目录 摘要 一?汽车轮胎胎面胶国内外生产情况 二?胎面胶的制造(加工原理, 加工方法) 1、胎面挤出联动装置 2、挤出口型板的制备 胎面挤出工艺 1、胎面胶挤出用胶的热炼和供胶 2、胎面胶挤出 三?配方组成，及配方的计算。 四?胎面胶的加工工艺，及工艺简述和工艺流图。五?产品的应用，发展趋势。
摘要 随着汽车工业和交通运输业的高速发展公路建设特别是高速公路的迅猛发展, 迫切需要各种高性能轮胎。先后出现了所谓的安全轮胎、节能轮胎、高性能轮胎、冬季轮胎、全天候轮胎或者全季节轮胎以及环境轮胎等各种新型轮胎。进入90年代后,绿色运动的广泛开展使人们对节油效益有了更多的了解,出现了所谓“绿色轮胎”。近几十年来国内外对轮胎性能研究的重点集中在滚动损失,抗湿滑性和耐磨性等3个方面,特别是抗湿滑。这3种性能也被称为汽车轮胎 的三大行驶性能。由于子午线轮胎结构的采用,使胎面耐磨性能比斜交轮胎提了 30%～%,因此耐磨性已不再成为子午线轮胎的性能指标。考虑到汽车行驶的安全性,尤其是雨天和冰面上的安全性,对轮胎的高性能研究主要集中在滚动损失和湿抓着力上。然而,抗湿滑性与低滚动阻力往往是相互矛盾的,一般而言,提高胎面胶料的滞后损失可改善湿抓着力但增大了滚动阻力;而降低滚动阻力的同时湿抓着力又降低了。如何平衡这一对矛盾是胎面胶的研究热点。研究表明,控制滚动损失的温度和频率与控制湿抓着力的温度和频率不同,后者是在较低温度和较高频率时发生的,所以在某种程度上是可以得到平衡的。传统胎面胶主要有顺丁橡胶(BR)、天然橡胶(NR)和丁苯橡胶(SBR),其中BR的滚动损小,但湿抓着性很差;SBR的湿抓着性较好,但滚动阻力大;而NR的性能介于两者间。要减小胎面的滚动损失而又不牺牲湿抓着力,传统单一的聚合物材料显得无能力[1]。所以要开发新型 聚合物,或者采用并用胶,或者通过对现有的胎面材料进行化学改性来平衡这对矛盾。使胎面胶在0℃左右的tanδ尽量高,而在60℃左右的tan δ尽量低。从而得到理想的效果
第一章 1.1、试说明轮胎滚动阻力的定义、产生机理和作用形式? 1.2、滚动阻力系数与哪些因素有关？ 1.3、确定一轻型货车的动力性能（货车可装用4档或5档变速器，任选其中的一种进行整车性能计算）： 1）绘制汽车驱动力与行驶阻力平衡图。 2）求汽车的最高车速、最大爬坡度及克服该坡度时相应的附着率。 3）绘制汽车行驶加速倒数曲线，用图解积分法求汽车有Ⅱ档起步加速行驶至70km/h 的车速－时间曲线，或者用计算机求汽车用Ⅱ档起步加速至70km/h 的加速时间。 轻型货车的有关数据： 汽油发动机使用外特性的Tq —n 曲线的拟合公式为 4321000(8445.3)1000(874.40)1000(44.165)1000( 27.25913.19n n n n Tq ?+?+?= 式中, Tq 为发功机转矩(N ·m)；n 为发动机转速(r ／min)。 发动机的最低转速n min =600r/min ，最高转速n max =4000 r ／min 装载质量 2000kg 整车整备质量 1800kg 总质量 3880 kg 车轮半径 0.367 m 传动系机械效率 ηт＝0.85
波动阻力系数f＝0.013 m 空气阻力系数×迎风面积C D A＝2.772 主减速器传动比i0＝5.83 m 飞轮转功惯量I f＝0.218kg·2 二前轮转动惯量I w1＝1.798kg·2m 四后轮转功惯量I w2＝3.598kg·2m 变速器传动比i g(数据如下表) 轴距 L＝3.2m 质心至前铀距离(满载)α＝1.947m 质心高(满载)h g＝0.9m 1.4、空车、满载时汽车动力性有无变化？为什么？ 1.5、如何选择汽车发动机功率? 1.6、超车时该不该换入低一档的排档? 1.7、统计数据表明，装有0.5～2L排量发动机的轿车，若是前置发动机前轮驱动(F.F.)轿车，其平均的轴负荷为汽车总重力的61.5％；若是前置发动机后轮驱动(F.R.)轿车，其平均的前轴负荷为汽车总重力的55.7％。设一轿车的轴距L＝ 2.6m，质心高度h＝0.57m。试比较采用F.F.及F. R．形式时的附着力利用情况，分析时其前轴负荷率取相应形式的平均值。确定上述F. F.型轿车在φ＝0. 2及0. 7路面上的附着力，并求由附着力所决定的权限最高车速与极限最大爬坡
附录 附录A： LOW ROLLING RESISTANCE TIRES According to the report,80% or more of a car’s fuel energy is wasted by friction and other such losses. 1.5 to 4.5% of total gasoline use could be saved if allreplacement tires in use had low rolling resistance. About 237 million replacement tires are sold in the U.S. each year – none has rolling resistance labeling. 1. America’s Fuel Use, Its Impacts,and Opportunities for Savings The environmental impacts of America’s gasoline use are profound. With over 160 million passenger cars and light trucks on the road, we burn about 126 billion gallons of gasoline per year. Our fuel use continues to rise about 3% annually, propelled by continued increases in total number of vehicles, rising average distance driven per car, and falling average fuel economy. Today, light-duty vehicles (cars & light trucks) are responsible for about 20% of the nitrogen oxides, 27% of the volatile organic compounds, 51% of the carbon monoxide, and roughly 30% of all the carbon dioxide (the main greenhouse gas) emitted from human activities nationwide. Rising fuel use also has enormous implications for protection of wilderness and public lands (vulnerable to increased
滚动阻力的成因分析与影响因素分析报告 车辆1203班第2组 汽车在水平道路上等速行驶时受到的道路在行驶方向上的分力称为滚动阻力，主要有车轮的弹性变形、路面变形和车辙摩擦等。本文主要针对滚动阻力的成因和影响因素研究分析。 一、滚动阻力的成因分析 近代摩擦学关于滚动摩擦的理论认为：滚动体在力的推动下滚动，在赫兹接触区内除存在赫兹正压力外，还存在切向力，从而使接触区被分为微观滑动区和黏着区，在黏着区内只有滚动而无滑动，微观 滑动区内还存在着滑动，认为滚动摩擦阻力由 以下四个因素构成：弹性滞后、黏着效应、微 观滑动、朔性滞后。 但在车轮滚动过程中，热弹性滞后、黏着 效应、微观滑动、朔性滞后引起的能量损失所 占比例很小，因此，主要原因在于弹性滞后。 当弹性轮胎在硬路面（混凝土路、沥青路）上滚动时，轮胎的变形是主要的。由于弹性材料的粘弹性性能，弹性轮胎在硬支撑路面上行驶时，加载变形曲线和卸载变形曲线不重合导致能量损失，此能量系损耗在轮胎各部分组成相互间的摩擦以及橡胶、棉线等物质间的分子间摩擦，最后转化为热能消失在空气中，是轮胎变形时做的工不能全部收回。这种损失称为弹性物质的迟滞损失。（如右图） 这种迟滞损失表现为一种阻力偶。当车轮不滚动时,地面对车轮的法向反作用力的分布是前后对称的；当车轮滚动时,由于弹性迟滞现象,处于压缩过程的前部点的地面法向反作用力就会大于处于压缩过程的后部点的地面法向反作用力, F相对于法线前移这样,地面法向反作用力的分布前后不对称,而使他们的合力z
一个距离a, 它随弹性迟滞损失的增大而变大。即滚动时有滚动阻力偶矩 T Fz f a =? ,阻碍车轮滚动。（如下图） 由此可见，滚动阻力的作用形式为 f f f T F Wf F r == 。 另一方面，当轮胎在松软的路面上滚动时，轮胎的变形很小，主要是路面下凹变形，在车轮前方实际形成了具有一定坡度的斜面，对车轮前进产生阻力。还有车轮轴承内部也存在着磨擦，这些磨擦和变形都要损耗发动机的动力，从而形成了汽车行驶中的滚动阻力。车轮行驶在不平路面上时，引起车身振荡、减振器压缩和伸长时做功，也是滚动阻力的产生来源。 由上可知，汽车的滚动阻力主要是由轮胎和路面的变形引起的，而轮胎和支撑面的相对刚度决定了变形的特点。 二、滚动阻力影响因素分析 由滚动阻力的作用形式 f f f T F Wf F r == 可知，滚动阻力主要与滚动阻力 系数有关，试验可知，滚动阻力系数主要与以下因素有关。 路面环境 不同路面的滚动阻力系数不同。总的来说，路面状况越良好，摩擦因数越小，滚动阻力越小。 柔性路面（土路、草地、沙土、雪地）比硬性路面滚动阻力大。因为还需要克服附加滚动阻力，具体包括接触面材料被压缩和移动行程的车辙阻力和车辙与轮胎之间的摩擦力。
橡胶配方设计的原则 橡胶配方设计的原则可以概况如下： 1、保证硫化胶具有指定的技术性能，使产品优质； 2、在胶料和产品制造过程中加工工艺性能良好，使产品达到高产； 3、成本低、价格便宜； 4、所用的生胶、聚合物和各种原材料容易得到； 5、劳动生产率高，在加工制造过程中能耗少； 6、符合环境保护及卫生要求； 任何一个橡胶配方都不可能在所有性能指标上达到全优。在许多情况下，配方设计应遵循如下设计原则： ① 在不降低质量的情况下，降低胶料的成本； ②在不提高胶料成本的情况下，提高产品质量。要使橡胶制品的性能、成本和加工工艺可行性三方面取得最佳的综合平衡。用最少物质消耗、最短时间、最小工作量，通过科学的配方设计方法，掌握原材料配合的内在规律，设计出实用配方。橡胶配方的表示形式 天然橡胶(NR)基础配方
注：硫化时间为140℃×10min，20min，40min，80min。NBS为美国国家标准局编写 丁苯橡胶(SBR)基础配方 Phr指每百质量份橡胶的分量数 注：硫化时间为145℃×25min，35min，50min 氯丁橡胶(CR)基础配方 注：硫化时间为150℃×15min，30min，60min 丁基橡胶(IIR)基础配方
注：硫化时间为150℃×20min，40min，80min；150℃×25min，50min，100min 丁腈橡胶（NBR）基础配方 注：硫化时间为150℃×10min，20min，80min 顺丁橡胶(BR)基础配方 注：硫化时间为145℃×25min，35min，50min 异戊橡胶（IR）基础配方 注：硫化时间为15℃×20min，30min，40min，60min。纯胶配方采用天然橡胶基础配方。 三元乙丙橡胶（EPDM）基础配方
胎面胶对轮胎滚动阻力的影响 颜晋钧,陈 宏 (北京橡胶工业研究设计院,北京 100039) 摘要:综述胎面胶配方(包括橡胶品种和微观结构、炭黑品种等)和混炼工艺对轮胎滚动阻力的影响。采用橡胶并用、通过改变微观结构设计具有低滞后损失的橡胶、填充高分散性白炭黑和改性炭黑、采用适当的混炼工艺,可以降低轮胎的滚动阻力。 关键词:胎面胶;滚动阻力;配方设计;混炼工艺 中图分类号:T Q336.1;T Q330.38;T Q332;T Q333 文献标识码:B 文章编号:1006-8171(2007)01-0011-04 作者简介:颜晋钧(1979-),女,四川宁南人,北京橡胶工业研究设计院助理工程师,硕士,主要从事高分子材料的研究。 为建立节约型社会,在汽车消费方面,低油耗、小排量汽车得到推广。降低汽车油耗最重要的方法之一是降低轮胎滚动阻力。此外,轮胎滚 动阻力还直接影响轮胎的行驶性能和使用寿命。胎面胶是降低轮胎滚动阻力的关键,其配方历来是研究轮胎滚动阻力的焦点。胎面胶配方主要由橡胶、补强体系、硫化体系和其它加工助剂组成,每个组分对轮胎滚动阻力都有一定影响,其中橡胶及补强体系起着决定性作用。此外,选择合适的混炼工艺也是至关重要的,因为混炼工艺直接影响胎面胶的质量,进而影响轮胎的滚动阻力等使用性能。本文主要探讨胎面胶对轮胎滚动阻力的影响。1 胎面胶配方1.1 橡胶 1.1.1 橡胶品种选择 选择橡胶品种是配方设计的第一步。橡胶具有很强的粘弹特性,作为轮胎的主要原材料其滞后损失对轮胎滚动阻力影响很大。滞后损失是轮胎受力变形、再恢复其原形状时的能量损失,动态变形受硬度和弹性影响,回弹值越大或硬度越小,动态变形越大。确定了橡胶品种,通过动态试验就能确定其损耗因子(tan ),从而确定滞后损失。橡胶的tan 与玻璃化转变温度(T g )有很大关系,T g 越高,滞后损失越大。BR 的T g 极低,具有优 异的耐磨性能,非常适用于冬季轮胎,在30 以上其tan 也较低,表明这种材料是低滚动阻力和低生热轮胎的最佳原材料,但是其抗湿滑性能较差。NR 的T g 为-70 ,其低温屈挠性能和耐 磨性能都不如BR,但在同样低的滚动阻力和生热下,其抗湿滑性能较好[1]。苯乙烯质量分数为0.40的SBR 的T g 较高,因而耐磨性能较差,低温性能明显降低,滚动阻力和生热也比BR 和NR 差,但其抗湿滑性能,特别是高速下的制动性能极好。由此看出,轮胎的滚动阻力与抗湿滑性能是相互制约的。 此外,通过对NR,BR 和SBR 的比较发现,胶种单用或并用会影响轮胎的滚动阻力 [2] 。在定 负荷的情况下单用橡胶,轮胎滚动阻力随动态变形增大而线性增大;NR 分别与BR 或SBR 并用时轮胎滚动阻力介于两并用胶种之间。可以看出,胶种并用对降低轮胎滚动阻力是有利的,80份溶聚丁苯橡胶(SSBR)和20份NR 并用已成为原配轿车轮胎胎面胶配方的基本特色。1.1.2 橡胶微观结构设计 微观结构是决定聚合物T g 和宏观性能的关键因素。为解决橡胶材料滞后损失和抗湿滑性能之间的平衡性问题,需要对橡胶的微观结构进行设计。Nor dsiek K H 等[3] 提出了 理想橡胶 的概念。一种理想的橡胶应该在较低温度(-20~+20 )下具有较高的tan ,在较高温度下(50~70 )具有较低的tan ,以保证同时具有低滚动阻力和良好的抗湿滑性能。
Study of automobile tire rolling resistance and testing technology Human activities on the ecological damage to the environment has become a global problem, to reduce fuel consumption, reduce automobile exhaust emissions is energy conservation, prevention of air pollution in an important measure. Vehicle energy consumption is closely related with the tire rolling resistance. On cars or light trucks, the 3.4% ~ 6.6% of fuel consumption used to overcome rolling resistance tires; of loaded radial truck tire with the car example, 12.4% ~ 14.5% of fuel consumption to overcome the rolling resistance tires . Tire rolling resistance by 10%, fuel-efficient cars will be 1.2 percent, 4 percent savings trucks. To this end,the tire manufacturers have at home and abroad to develop new low-power tires to reduce rolling resistance, saving fuel. Automobile tires in the rolling process, the total vehicle rolling resistance accounts for about 20% of the resistance, if reduced by 10% per tire rolling resistance, lower 2% ~ 3% of fuel, then rolling resistance tires to enhance the level of control of vehicle contribution to fuel economy will be significant, but also in a wide range can be achieved. Therefore, how to effectively control the tire's rolling resistance is the industry facing a key issue. This article will explore the various angles and analysis as well as tire rolling resistance testing technology. I. Summary In the tire rolling process, the cycle of changes in the stress and strain lead to energy loss, the formation of tire rolling resistance, also known as the tire hysteresis energy loss. Studies have shown that to overcome tire rolling resistance on fuel consumption of the general accounting for the total fuel consumption of motor vehicles more than 10%. Reduce rolling resistance tires can reduce vehicle energy consumption, so that the car farther away from efficient. Tire rolling resistance is the overall energy consumption of material, equivalent to the tire rolling units of energy loss from the rolling units in addition to its distance, the dimensionless N ? m / m, although its equivalent to the dimensionless force, but from the point of view of energy analysis and understanding more convenient and reasonable. Through the measurement of rolling resistance tires can study the best section. However, the results of lab experiments can only make a comparison, the final road test should be used as the basis of the results. Second, research the history of
作者简介:李锋祥(19822),男,山东临沂人,北京化工大学在读博士研究生,研究方向为轮胎力学与热学、强化传热与节能。 轮胎滚动阻力模型研究进展 李锋祥,杨卫民 (北京化工大学机电工程学院,北京 100029) 摘要:介绍国内外围绕轮胎滚动阻力所展开的理论模型研究、试验技术研究和模拟分析方法研究,指出轮胎滚动阻力模型研究的发展方向为精确和细化。在以往研究的基础上,提出一种新的轮胎滚动阻力模型———“Semi 2Tweel ”模型,该模型由轮辋模型、胎冠模型和弹性2阻尼子模型组成,可与温度场耦合。 关键词:轮胎;滚动阻力;模型研究 中图分类号:TQ336.1+1 文献标识码:B 文章编号:10002890X (2008)0420251205 在目前能源日益缺乏而需求不断增长的形势 下,提高能源利用率、降低轮胎滚动能量损失是轮胎研究人员面临的一项重大课题。在能源节省和环境清洁方面,减小车辆燃料消耗具有越来越重要的作用,而轮胎滚动阻力作为影响车辆燃料消耗的基本因素必须尽可能地降低[1]。基于保护环境和节约能源的观点,米其林曾提出新世纪新型轮胎的发展方向是低燃料消耗的绿色轮胎。低滚动阻力轮胎也是我国本世纪轮胎发展的方向,国家橡胶轮胎质量监督检验中心也即将开展轮胎滚动阻力检测新项目[2]。1 理论背景 摩擦学中对滚动阻力的定义是在滚动摩擦 中,由于滚动物体与支撑物体之间相互作用而产生变形和接触压力,接触压力在接触面内的不均匀分布产生阻碍滚动的扭矩,从而产生滚动阻力。而对轮胎来说,其滚动阻力定义为:轮胎在水平道路上滚过单位距离机械能转化为热能的能量,实际测试和计算时取力的单位(N )。在假定初始温度分布的条件下,轮胎滚动阻力为轮胎转动一周的总能耗除以轮胎在路面上滚过的相应距离[3]。轮胎滚动阻力包括轮胎与路面的摩擦力(滚动摩擦和滑动微摩擦)、轮胎内部材料摩擦产生的阻力、轮胎滚动时受到的空气阻力以及胎面花纹块撞击路面发声消耗的能量等。在中等行驶速度条 件下,轮胎内摩擦产生的能量消耗占轮胎总能量消耗的80%以上[4]。因此,通常所说的降低轮胎滚动阻力主要是指降低轮胎材料的内摩擦阻力。在20世纪90年代,固特异就对从两种角度定义的轮胎滚动阻力的一致性进行了试验验证[5]。轮胎滚动阻力受使用条件、轮胎材料特性、轮胎结构、加工工艺以及材料分布等诸多因素的影响,而且其中某些影响因素之间相互关联。理想的情况是在降低轮胎滚动阻力的同时提高轮胎的综合使用性能,至少不能以牺牲轮胎的其它性能为代价来降低轮胎滚动阻力。 建立合理且精确的稳态滚动子午线轮胎模型是研究子午线轮胎滚动阻力的必要手段,也是降低子午线轮胎滚动阻力和优化子午线轮胎结构和材料分布的基础。子午线轮胎结构复杂,且所用材料种类繁多。早期的研究[6]表明,轮胎的滚动阻力能量损失与轮胎结构有很大关系,因此,以结构作为研究降低子午线轮胎滚动阻力的切入点是合理且重要的。不仅如此,早在20世纪70年代,就已经开始了对轮胎滚动阻力模型的研究[7,8],目前已取得了很多研究成果,轮胎滚动阻力模型也逐渐向精确和细化的方向发展,而计算机技术和高性能计算(H PC )的飞速发展为此提供了足够的发展空间。2 国内外研究进展211 国内 针对轮胎模型和滚动阻力的研究,国内研究
轮胎胶料配方设计 https://www.doczj.com/doc/336289830.html, 2008-1-5 第一节轮胎各部件胶料配方设计 一、胎面胶、胎侧胶配方设计 1、胎面胶、胎侧胶性能要求 （1）胎面胶性能要求由于胎面是轮胎与路面直接接触的部位，承受着轮胎最苛刻的外应力作用，经常出现的损坏形式为胎面磨光、刺扎损坏、花纹崩花及裂口，导致胎体爆破，影响轮胎的使用寿命。因此，胎面胶应具有优越的耐磨性，较高的 拉伸强度和撕裂强度，良好的耐老化、耐屈挠、耐热、抗刺扎和抗花纹沟裂口等性 能。 （2）胎侧胶性能要求胎侧即轮胎两侧，是侧向变形最大的部位，胎侧胶较薄，用以保护胎体免受机械损伤及日光、风雨的侵蚀，其损坏形式为屈挠龟裂、机械损 伤。因此，胎侧胶应具有良好的强伸性能及耐屈挠龟裂、耐大气老化等性能。胎面胶、胎侧胶可用一种胶料制备，但一种胶料难以同时满足各种不同性能的要求。目前大中型载重轮胎已普遍采用分层出形的复合胎面胶，既利于提高产品质 量，又可降低成本。分层压出形式常用的有以下三种形式。 ①胎冠上层用一种胶料，胎冠下层胶与胎侧共用一种胶料。 ②胎冠上、下层用一种胶料，胎侧用另一种胶料。 ③胎冠、胎肩、胎侧分别采用三种胶料。 2、胎面胶、胎侧胶配方 （1）胎面胶配方特点胎面胶与胎冠上层胶配方相同。 ①常用生胶品种有NR、SBR 和BR。NR 具优异的弹性、拉伸强度和耐磨性能，是轮胎胶料中理想的胶种，虽然使用中出现裂口较快，但其扩展速率比SBR 和BR 慢。SBR 具有优良的耐磨和耐老化性能。BR 的弹性更优于NR 并具有良好的耐磨性 和生热低的特点，适宜用于轮胎胎面胶较料中。 通常大型轮胎如工程机械轮胎胎面以NR 单用为宜。中小型轮胎胎面胶则以NR 为主，掺用SBR 或BR，拖拉机轮胎胎面也可采用三胶并用的配方。 ②主要补强剂是cb，可根据胶料性能要求和生胶类别确定cb 品种及用量。胎面胶采用活性cb,一般总用量为45～50 质量份。以下均用“份”代表“质量份”来 表示配合剂用量。 ③硫化体系中硫磺用量根据选用胶种而定，全天然橡胶配方硫磺用量为2.5～