷面高H——有帶束層充氣輪胎斷面高隨著箍緊系數(shù)的變化,胎體和帶束層受力情況也會(huì)發(fā)生變化〔見圖27。在相同條件下,增大子午胎的箍緊系數(shù)可導(dǎo)致：胎體簾線力增大,帶束層承受的周向力增大以及子午胎徑向剛性的減小。因此箍緊系數(shù)的變動(dòng),必然會(huì)影響到輪胎的性能。對(duì)箍緊系數(shù)選取要恰當(dāng),過(guò)大或過(guò)小都對(duì)子午胎性能不利,一般據(jù)文獻(xiàn)介紹箍緊系數(shù)取值轎車胎K值為0.11~0.16,載重車胎K值為0.07~0.08。轎車輪胎由于氣壓較低,為了保證行車安全可靠,箍緊系數(shù)宜稍大。載重車胎箍緊系數(shù)稍小,有利于應(yīng)力合理分布于帶束層和胎體之間?；钐ッ孀游缣サ墓烤o系數(shù)應(yīng)大于子午胎的箍緊系數(shù)。圖26子午胎帶束層對(duì)胎體輪廓形狀的影響無(wú)帶束層的胎體形狀；b、c、d—不同帶束層直徑的胎體輪廓形狀圖27箍緊系數(shù)對(duì)胎體、帶束層簾線應(yīng)力和輪胎剛性的影響1—胎體簾線應(yīng)力N；2—帶束層簾線應(yīng)力N1；3—帶束層的周向應(yīng)力N0；4—子午線輪胎徑向剛性γ;§3帶束層的剛性帶束層的剛性對(duì)子午胎的性能影響極大,它對(duì)輪胎的充氣輪廓、斷面寬、胎面曲率、接地面積等都有密切的關(guān)系。聯(lián)70年代初期在這方面進(jìn)行了大量的研究工作,介紹了帶束層伸剛性Eδp和彎曲剛性EI的計(jì)算式。影響帶束層剛性的因素有帶束層簾線角度、密度、寬度、層數(shù)、排列方式及其對(duì)胎體的箍緊系數(shù)等。對(duì)260-580鋼絲帶束層纖維子午胎研究成果表明,帶束層伸剛性高于250×10-3Kg對(duì)充氣輪胎輪廓、外緣尺寸和接地面積沒有影響,但低于250×10-3帶束層的彎曲剛性對(duì)輪胎接地面的磨擦性能與胎面花紋磨耗影響很大。胎面花紋相對(duì)磨耗強(qiáng)度與帶束層彎曲剛性之間的關(guān)系見圖28。從圖中看出彎曲剛性低于40×10-5Kg·cm2據(jù)研究結(jié)果表明,帶束層伸剛性Eδp低于200~250×10-3Kg和彎曲剛性低于40×10-5Kg·cm帶束層伸剛性Eδp和彎曲剛性EI的計(jì)算公式如下：<9><10>式中E帶束層工作層簾線的彈性模Kg/根；i帶束層工作層簾線密度根/cm；β帶束層工作層簾線角度度；G胎面膠剪切模量Kg/Cm2；b帶束層工作層寬度cm;n帶束層工作層層數(shù)；hn彈性層折合厚度cm§4帶束層簾線應(yīng)力與安全系數(shù)計(jì)算帶束層簾線應(yīng)力計(jì)算各用的公式雖有不同,但應(yīng)用的計(jì)算原理基本上是以薄膜理論為基礎(chǔ)的,現(xiàn)將聯(lián)和美國(guó)發(fā)表過(guò)的帶束屋簾線應(yīng)力計(jì)算公式介紹如下：<1>美國(guó)公式式中：t—帶束層簾線應(yīng)力Kg/根；P—充氣壓Kg/cm2rk—胎冠點(diǎn)半徑cm；n—簾布層數(shù)；ik—胎冠點(diǎn)簾線密度根/cm;αk—胎冠點(diǎn)簾線角度〔與周向夾角。六十年代初期在彼德爾曼著作中采用公式與七十年代初薩蒂科夫在《汽車輪胎現(xiàn)代工藝學(xué)基礎(chǔ)》一書中介紹的公式有所不同,分別列舉如下：<1>bugepmah公式<12>式中t—帶束層簾線應(yīng)力Kg/根；p—充氣壓kg/cm2—胎冠曲率半徑cm；rk—胎冠點(diǎn)半徑cm；rm—斷面最寬點(diǎn)半徑cm；n—帶束層簾布層數(shù)；ik—胎冠點(diǎn)簾線密度根/cm;—帶束層胎冠點(diǎn)簾線角度〔與徑向夾角。<2>CanbTblkob式〔13式中t—帶束層簾線應(yīng)力kg/根；—帶束層總周向力kg;—帶束層平均寬度cm;n—帶束層簾布層數(shù)；ik—胎冠點(diǎn)簾線密度根/cm；—帶束層胎冠點(diǎn)簾線角度〔與徑向夾角度帶束層總周向力等于式中P—最大充氣壓力kg/cmF—充氣下輪胎輪廓斷面面積cm2—胎側(cè)平衡斷面半徑cm—斷面最寬點(diǎn)半徑cm斷面F的面積〔見圖29可按輪胎斷面輪廓圖直接用求積儀或按下列公式求得式中見圖29中表示；—輪廓斷面寬對(duì)載重子午胎采用近似計(jì)算面積F可以下列公式求出安全系數(shù)計(jì)算式中—帶束層簾線扯斷強(qiáng)力kg/根；—帶束層簾線所受應(yīng)力kg/根；安全系數(shù)K值的確定是隨所用計(jì)算公式不同而要求其取值不同的,另外,還要根據(jù)輪胎類型不同、按簾線承受壓產(chǎn)生的應(yīng)力大小以及輪胎使用條件不同,來(lái)選擇安全系數(shù)K值。經(jīng)實(shí)際使用結(jié)果證明,如采用美國(guó)公式計(jì)算,對(duì)載重子午胎K值一般要求6倍以上,對(duì)轎車子午胎K值一般為10倍以上。如果采用聯(lián)計(jì)算公式,載重子午胎的研試結(jié)果表明,帶束層的強(qiáng)力安全系數(shù)應(yīng)為12~20倍。子午線輪胎胎體簾線應(yīng)力計(jì)算子午線輪胎胎體簾線呈徑向排列,因此簾線承受由壓引起的應(yīng)力比斜交胎要小一些,這是為什么子午線輪胎能減小胎體層數(shù)的主要原因.這也可以從計(jì)算公式來(lái)說(shuō)明。§1簾線應(yīng)力的計(jì)算公式子午胎胎體簾線應(yīng)力計(jì)算公式與斜交胎的計(jì)算原理相同,來(lái)源于薄膜—網(wǎng)絡(luò)理論,在斜交胎簾線應(yīng)力計(jì)算公式基礎(chǔ)上將簾線角度改為90°。任意一點(diǎn)胎體簾線應(yīng)力〔15胎冠點(diǎn)最大簾線應(yīng)力〔16式中任意一點(diǎn)胎體簾線應(yīng)力kg；胎冠點(diǎn)最大簾線應(yīng)力kg;P充氣壓力kg/cm；胎冠點(diǎn)半徑cm；斷面最寬點(diǎn)半徑cm;r任意一點(diǎn)半徑cm；胎冠點(diǎn)簾線密度根/cm；§2安全系數(shù)K的取值胎體中簾布的層數(shù)或輪胎的層級(jí)是取決于輪胎的規(guī)格、輪胎的類型、氣壓、簾線的強(qiáng)度和所采用的安全系數(shù)K。子午線輪胎的安全系數(shù)比斜交胎的可略低些。下面列舉各種類型輪胎的安全系數(shù)取值。載重胎安全系數(shù)良好路面10~12不良路面14~18長(zhǎng)途汽車胎16~18礦石、森林采伐胎18~20轎車胎完善路面10~12不良路面12~14高級(jí)汽車胎12~14第七章子午線輪胎胎圈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與鋼絲圈應(yīng)力計(jì)算子午胎胎體簾線呈徑向排列,簾布層數(shù)少,胎側(cè)柔軟,胎圈剛性不足,受力較大,因此,胎圈部位必須加強(qiáng),同時(shí)又要使增強(qiáng)的胎圈與柔軟的胎側(cè)之間有一個(gè)適宜的剛性過(guò)渡,以防胎圈脫層、斷裂和發(fā)生其他類型損壞,并改善輪胎行駛性能?！?胎圈結(jié)構(gòu)子午線輪胎的胎圈結(jié)構(gòu)比斜交胎的部件要多得多。為了保證胎圈的剛性,除應(yīng)采用大而硬的三角膠芯外,還需有剛性較高的加強(qiáng)層,有的是在胎圈外側(cè),或外側(cè)增加強(qiáng)層,一般用鋼絲簾布、尼龍等纖維簾布,同時(shí)需用不同形狀的填充膠來(lái)使剛性的胎圈逐步過(guò)渡到柔軟的胎側(cè),為防止胎圈磨損,一般在與輪輞接觸的胎圈部位增巾一層耐磨性好的子口護(hù)膠,也可采用既耐磨又氣密性好的無(wú)紡布。子午胎胎圈結(jié)構(gòu)組成見圖30。由于子午胎類型品種較多,其胎圈結(jié)構(gòu)形式眾多,以下介紹幾種結(jié)構(gòu)：鋼絲加強(qiáng)層胎圈結(jié)構(gòu)這種結(jié)構(gòu)常用于鋼絲胎體載重子午胎,由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,工藝操作方便,已被廣泛采用。鋼絲中強(qiáng)層一般為一層,也有二層的,帖合位置在胎圈外側(cè),也有帖在外兩側(cè)的結(jié)構(gòu)。外側(cè)單層鋼絲加強(qiáng)層胎圈結(jié)構(gòu)〔見圖31a,它的優(yōu)點(diǎn)是：布層少,差級(jí)少,產(chǎn)生端點(diǎn)脫層裂口的可能性?。慌c胎側(cè)的剛性過(guò)渡容易配合。鋼絲加強(qiáng)層高度一般比輪輞輪緣高10圖31b表示單層鋼絲中強(qiáng)層帖在外兩側(cè)的胎圈結(jié)構(gòu),可提高胎圈剛性,胎圈部位的材料布置比較均勻?qū)ΨQ,適用于一次法成型工藝。為了提高鋼絲載重子午胎胎圈剛性,防止胎圈損壞,又提出了對(duì)胎圈結(jié)構(gòu)進(jìn)一步改進(jìn)的方案〔見圖31c鋼絲/尼龍加強(qiáng)層胎圈結(jié)構(gòu)為了避免下胎側(cè)與胎側(cè)中間區(qū)之間剛性過(guò)渡不發(fā)生突然變化,同時(shí)不使鋼絲加強(qiáng)層的上端進(jìn)入較高的下胎側(cè)區(qū)產(chǎn)生脫層,可采用鋼絲/尼龍加強(qiáng)層胎圈結(jié)構(gòu)如圖32所示。讓鋼絲加強(qiáng)層的上端低于胎體簾布層的反包高度,而兩尼龍加強(qiáng)層延伸至下胎側(cè),使剛性高的胎圈圖32鋼絲/尼龍加強(qiáng)層胎圈結(jié)構(gòu)與柔軟的胎側(cè)逐步平穩(wěn)地過(guò)渡。<3>纖維載重子午胎胎圈結(jié)構(gòu)圖33表示由多層簾布層組成的纖維子午胎胎圈,附有小胎圈式的鋼絲加強(qiáng)層4,來(lái)提高胎圈剛性.為了防止胎體簾布層與鋼絲加強(qiáng)層之間產(chǎn)生空隙,增設(shè)一層附加膠體2.另外還設(shè)有胎圈外包布,提高胎圈的耐磨性,防止發(fā)生子口損傷.<4>無(wú)胎鋼絲載重子午胎胎圈結(jié)構(gòu)圖34表示了無(wú)胎鋼絲載重子午胎胎圈結(jié)構(gòu).三角膠由兩種硬度的膠組成.接近鋼絲圈部位為硬膠芯<邵氏85-95o>,以增強(qiáng)輪胎在使用中的抗側(cè)向力性能.軟膠芯<邵氏55-65o>的起始位置與硬膠芯相同,也在鋼絲圈附近的上方,但上端延伸超過(guò)硬膠芯,軟膠芯的作用是將簾布層和硬膠芯隔開.從而大大減少胎圈部脫層的現(xiàn)象.鋼絲加強(qiáng)層5的上端應(yīng)比輪輞凸緣高度約高也35mm,硬膠片6的上端比加強(qiáng)層5的高度約高15mm。三角膠硬膠上端超過(guò)加強(qiáng)層5的高度約圖33纖維載重子午胎胎圈斷面圖3411R22.5無(wú)胎鋼絲載重胎胎圈斷面＜５＞轎車子午胎胎圈結(jié)構(gòu)現(xiàn)有轎車子午胎胎體一般為１－２層纖維簾布組成,鋼絲圈被簾布層末端向外反住,胎圈結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單部件少．三角膠為一個(gè)硬膠芯,設(shè)有包布將鋼絲圈纏住,以防輪胎在硫化過(guò)程中產(chǎn)生鋼絲圈變形．胎圈還設(shè)有外包布〔無(wú)紡布或用子口護(hù)膠〔見圖３５所示．§２鋼絲圈斷面形狀由于子午線輪胎的胎圈應(yīng)力大于普通斜交胎的,所以需要增加鋼絲根數(shù)或加粗鋼絲直徑,以及用單根纏繞改變鋼絲圈斷面形狀來(lái)保證胎圈的強(qiáng)度．常見的鋼絲圈斷面形狀有圓形、六角形、Ｕ形和方形等。圓形斷面鋼絲圈圓形斷面強(qiáng)度高、排列緊密,可使胎圈設(shè)計(jì)寬度減小,從而使胎圈與胎側(cè)的過(guò)渡平穩(wěn),同時(shí)方便于成型過(guò)程鋼絲圈的轉(zhuǎn)動(dòng)。鋼絲排列見圖３６a,中間芯鋼絲直徑粗為Φ２～３mm,外面纏繞鋼絲直徑可取Φ１六角形斷面一目前為子午線輪胎胎圈結(jié)構(gòu)中廣泛使用,其優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度高,工藝制造方便,生產(chǎn)率高,特別是對(duì)無(wú)胎輪胎可保證胎圈底部接觸面與輪輞曲線良好的配合。六角形排列可分為正六角形和調(diào)節(jié)六角形,無(wú)胎的六角形鋼絲規(guī)格直徑為Φ1.3～1.6mm。Ｕ形斷面這是介于圓形與方形之間,鋼絲圈下半部為圓形,方便于鋼絲圈在成型過(guò)程中的轉(zhuǎn)動(dòng),Ｕ形鋼絲圈生產(chǎn)制造工藝簡(jiǎn)單,已頗為廣泛采用,斷面形狀見圖３６d?！欤充摻z圈應(yīng)力計(jì)算子午線輪胎胎體簾線呈徑向排列,受氣壓作用時(shí)胎體簾線對(duì)鋼絲圈的拉力較大,因此子午線輪胎的胎圈應(yīng)力要比普通斜交胎的大。計(jì)算一個(gè)胎圈的總應(yīng)力公式與斜交胎相同,其總應(yīng)力Ｔb等于鋼絲圈在壓作用下所產(chǎn)生的應(yīng)力Ｔ０加上對(duì)輪輞箍緊力ＴＨ之和〔１７對(duì)子午線輪胎斜交胎〔１８式中Ｐ０壓Ｋｇ／cm２；ｒｋ胎冠點(diǎn)半徑〔或用胎側(cè)平衡輪廓半徑ｒ２cm；ｒｍ斷面最寬點(diǎn)半徑cm如胎圈與輪輞為過(guò)盈配合,則需計(jì)算鋼絲圈對(duì)輪輞的箍緊力ＴＨ〔１９式中Ｅ１鋼絲圈底部材料的平均壓縮模量；〔一般為３００～５００Ｋｇ／cm２ｂ胎圈中鋼絲圈的寬度cm；ｒｃ鋼絲圈平均半徑cm；鋼絲圈底部材料厚度cm；胎圈對(duì)斜底輪輞過(guò)盈量計(jì)算公式式中ｄｒ＝輪輞標(biāo)定直徑cm；ｄ輪胎著合直徑cm；胎圈底部?jī)A斜角o；輪輞底部?jī)A斜角o；ａ輪輞邊緣到胎圈中心的距離cm；鋼絲圈總應(yīng)力按彼德爾曼公式計(jì)算：〔２１式中Ｅ鋼絲圈彈性模量〔２１０６ｋｇ／cm２；Ｆ鋼絲圈中鋼絲斷面面積的總和當(dāng)Ｅ１值與１相比甚小時(shí),允許近似計(jì)算,將公式〔２１簡(jiǎn)化為下列公式〔２２鋼絲圈安全系數(shù)ｋ按上述這些公式進(jìn)行計(jì)算,可?。耍剑玻怠矗埃绻谏铰坊蚣鞭D(zhuǎn)彎的公路上以高載、高速情況下使用,則其安全系數(shù)必須增加,子午胎鋼絲圈安全系數(shù)采用與普通斜交胎相同,由于子午胎在滾動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的附加應(yīng)力很小,可以適當(dāng)降低安全系數(shù),但要按實(shí)際經(jīng)驗(yàn)來(lái)定。子午線輪胎胎面花紋設(shè)計(jì)要求由于子午線輪胎胎體簾線呈徑向排列,而其帶束層簾線接近周向排列,具有較大的周向剛性,因此花紋設(shè)計(jì)不宜采用單純的縱向花紋,而因在花紋塊上增設(shè)一些橫向或接近于橫向的溝槽,使其適當(dāng)?shù)亟档椭芟騽傂?。另外子午線輪胎在行駛過(guò)程中容易出現(xiàn)花紋偏磨和磨肩現(xiàn)象,為此對(duì)子午胎的花紋設(shè)計(jì)應(yīng)采取相應(yīng)的措施。1．冠花紋設(shè)計(jì)當(dāng)子午線輪胎設(shè)計(jì)縱向曲折花紋時(shí),不能采用與斜交胎相同的大彎度曲折花紋,因在彎曲處會(huì)發(fā)生偏磨滅現(xiàn)象,因此對(duì)子午線輪胎的曲折花紋應(yīng)盡量設(shè)計(jì)得曲折彎小一些,并在花紋塊接地壓力較大的部位增設(shè)一些細(xì)溝,使降低和分散接地壓力,有得于減少偏磨現(xiàn)象。另外在縱向花紋塊上應(yīng)添設(shè)橫向或接近于橫向的淺溝槽,使整條曲折花紋分割斷開,可減小子午胎胎面花紋塊的周向剛性,提高輪胎行駛性能。圖37所示載重子午胎花紋。圖38表示轎車子午胎花紋。圖37載重子午胎常見花紋圖38轎車子午胎常見花紋2．胎肩花紋設(shè)計(jì)子午線輪胎胎冠中部有多層帶束層,剛性較大,但胎肩剛性較小,輪胎受側(cè)向力,胎肩膀花紋塊易產(chǎn)生移動(dòng),因此采用增大肩部花紋塊,提高肩部對(duì)地面的支撐性能,減少花紋塊移動(dòng),防止肩磨和偏磨。另外胎肩與胎側(cè)的連接采用反弧過(guò)渡,不能按斜交胎設(shè)計(jì)采用挖溝槽方法來(lái)解決胎肩散熱。對(duì)側(cè)肩花紋溝設(shè)計(jì)深度要淺。如載重鋼絲子午胎僅有一層胎體,在側(cè)肩膀花紋溝底容易產(chǎn)生簾線彎曲或溝底簾線拉稀〔見圖39。3．花紋溝槽分布子午胎花紋溝槽的位置要注意避開帶束層端點(diǎn),如果兩者重合在一起,帶束層在斷面輪廓上引起翹曲不平。此外花紋溝深度從胎冠中心到胎肩部位可取同樣深度,若肩部花紋加深同樣會(huì)引起帶束層端部的翹曲。表6子午胎施工標(biāo)準(zhǔn)表格式規(guī)格子午線外胎施工標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)花紋設(shè)計(jì)日期成型方法生產(chǎn)日期胎體簾布±0.5°層次膠號(hào)簾布號(hào)厚度寬度長(zhǎng)度差級(jí)膠層膠號(hào)厚度寬度位置油皮膠中間膠帶束層±0.5°胎側(cè)膠膠號(hào)長(zhǎng)度重量Kg包布±0.5°子口護(hù)布胎圈加強(qiáng)層±0.5°膠號(hào)長(zhǎng)度重量Kg膠芯下部填充膠上部鋼絲圈構(gòu)造鋼絲號(hào)數(shù)鋼絲圈直徑膠號(hào)長(zhǎng)度重量Kg每層根數(shù)鋼絲層數(shù)帶束層下墊膠搭頭長(zhǎng)度胎面膠膠號(hào)成型長(zhǎng)度±15成型重量±0。4K切頭坡度±5°胎面樣板號(hào)膠號(hào)長(zhǎng)度重量Kg成型機(jī)頭型別直徑寬度胎圈構(gòu)造略圖一段二段備注子午線輪胎施工設(shè)計(jì)§1.成型方法與成型鼓類型的選擇由于子午線輪胎冠部的帶束層是主要受力部件,它采用多層結(jié)構(gòu)和簾線角接近為周向排列,因此要求將胎體定型好后再貼帶束層和胎面膠,成型后胎坯尺寸幾乎接近于成品。這樣就造成了成型方法的多樣化和復(fù)雜化,歸納起來(lái)大體可分為三種類型：一次成型法此法是在一臺(tái)設(shè)備上完成簾布層貼合、扣胎圈、正反包、上帶束層和胎面膠等成型工序。二次成型法此法的成型步驟分別在兩臺(tái)設(shè)備上完成：在第一段成型機(jī)上進(jìn)行貼簾布層、扣胎圈、正反包、貼子口膠和胎側(cè)膠等操作,然后將胎坯卸下；送到第二段成型機(jī)上先裝好胎坯并定位,再進(jìn)行帶束層和胎面膠貼合操作工序。成型機(jī)組法此法是由多臺(tái)裝置組成,采用合理的方式將成型鼓循環(huán)傳遞到各工位上,各自完成操作規(guī)定的成型步驟。目前對(duì)子午線輪胎成型法,特別是一次法和二次法的選擇,世界各國(guó)都還未有統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。一般認(rèn)為一次法成型精度,工藝技術(shù)要求高〔簾布筒直徑至胎里直徑的膨脹比大,對(duì)簾線壓延和接頭工藝要求嚴(yán),自動(dòng)化水平高,但生產(chǎn)效率并不高。二次法成型相對(duì)地說(shuō)精度略低些,因要上、下裝卸胎坯會(huì)引起半成品部件中心線的偏離或分布不均等問(wèn)題,另外胎圈反包易起皺折而影響胎圈子口質(zhì)量。對(duì)工藝技術(shù)要求可稍低些,即簾布筒直徑至胎里直徑的膨脹比小,對(duì)簾線的壓延和接頭工藝要求容易掌握。設(shè)備價(jià)格低,生產(chǎn)效率高,節(jié)約投入資金。如何選擇成型方法,根據(jù)目前子午線輪胎發(fā)展的趨勢(shì)。一般認(rèn)為對(duì)胎體為1—2層簾布,斷面低即H/