全钢载重子午线轮胎制造基础知识_五_

●子午线轮胎的构造子午线轮胎是在1946年由世界著名的轮胎厂一米其林轮胎厂发明的。

米其林轮胎厂是1830年由米其林(MICH—ELIN)兄弟的祖父巴比尔(BARBIER)与表兄弟多伯利(DAUBREE)合股，在法国科列蒙一费昂(CLERMONT FERRAND)开办的一间小型农业机械厂，最开始生产橡皮球，1889年发明并制造了一个可在15min内拆换的自行车胎，在自行车赛上屡获冠军。

1946年发明了子午线轮胎。

子午线轮胎的诞生，标志着轮胎业的发展进入了一个新的时代，它开创了轮胎发展史的新纪元。

米其林轮胎厂为世界轮胎史的发展做出了卓越贡献，在此特为其列一小传。

子午线轮胎帘布层内的帘线以轮胎中心点为中心成辐射状排列，然后在帘布上面用10°-20°(钢皮带内钢线的角度)的钢皮带箍住。

子午线轮胎的胎体多用尼龙和人造丝制成，而卡车等载重车用于午线轮胎的胎体则多用钢丝线层。

此外，子午线轮胎因其每个部位所承受的力及功能不同，因此，所选用的胶料也不同。

下面是制造子午线轮胎时每个轮胎部位根据其不同功能而选用的胶料。

①胎面胶。

因为轮胎的胎面要直接和路面接触，因此，它的耐磨性要好，滚动阻力和噪声要小，同时还要具备极好的耐热性和耐刺性能。

此外，子午线轮胎的缓冲伸张小，使胎面的承受负荷增大，特别是在较差的路面上更为明显，因此，胎面胶还要具有良好的弹性、耐疲劳性和较高的耐老化性能。

所以，胎面胶的用料是十分讲究的。

②胎侧胶。

子午线轮胎胎侧的弯曲变形比斜交胎要大的多，因此，必须选用耐弯曲变形的橡胶才行。

此外，胎侧在臭氧作用下很容易产生龟裂，同时，胎侧还承受较大的机械变形，所以，胎侧胶还应具有较低的定伸强度、优良的耐疲劳和耐臭氧性能。

③带束层胶。

子午线轮胎的带束层比斜交胎缓冲层要承受更高的剪切应力，同时，还要实现硬缓冲层的平缓过渡和避免胎肩部位的脱空现象。

所以，带束层胶应具有较高的强力、耐疲劳性、耐热性和粘合性。

子午线轮胎结构设计与制造技术
子午线轮胎是一种高性能轮胎，由于其特殊的结构设计和制造技术而得到广泛应用。

其主要特点是采用平行于中心线的钢丝束作为骨架材料，能够提供优秀的耐磨性和抗拉强度，使轮胎能承受高强度、高速度和长时间运行的要求。

子午线轮胎的结构设计和制造技术包括以下几个方面：
1.骨架结构设计：子午线轮胎采用钢丝束作为骨架材料，一般包含两到三层。

骨架材料的种类、材质和层数均影响了轮胎的性能。

通过优化骨架结构设计，可以提高轮胎的抗拉强度和耐磨性。

2.胎面花纹设计：胎面花纹是轮胎与路面之间的唯一接触面。

子午线轮胎的花纹设计对于轮胎的性能有着重要的影响。

通过优化花纹设计，可以提高轮胎的防滑性和抓地力。

3.胎侧加强结构设计：轮胎的胎侧加强结构对于轮胎的耐磨性和抗撞击性具有重要意义。

子午线轮胎一般采用加强胎侧结构，以提高轮胎耐用性和安全性。

4.制造工艺技术：子午线轮胎的制造工艺技术包括轮胎胎体的成型、钢丝束的辊压、轮胎胎面花纹切割、轮胎成型和贴合等工序。

制造工艺技术的精度和质量直接影响轮胎的性能。

综上所述，子午线轮胎的结构设计和制造技术是决定轮胎性能和品质的重要因素。

如今，随着科技的不断发展和制造工艺的不断升级，子午线轮胎的性能和质量有了大幅提升。

第一章基础知识一、轮胎的基本功能为保证汽车的性能，要求轮胎具有如下四项基本功能：1.支承汽车重量（负荷性能）2.将驱动力和制动力传递到路面（牵引性和制动性）3.改变和保持行驶方向（操纵性和稳定性）4.缓冲来自路面的冲击（乘坐舒适性和包络特性）此外，耐磨性和节油性，也都是重要的要求性能。

二、轮胎组成各部件功能胎面：与地面接触，驱动、制动、防滑、减震和保护胎体等作用胎肩：也称为支撑部，支撑胎面，防止胎面滑移胎侧：保护胎体，耐屈挠等作用。

通常也连同胎肩合称为胎侧胎圈：使轮胎牢固地固定在轮辋上带束层、冠带层：是子午胎的特有结构。

其作用是固定胎体及增高胎面的刚性，是主要的受力部件胎体：象人的骨架对身体一样，除了要承受轮胎部分应力外，还有缓冲性和稳定尺寸的作用内衬层：有内胎轮胎的内衬层主要是减少内胎受到轮胎胎体帘线的摩擦。

无内胎轮胎的内衬层主要是代替内胎，使其具有存气、稳压、安全作用胎圈护胶、防擦布三角胶胎肩垫胶三、轮胎的分类按结构分类斜交胎（bias/diagonal tire）：帘布层和缓冲层各相邻层帘线交叉，且与胎冠中心线呈小于90°角排列的充气轮胎。

子午胎（radial tire）：胎体帘线与胎冠中心呈90 °角或接近90 °角排列并以带束层箍紧胎体的充气轮胎。

四、轮胎规格标识方法五、全钢丝载重子午线轮胎的技术特征胎体和带束层全部为钢丝帘线的子午线轮胎。

3、胎冠胎冠是轮胎与地面接触的部位，是轮胎的最表层，所以要求胎冠必须有良好的耐磨性能，有一定的抓着力、防侧滑性，而且要耐日光老化和耐臭氧老化，耐刺扎、减少崩花掉块等性能。

3.1结构特点胎冠行驶面子午线轮胎胎冠的行驶面宽度要比斜交胎的行驶面宽度大一些，这是因为子午线轮胎的断面宽度比斜交轮胎的断面宽度大。

行驶面宽大有利于提高轮胎耐磨性和抓着性能。

如以载重胎9.00-20和900R20为例，行驶面宽度由170-178mm 增加到180-188mm。

子午线轮胎的生产流程全钢生产过程流程图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，用车辆不出车间的、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。

2. 配料工艺炼胶车间要根据胶料的生产配方中规定的质量标准和生产计划的要求将各种小料和大料进行配制，配制的公差要符合制造标准要求。

子午线轮胎的结构设计与制造工艺学习目的与要求通过学习掌握子午线轮胎的技术设计及施工设计方法；熟练了解子午线轮胎的构造和结构特点；掌握子午线轮胎的成型工艺；了解半成品部件准备及硫化工艺。

第一节子午线轮胎的分类及组成一子午线轮胎的分类（一）按用途不同分类目前子午线轮胎按轮胎用途来分，多数为轿车子午线轮胎、轻载子午线轮胎、载重子午线轮胎等；另外许多力车胎、工程胎、农业胎、工业胎也部分进行了子午化。

（二）按所用骨架材料不同分类（1）全钢丝子午线轮胎：子午线轮胎的带束层和帘布层均为钢丝材料制作。

（2）半钢丝子午线轮胎：子午线轮胎的带束层由钢丝材料制作，帘布层为纤维材料制作。

（3）全纤维子午线轮胎：子午线轮胎的带束层和帘布层均为纤维材料制作。

一般载重胎多数为全钢丝子午线轮胎，而轿车胎和轻卡胎多为半钢丝子午线轮胎或全纤维子午线轮胎。

二子午线轮胎的组成目前子午线轮胎的种类很多，下面主要以轿车子午线轮胎、轻载子午线轮胎、载重子午线轮胎为例进行介绍子午线轮胎的组成。

（一）轿车子午线轮胎的组成轿车子午线轮胎由胎面、冠带层、带束层、胎体帘布层、气密层和胎圈等部分组成。

轿车子午线轮胎的断面图见图4-1。

1.胎面胎面由胎冠胶和胎侧胶组成。

胎冠胶为一个整体胶件，可不分基部胶和冠部胶。

胎侧胶主要用于保护胎体帘布层，一般子午胎的胎体层数少，所以胎侧胶厚度需要厚一些。

由于子午胎胎体柔软弯曲变形大，故要求胎侧胶的耐屈挠疲劳性能和耐光老化性能好。

2.冠带层冠带层附加在带束层上面，一般用1~2层尼龙帘布制成，帘线角度为90︒(即帘线与胎冠中心线平行)，用于提高轿车子午线轮胎的高速性能。

图4-1 轿车子午线轮胎的断面图3.带束层是轿车子午线轮胎主要受力部件，一般由两层钢丝帘布组成，但也可选用多层模量高、变形小的纤维帘布，如芳纶纤维。

帘线角度约为65-72︒。

可根据轮胎的速度和扁平率来选择带束层的帘线角度。

4.胎体帘布层胎体一般由1~2层纤维帘布组成，帘线角度为0︒（即帘线与胎冠中心线垂直）排列。

55中国橡胶应用技术APPLIED TECHNOLOGY 近几年随着国家限载政策的出台，全钢载重子午线轮胎的产品结构和类型发生了较大的变化，低滚阻、节油型轮胎广泛应用于商用车辆和乘用车辆，成为当今汽车制造商和消费者的热门选择。

未来几年内，低滚阻轮胎需求可能呈现出强劲增长的态势。

为满足国内外市场的需要，同时也为调整产品结构及提高产品附加值，神州轮胎公司相继低滚动阻力全钢载重子午胎的设计罗忠林 李世军宁夏神州轮胎有限公司罗忠林，男（1976-），宁夏神州轮胎有限公司总工程师，主要从事轮胎设计和技术管理工作。

作者简介摘 要：介绍12R22.5 18 PR 无内胎全钢载重子午线轮胎的设计。

结构设计：外直径1078mm，断面宽300mm，行驶面宽度230mm，行驶面弧度高7.0mm，胎圈着合直径569.5mm，胎圈着合宽度240mm，断面水平轴位置（H 1/H 2）0.92，花纹深度15mm，花纹周节数50，花纹饱和度75%，采用4条纵向花纹沟设计。

施工设计：胎面采用三方四块结构，胎体采用3×0.24/9×0.225CCST 钢丝帘线，1#、2#和3#带束层钢丝采用3×0.20+6×0.35HT 钢丝帘线，4#带束层采用5×0.35HI 钢丝帘线。

采用一次法成型机成型，蒸锅式硫化机硫化。

成品轮胎试验结果表明，成品的外缘尺寸、强度性能、耐久性能和滚动阻力系数值均符合相应设计和标准要求。

关键词：全钢载重子午线轮胎；滚动阻力；结构设计；施工设计开发了一系列低滚阻全钢载重子午线轮胎产品。

现将其中的12R22.5 18PR 规格的设计情况简介如下。

一、技术标准参考GB/T 2977-2016确定12R22.5 18PR 全钢载重子午线轮胎的技术参数为：标准轮面示意见图1。

5.胎面花纹胎面花纹设计对轮胎滚动阻力也有影响。

一般情况下纵向花纹比横向花纹具有更低的滚动阻力。

轮胎的基本工艺知识一、轮胎的基本组成1．胎冠通常位于充气轮胎与地面接触的部分。

2．胎侧充气轮胎胎面与胎圈之间的部分。

3．胎体与胎圈组成能承受充气压力的轮胎挂胶帘线结构。

4．带束层胎面下部周向箍紧胎体的材料层。

5．胎圈轮胎安装于轮辋上的部分。

它是用一股或多股基本不伸张的钢丝组成芯体，并用多层胶布层环绕芯体而成的钢丝圈结构。

外胎是由胎体、带束层、胎面、胎侧和胎圈组成。

外胎断面可分成几个单独的区域：胎冠区、胎肩区（胎面斜坡）、屈挠区（胎侧区）、加强区和胎圈区。

轮胎的功能是减轻机动车辆在行驶时路面对车辆的冲击和振动，并将车辆牵引力传递给路面，保证车辆对地面的抓着力，防止车辆的滑移，保证车辆在行驶时的安全和舒适性，保护车辆机件不导致过早损坏。

二、轮胎花纹类型（1）、普通花纹1）、横向花纹：有烟斗、羊角、八角等类型。

优点：驱动和制动性能好，花纹基部不易裂口，不易夹石子。

缺点：滚动阻力大、生热大、散热慢、易肩空。

2）、纵向花纹：有曲折、锯齿型。

优点：滚动阻力小、抗侧滑性好、嗓音小。

缺点：花纹基部易裂口、易夹石子、耐磨性差。

（2）、混合花纹：胎冠中部为纵向，肩部为横向。

优点：防滑性好，驱动力和制动力较好。

缺点：耐磨性差。

（3）、越野花纹：有向越野花纹、无向越野花纹。

优点：驱动力和制动力大、花纹自洁性好，适用于雪地、河地、泥泞地。

2.花纹深度胎面花纹依轮胎规格、花纹类型、胎体强度、车辆速度等来确定，一般认为花纹越深耐磨性越好，但是，轮胎重量增加、胎体散热性差。

3.磨耗标志：为了安全起见，规定轮胎要有最低残沟，故在胎面周围设置不少于四处凸起的部位，称之为磨耗标志。

轮胎磨耗到此部位要更换轮胎。

三、轮胎定义：1）、子午线轮胎一层或多层（如工程子午胎）胎体帘线按子午线方向排列(与胎体中心线成90°或接近90°排列),并有帘线排列几乎接近圆周方向的带束层束紧的这种轮胎，叫做子午线轮胎。

主要模仿了地球的子午结构，这也是子午线轮胎和斜胶胎的根本区别。

子午线轮胎结构设计一、子午线轮胎和斜交轮胎的结构特点二、全钢载重子午胎的基本结构三、子午线轮胎结构的优越性四、子午线轮胎和斜交轮胎结构的力学特性五、子午线轮胎带束层的基本力学性能六、子午线轮胎结构设计的五个基本原则七、子午线轮胎的结构设计方法一、子午线轮胎和斜交轮胎的结构特点1、轮胎的结构分类：轮胎按结构分为斜交轮胎和子午线轮胎，这种分类方法，是依照轮胎的胎体骨架材料在轮胎中排列的方式和角度所形象定义的。

斜交结构轮胎的胎体是由多层帘布组成，布层中的帘线按照一定的角度从一个胎圈到另一个胎圈排列，相邻布层的帘线是交叉排列的，在胎体帘布层和胎面之间为缓冲层；子午线轮胎胎体帘线不是互相交叉排列的，而是各层间的帘线相互平行，从一个胎圈向另一个胎圈与轮胎的周向呈90度辐射排列，如同地球的子午线的走向，故形象的称作子午线轮胎。

在轮胎胎面和胎体之间是带束层，它是由多层钢丝帘布组成，帘布中的帘线与轮胎周向的夹角较小。

子午胎与斜交胎的根本区别：（1）胎体帘线按子午线方向排列，与胎冠中心线呈９０°；（2）有帘线排列几乎接近圆周方向的带束层箍紧胎体。

子午线轮胎在国外和台湾等地称之为“辐射轮胎（RADIAL TYRE）”，意思是胎体帘布像轮辋的辐条一样向四周辐射，这一名称更贴近子午线轮胎的内在结构。

根据轮胎骨架材料的材质不同，子午线轮胎又分为三种类型，即全钢丝、半钢丝和全纤维。

它们具有不同的使用性能：全钢丝子午线轮胎主要用在载重货车、大型公共汽车、工程机械车上；半钢丝子午线轮胎主要用在轿车、轻卡车上，也有用在载重车上的；全纤维子午线轮胎只用在时速较低、负荷不大的轿车或拖拉机上。

2、轮胎的构成轮胎是由不同纤维和不同性能的胶料组成的复合体。

如图2－1所示，轮胎一般由七个部分组成：（1）胎冠胶是轮胎与地面接触的部位，这种胶料必须耐磨性好，有一定的弹性，耐氧光和热老化，与地面有很好的抓着力。

（2）胎侧胶的胶料要求耐曲挠性能和耐氧、光老化性能好，能很好地保护轮胎胎体。

子午线轮胎的生产流程1.钢丝帘子编织：生产子午线轮胎的第一步是制造钢丝帘子。

这个过程涉及将高强度的钢丝交织成一层网状结构，可以有效地支撑轮胎的外侧力和切向力。

2.橡胶混炼：在混炼厂中，橡胶和各种添加剂，如硫化剂、填充剂、加工助剂等，按照一定的比例和配方进行混合。

这个过程中需要控制好温度和时间，以确保橡胶和添加剂得到完全混合和均匀分散。

3.钢丝帘子预成型：在钢丝帘子经过混炼的橡胶上涂覆一层胶粘剂，然后将帘子嵌入橡胶中，形成轮胎的内部结构。

这个过程需要高度的技术和精确的操作，以确保帘子的正确位置和紧密结合。

4.瓶颈工艺：这个步骤是子午线轮胎生产过程中的关键环节。

通过将预成型的轮胎在高温条件下进行胎压成型，使其焊接成一个整体，并使胎面纹路和胎侧偏良好地贴合。

同时，此过程中会对轮胎进行硫化处理，使其具有良好的耐磨性和耐冲击性。

5.抽真空冷却：在胎压成型后，将轮胎放入真空室中进行冷却。

通过抽真空可以快速降低轮胎的温度，加快硫化反应，并促使橡胶更好地回弹和固化，从而提高轮胎的强度和耐久性。

6.胎侧装配：在胎压成型后，需要在轮胎的两侧安装胎侧带，以保证轮胎的抗侧面挤压、切割和涵气能力。

胎侧带是由橡胶和纤维材料制成的，通过机械和化学结合方法实现与轮胎的粘附。

7.胎面成型：将轮胎放入成型模具中，通过热压成型使轮胎外表面形成纹路和图案。

这些纹路和图案有助于提供良好的抓地力、制动性能和操控稳定性。

8.胎面胶覆：在轮胎的胎面上喷涂一层胎面胶。

这一层胎面胶不仅能够降低胎面表面的温度，还可以提高轮胎的抓地力和减少轮胎的噪音。

9.胎侧胶覆：在轮胎的两侧涂覆一层胎侧胶，以提高轮胎的抗侧面老化和耐磨性。

10.胎面和胎侧烘干：将胎面和胎侧喷涂的胶层进行烘干，以使其完全固化和粘附到轮胎上。

11.动平衡：使用专用的设备对轮胎进行动平衡测试，以消除轮胎运转过程中的不平衡，确保其安全稳定的运行。

12.质检：对轮胎进行严格的质量检验，包括外观检查、尺寸测量、强度测试等。