子午线轮胎的结构及生产工艺79页PPT

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02 子午线轮胎的结构特点
胎面结构
胎面材料
子午线轮胎的胎面材料通常采用耐磨 、抗滑性能好的合成橡胶，以提高轮 胎的行驶里程和安全性。
胎面花纹
胎面花纹的设计对轮胎的抓地力和排 水性能有重要影响。子午线轮胎的胎 面花纹通常采用纵向沟槽设计，以提 高轮胎的操控性和稳定性。
胎体结构
帘布层
子午线轮胎的优势与不足
总结词
子午线轮胎具有优异的性能和广泛的应用，但也存在一些不足之处，需要在使用中注意。
详细描述
子午线轮胎具有承载能力强、稳定性好、耐磨性好等优点，因此被广泛应用于各类车辆 中。然而，子午线轮胎也存在一些不足之处，如制造成本较高、价格较贵等。此外，在 某些特殊情况下，如行驶速度过快或行驶路面较差时，子午线轮胎可能会出现一些问题，
贴合工艺
要点一
胎面贴合
将裁断和表面处理后的胶料贴合到轮胎的胎面上，形成完 整的胎面结构。
要点二
侧壁贴合
将裁断和表面处理后的胶料贴合到轮胎的侧壁上，形成完 整的侧壁结构。
成型工艺
成型准备
检查各部件尺寸和质量， 确保符合要求。
成型
将贴合好的胎面、侧壁和 内衬组合在一起，形成轮 胎的初步结构。
修整
对成型后的轮胎进行修整， 确保形状和尺寸符合要求。
耐磨性测试
通过在特定路面和载荷条件下进行长时间行 驶，测量轮胎磨损程度，评估轮胎的耐磨性 能。
耐疲劳性测试
通过在模拟高温和高湿度的环境中进行周期 性的压缩、弯曲和剪切等疲劳试验，检测轮 胎材料的疲劳寿命。
高速性能测试
高速操控稳定性测试
在试验场或高速公路上，通过检测轮胎在不同速度下 的操控性能，如侧向力和纵向力等，评估轮胎的高速 稳定性。

子午线轮胎的结构特点及生产工艺课件
2 子午线轮胎结构特点
BRDI
● 5 操纵稳定性好
表1-9 轻型载重子午线轮胎全油门加速试验结果
轮胎类型 档位
加速中止速度 /(km•h-1)
加速油耗 /(L•100km)
加速时间/s
4
71.8
6.50-16
5
62.0
32.56
40.2
26.60
47.5
4
75.0
公路实用油耗试验
平均油耗/(L•100km) 节油率/%
23.85
9.52
26.36
0
子午线轮胎的结构特点及生产工艺课件
2 子午线轮胎结构特点
BRDI
❖ 子午胎的优越性
● 滚动阻力低、节省燃料 ● 高速安全、生热低 ● 耐磨、耐刺、耐用 ● 减震、舒适 ● 操纵稳定性好。
子午胎帘线的排列方式，消除了斜交 胎交叉排列层间剪切移动造成的内部 磨擦，因此生热低，消耗能量少。此 外，由于胎体帘布层数较少，胎侧较 薄，也便于内部积热的散发。 又因
子午线轮胎的结构特点及生产工艺课件
2 子午线轮胎结构特点
BRDI
❖ 子午胎的变形特点
二大： ① 轮胎侧向变形大，即在轮胎断面宽方向上的变形大； ② 轮胎法向变形大，即轮胎垂直于地面方向上的变形大，胎体下沉量大。
子午胎的变形特征，
四小：
决定了它的使用性
① 胎冠周向变形小，即轮胎胎能冠的圆优周越方性向。上的变形小，也叫纵向变形小；
② 胎冠周向滚动变形小，即轮胎在地面每滚动一周所产生的胎冠周期变形小；
③ 高速旋转下的轮胎变形小
④ 轮胎材料剪切变形小。
子午线轮胎的结构特点及生产工艺课件

⑼ 室内试验设备和所需轮辋确实认。 对于新产品，室内测试一般是必须要做的工程， 包括外缘尺寸、静负荷、压穿、耐久等测试项 目，主要确认测试设备在载荷、速度、轮胎尺寸 等方面是否到达要求，测试所需要的轮辋是否具 备。
2.产品试制。 一般新产品第一次试制2+4条即可满足测试需要 (没废次品的前提下)，备好料后，先成型硫化两 条，一条做样品，另一条割断面对照材料分布图 进展断面分析，然后根据断面分析结果对半成品 部件和其它施工标准进展调整，再成型硫化后4 条，一条做外缘尺寸、静负荷、压穿试验后，割 断面，再次进展断面分析，一条进展常规耐久试 验，一条进展带束层耐久试验，一条进展胎圈耐 久试验。
⑺ X光设备确实认。
对于全钢载重轮胎，X光是必检工程。确 认X光检测设备能否检测该规格品种的轮胎， 主要检查轮胎的外直径、断面宽度、着合 直径、子口宽度等参数是否与X光机匹配。
⑻动平衡/均匀性检测设备和所需轮辋确实认。
随着欧美等兴旺国家对载重轮胎性能和质 量要求的逐步提高，动平衡/均匀性检测逐 渐成为载重轮胎的必检工程。主要确认轮胎 的外直径和宽度是否与动平衡和均匀性检测 设备匹配，该规格品种轮胎检测所需要的检 测轮辋是否具备。
3.外观\X光\动平衡\均匀性检查检验。 ⑴产品质量分级 产品质量依次分为合格品〔一级质量、二级质量〕、 次品、废品，其定义如下： 一级质量：到达成品检验标准要求的。 二级质量：超出成品检验标准范围，存在一定质量缺
陷，但对使用影响不大的。 次品：超出成品检验标准范围，存有较大质量缺陷， 需按规定使用的。 废品：超出成品检验标准范围，存在严重质量缺陷，
⑹ 硫化模具、胶囊和卡盘等确实定。
根据图纸检验模具厂家提供的模具样 板是否到达要求，用模具样板检验模 具的胎面曲线、胎侧曲线、钢圈曲线 和花纹沟剖面曲线是否到达要求，检 验外表光洁度、刚片、装配尺寸等是 否到达要求；检验胶囊的外周长和夹 缘口尺寸等是否到达要求；检验卡盘 的夹缘口尺寸等是否与胶囊相匹配。

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所以有 对于S，成立 经过简单的积分计算得到： 对(14)式微分并将(11)式代入整理得：
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其中： 形心半径R通过下式计算： 经过计算得到： 对(16)式微分并将(11)、(15)式代入整理得：
29
其中： 现在将(13)式对m求导，并将(15)、(17)式代入 整理得到： 将(18)式代入(12)式就得到最终的计算公式：
2
有限元分析虽然是一种比较有效的工具，但作 为一种数值计算方法只能作为分析的辅助工具。
在计算子午线轮胎内压应力时最好能有一套比 较适用的解析或半解析的分析方法来刻画出轮 胎的力学本质。
3
要计算带束层的内压应力，首先要知道带束层 的接触压力。
F. 波姆引入的内压分担率函数g(s)的概念，并 以g(s)为函数变量导出了子午线充气平衡轮廓 的解析表达式。
根据虚功原理有：
进一步引入简化假设，即：
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以F表示胎冠断面周长单位长度所对应带束末端 之总接触压力，即
则有:
求出带束周向总应力为：
根据F. 富朗克的结论，内压分担率g(s)的分布 曲线比抛物线更接近梯形，所以这里近似假设： g(s)是常数，
13
则接触压力：
内压分担率为：
2. 胎体帘线的受力分析
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35
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二、 子午胎箍紧系数的计算原
理和方法
第一节. 概 论
帘线冠角是影响斜交轮胎形状和各种力学性 能的最重要参数；带束层则是决定子午线轮胎几 何形状和轮胎构件中内压初始应力分布以及轮胎 的各种力学特性的最重要的部件。带束层对子午 线轮胎的这种影响一般采用所谓箍紧系数来描述。
箍紧系数定义如下，
8
bd：支撑带束层的胎体轴向半宽 m：m= rk- rc n：椭圆底部到轮辋点的距离 p：充气内压 g(s)：带束层内压分担率 N：胎体帘线总根数 Tb：带束层周向内压总应力 TB：钢丝圈周向内压总应力 TC：胎体单根帘线张力

斜交轮胎负荷计算基本公式及负荷系数K值的选取 与斜交载重轮胎和轿车轮胎负荷计算公式与负荷系 数K的选取不相同。
载重轮胎负荷计算基本公式为:
W 0 .2 3 1 K 0 .4 2 5(1 .0 21 0 2 P )0 .5 8 5
B 1 .3 9(D R B ) 9 .81 03
180 sin1 W1
( 1 . 0 2 1 0 2 5 8 8 ) 0 . 5 8 5 2 5 . 0 4 7 1 . 3 9 ( 5 0 . 8 2 5 . 0 4 7 )
=20（KN）
W S2 01.1 42.8 2(K)N（增加气压70KPa）
第三节、外胎外轮廓设计
1、外胎模型各部位尺寸代号及其它设计参数 代号
BB1
B1 141.3
式中：W－负荷能力，kN K－负荷系数 （K＝1.1（双胎），K＝1.14（单胎）） P－内压，kPa DR－设计轮辋直径，cm W1－轮辋名义宽度，cm
B－ 为W 61 2.5%的理想轮辋上的轮胎充气断面宽,cm
B1
B1－安装在设计轮辆上的新胎充气断面宽，cm 0.231-采用公制计算的换算系数，若用英制计算，此公式
学习目的与要求
+ 通过学习掌握斜交轮胎的结构设计程序， 掌握技术设计内容：外胎外轮廓设计、胎 面花纹设计、内轮廓设计；
+ 掌握斜交轮胎的施工设计；了解内胎、垫 带、水胎和胶囊设计。
第一节、轮胎设计前的准备工作
轮胎是车辆驱动机构的主要配件，设计时 应依据车辆的技术性能及车辆的使用条件， 适应车辆发展的需要，并应考虑轮胎结构的 合理性、经济性及发展前景，收集有关技术 资料，选用先进技术，全面分析进行设计。 一般包括车辆的技术性能、行驶道路情况、 国内外同规格或类似规格轮胎的结构与使用 情况等。

到 8＂挤出机中。 生产胎面下面缓冲胶片的压延机由 4.5＂冷喂料挤出机或开炼机供料。
所需设备： 挤出生产线，其配有 8＂热喂料挤出机、355×700 mm 缓冲胶片压延机、检测、冷却、
裁断及卷取装置、为挤出机供料的破胶机和开炼机组，为缓冲胶片压延机供胶的 4.5＂冷喂 料挤出机或开炼机（工艺流程图中工序 9.1）。 轮胎成型
一次法成型机，两次法成型机
硫化
硫化机
成品在线检测
均匀性试验机，静平衡试验机，动平 衡试验机，X 光试验机等
序号 1 2 3 4 5 6
7
8 9 10
设备名称 钢丝帘布压延生产线
锭子架（双排） 开炼机
00 带束层挤出生产线 双复合挤出机
两复合联动生产线 内衬层挤出压型生产线
内衬层压延生产线
多刀纵裁机
钢丝圈缠绕机 钢丝圈螺旋包布机
进口厂商 意大利爱克立公司 意大利鲁道夫公司
日本 IHI 公司 美国 RJS 公司
加拿大 RMS 公司 美国 STEELASTIC 公司
德国特乐斯特公司 德国克虏伯公司 意大利波米尼公司
德国特乐斯特公司 德国克虏伯公司 意大利皮列里公司
台湾鑫昌公司 日本 IHI 公司 德国贝尔斯托夫公司
一、全钢载重子午胎工艺过程要点及概述
1.子午线轮胎材料分布图胎 Nhomakorabea胶胎面下层胶
内衬层 肩垫胶 胎体
上三角胶 下三角胶 钢丝圈
胎侧胶
子口填充胶 子口耐磨胶 钢丝补强层
胶料挤出部件：胎面/胎面下、内衬层、上/下三角胶、胎侧、子口耐磨胶、 子口填充胶、肩垫胶 骨架材料：胎体、带束层、钢丝加强层、钢丝圈、纤维补强层
2.生产工艺流程
主要制造工艺分为：生胶混炼，胎面、胎侧、胎肩垫胶和胶芯制造，胎体、带束层制 造，各种型胶部件制造，胎圈制造，外胎成型，外胎硫化，外胎成品的在线检测等。 子午线轮胎生产所涉及的主要设备如下表所示： 加工工艺简述： 如下图所示，简要说明密炼、压延和轮胎制造的全部工艺过程。 （1）混炼 混炼是制造工艺的第一阶段，在此阶段中，生产各部件加工所需的各种混炼胶。 橡胶、碳黑、油料及其他配合剂在密炼机中混炼。多数胶料需二段混炼，而某些具有 特定性能的胶料则需多段混炼。 中段生产的胶料（不含硫磺和促进剂）叫母炼胶，最后阶段混炼出的胶料叫混炼胶或 终炼胶。 密炼机将母炼胶和终炼胶排到一带捣胶装置的压片机上，以完成混炼生产的全过程。 之后将胶料下片、冷却、浸渍防粘剂和干燥，最后装在托板上。 制造工艺及技术要求： ——母炼胶制备时需有碳黑、大用量白色填充剂和油类增塑剂用的自动称重和进料装 置。橡胶（天然、合成）及小药用另外的装置称重。 ——多批天然橡胶的混合。 ——将两种或多种母炼胶在称重时混合一起，用这种方法制备终炼胶。 ——四速密炼机的加工速度依拟加工产品的类型而定。 ——密炼过程由微处理机或类似装置进行全自动控制。 ——每次混炼周期结束时，胶料从密炼机中排出。其周期由时间、温度或能量来控制， 或由时间和温度或时间和能量联合控制。 由于技术的缘故，无论是胶料还是母炼胶，在使用前都需放置相当一段时间。 每批胶料均提取一个试样，以作物理性能的测试。 根据上述制造工艺，胶料制备需如下主要设备： ——油类增塑剂储存、分配及称重装置 ——碳黑、白色填充剂储存和称重装置 ——橡胶称重装置 ——四速密炼机 ——带捣胶装置的压片机 ——胶片接取装置 ——小药称重装置 （2）钢丝帘线挂胶 在此工序生产轮胎钢丝帘布层用的挂历胶钢丝帘线。 胎圈补强条、胎体帘布及小角度带束层所用的挂胶钢丝帘布 钢丝帘布在四辊压延机上挂胶，此压延机在钢丝帘布的每一面热贴一层薄胶片。 胶料在一组开炼机上进行热炼，此开炼机以胶条形式连续向压延机供胶。 挂胶帘布宽度为 850mm，用带双层聚乙烯垫布的大容量工字轮卷取，然后将其送到斜 角裁断线上。 挂胶的主要要求如下： ——钢丝锭子房备有空调装置以控制其温度和湿度。 ——4 个压延辊筒配有独立的温度调节装置，以保持恒定的加工温度。

图1 轮胎断面内轮廓示意图
r k胎腔里半径； rc胎腔轮辋点半径； a椭圆内轮廓曲线径向半径； b轴向半径；c轮辋宽度之； rm椭圆断面水平轴半径； g(s) 带束层内压分担率； bD带束层支撑宽度之半； RD带束层支撑宽度边缘点半； P充气内压； N胎体帘线总根数； Tb带束层周向内压总应力； TB钢丝圆周向内压总压力； TC胎体单根帘线张力。
B 圆环梁 T 弹性体 C 弹簧 D 刚性圆板
图1-1 圆环梁模型
一、轮胎结构的力学模型
(2).帘线—网络模型
a.内压仅由骨架材料帘线来承担
图1－2 帘线-网络模型
一、轮胎结构的力学模型
b.应力
s t p
Rs Rt
s
p RR2 Rm2
2RR cos
式中： s
为轮胎子午方向应力；
为轮胎圆周方向应力；
TB
P 2
rk2 rm2
结合（2-1），可得：
rk2 – rm2 = S0
（2-3）
三、子午胎箍紧系数的计算
1. 箍紧系数的定义
K HH' H
H----无带束层充气轮胎断面高度(按胎体第一层帘 布计)； H’----有带束层充气轮胎断面高度。
三、子午胎箍紧系数的计算
2.无带束子午胎平衡轮廓的一个几何特征
I 11 I 12 I 13
M
I 22
I
23
I 33
(g).非线性方程组
KT R 0
Dr
d d
二、建立在椭圆曲线基础上的薄膜网络模型
1.基本假设
(1)充气胎轮辋点以上的断面内周长l0在变形中恒定不变； (2)充气胎断面内轮廓曲线在变形前后均可用椭圆弧描述。

所以可比斜交胎提高里程20—30%。
缓冲性能好、乘坐舒适
• 装用子午线轮胎 平顺性好，乘坐平稳 舒适。这是因为子
午线轮胎胎体呈径 向排列（垂直于地面 方向），胎侧变形 大，胎体柔软，有
很好的缓冲性能，用 在客车、能提高乘坐 舒适，用在载货车上 可延长机件寿命和保 证货物的完好性
耐刺能力强、行驶安全
生热低适合高温高速行驶
• 同斜交胎相比，只有 一层胎体钢丝帘线， 且呈子午线方向排列，
帘布之间没有剪切 变形，因此生热低，
高温高速条件下行车 比斜交胎更安全可靠。
可多次翻新、综合里程高、成本低
• 这是子午线轮胎的一个显著特点，在路况 好的情况下一次翻新率可达100%，可达3 次，可有效地降低运输成本。
前言 第一章 轮胎 简史、组成、功用及分类 第二章 子午线轮胎解析 历史、简介、分类、优缺点、子午线轮胎与斜交轮胎 结构、性能对比分析、简单提及子午线轮胎设计的现状。 第三章 子午线轮胎的制备及成型工艺 第四章 表界面化学在子午线轮胎上的应用 第五章 子午线轮胎的发展方向 致谢 封面设计
组成
最基本的轮胎由：外胎、 内胎、垫带三部分组成！ 其中外胎由胎面、胎侧、 缓冲层（或带束层）、 帘布层及胎圈组成。 内胎现在已经不提倡， 胎体用气密性好的橡胶 层配上相应的轮辋即可。
优点有六： 一、滚动阻力小、节约燃料 二、胎面耐磨、行驶里程高 三、缓冲性能好、乘坐舒适 四、耐刺能力强、行驶安全 五、生热低适合高温高速行驶 六、可多次翻新、综合里程高、成本低
滚动阻力小、节约燃料
子午线轮胎胎冠有钢丝带 束层，使轮胎的周向刚性 远远大于斜交轮胎，因此， 轮胎与地面接触印痕内的 切向变形和相对滑移也小 的多，再加上子午线轮胎 胎体仅一层，胎侧薄，因 而参与变形的橡胶少，生 热低，能量的损耗小。 所以子午线轮胎的滚动阻力 小于斜交胎，同样条件行 驶，可节油5%——8%。

1.3 全钢丝子午线轮胎的功用：
轮胎的功用： 承载汽车负荷 缓冲路面的冲击，减振 传递驱动力和制动力，提供附着力 改变或保持汽车行驶方向
载重汽车子午线轮胎既有全钢丝的，也有半钢丝的，全钢 丝子午线轮胎由于其使用性能好，比较适合高速长距离行驶的特 点，其主要在载重汽车、大型豪华客车上使用较多。全钢丝载重 子午线轮胎虽然制造技术要求高，但使用性能好，发展很快。
2.2.1 带束层胶料
轮胎在使用中要经受长时间的、高频率的、高负荷的作用， 作为全钢丝子午线轮胎的带束层帘布胶与钢丝帘线的粘合是子午 线轮胎制造技术中的关键。钢丝帘布胶的粘合性能既要满足动态 和热态下的使用条件，也要满足轮胎生产过程中的工艺要求。它 应具较高的定伸强度，良好的耐屈挠疲劳性能和耐热老化性能。
2.1.3 胎冠弧度高
同种规格的子午线轮胎胎冠弧度高要比斜交轮胎胎冠弧度高 要小。如9.00-20 一般为13—14mm，而9.00R20一般为9—10mm。 胎冠弧度高小有利于提高胎冠与地面的抓着力，从而提高轮胎耐磨 性。
2.1.4 花纹型式
随着我国路况的不断改善，纵向花纹也越来越受欢迎，载重 子午线轮胎很少采用纯横向花纹，因为纯横向花纹易引起胎冠与带 束层之间脱层，且侧滑性能差，因而被纵向花纹逐渐取代。为防止 产生噪音，一般采用不等节距花纹设计。
18PR
层级 轮辋名义直径（inch） 子午线结构标志
名义断面高宽比（mm） 名义断面宽度（mm）
1.4.3 轮胎生产厂商标
商标是轮胎生产厂的商品标志，如“开K 元” 是安徽开
元轮胎股份有限公司的商标。XX全钢丝子午胎的商标标识有 YIN BAO 、GOLDTYRE和GOODTYRE等品牌。
1.4.4 花纹编号
花 纹 磨 耗 图