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1、子午线轮胎的结构特点及生产工艺子午线轮胎的结构特点及生产工艺BRDI目录目录 子午线轮胎简介子午线轮胎简介1 子午胎的结构特点子午胎的结构特点2 子午胎的结构设计子午胎的结构设计3 生产工艺及相关设备生产工艺及相关设备4北京橡胶工业研究设计院北京橡胶工业研究设计院BRDI 子午线轮胎简介子午线轮胎简介v何谓子午线轮胎何谓子午线轮胎?1 在地球仪表面的图形上，常标有一条条连接南北极极点的线，这就是子午线。如果把子午线轮胎经过胎侧的帘子线暴露出来，并把其端点想象延伸至轮胎轴线位置，这时再看这种轮胎的帘线排列，就非常像地球仪上的子午线排列。子午线轮胎也就因此而得名。又因为子午线是地球的经线，早年也有
2、人称子午胎为“经线胎”。子午线轮胎是由米其林公司首次于1946年发明，子午线轮胎的出现,使轮胎的生产技术水平有了新的突破。50年代后期子午线轮胎流入西欧，60年代日本和原苏联开始制造，70年代初美国投入批量生产，70年代中期世界上许多发展中国家都纷纷着手研究子午线轮胎，到了1983年世界上子午线轮胎已占汽车轮胎产量的63%。北京橡胶工业研究设计院北京橡胶工业研究设计院BRDI 子午线轮胎简介子午线轮胎简介v子午线轮胎的分类子午线轮胎的分类1不同123全钢丝子午线轮胎半钢丝子午线轮胎全纤维子午线轮胎胎体,带束层全为钢丝,且帘线只用一层。胎体为纤维,带束层为钢丝,帘线层数比斜交胎要少。胎体，带束层
3、全为纤维。注意：斜交胎没有钢丝帘线的，当然也就没有全钢或半钢斜交胎之说。只要说“全钢胎”或半钢胎，那肯定是指子午胎。北京橡胶工业研究设计院北京橡胶工业研究设计院BRDI 子午线轮胎结构特点子午线轮胎结构特点v让我们来看看子午线轮胎让我们来看看子午线轮胎2子午线轮胎主要由胎冠、胎侧、胎圈三大区域组成。胎冠部分有胎面、带束层、帘布层和胎肩垫胶；胎侧部分有胎侧胶、帘布层；胎圈部分有钢丝圈、钢丝圈填充胶、帘布层和胎圈钢丝加强层等。轮胎的胎里一般都有气密层。北京橡胶工业研究设计院北京橡胶工业研究设计院BRDI 子午线轮胎结构特点子午线轮胎结构特点v子午胎的结构与刚性子午胎的结构与刚性2带束层角度小,几乎
4、是周向排列,剪刀效应小,周向变形小带束层帘线与胎体帘线交叉排列,形成三角形,限制了变形带束层帘线(钢丝等)伸长小,刚性大,强度高周向变形小、刚性大、强度高的带束层刚性胎冠胎体帘线子午线一个方向排列，不是多层交叉排列胎体帘线层数少胎侧薄充气和负荷下的侧向和法向变形大，胎体柔软柔性胎侧北京橡胶工业研究设计院北京橡胶工业研究设计院BRDI 子午线轮胎结构特点子午线轮胎结构特点v子午胎的变形特点子午胎的变形特点2“刚性”胎冠和“柔性”胎侧在子午线轮胎整体上协同作用的结果，使子午线轮胎在内压、负荷和外力作用下的变形与斜交胎相比，具有二大、四小的特点。北京橡胶工业研究设计院北京橡胶工业研究设计院BRDI
5、子午线轮胎结构特点子午线轮胎结构特点v子午胎的变形特点子午胎的变形特点2二大二大：轮胎侧向变形大，即在轮胎断面宽方向上的变形大；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。四小四小：胎冠周向变形小，即轮胎胎冠圆周方向上的变形小，也叫纵向变形小；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；高速旋转下的轮胎变形小 轮胎材料剪切变形小。子午胎的变形特征，决定了它的使用性能的优越性。北京橡胶工业研究设计院北京橡胶工业研究设计院BRDI 子午线轮胎结构特点子午线轮胎结构特点v子午胎的优越性子午胎的优越性2 滚动阻力低、节省燃料 高速安全、生热低 耐磨、耐刺、耐用
6、减震、舒适 操纵稳定性好。北京橡胶工业研究设计院北京橡胶工业研究设计院BRDI 子午线轮胎结构特点子午线轮胎结构特点 1 1 滚动阻力低、节省燃料滚动阻力低、节省燃料2北京橡胶工业研究设计院北京橡胶工业研究设计院BRDI 子午线轮胎结构特点子午线轮胎结构特点 1 1 滚动阻力低、节省燃料滚动阻力低、节省燃料2表表1-1 轻型载重子午线轮胎的滚动阻力和滚动阻力系数轻型载重子午线轮胎的滚动阻力和滚动阻力系数（f值是用牵引法测定）轮胎类型汽车总量/kg轮胎气压/kPa滚动阻力/N滚动阻力系数/f滚动阻力降低值/%6.50R 166.50-16407540754504124235830.01060.0
7、14627.40表表1-2 轻型载重子午线轮胎的滑行距离测定轻型载重子午线轮胎的滑行距离测定轮胎类型汽车总量/kg滑行时间/s滑行距离/m滑行距离比较/%6.50R 166.50-166.50R 166.50-164075407540754075150109146109910574868670158.5100.0129.0100.0北京橡胶工业研究设计院北京橡胶工业研究设计院BRDI 子午线轮胎结构特点子午线轮胎结构特点v 1 1 滚动阻力低、节省燃料滚动阻力低、节省燃料2表表1-3 轻型载重轮胎油耗试验轻型载重轮胎油耗试验轮胎类型机场道路油耗试验公路实用油耗试验油耗/(L100km)节油率/
8、%平均油耗/(L100km)节油率/%6.50 R 166.50-1611.4112.8711.3012.3113.216.80表表1-4 载重子午线轮胎滑行距离测定载重子午线轮胎滑行距离测定轮胎类型初速/(kmh-1)滑行时间/s滑行距离/m滑行距离比较/%9.00R20-14PR9.00-20-14PR50 50199.91 151.631090.25805.03135.4100.0表表1-5 载重子午线轮胎油耗试验载重子午线轮胎油耗试验轮胎类型机场道路油耗试验公路实用油耗试验油耗/(L100km)节油率/%平均油耗/(L100km)节油率/%9.00R20-14PR9.00-20-14P
9、R21.4023.8110.1023.8526.369.520北京橡胶工业研究设计院北京橡胶工业研究设计院BRDI 子午线轮胎结构特点子午线轮胎结构特点v子午胎的优越性子午胎的优越性2 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。又因周向变形小，故滚动阻力比普通斜线胎小20%-30%，滑行距离多35%左右，因此，使用子午线轮胎不但可提高汽车的行驶速度，还可提高汽车燃油经济性（一般可降低油耗6%-12%，
10、新一代子午胎更节油，如绿色轮胎进一步降低滚动阻力23%26%）。北京橡胶工业研究设计院北京橡胶工业研究设计院BRDI 子午线轮胎结构特点子午线轮胎结构特点 2 2 高速安全、生热低高速安全、生热低2北京橡胶工业研究设计院北京橡胶工业研究设计院BRDI 子午线轮胎结构特点子午线轮胎结构特点 高速安全、生热低高速安全、生热低2表表1-6 不同结构不同结构(9.00R20，9.00R20-14PR 9.00-20-14PR)轮胎的机床试验温度测定轮胎的机床试验温度测定厂牌胎型室温/0C胎面温度/0C带束层温度/0C12345平均法国米其林日本普利斯通意大利倍耐力日本东洋国产双钱全钢子午胎全钢子午胎半
11、钢子午胎半钢子午胎斜交胎192218171646454845526575837610265657274102786772738774627491976069849511068687782101北京橡胶工业研究设计院北京橡胶工业研究设计院BRDI 子午线轮胎结构特点子午线轮胎结构特点v子午胎的优越性子午胎的优越性2 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。轮胎的生热和热破坏是轮胎在高速行驶条件下损坏的主要原因之一。图1-5和表1-6列出了子午线轮胎与同类斜交胎在负荷下的行使温度情况。从中可以看出，斜交轮胎的行使温度一般比子午线轮胎高出30度左右。北京橡
12、胶工业研究设计院北京橡胶工业研究设计院BRDI 子午线轮胎结构特点子午线轮胎结构特点 3 3 耐磨、耐刺、耐用耐磨、耐刺、耐用2表表1-7 9.00R20里程试验结果里程试验结果厂牌试验条数/条花纹深度/mm新胎里程/km一次翻新率/%累计磨耗主要损坏Km/mm指数M5412.077331778409114冠空爆，冠空S5413.6955109310591143冠空爆P5414.193726529223125冠空爆，冠空D5414.6994521008870120D(斜交胎)5416.792285947392100注：中国的广东阳春，浙江杭州，湖北荆州三个地区的实际里程试验平均值北京橡胶工业研
13、究设计院北京橡胶工业研究设计院BRDI 子午线轮胎结构特点子午线轮胎结构特点v子午胎的优越性子午胎的优越性2 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。由于子午线轮胎胎面与胎体帘布层之间具有刚性较大的带束层，因此轮胎在路面上滚动时，周向变形小，相对滑移小。又因轮胎体的径向弹性大，使轮胎接地面积增大，压强减小，故胎面耐磨性强，且耐刺扎，不易爆胎。实验证明，要从胎面打入直径2mm的钉子，斜交胎只需196N的力就能贯穿，而子午线钢丝胎，则需要980N的力才能贯穿它。北京橡胶工业研究设计院北京橡胶工业研究设计院BRDI 子午线轮胎结构特点子午线轮胎结构特点 4
14、 4 减震、舒适减震、舒适2表表1-8 载重子午线轮胎在载重子午线轮胎在EQ-140汽车上的噪音测定结果汽车上的噪音测定结果轮胎类型花纹型式噪音/dB40/(kmh-1)50/(kmh-1)60/(kmh-1)70/(kmh-1)斜交轮胎烟斗77.174.481.485.9半钢子午胎烟斗70.973.377.180.8全钢子午胎条形69.170.073.375.0北京橡胶工业研究设计院北京橡胶工业研究设计院BRDI 子午线轮胎结构特点子午线轮胎结构特点v子午胎的优越性子午胎的优越性2 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。因子午线胎体的径向弹性大，
15、径向（垂直于地面方向）变形大，可以缓和不平路面的冲击，使汽车挟顺性得到改善，乘坐舒适，同时也降低了车辆受冲击损坏的可能性，有助于延长车辆的使用寿命。表1-8的测定结果表明，在胎面花纹型式相同的条件下，子午线轮胎的噪音也低于斜交轮胎。北京橡胶工业研究设计院北京橡胶工业研究设计院BRDI 子午线轮胎结构特点子午线轮胎结构特点 5 5 操纵稳定性好操纵稳定性好2表表1-9 轻型载重子午线轮胎全油门加速试验结果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/(kmh-1)加速油耗/(L100km)加速时间/s加速时间/%6.50-16471.832.5640.2100.0562.026.
16、6047.5100.06.50R16475.029.2038.796.3565.025.2044.994.5表表1-10 载重轮胎直接档载重轮胎直接档(2060/kmhh-1-1)加速试验结果加速试验结果轮胎类型加速时间/s加速距离/m加速效应比值/l(sm)-19.00-20-14PR66.50767.501009.00R20-14PR56.92676.83132北京橡胶工业研究设计院北京橡胶工业研究设计院BRDI 子午线轮胎结构特点子午线轮胎结构特点 5 5 操纵稳定性好操纵稳定性好2表表1-11轻型载重轮胎制动性能测定结果轻型载重轮胎制动性能测定结果轮胎类型刹车时速度/(kmh-1)刹车
17、距离/m刹车距离比值/%6.50-16405.893.56.50R16406.2100.0表表1-12 不同结构轿车轮胎附着系数比较不同结构轿车轮胎附着系数比较轮胎类型 气压/kPa道 路 水泥路沥青路硬雪路光滑冰路干燥潮湿干燥潮湿165R152161.190.991.221.100.450.255.90-151571.130.841.021.070.270.24提高效率/%5.317.719.62.866.74.2北京橡胶工业研究设计院北京橡胶工业研究设计院BRDI 子午线轮胎结构特点子午线轮胎结构特点 5 5 操纵稳定性好操纵稳定性好2北京橡胶工业研究设计院北京橡胶工业研究设计院BRDI
18、子午线轮胎结构特点子午线轮胎结构特点v子午胎的优越性子午胎的优越性2 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 操纵稳定性好轮胎与路面附着是否良好，是行车安全的一个重要条件。子午胎胎体柔软，下沉大，胎面与路面接触面积大，接触压力分布均匀。此外胎冠刚性大，胎面周向滑移小，因此，胎面与路面抓着性能好，所以它的抓着力强，制动性能好，操纵稳定性能好。子午线轮胎可以安全、高速地在高速路上行驶。从图1-6中还可以看出，子午线轮胎的横向滑移与纵向滑移都比斜交胎小。北京橡胶工业研究设计院北京橡胶工业研究设计院BRDI 子午线轮胎结构设计子午线轮胎结构设计v轮胎的标识轮胎的标识3轿车
19、轮胎胎侧标识轿车轮胎胎侧标识 商标；轮胎规格；负荷指数；速度符号；无内胎轮胎标记；生产地；胎侧帘线层数和结构；胎冠帘线层数和结构；花纹代号；轮胎制造厂商；美国轮胎品级标记（3T标记）：胎面温度等级、胎面牵引等级、胎面磨耗指数；适合澳大利亚、加拿大、美国使用的气压和负荷值；巴西认证标记；美国交通安全认证标记、产品代码；欧盟安全认证批准代码；子午线轮胎标记；生产日期；CCC认证标记。北京橡胶工业研究设计院北京橡胶工业研究设计院BRDI 子午线轮胎结构设计子午线轮胎结构设计v轮胎的标识轮胎的标识3载重汽车轮胎胎侧标识载重汽车轮胎胎侧标识 （1）载重汽车子午线轮胎胎侧有以下标识：轮胎制造厂商及商标；巴
20、西认证标记；美国交通安全认证标记、产品代码、生产日期（周/年）；子午线轮胎标记；安全警告；花纹代号；可再刻花纹标记；胎冠帘线结构和材料；胎侧帘线结构和材料；轮胎规格；负荷指数；负荷等级；轮胎的最大单/双胎气压和负荷；速度符号；附加税的负荷指数；附加的速度符号；负荷/速度耐久性试验气压；欧盟安全认证批准代码；无内胎轮胎标记；生产地；CCC认证标记。（2）载重汽车斜交轮胎胎侧有以下标识：商业名称；花纹代号；商标；生产地；生产编号；轮胎制造厂商；标准轮辋规格；轮胎规格；帘线骨架材料；层级；轮胎的最大单/又胎气压和负荷；负荷等级；有内胎轮胎标记；CCC认证。北京橡胶工业研究设计院北京橡胶工业研究设计院
21、BRDI 子午线轮胎结构设计子午线轮胎结构设计v轮胎的标识轮胎的标识3工程机械轮胎胎侧标识工程机械轮胎胎侧标识 轮胎制造厂商及商标；胎体帘线结构；无内胎轮胎标记；层级；生产地；胶料类型/胎体结构类型；有内胎轮胎标记；CCC认证标记。北京橡胶工业研究设计院北京橡胶工业研究设计院BRDI 子午线轮胎结构设计子午线轮胎结构设计v轮胎规格的表示方法轮胎规格的表示方法3北京橡胶工业研究设计院北京橡胶工业研究设计院BRDI 子午线轮胎结构设计子午线轮胎结构设计v轮胎规格的表示方法轮胎规格的表示方法3北京橡胶工业研究设计院北京橡胶工业研究设计院BRDI 子午线轮胎结构设计子午线轮胎结构设计v轮胎规格的表示方
22、法轮胎规格的表示方法3北京橡胶工业研究设计院北京橡胶工业研究设计院BRDI 子午线轮胎结构设计子午线轮胎结构设计3v载重子午胎载重子午胎（全钢丝子午线轮）（全钢丝子午线轮）v断面轮廓设计特点断面轮廓设计特点v 负荷能力得计算vW=K0.425P0.585Sd1.39(DR+Sd)v 断面轮廓的基本设计尺寸:v(1)轮胎外直径D的确定：v D=D/1.0-1.01v(2)胎圈着和直径d的确定v胎圈着和直径的确定,原则上应满足轮胎装卸方便和着和紧密,一v般平底轮辋的胎圈着和直径比轮辋直径小1-3mm,v(3)轮胎断面高H的确定vH=(D-d)/2v(4)设计轮辋宽度C和断面宽B的确定vB=(B+5
23、)/0.99-1.01v(5)水平轴高度H1的确定vH1=(0.51-0.53)H北京橡胶工业研究设计院北京橡胶工业研究设计院BRDI 子午线轮胎结构设计子午线轮胎结构设计3v(6)行驶面宽度b和胎冠弧度高h的确定 b=B(0.70.85)v 而行驶面弧度 h=H(0.0250.04)v(7)胎冠曲率半径的确定v胎冠的曲面可以只用一个半径获得,也可以采用双弧度。v(8)花纹沟底部曲率半径R3、R4的确定vR3是花纹沟底处的半径,R3=R1-I R4是胎肩花纹沟处的半径v(9)花纹沟深度i的确定v花纹沟深度是根据轮胎的规格、花纹类型、以及预计的行驶里程、车辆的行驶速度等综合考虑的。v(10)胎侧
24、的曲率半径R5、R6、R7的确定v上胎侧弧度半径R5的圆心在断面水平轴上,其大小与断面宽成比例,下胎侧弧度半径R6的圆心也在断面水平轴上，可采用绘图的方法确定。v(11)胎圈部位尺寸G、r1、r2、a的确定v胎圈部位的尺寸应根据轮辋尺寸进行设计vr2=R2-（0.52.0）mm r1一般比轮辋胎圈座园角半径R1大24mm v r1=R1+（24）mmvh即r2圆心高度，比轮辋轮缘弧度R2的圆心高度低0.52.0mm,v(12)胎圈底部角度a的确定：为保证胎圈与轮辋的配合，通常胎圈底部都设计有一定的角度，北京橡胶工业研究设计院北京橡胶工业研究设计院BRDI 子午线轮胎结构设计子午线轮胎结构设计3
25、v载重子午胎的花纹设计载重子午胎的花纹设计v 胎面花纹设计的基本要求胎面花纹设计的基本要求v胎面花纹必须与路面有良好的接着性能。胎面花纹要耐磨、滚动损失小。胎面花纹必须与路面有良好的接着性能。胎面花纹要耐磨、滚动损失小。v 胎面花纹的类型胎面花纹的类型v胎面花纹可以分为三大类，条形花纹、越野花纹、混合花纹。胎面花纹可以分为三大类，条形花纹、越野花纹、混合花纹。v 花纹沟深度花纹沟深度v花纹沟深度是根据轮胎规格、花纹类型等设计的。花纹沟深度是根据轮胎规格、花纹类型等设计的。v 花纹沟宽花纹沟宽v花纹沟宽度是根据对轮胎耐磨性和抓着力要求设计。花纹沟宽度是根据对轮胎耐磨性和抓着力要求设计。v 花纹角
26、度花纹角度v设计花纹角度应使其与带束层帘线角度不能一致，以免造成花纹沟底部应力集中，造成花纹沟底裂设计花纹角度应使其与带束层帘线角度不能一致，以免造成花纹沟底部应力集中，造成花纹沟底裂口，产生早期损坏。口，产生早期损坏。v 花纹沟断面形状花纹沟断面形状v花纹沟两侧应设计成具有一定的倾斜角度，该形状硫化易起模，使用中自洁性好、支撑性高、抓着花纹沟两侧应设计成具有一定的倾斜角度，该形状硫化易起模，使用中自洁性好、支撑性高、抓着力大。力大。v 花纹设计中的几个计算花纹设计中的几个计算v(1)行驶面弧长行驶面弧长L L=0.01745Rnav(2)行驶面中心线花纹一节距长行驶面中心线花纹一节距长l1
27、l1=D/nv(3)行驶面胎肩圆周线花纹一节距长行驶面胎肩圆周线花纹一节距长l2 l2=(D-h)/nv(4)行驶面花纹一周节面积行驶面花纹一周节面积S S=(l1+l2)L/2v(5)花纹块面积占行驶面面积之比花纹块面积占行驶面面积之比K K=S1/S100%v子午线轮胎花纹一般采用变节距设计子午线轮胎花纹一般采用变节距设计,节距采用无序排列。节距采用无序排列。北京橡胶工业研究设计院北京橡胶工业研究设计院BRDI 子午线轮胎结构设计子午线轮胎结构设计3v带束层结构带束层结构v 带束层的箍紧系数v箍紧系数Fr的表达式为：Fr=（SH-SHc）/Shv 带束层材料的选取v为提高带束层的刚性，一般
28、选择破断强力高的钢丝帘线。v 带束层角度及角度方向v带束层角度的选取对轮胎性能有很大影响；带束层角度方向的搭配，要考虑各个国家交通规则而异。v 带束层帘线密度、层数及结构v带束层帘线密度的影响主要是提高带束层的刚性。v一般全钢丝子午线轮胎采用三层、四层、三层帘布加零度冠带条的设计。v 带束层的宽度v一般带束层的最大宽度与行驶面宽度的关系为：v（A-B）/A=（16%-20%）v 带束层安全倍数的计算vK=MBcosa/（RP）北京橡胶工业研究设计院北京橡胶工业研究设计院BRDI 子午线轮胎结构设计子午线轮胎结构设计3v 胎体结构胎体结构v胎体由一层钢丝胎体帘线构成。v 胎体钢丝帘线密度v胎体钢
29、丝帘线密度应根据轮胎的规格，帘线的直径、压延的工艺性能来确定。v 压延帘布的厚度v胎体帘布压延厚度至少比胎体帘线直径大0.8mm以上。v 胎体帘线规格的选取v胎体帘线要有好的耐屈挠性。v 胎体帘线的角度v胎体帘线的角度为90度。v 胎体帘布的宽度v根据轮胎的材料分布图可计算胎体帘布的宽度。v 胎体安全倍数的计算vK=2BRdM/（P（R2A-R2B）北京橡胶工业研究设计院北京橡胶工业研究设计院BRDI 子午线轮胎结构设计子午线轮胎结构设计3v胎圈结构胎圈结构v胎圈部位的设计应使胎圈部位的刚性由胎圈至胎侧均匀过渡，避免产生应力集中造成胎圈部位早期损坏。v 胎圈填充胶v全钢丝子午胎胎圈填充胶一般来
30、说，普通断面结构采用两种胶料复合而成，而低断面结构采用一种胶料。v 钢丝圈v钢丝圈采用单根缠绕成型，钢丝圈形状有六角形、圆形等形状。v 胎圈包布v为了提高胎圈部位的刚性，在胎圈部位设计了胎圈钢丝包布.v 子口护胶v因此为了保护胎圈部位，设计了子口护胶。v 钢丝圈安全倍数的计算vK=2MB/Psina（RB-RC）北京橡胶工业研究设计院北京橡胶工业研究设计院BRDI 子午线轮胎结构设计子午线轮胎结构设计3v钢丝帘线的结构、品种和发展钢丝帘线的结构、品种和发展v钢丝帘线具有强度高、受温度影响小、伸长小、传热快的特点，是子午线轮胎的理想骨架材料。钢丝帘线具有强度高、受温度影响小、伸长小、传热快的特点
31、，是子午线轮胎的理想骨架材料。v 钢丝帘线的化学成分钢丝帘线的化学成分v 钢丝帘线结构的表示方法钢丝帘线结构的表示方法v钢丝帘线结构可用下式表示：钢丝帘线结构可用下式表示：v（NF）D+（NF）D+（NF）D+FDv 最内层最内层 +中间层中间层 +最外层最外层 +外缠层外缠层v 钢丝帘线的制造过程简介钢丝帘线的制造过程简介v 钢丝帘线的术语和定义钢丝帘线的术语和定义v单丝，外缠丝，股，钢丝帘线，捻向，捻距。单丝，外缠丝，股，钢丝帘线，捻向，捻距。v 钢丝帘线的分类钢丝帘线的分类v钢丝帘线按其强度等级划分可分为：普通强度钢丝帘线钢丝帘线按其强度等级划分可分为：普通强度钢丝帘线、高强度钢丝帘线、
32、超高强度、高强度钢丝帘线、超高强度钢丝帘线钢丝帘线。v 胎体用钢丝帘线胎体用钢丝帘线v胎体用钢丝帘线的要求是强度高，耐屈挠性好，结构均匀性、粘和性能、粘和保持性胎体用钢丝帘线的要求是强度高，耐屈挠性好，结构均匀性、粘和性能、粘和保持性及耐久性好。及耐久性好。v 带束层用钢丝帘线带束层用钢丝帘线v对带束层用钢丝帘线的特定要求包括：良好的橡胶渗透性、低伸长、芯线不迁移、良对带束层用钢丝帘线的特定要求包括：良好的橡胶渗透性、低伸长、芯线不迁移、良好的粘和保持性、适当的刚度。好的粘和保持性、适当的刚度。v 胎圈钢丝胎圈钢丝v胎圈钢丝要有较高的断裂伸长率和强度。胎圈钢丝要有较高的断裂伸长率和强度。北京橡
33、胶工业研究设计院北京橡胶工业研究设计院BRDI 子午线轮胎结构设计子午线轮胎结构设计3v轿车和轻卡子午胎轿车和轻卡子午胎v断面轮廓设计特点断面轮廓设计特点v 模型断面高及断面宽的确定模型断面高及断面宽的确定vD/D=1.01-1.05,B/B=0.99-1.10v 胎圈着合直径的确定胎圈着合直径的确定v模型轮辋的胎圈着合直径应比轮辋公称直径小模型轮辋的胎圈着合直径应比轮辋公称直径小1.0-2.0mm。v 模型断面高的确定模型断面高的确定v 断面水平轴位置的确定断面水平轴位置的确定v一般取一般取H1/H2为为0.9-1.1之间，之间，v 行驶面宽及弧高的确定行驶面宽及弧高的确定v行驶面的宽度与轮
34、胎断面宽的比在行驶面的宽度与轮胎断面宽的比在0.7-0.9之间。行驶面弧度高与断面高之比通常为之间。行驶面弧度高与断面高之比通常为0.025-0.05之之间。间。v 胎冠弧度的确定胎冠弧度的确定vRn=b2/8h+h/2v 胎侧弧度的确定胎侧弧度的确定v上下胎侧采用不同的弧度半径，上胎侧弧度半径可用下式计算：上下胎侧采用不同的弧度半径，上胎侧弧度半径可用下式计算：vR=（H2-h）2+1/4（B-b）2-L2）/（B-b）v下胎侧弧度半径可用下式计算：下胎侧弧度半径可用下式计算：vR=（1/4（B-C-2a）2+（H1-Hc）/（B-C-2a）v 胎圈部位弧度的确定胎圈部位弧度的确定v胎圈曲线
35、弧度应根据轮缘曲线设计，要求两者吻合较好，一般轮缘部位曲线比轮辋轮缘曲线小胎圈曲线弧度应根据轮缘曲线设计，要求两者吻合较好，一般轮缘部位曲线比轮辋轮缘曲线小0.5-1.0mm,v胎踵部位半径应大于轮辋胎圈座圆角半径胎踵部位半径应大于轮辋胎圈座圆角半径0.51.0mm。v胎圈底部通常采用两个角度，使之与轮辋有适当的过盈量。胎圈底部通常采用两个角度，使之与轮辋有适当的过盈量。北京橡胶工业研究设计院北京橡胶工业研究设计院BRDI 子午线轮胎结构设计子午线轮胎结构设计3v胎面花纹设计胎面花纹设计v半钢子午胎的花纹设计应能保证轮胎的牵引性、制动性并具有耐磨性能，在半钢子午胎的花纹设计应能保证轮胎的牵引性
36、、制动性并具有耐磨性能，在雨天泥泞路面上行驶还要求有好的自洁性，抓着力，轿车胎还要求有低的滚雨天泥泞路面上行驶还要求有好的自洁性，抓着力，轿车胎还要求有低的滚动阻力，低噪音和优良的乘坐舒适性。动阻力，低噪音和优良的乘坐舒适性。v带束层和冠带层结构带束层和冠带层结构v 带束层和冠带层结构带束层和冠带层结构v半钢丝子午胎带束层一般由半钢丝子午胎带束层一般由2-3层钢丝帘布组成，层钢丝帘布组成，v 带束层钢丝帘线选取带束层钢丝帘线选取v钢丝帘线要求有高的强度、刚性和抗冲击性能钢丝帘线要求有高的强度、刚性和抗冲击性能v 尼龙冠带层材料的选取尼龙冠带层材料的选取v一般尼龙冠带层采用尼龙一般尼龙冠带层采用
37、尼龙66帘线。帘线。v胎体结构胎体结构v半钢丝子午胎胎体一般由半钢丝子午胎胎体一般由1-3层纤维帘布组成。层纤维帘布组成。v胎体骨架材料胎体骨架材料v半钢丝子午线轮胎胎体骨架材料主要尼龙、人造丝和聚酯帘线。半钢丝子午线轮胎胎体骨架材料主要尼龙、人造丝和聚酯帘线。v胎圈结构胎圈结构v为提高胎圈刚性，在设计中胎圈部位采用加大胶芯和子口耐磨胶的硬度，或为提高胎圈刚性，在设计中胎圈部位采用加大胶芯和子口耐磨胶的硬度，或采用不同的包圈方法。采用不同的包圈方法。北京橡胶工业研究设计院北京橡胶工业研究设计院BRDI 子午线轮胎结构设计子午线轮胎结构设计3v各部位安全倍数的计算各部位安全倍数的计算v 胎体全倍
38、数的计算胎体全倍数的计算vK=2SNir/（P（R2K-R02）v 带束层安全倍数的计算带束层安全倍数的计算vK=DBcosa/（PR）v 钢丝圈安全倍数钢丝圈安全倍数K的计算的计算vK=2NS/P（R2K-R20）v2.3.2.7 轮胎成型机头宽度的计算轮胎成型机头宽度的计算v子午线轮胎成型工艺分一次法和二次法成型工艺：子午线轮胎成型工艺分一次法和二次法成型工艺：v成型机头宽度成型机头宽度BS按下式计算：按下式计算：vBS=2L/cos-2（Icos-C）v一次法平鼓式成型机头宽度的计算一次法平鼓式成型机头宽度的计算 BS=2L/v2.3.2.8 胎体纤维材料的性能特点胎体纤维材料的性能特点
39、v半钢子午线轮胎所用胎体纤维骨架材料主要有三种：尼龙、聚酯、人半钢子午线轮胎所用胎体纤维骨架材料主要有三种：尼龙、聚酯、人造丝，对胎体骨架材料的要求为：强度和初始模量要大，有良好的耐造丝，对胎体骨架材料的要求为：强度和初始模量要大，有良好的耐热性，在湿热条件下不降解，耐疲劳性能要好，尺寸稳定性好等。热性，在湿热条件下不降解，耐疲劳性能要好，尺寸稳定性好等。北京橡胶工业研究设计院北京橡胶工业研究设计院BRDI 子午线轮胎结构设计子午线轮胎结构设计3v国外几种轮胎设计理论简介国外几种轮胎设计理论简介vRCOT理论理论v该理论用来解决轿车子午胎产生侧偏角时引起胎面与路面接触不充分而发生一种皱曲该理论
40、用来解决轿车子午胎产生侧偏角时引起胎面与路面接触不充分而发生一种皱曲现象，提高其行驶性能。使轮胎具有更好的乘坐舒适性和更优异的制动性。现象，提高其行驶性能。使轮胎具有更好的乘坐舒适性和更优异的制动性。vTCOT理论理论v该理论适用于载重子午线轮胎，在不改变轮胎原有结构和材料的前提下，通过控制轮该理论适用于载重子午线轮胎，在不改变轮胎原有结构和材料的前提下，通过控制轮胎充气后胎体应力分布和充气形状的变化来改善轮胎性能。胎充气后胎体应力分布和充气形状的变化来改善轮胎性能。vDSOC-T理论理论v它运用它运用DSOC理论，其轮胎模型形状由内轮廓线理论，其轮胎模型形状由内轮廓线R1、R2和胎冠半径和胎
41、冠半径TR来决定，同时增来决定，同时增加了肩部胎冠半径加了肩部胎冠半径SR，利用这四个基本参数来控制行驶时轮胎的内部变形和接地状态，利用这四个基本参数来控制行驶时轮胎的内部变形和接地状态，从而达到提高性能的目的。从而达到提高性能的目的。vSCL理论理论vSCL理论是为确保乘坐舒适性和提高操纵稳定性而提出的，理论是为确保乘坐舒适性和提高操纵稳定性而提出的，vCSSOT理论理论vCSSOT理论是由前苏联于理论是由前苏联于1988年提出的。年提出的。vSTEM 理论理论vSTEM理论为了解决载重子午胎的带束层端部和帘布层反包端部容易出现应力集中，在理论为了解决载重子午胎的带束层端部和帘布层反包端部容
42、易出现应力集中，在这些部位的应变能也大的问题。这些部位的应变能也大的问题。vPSP和和PSP-F理论理论v是针对载重子午胎的设计提出的，主要是为了改进耐偏磨性提高胎面耐磨性，同时减是针对载重子午胎的设计提出的，主要是为了改进耐偏磨性提高胎面耐磨性，同时减少带束层端部的剪切应变，延长使用寿命。少带束层端部的剪切应变，延长使用寿命。北京橡胶工业研究设计院北京橡胶工业研究设计院BRDI 子午线轮胎的生产工艺及相关设备子午线轮胎的生产工艺及相关设备4子午线轮胎主要由胎冠、胎侧、胎圈三大区域组成。胎冠部分有胎面、带束层、帘布层和胎肩垫胶；胎侧部分有胎侧胶、帘布层；胎圈部分有钢丝圈、钢丝圈填充胶、帘布层和
43、胎圈钢丝加强层等。轮胎的胎里一般都有气密层。北京橡胶工业研究设计院北京橡胶工业研究设计院BRDI 子午线轮胎的生产工艺及相关设备子午线轮胎的生产工艺及相关设备4北京橡胶工业研究设计院北京橡胶工业研究设计院BRDI 子午线轮胎的生产工艺及相关设备子午线轮胎的生产工艺及相关设备4北京橡胶工业研究设计院北京橡胶工业研究设计院BRDI 子午线轮胎的生产工艺及相关设备子午线轮胎的生产工艺及相关设备4北京橡胶工业研究设计院北京橡胶工业研究设计院BRDI 子午线轮胎的生产工艺及相关设备子午线轮胎的生产工艺及相关设备4v 子午胎与斜交胎制造工艺比较1 1 1子午胎制造精度要求高2 2 2子午胎材料分布均匀性要
44、求高3 3 3子午胎工艺粘合性要求高北京橡胶工业研究设计院北京橡胶工业研究设计院BRDI 子午线轮胎的生产工艺及相关设备子午线轮胎的生产工艺及相关设备4v 北京橡胶工业研究设计院北京橡胶工业研究设计院BRDI 子午线轮胎的生产工艺及相关设备子午线轮胎的生产工艺及相关设备4v 主要制造工艺v 主要制造设备生胶混炼，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。北京橡胶工业研究设计院北京橡胶工业研究设计院BRDI 子午线轮胎的生产工艺及相关设备子午线轮胎的生产工艺及相关设备4v 子午线轮胎生产工艺条件:1、对温度和温度的要求
45、 2、对紫外线和臭氧的要求 3、对灰尘的要求北京橡胶工业研究设计院北京橡胶工业研究设计院BRDI 子午线轮胎的生产工艺及相关设备子午线轮胎的生产工艺及相关设备4v炼胶工艺及密炼机发展 原料生产前的准备A 阶段：到达仓库B 阶段：在仓库卸料和储存C 阶段：取样和控制D 阶段：混合和热空气加温室E 阶段：密炼机储斗F 阶段：密炼机储油罐G 阶段：称量 H 阶段：在密炼生产线上使用北京橡胶工业研究设计院北京橡胶工业研究设计院BRDI 子午线轮胎的生产工艺及相关设备子午线轮胎的生产工艺及相关设备4v混炼胶的生产工艺简介 原料生产前的准备1、一段母炼胶v用台式切刀和胶料称手工称量橡胶，之后投入密炼机中，
46、橡胶必须无冻块，硬块，发霉和潮湿，不能有杂质。v将已称量好的聚乙烯袋装的化工原料投入400型密炼机中。v碳黑和浅色填料依靠解包机和气动输送系统装入密炼机日储斗，然后自动称量并自动投入400型密炼机。v油装入储罐后自动称量，并可自动注入400型密炼机。v密炼机卸料后，胶料由辊筒机头挤出机挤出，胶片浸入隔离剂并在冷却装置上冷却后，在铁板上码放，通常叠片，落片温度应小于40，胶片厚度应控制在0.6至1.0厘米之间，宽度在80cm左右。北京橡胶工业研究设计院北京橡胶工业研究设计院BRDI 子午线轮胎的生产工艺及相关设备子午线轮胎的生产工艺及相关设备4v混炼胶的生产工艺简介 原料生产前的准备2、再炼胶和
47、二段母炼胶v二段混炼前，将一段母胶在胶料秤上称量，胶片导开时服从两板胶并用的原则。其后的操作方法与一段母胶相同。3、终炼胶v一段母胶、二段母胶或再炼胶在胶料秤上称量时均应服从两板胶并用的原则，之后与预先称量的EVA袋装的促进剂和硫化剂一同加入到270型密炼机中。密炼机卸料后，混炼胶在2684压片机上补充加工，胶片浸入隔离剂并在冷却装置上冷却后，在铁板上码放，通常叠片，落片温度应小于35，胶片厚度应控制在0.6至1.0厘米之间，宽度在80cm左右，用于下工艺挤出机冷喂料供胶的胶片宽度按规定执行。北京橡胶工业研究设计院北京橡胶工业研究设计院BRDI 子午线轮胎的生产工艺及相关设备子午线轮胎的生产工
48、艺及相关设备4v混炼胶的生产工艺简介 原料生产前的准备4、快速检验快速检验v在混炼胶通过压片机进入到胶片隔离冷却装置的过程中，每车胶料割取一个一定重量（通常约300克）的试样送往实验室进行快速检验，以确认胶料能否正常使用。快速检验项目包括：流变特性：ML1+4/100；门尼焦烧时间；流变仪曲线等。物理性能：硬度；比重；定伸应力；拉伸强度；扯断伸长率等。通常用于骨架材料覆胶的胶料还要进行金属粘合的检验。北京橡胶工业研究设计院北京橡胶工业研究设计院BRDI 子午线轮胎的生产工艺及相关设备子午线轮胎的生产工艺及相关设备4v混炼规程及炼胶注意事项va)母胶和终炼胶的混炼规程必须根据生产配方和胶料的性能
49、要求来制订，影响炼胶质量的主要工艺参数包括装胶容量、加料顺序、混炼周期中各阶段的转子转速及上顶栓压力，以及排胶时间及温度。vb)母胶和再炼胶：v母胶的生产可由上位机控制密炼机主机按预先设定的混炼规程来实现，主机的动作中包括：密炼周期开始计时或能量初始化。加料门的开启和关闭。来自胶料秤及储斗中的原材料称量后按操作步骤依次投 入密炼机中。周期执行期间密炼机上顶栓的上下移动。卸料门的开启和关闭。北京橡胶工业研究设计院北京橡胶工业研究设计院BRDI 子午线轮胎的生产工艺及相关设备子午线轮胎的生产工艺及相关设备4v混炼规程及炼胶注意事项vc)终炼胶：由上位机控制密炼机主机按照预先设定的混炼规程来实现，密
50、炼机的动作包括：周期开始记时或能量初始化。加料门的开启和关闭。胶料秤上的母胶及化学品投入密炼机。周期执行期间，上顶栓的上下移动。开启和关闭卸料门。vd)密炼机每个操作步骤可由混炼规程中设定的时间、温度或累计能耗三种参数单一或协同控制。ve)原材料称量公差按有关技术规定执行。vf)母胶和混炼胶的停放条件：母胶：使用温度：保持在20至40的温度范围内。停放时间：8小时至1个月。终炼胶：停放时间：8小时至1个月；粘合胶最多停放15天。使用温度：保持在15至35的温度范围内。北京橡胶工业研究设计院北京橡胶工业研究设计院BRDI 子午线轮胎的生产工艺及相关设备子午线轮胎的生产工艺及相关设备4v密炼生产设