子午线轮胎结构设计与制造技术

曾旭钊：巨型工程车子午线轮胎活络模具结构设计　工业设　

在设计活络模具前必须对巨型工程车子午线轮胎　

的花纹进行分析，根据其具体尺寸和结构确定活　

络模具的结构、花纹分型线位置、等份数和行　

程、导向角、定位等。　

１．１模具的基本结构选择　

目前国内外通常使用的活络模导向机构按结　

构形式不同分为“圆锥面导向活络模具”和“斜　

平面导向活络模具”。圆锥面导向活络模具结构的　

主要优点是：合模对中效果好、结构简单、紧　

凑、占用空间小、机械加工工艺性能好、制造比　

较容易等　。。斜平面导向活络模具的优点则是滑动　

面接触良好，杂物不易侵入，当减摩板磨损后易　

于更换　。　

１．１．１模具导向结构的选择　

目前全球轮胎行业对这两种结构的模具使用　

情况基本是：轿车胎和巨型工程车胎模具基本上　

采用圆锥面导向结构，卡车胎和中小型工程车轮　

胎模具则多数采用斜平面导向结构。这是因为轿　

车轮胎精度要求相当高，圆锥面导向结构的模具　

在合模过程中具有利用圆锥自动找正对中的特　

点，可以保证轮胎硫化后的精度。　

虽然巨型工程车轮胎性能要求不在于高速而　

在于载重和耐穿刺，因此轮胎的精度相对低很　

多，但考虑到模具的重量大而设计成连体结构，　

目的是加工简单方便，因此一般采用圆锥面导向　

结构。　

巨型工程车子午线轮胎活络模具选择圆锥面　

导向有以下优点：　

（１）降低大型工程车轮胎活络模具因尺寸超　

大而带来的加工及装配上精度控制的困难；　

（２）保证模具周向定位的精度；　

（３）方便花纹块之间间隙的调整；　

（４）各花纹块问的对接不因花纹块的周向移　

动而起台阶；　

（５）配合呈线性接触，使模具的动作更灵活。　

１．１．２花纹块结构的选择　

通常子午线轮胎活络模具花纹块与滑块基本　

上是分块结构，其主要优点是可加工性强、维修　

方便以及确保型腔和向心机构的可互换性。这种　

结构实用性非常好，应用也非常广泛。但由于巨　

型工程车子午线轮胎尺寸巨大，花纹结构变化没　有轿车胎和卡车胎那样频繁，一般一种花纹就使　

摘要：子午线轮胎与普通抖交轮胎相比具有很多优越性，但使用不当会降低使用寿命，影响运输效率。重点阐述了子午线轮胎的性能特点和使用注意事项，提高人们对子午线轮胎的认识。

子午线轮胎的帘线与轮胎的中心线成直角径向半圆形排列，就像地球的子午线，故称子午线轮胎。子午线轮胎与普通斜交轮胎相比弹性大、耐磨性好，可使轮胎寿命提高30％～50%；滚动阻力小，可降低油耗8％左右；附着性能、缓冲性能好、承载能力大。子午线轮胎的使用范围越来越广，在农用拖拉机上也有广泛应用。全国轮胎总产量为5.65亿条，其中子午线轮胎产量5.15亿条，斜交胎产量0.5亿条，子午线轮胎占有率达91%。但子午线轮胎也有其弱点，使用尤其要注意。正确使用对于延长子午线轮胎使用寿命和提高运输效率均有重要的意义。

1 子午线轮胎的性能特点

（1）缓冲性能好（车辆行驶的平稳性好）。子午线轮胎的设计使帘线的刚度得到充分的释放。通常子午线轮胎只需斜交胎一半的帘线层就可获得同样的刚度。而轮胎的帘线层越少车辆行驶的平稳性就越好。子午线轮胎的帘线不仅少而且不交叉，无切面应力，胎冠较软，胎侧薄，气压低，能很好地吸收和缓冲不平路面的冲击，保证车辆行驶的平稳性。

（2）安全性好。子午线轮胎接地面积大，附着性好，胎面滑移小，对路面单位压力小，滚动阻力小，使用寿命长。子午线轮胎的胎压低，没有内胎，没有内外胎的摩擦，行驶中轮胎的温度低于斜交胎，爆胎的概率明显低于斜交胎。斜交胎一旦被扎破，轮胎就会很快泄气，驾驶员处理不当，很容易翻车。子午线轮胎内壁上有一层没有硫化的橡胶（白黏层），若扎了钉子，白黏层会粘住钉子，使放气的速度明显降低，驾驶员有充足的时间进行处理。

（3）附着性好。子午线轮胎的扁平率小，胎冠较宽，增加了与路面的接触面积，改善了路面的附着力，保证了车辆的抗侧滑能力，减少了胎面与路面的摩擦损失，降低了滚动阻力，使轮胎的使用寿命延长。车辆行驶阻力60％来自空气阻力；25％来自轮胎与路面的阻力；15％来自车辆零部件内部摩擦。使用胎冠较宽的子午线轮胎可有效地减少胎面与路面的摩擦阻力，达到节油的目的。

子午线轮胎的生产流程 第一节 生产工艺条件

子午线轮胎的生产对工艺条件的要求比较严格。实践证明，子午线轮胎的质量对生产工艺条件的反应特别敏感，而这一点对斜交胎的生产则表现的不是十分明显。如果把子午线轮胎的生产工艺与斜交胎的生产工艺条件等同要求，那么就不会生产出高质量的于午线轮胎。

1．对温度、湿度的要求

全钢丝子午线轮胎的生产厂房室温要求保持恒定，尤其是压延生产区、裁断生产区和成型生产区一定要严格控制，一般保持在22±2℃。温度低则各种部件变硬，影响粘合，部件收缩率大，部件尺寸难控制，温度高则各种部件工艺操作困难。

相对湿度一般要求控制在50％以下，尤其是钢丝压延锭子房内和成型区。如果湿度过大，钢丝帘线表面有水份，重则生锈，影响橡胶与钢丝帘线的粘合。如果湿度过小，操作人员会感到口干舌燥，极不舒服。所以绝大多数工厂在锭子房和成型区采用大面积空调，来保持春夏秋冬温度、湿度恒定。

2．对紫外线和臭氧的要求

全钢线于午轮胎生产中的各种部件存放应严格控制太阳光中紫外线的照射和臭氧的侵入。因为紫外线和臭氧都会引起橡胶老化而影响橡胶粘合，故子午线轮胎生产厂房一般不采用日光采光，即使是墙上有窗也要在玻璃上涂上一层黄色涂料，用来过滤紫外线，室内采光多采用一种特制的、尽量减少紫外线的日光灯管。半成品部件的贴合面在成型之前尽量不暴露在外面，防上与紫外线和臭氧接触。

3．对灰尘的要求

灰尘对橡胶有隔离作用，影响橡胶的粘合，所以目前太多数于午线轮胎生产厂房都采用封闭式，厂房内的通风采取过滤，胶料及原材料运输采用外用车辆不进车间，内用车 辆不出车间的内、外交接。有的厂规定进出车间职工换鞋等一系列措施防止灰尘进入生产区。

第二节 胶料生产的主要工艺过程

1. 原材料的加工

主要包括天然橡胶、丁基橡胶的烘胶，将大块的小料加工成符合工艺规程要求的重量。混炼前将天然橡胶、丁基橡胶烘到工艺要求的温度，以利于保护设备和炼胶质量。

沈阳化工大学

本 科 毕 业 设 计

题 目：295/80R22.5子午线轮胎的结构设计

院 系：材料科学与工程学院

专 业：高分子材料与工程

班 级： 1001班

学生姓名： 熊 丁

指导老师： 赫秀娟教授

设计提交日期：2014年06月19日

设计答辩日期：2014年06月24日 沈阳化工大学学士学位毕业设计 毕业设计任务书

毕业设计任务书

高分子材料与工程专业 1001班 学生：熊 丁

毕业设计（论文）题目： 295/80 R22.5 子午线轮胎的结构设计

毕业设计（论文）内容：1）负荷核算、胎体帘布层设计、带束层设计、胎面花纹设计

2）设计绘制外胎断面结构图、材料分布图、胶囊结构图

3）书写结构设计说明书

毕业设计（论文）专题部分：

指导教师： 签字 年 月 日

教研室主任： 签字 年 月 日

院系负责人： 签字 年 月 日

沈阳化工大学学士学位毕业设计 摘要

摘 要

本次毕业设计为295/80R22.5子午线轮胎的结构设计。设计断面膨胀率取1.03，外直径1042mm，断面宽289 mm，胎圈着合直径 570 mm，胎圈着合宽度 254 mm，断面水平轴位置（H1/H2）为1.10，行驶面宽度232 mm。胎面花纹采用的是不对称的4条纵向花纹，花纹深度15.0 mm，花纹饱和度77.6%。轮辋的标准是15°深槽轮辋DC型轮辋。骨架材料选取的是钢丝帘线，其轮胎的最大负荷高于国家标准的最大负荷。胎体结构采用一层钢丝帘线，三层半缓冲层的结构设计。钢丝圈断面形状为15°正六边形，以单钢丝圈加强胎体。胶囊的尺寸根据外胎内缘对应数值来设计。轮胎不配备内胎，空气直接充入轮胎的内腔。