輪胎設計基礎(chǔ)與增強

1、輪胎設計葩3i與增強輪胎兒何尺寸基礎(chǔ)輪胎設計幾何尺寸參數(shù)承受負荷的結(jié)構(gòu)部件輪胎胎體輪胎帶束層帶束層設計米英林常用的和新結(jié)構(gòu)倍耐力0。帶束層倍耐力0°帶束層改進結(jié)構(gòu)設計與增強設計安全系數(shù)胎體帶束層鋼絲包布(pp3-13)(ppi 4-27)(pp28-31)(pp32-34)(pp35-53)(35-41)(42-44)(45-48)(49-53)(pp54-61)(55)(56-58)(59-60)輪胎幾何尺寸基礎(chǔ)充氣管考慮充氣管的一部分，長度為i o在管子的中間平面和管的內(nèi)表面之間的空氣體積處于平衡輪廓。管中間平面的界面作用力f = 2r ",方向向上。充氣管的一半的外表

2、面施加在空氣體積向下的力必然等于f o因為在空氣管壁-半的總的力必須處于平衡狀態(tài)，則管壁單位長度的強力必然等于“島,因此;f=pr（波意爾壓力管公式）f/2f/2充氣薄膜充氣薄膜表面上的一個點x ,充氣壓力為p oci和cn為x的主曲率，則曲率半徑為'5 ,115。fi和fii為主曲率方向的單位長度的力，uq了i f 譏p= f c + f c 1薄膜的通用方程為八"門幾。我們假定薄膜由正交各向異性薄膜組成，這樣以來，方向u的力與第一主方向i的力比較可以忽略不計。在這種情況下，我們可以假設fii=0 ' /,=/薄膜平衡輪廓變?yōu)椋篺=p -p上式相當于充氣管波意爾公式

3、，它們的曲率半徑為恒值，并在一個方向為r ,而在其正交方向為0。子午線輪胎的基本力學fy基本假設子午線輪胎由完全子午方向的胎體和通常稱為帶束層的環(huán)形部件組成。我們考慮下述草圖，所示意的子午線輪胎 斷面rti兩半部分組成。右側(cè)僅顯示了胎體，更確切地說，如果不考慮帶束層的存在，它描述的是胎體簾線。讓我們考慮所提到的簾線，選擇任意一點p,它的坐標為兀和y,它在點a和點k之間變化，點4的定義為5角 為oo 5角是平衡輪廓的切線和通過p點的水平線之間的夾角。點k被認為是胎圈區(qū)域以外的胎側(cè)的第一個點，此處有胎體反包、胎圈填充膠和其他增強材料，此處的剛性可能 使胎體簾線處于子午方向排列的增強薄膜充氣平衡輪廓

4、的外邊。圖上左側(cè)部分增加了帶束層。點相應于右側(cè)的假設s點，是胎側(cè)平衡輪廓上鋪設的胎側(cè)的最后一個點，即在 帶束層影響之外的點。在設計者開始設計一個新項目時，做的第一件事就是確定在心y平面內(nèi)的k點和s點的坐標。平衡輪廓計算，就是基于假設胎體是一個不伸張的增強簾線排列組成的充氣薄膜，每根簾線都在子午平面內(nèi)。同 時，也假定，橫向（垂直于子午增強部件方向）的薄膜的模量是可以忽略的。充氣壓力被胎體簾線的張力全部平衡。平衡輪廓計算（1）我們可以寫出下式t = pp,此處/ （n加）是胎體單位橫向?qū)挾鹊奶囟◤埩?。p （加）是局部曲率半徑，pcnm2）是充氣壓力。我們稱辦（加'）是胎體簾線的頻度，即每米

5、內(nèi)的根數(shù)。我們假設，在成型吋，胎體鋪設在成型鼓上，它的半徑是以使胎體簾線有一個半徑為為g）的從實際考慮，旳等于成型鼓的半徑+內(nèi)襯層厚度+膠片厚度+半個胎體木身厚度。近似成型鼓的半徑+2.5mm；如果使用鼓肩胎圈夾持形式的成型鼓，其半徑相當于圖中z點的縱坐標。而如果輪胎在平式成型鼓設備上成型（如米其林），則所說的半徑相當于鋼絲圈的內(nèi)部半徑。增強簾線局部的頻率為yt = = p p y _-_-如果t （n）為單根簾線的張力，則我們可以寫出 f（幾兒）ott n或q尸（討（幾九匸（萬）（麗7），此處n二/0（2" jo）是胎體簾線的總根數(shù)。由于在笛卡爾坐標系中，曲率半徑卩一（廠），我們可

6、以寫成下面的二次微分方程:平衡輪廓計算（2）n= = f y（2tt） 70/0是在胎體斷面上相當于1弧度角度內(nèi)的簾線根數(shù)。它也可以定義為“角度密度”或角度的胎體頻度。表示為（根數(shù)/弧度）。它對應于一部分胎體簾布的簾線根數(shù)，其長度等于胎體鋪設的半徑旳。常數(shù)k可以這樣定義，它是每根簾線伸張力和充氣的比值，乘以胎體的角度密度。在量綱上k表示為（加2）,顯 然它對應于微分方程一次根的尺寸，因為y 7是一個尺寸，y 是（加）。常數(shù)可以認為是每個單位充氣壓力在單根簾線 上的張力指數(shù)，并且對于直（長的曲率半徑）胎側(cè)，它有“直”的高數(shù)值，對于高曲率（短的曲率半徑），它具有低數(shù) 值。因為上述微分方程是二次微分

7、方程，它的結(jié)果寫成帶有二個參數(shù)c1和c2的一系列的曲線；因為參數(shù)k是一個 未知參數(shù)，因此我們可以說，一般來講平衡輪廓可以滿足三個不同條件，它依賴于三個參數(shù)。平衡輪廓計算（3）通常，首耍的兩個條件是:1. 輪廓必須包括k點（兀=兀“ y=vk）2. 輪廓必須包括s點（兀二兀廠y =ys> 第三個條件通常是下列三個條件之一：b點的橫坐標，最大的輪胎弦的一半，必須等于兀（輪胎初步設計）s點的角度5必須等于預先確定的角度的數(shù)值（輪胎初步設計）k和s點之間的移動的簾線長度，必須等于一個確定的數(shù)值人（移動的輪胎輪廓計算）由于薄膜平衡輪廓微分方程不包括橫坐標兀的明顯的參照值，它就很容易表示為，如果/（

8、工）是一個結(jié)果，則/（x+c） 也是一個結(jié)果；這就意味著，平衡輪廓的胎側(cè)輪廓，在不改變形狀的前提下，在平行于兀軸方向上可以移動。第一頁的 圖中，a點的橫坐標設定為0。這樣，設想的無帶束層的子午線輪胎的斷面，可以以右半圖描述。在不改變形狀前提下,同樣的斷面可以在右部分按預想的移動量移動。當一個低斷面輪胎需要設計時，點4隨著整個平衡輪廓向右移動，結(jié)果,一個更大的帶束層斷面，從中心開始加了上去。這就是設計者要做的。平衡輪廓形狀平衡輪廓最重要的是，充氣薄膜形狀僅僅依靠于幾個參數(shù)，并且不能由其他方法控制。既使如果子午線輪胎在一個與平衡輪廓差別很大的形狀的模具內(nèi)硫化，而一旦輪胎充氣，它的形狀變化，直到達

9、到平衡輪廓。變形的膠料的高拉伸應力將引起膠料的早期損壞，但是在胎側(cè)區(qū)域，輪胎斷面形狀不受模具形狀的影響。小的斷面高度看草圖右側(cè)，顯然，如果在胎冠區(qū)域不加帶束層結(jié)構(gòu)，則轎車或載重子午線路輪胎的胎冠弧，就不是預想的那樣。（兒一兒）通常指出，如果兒 的值小，例如輪胎斷面高度和胎圈半徑比較可以忽略不計，則平衡輪廓接近比較穩(wěn)定的曲率半徑曲線。換言乙 就是接近一個園形曲線。自行車輪胎的斷面輪丿郭幾乎就是一個園形。平衡輪廓的數(shù)值計算通過數(shù)值計算橢圓積分，依據(jù)常數(shù)jq，卩4, vb，可以計算平衡輪廓方程:兀=心+ sy兒）2 2，此處f(y)-£r (222( 222 2l(ya -yb)v 一兒)

10、曲率半徑q和角度5由下式給出:2 2力一九2y2 2o = arccos；5 -汀輪胎設計幾何尺寸參數(shù)輪胎幾何尺寸設計設計依據(jù)：外直徑（胎冠）斷面寬輪網(wǎng)直徑斷面高二斷面寬x高寬比輪網(wǎng)寬輪胎幾何尺寸設計設計參數(shù)的選擇：胎面寬度帶朿層）胎冠厚度（胎面胎冠曲率胎圈厚度模型輪網(wǎng)寬度輪胎幾何尺寸設計胎面寬度必須接近帶束層寬度，此參數(shù)決定了s點的橫坐標外半徑、胎冠厚度和胎冠曲率，決定了 s點的縱坐標k點橫坐標是模型輪網(wǎng)寬度k點縱坐標等于輪網(wǎng)半徑+ 15 mm （對于標準p輪胎），如果胎圈厚度人于或小于通常值，則此值可大可小 b點橫坐標必須等于（寬度/2）胎側(cè)厚度行駛面寬度這是確定輪胎幾何尺寸的基本參數(shù)。它

11、不受規(guī)格尺寸（etrto表格）約束，是設計者的選擇。寬行發(fā)面是大部分適用設計性能的特例。寬帶束層通常導致大的5脅，因此有較大的胎體剛度，大的帶朿層邊緣胎體簾線拉力的垂直分量。這也意味著，b點（輪胎的弦）橫妙圻處于穩(wěn)定值，一個減小的胎側(cè)輪廓曲率，相應每根胎體簾線上總的拉力比較高的數(shù)值。寬胎冠的缺點，基本是在崎嶇不平道路上的乘坐舒適性的一定損失和增加滾動阻力。寬胎冠不利于水上漂浮性能。輪胎胎冠弧曲率（1）這是輪胎優(yōu)異轉(zhuǎn)向性能的最有意義的參數(shù)之一。胎冠曲率是控制接地印痕尺寸的最有力的參數(shù)，同時，還有5扇值和胎體簾線拉力。它經(jīng)常規(guī)定“箭頭標志”/,也就是外直徑圓周帶束層坐標丫和有效帶束層寬度邊緣坐標丫

12、之間的差值（mm）。帶束層部件的曲率弧半徑用下式計算：此處s是帶束層寬度的一半，p=（-）s兩個曲率半徑的胎冠，經(jīng)常被認為是低高寬比輪胎的最佳選擇，輪胎的中間部分較胎肩區(qū)域平坦。胎冠弧曲率(2)在以下兒個設想條件下，接地印痕的形狀是通過胎冠弧曲率來確定的: §角數(shù)值保持不變,即用b點橫坐標調(diào)整來補償s點的橫坐標的變化。帶束層部件的機械特性也保持不變,包括附加膠料的模量、帶束層簾線的模量和密度、帶束層角度、冠帶層特性。在上述提到的條件下,根據(jù)了午方向的曲率,設計者可以得到任何形式的印痕形狀:形式a是比較高的胎冠弧 曲率條件下得到的,形式b和c是在中等和低的胎冠弧曲率下得到的。 bc1k

13、 、丿胎冠弧曲率（3）-橢圓印痕形狀對改善操縱穩(wěn)定性和水漂有幫助。方形印痕是要求滾動阻力和磨耗性能的丄要發(fā)展目標。最好的組合通常是介于a和b之間的中間狀態(tài)。-印痕c通常稱為“沙漏”,顯然不好。對于非常低的高寬比的斷面輪胎,三種特殊形式顯示在下圖,形式c稱為骨形,是不好的!對于任何情況下,非常低的斷面高寬比的子午線輪胎的目標傾向于b,因為這種輪胎在操縱試驗時,性能是非常它的特點是優(yōu)異的抓著力和比較不耐磨耗的胎面配方。好的。而橢圓形式對磨耗不利;磨耗是超高性能輪胎的薄弱環(huán)節(jié),胎冠弧曲率（4）再強調(diào)一次,圖中所描述的得到的印痕形狀,可以由相等的胎冠曲率得到,也體現(xiàn)在胎側(cè)長度上。形式a是宙最 短的胎側(cè)

14、得到的,即最人的§角數(shù)值。 一旦輪胎模型制造出來,就沒有變更胎冠曲率的可能了。改變印痕的微小的變化就是要做: 如果印痕類似于c的特點,制作短的胎側(cè)新模型（新的側(cè)板費用低于胎面活絡模）。帶朿層和冠帶層選用不同材料和幾何參數(shù)（帶束層角度）。輪胎寬度（1）這個參數(shù)從理論上講，也不是設計者選擇的參數(shù)，因為外部總寬度在etrto表中給出了尺寸。但是，etrto比較大的公差是可以接受的，我們稱之為砌磁尺寸。真正的輪胎脹大表現(xiàn)為尼龍?zhí)ンw輪胎，特別是尼龍6。輪胎脹大在現(xiàn)代rayon人造絲和pet聚酯胎體是菲當磁，kevlar開夫拉和鋼絲簾線胎體實際上為0。設計者能夠控制龕殆處度在etrto標準之內(nèi)的

15、范圍，并且選擇薦滋飩胎寬度仍然在允許范圍內(nèi)。明顯的是，輪胎寬度的小的增量,導釵§角的明顯增加。d角的有效的改變，在先前的篇幅中已敘述。輪胎寬度（2）有關(guān)輪胎寬度的錯誤，通常發(fā)生在設計者被迫麥用初同濮型彩塊，用于一對新的胎側(cè)結(jié)構(gòu)強行限制模具的變 化，試圖從現(xiàn)有產(chǎn)品生產(chǎn)出循斷面龕胎。讓我們假設我們不得不用235/60r16斷面成型一個新的235/50r17規(guī)格，現(xiàn)有規(guī)格印痕是滿意的。如果我們決定了必須成型新的模型的胎側(cè)，這樣我們要得到的低§角的新的輪胎寬度與此相同，則印痕將出現(xiàn)“沙漏”形。唯一的出路是減少新輪胎寬度5加加，如果減以后寬度在etrto內(nèi)，則一切ok,不然就麻煩了。

16、當設計一個新輪胎時，我幻必頷考慮用相同活絡塊做低高寬比產(chǎn)品的想法：齊恤用略微大的輪胎弦和i或胎冠 比較好，這樣低高寬比規(guī)格輪胎也磁么嗟范窗內(nèi)。輪胎外直徑這個參數(shù)也是設計者不能選擇的參數(shù)，因為在etrto表中給出了輪胎外直徑。-要注意的是，外直徑增加導致&角的增大。一個比較大的輪胎要好于一個比較小的輪胎,但其成本明顯的高了。還要指出，外直徑的增加，將改善操縱穩(wěn)定性和滾動阻力；從原則上講，增大了 5脅，舒適性有負面彩響，然而作用是不明顯的。模型設計通過追蹤胎側(cè)平衡輪廓的軌跡和所需要的帶束層斷面，確定充氣輪胎斷面之后，設計者就能夠設計模型輪廓，這時要考慮不同輪胎膠料的厚度。這個階段就產(chǎn)*了繪

17、制充氣輪胎斷面。最后設計模型，輪胎在模具中的輪蜩寬度，即兩個胎鋼絲的距離，要大于輪胎中的同樣的距離。為了避免在關(guān)鍵區(qū)域產(chǎn)生更大的疲勞變形，模型屮的s點和k點的簾布層線的切線，必須平行于充氣斷面的同一（米西林）是不必需的。條切線。保證k點簾布層線角度的要求，對“園斷面”鋼絲|模型中的胎側(cè)簾線長就必須與充氣輪胎的相同長度相匹配。當然，模型中的簾布層線必然與平衡輪廓有些差別。然而，在部件無明顯強迫局部變形情況下，它必須適應充氣輪胎的形狀。適當?shù)能浖_發(fā)出來，可以使設計者不必太麻煩的繪出“類平衡輪廓”。用戶要求、汽年蛾這廠還沒有很好地意識到，隨著遠遠高于etrto國際標準要求的精度水平的提高，現(xiàn)在的輪

18、胎生產(chǎn)者能 夠控制輪胎的幾何尺寸特性。他們中的許多人認為，為了使輪膾更好地符合他們親身設計的車輛的設計目標,輪胎尺寸才是輪胎的特性。最普遍的要求，建得蟄一個比較大的輪胎,即輪胎尺寸公差范圍更大；顯然，這就是有“更大”或“更好特性” 的要求。但是，問題并不僅僅是這樣，例如，由于項目技術(shù)特性要求某個輪胎規(guī)格，而使設計者陷于麻煩。而且，他發(fā)現(xiàn)， 在懸掛系統(tǒng)式車身，甚至在卡車存放備用胎處，沒有足夠的空間。同吋，乂產(chǎn)生了這樣的情況，制造廠a想要大的輪胎，而制造廠b想要小的輪胎！而寫在胎側(cè)的輪胎規(guī)格又必須 相同。這又迫也輪胎主產(chǎn)者制造相同規(guī)格的不同尺寸的輪胎；于是對一個單一車輛制造者的特定尺寸，給予特殊標

19、志， 小的星號，小的圓周，小方塊等等。這種結(jié)果導致了不必要的生產(chǎn)工廠的麻煩，增加成本和發(fā)貨難度。承受負荷的結(jié)構(gòu)部件胎體和帶束層的承載負荷分布當負荷施加到充氣輪胎的時候,會發(fā)生什么情況呢?帶束層在接地印痕變?yōu)槠教?，圓周和了午方向的曲率設定為oo胎體在帶束層邊緣幾角低于無負荷狀態(tài)，并且施加在胎體簾線上的力的垂直分量就減少o這意味著，所說的向車輪中心的簾線拉力減小。因為帶束層本身的總長度幾乎不伸張，即比較穩(wěn)定，并但印痕以外的帶束層部分，隨著車輪屮心向前移動。在與卬痕位置相對的胎冠的帶束層張力將增加，接近這個位置的胎體簾線曲率將減少，并且?guī)捉且苍黾?。最終的結(jié)果是，在印痕內(nèi)的輪網(wǎng)上胎體簾線的張力低，而在

20、高于位置上對應的點就高。結(jié)果，輪網(wǎng)被拉向前, 這樣就達到了負荷平衡。很顯然，輪網(wǎng)上的力僅僅由胎體簾線提供（胎體剛性），這也顯示出，從印痕向整個輪胎結(jié)構(gòu)傳遞周向力來看（帶束層剛性），帶束層各層有著非常重耍作用。一個子午線輪胎結(jié)構(gòu)，某些方面類似于自行車輪胎，子午線輪胎胎體簾線是輪輻，帶束層是輪刪。保持充氣壓力通常，胎體耍求有適當高的安全倍數(shù)，纖維胎體的甚至達到10： lo過高的充氣壓力，輪胎總是在胎如果胎體不損壞。通常，在被路邊石條式石頭沖擊，造成胎體簾線1根或多根短裂時，就會發(fā)生胎體損傷（特別在轎車輪胎）；沖 擊斷了的1根或多條簾線并且在充氣后，在胎側(cè)膠和胎體之間產(chǎn)生的鼓包（空氣鼓），則輪胎將在

21、短時間內(nèi)損壞。當“胎體強度系數(shù)”過高，內(nèi)襯層的鹵化膠料可能在胎里被擠壓，在輪胎防擦線區(qū)域進入胎體簾線，此處正是有 效密度較低處；如果這種情況的輪胎沒有被質(zhì)量控制人員挑揀出來，則胎體最終就會在相鄰的未損傷簾線之間產(chǎn)生特殊 的徑向裂口而破裂。兩層胎體層做的輪胎，本質(zhì)上是安全的。因為用兩層簾布時，上面提到的缺陷實際上不能發(fā)生。不過為了改善滾 動阻力，降低重量和成本，輪胎制造廠已經(jīng)轉(zhuǎn)向生產(chǎn)單層胎體。卡車輪胎鋼絲胎體的損壞更頻繁；大多數(shù)嚴重損傷是拉鏈爆破；就是與胎體簾線垂直方向直接切斷；原因是1根或多根簾線的腐蝕破壞，引起相鄰簾線超過應力，最后他們都損壞了；單絲的損壞形式（非腐蝕）極易擴展為杯形式或 錐

22、形損壞，這種情況發(fā)生在超負荷極限；腐蝕的發(fā)生，是由于內(nèi)襯層損壞，濕度滲入到胎體簾線，這種損壞在無內(nèi)胎輪 胎安裝在輪網(wǎng)上時發(fā)生的。輪胎結(jié)構(gòu)部件子午線輪胎有4種結(jié)構(gòu)部件組成:1個胎體 2個鋼絲圈1個帶束層：帶束層通常有兩層斜交帶束層；摩托車輪胎帶束層是單根纏繞的金屬或芳綸簾線 大部分輪胎還有：冠帶層某些輪胎還包括:胎圈增強包布°鋼絲簾線卡車輪胎包括: -層穩(wěn)定帶束層或作為選擇的，在帶束層邊部的纏繞的兩層° 一層帶束層保護層輪胎胎體輪胎胎體胎體的主要功能：保持充氣壓力傳遞從胎圈到胎冠輪胎結(jié)構(gòu)（帶束層）的力胎體增強材料的要求：強度低的應力順從性（高模量）在硫化過程屮低的熱收縮低蠕變

23、對橡膠過渡層很好的粘合，或更精確的說，對粘合鍍層很好的粘合增強簾線的耐壓縮疲勞必須足夠，以避免在簾布層反包外或附近造成疲勞損壞，要有足夠高的扭轉(zhuǎn)水平。膠料配方要求：低滯后損失“合適”的模量好的粘合半成品強度從胎圈到胎冠結(jié)構(gòu)的力的傳遞因為輪輜是懸掛于圓周排列的胎體簾線上，所以輪胎要能夠承受負荷。胎圈上所有胎體簾線的結(jié)果總力，必須等于并相反于通過車輛施加在輪輜上的垂直力、周向力和側(cè)向的總力。垂直力和側(cè)向力導致胎體斷面在子午平面內(nèi)變化，一直延伸到印痕面積內(nèi)。制動和加速的縱向力引起的圓周應力，被依賴于胎體和胎側(cè)膠料動態(tài)模量的胎側(cè)結(jié)構(gòu)的剪切剛度所抵消。增強材 料的剛性的作用，在決定輪胎圓周抗扭曲剛性方面

24、，不是很有意義的。帶束層在接觸地面變?yōu)槠教箷r，rti于幾乎不延伸，所以接地印痕的帶束層部分的長度趨于保持穩(wěn)定；隨著整個胎側(cè)結(jié)構(gòu)的剪切變形，這樣就引起在導向和拖動的接地印痕的邊緣的胎體簾線，從了午面內(nèi)偏離；這就是胎體部件和胎側(cè)膠料能量損失的重要原因。輪胎帶束層帶束層（1）帶束層功能沒有帶束層的子午線輪胎，有一個完全圓胎冠輪廓（q，二常數(shù)）；而帶束層外延剛度使它幾乎成平坦的。此外，帶束層還有一個作用，就是提供印痕面積平面內(nèi)所有需要的剪切剛度。如果這個剛度不足，輪胎的轉(zhuǎn)彎剛 度也是不足的。帶束層部件還具有某些彎曲剛度的特性，在輪胎的急轉(zhuǎn)彎試驗屮證明，應力水平和uhp高性能僑車輪胎胎面膠生 熱的負作用

25、的影響。因為接地印痕的長和面積相反作用，所說的彎曲剛度應該是盡可能的小。帶束層(2)帶束層的外延負荷獲得外延剛度環(huán)形結(jié)構(gòu)部件的最好的方式，依靠0。帶束層鋪設的單根纏繞。如果我們假定，所說的部件是足夠?qū)挻螅灾驴梢院雎赃叢康淖饔茫@樣，它的子午方向曲率為0,我們可以寫成：7f-r *(p + pc) =r + m co rc)此處：/是單位長度的拉力(n/m)p是充氣壓力(pa)pc對應于離心力的平衡氣壓（pa）m是胎冠單位帶束層面積的特定質(zhì)量（kg/n?）e是車輪角速度（rad/s）%是胎冠單位部件的離心半徑（m）帶束層（3）帶束層外延負荷矩形斷面環(huán)帶的近似離心半徑為:3此處，和o是環(huán)帶內(nèi)部和

26、外部半徑，如果比率o/i接近1,則上血的數(shù)值接近算術(shù)平均值（o + i） /2。如果t是作用在單根纏繞線繩上的負荷，并且n是單位寬度的線繩數(shù)目（表示為m1）,它的數(shù)值如下:t=fln帶束層（4）外延負荷如果一個轎車輪胎的外直徑0.7 m,帶束層半徑接近0.684 m,胎冠離心力半徑假設近似等于0.690 m,由于在內(nèi)殼 層,胎冠單元質(zhì)量稍大，我們可以假設進位到1.5 g/cm2或150kg/m2。如果速度為300 km/h,假設輪胎滾動周長為0.7x3.02m=2.114mo車輪轉(zhuǎn)動頻率為（300/3.6） /2114=3842 hz,并 且它的角速度為3&42x2x n =247.6

27、8 rad/so與離心力的平衡壓力為：pc =15.0x247.682x0.690/2 pa = 317462 pa = 0.317462 mpa = 3.175 bar如果充氣壓力為2.5 bar (250000 pa),每單位寬度帶束層負荷為: /= (0.684/2) x (250000+317462) mn/m = 194072 n/m = 19407.2 n/dm如果帶束層是100根/dm單根纏繞，則單根簾線負荷t = 194.072 n離心力承擔總負荷的56%。帶束層(5)在交叉帶束層上的負荷如果纏繞0。帶束層代之以兩層角度.0和&角，則單根簾線的負荷為:2'n -

28、cos2(0)此處，n是兩層中每一層的寬度，如果0等于0,要考慮兩層0。是結(jié)構(gòu)部分的事實，從而計算每根簾線的負荷。必須指出，這是帶束層簾線負荷的粗略計算，因為計算吋未考慮邊部作用，帶束層邊部的胎體拉力和帶束層的子午線的曲率。只有精確的fea有限元分析,才能夠提供帶束層增強簾線的拉力和帶束層附加膠料的剪切力的可信評估。顯然，帶束層拉力在最大外圓周處是最大值，在帶束層邊緣處為oo另一方面，膠料的剪切力在最大圓周區(qū)域為0,在 接近帶束層邊緣達到最大值；如果右半帶束層為正值，則左半帶束層為負值。帶束層（6）為什么不使用o °帶束層0°帶束層不能夠提供車輛轉(zhuǎn)彎剛度需要的足夠的剪切剛度

29、，這是對摩托車輪胎的標準答案。在此，它轉(zhuǎn)彎時的側(cè)向力由傾角，而不是由側(cè)偏角提供的。必須還有其他結(jié)構(gòu)部件來提供。如果這個元件是兩個交叉帶束層，可以選擇的角度是+45。和45。轎車了午線輪胎，通常由18。30。范圍的+ 0和0角鋪設的鋼絲簾線組成。通常結(jié)構(gòu)，事實上選擇的角度為45°和0。之間。使用單純的0。纏繞的想法，是為了承受外延的負荷。另外增加一個抗剪切環(huán)形部件，這是結(jié)構(gòu)上的說法，而實 際在商用僑車輪胎還沒有使用。上述原則的第一個商業(yè)應用，應該是米西林超級單胎卡車胎。帶束層（7）米西林xone超級單胎帶束層(8)米西林xone米西林的xone是一種超級單胎，即載重卡車驅(qū)動軸安裝配置的

30、雙胎，由一個輪胎代替。它的結(jié)構(gòu)從根本上區(qū)別與卡車胎標準帶束層，這些卡車胎帶束層有一個穩(wěn)定層、二個承載負荷的交叉層、一個保 護層，平行于最后的工作層。米西林xone特點是一個穩(wěn)定層，以90。鋪設（綠色），第工作層，顯然鋪設45。（紫色），負荷幾乎全部由纏 繞的0。承擔（灰色），在米西林稱為無限圈繞，第二個t作層45。（橙色）和平行與最后t作層的標準保護層（蘭色）, 組成完整的帶束層。無限圈繞由包括有一定數(shù)目的鋼絲簾線的窄條纏繞而成；445/50r22.5規(guī)格，簾線結(jié)構(gòu)為3x0.32+6x3x0.28。在 中心的3個0.32mm單絲的股繩，大于包圍它的股繩，這是為了改善橡膠對內(nèi)部簾線的滲透。米西林

31、的小冊子資料，要求改善了的印痕（更長），并且減少輪胎脹大，這是因為充氣壓力和離心力的原因。作為事實上不伸張的0 °層和柔韌的45 °交叉的結(jié)構(gòu)特點,期望一個優(yōu)異的剪切剛度。帶束層（9）子午線輪胎增強部件:123456帶束層 過渡層 胎面下層 子午方向胎體層 鋼絲包布鋼絲圈23卡車胎帶束層的標準結(jié)構(gòu)依賴于第 一個大角度(50° -60° )的穩(wěn)定層和兩 個小角度(20° -30° )交叉承擔負荷層。 顯然，交叉的兩層的第一層和穩(wěn)定層的方 向相反。上述講過的結(jié)構(gòu),加上一層保護層, 它平行于最末的工作曾并且正常用高伸 長鋼絲簾線。其結(jié)果它具

32、有了除了保護功 能以外的其他功能。這種結(jié)構(gòu)性保護帶束 層的功能，防止由于夾在胎面花紋溝內(nèi)的 石頭引起的意外損傷。米西林總是應用具有穩(wěn)定層(対 和lb)的斯普利特專利技術(shù)的結(jié)構(gòu)。帶束層（10）倍耐力的0?？ㄜ囕喬ケ赌土榻B一種特殊的結(jié)構(gòu)，兩條交叉承擔負荷層；在交叉帶束層邊上，鋪設兩層25mm寬的he高伸長鋼絲簾線 的結(jié)構(gòu)（兩周搭頭60-80mm）, 一層保護層加在兩個肩部纏繞層中間。他的優(yōu)點如下:降低重量和成本 更好地控制接地卬痕的形狀 減少了高速和離心力下的肩部脹人改善了低高寬比輪胎的均勻磨耗結(jié)構(gòu)上的主要問題是0°搭接產(chǎn)生的問題，搭接在帶束層部件上不連續(xù)的，并且本身引起了不均勻磨耗；

33、另外，搭 接處增加了厚度（搭接處為3層），在再刻和翻胎上也有問題。最好的解決辦法，是用單根纏繞簾線代替25mm寬的帶，或叮能的話，2根或3根簾線的窄帶纏繞。nn«畫 n最新的倍耐力0°帶束層卡車胎新的13r22.5規(guī)格，為公路、碼頭、工地而設計，在各種條件先使用, 保證了極完善和很高的翻新性。簾線尺寸/簾線膠料 推進結(jié)構(gòu)完善蜂巢結(jié)構(gòu)胎圈 容易安裝的高曲撓性零度結(jié)構(gòu)高的使用壽命保證了翻 胎性倍耐力技術(shù)發(fā)展保證13r22.5獲得的 性能包括：13r22.5規(guī)格輪胎在公路/非公路和非公路使用，有著史好的胎而耐磨 性、耐撕裂和耐裂口。倍耐力0。帶束層卡車胎優(yōu)越性 0 °帶

34、束層結(jié)構(gòu)有著非常好的使用效果,特別是低高寬比輪胎,如超單胎。傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)（1層過渡層層工作層+1層保護層）在帶束層邊緣保持充氣壓力,有比較差的效果。在交叉帶束層里,承擔最臨界負荷的部件,是兩層交叉增強部件之間的橡膠層。傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)需要一種具有優(yōu)異的 抗疲勞性能的,相當剛性的附加膠料,更精確的說,具有非常低的裂口增長率的膠料。這就是常說的眾所周知的米西林的簾線附膠。帶有鉆松香烯桂的高硫磺含量配方,帶有粘合力增強劑，交聯(lián)密度 增強劑,需要密煉機的高投入價格，和所有工藝的很高水平控制。 0 °帶束層結(jié)構(gòu)使得鋼絲簾線的張力,能夠更好的利用,并j1減輕附膠膠料的應力?？赡苁褂酶阋说哪z料而且這種膠料

35、的工藝也更容易。由于用三層帶束層帶替代四層帶束層,所以成本更便宜,重量更輕。倍耐力0。帶束層卡車輪胎的不足老式的0 °帶束層結(jié)構(gòu)的缺點,實際上沒有介紹o °增強結(jié)構(gòu)部件的承擔負荷的概念。另一方面,它們提到了上述部件的結(jié)構(gòu)方法是帶有搭頭的纏繞兩層復膠條。這種工藝不受歡迎的根源是:0。部件搭頭處的厚度增加，引起了輪胎翻新時產(chǎn)生問題，胎面打磨時，經(jīng)常碰到搭頭處的簾線。搭頭點增加了剛度的不平坦點。這對新輪胎的均勻性不利。這也引起了輪胎肩部的花紋磨耗不均勻。制作肩部增強材料使用帶子，也意味著平式成型鼓上的沉積，這也伴隨著帶束層部件在子午弧半徑，以及印痕 上壓力分布的不連續(xù)。這也不利于

36、均勻磨耗。即使在0。帶束層使用he高伸長簾線減輕了上述因素，上述的作用仍然應引起關(guān)注。倍耐力0?？ㄜ囕喬鴮樱ɡ鲜剑┰谧游缁“霃缴系牟贿B續(xù)如上圖:第一承受負荷層：第二承受負荷層：紅 0°帶束層條：綠保護帶束層：粉頭際的不連續(xù)并不真的如圖不那樣糟糕，因為在硫化輪胎里，高伸長he簾線在0。帶束層條內(nèi)部邊緣有些伸張。 盡管這樣，還是不能忽視的。倍耐力卡車輪胎0。帶束層（老式）在° °帶束層的搭接處如左側(cè)肩部,由于增加了厚度,翻胎時就有了問題。第一承受負荷層：紅第二承受負荷層： 0°帶束層：綠保護帶束層：粉右邊和左邊肩部的搭接，不在胎冠的同位置，這是為了減少徑

37、向力變化的不利影響。倍耐力卡車輪胎0。帶束層（簾線纏繞）綠色條是由單獨復膠簾線或兩根簾線復膠條纏繞而成。纏繞操作可以在螺旋管狀表面的成型鼓上輕易完成。子午弧半徑?jīng)]有任何的不連續(xù)。第一承受負荷層：紅第二承受負荷層：蘭 0°帶束層：綠保護帶束層：粉 簾線結(jié)構(gòu)的選擇，并不限于he高伸長形式。無搭接保證了容易翻新。0°帶束層卡車輪胎帶束層（簾線纏繞）綠色條是由單獨復膠簾線或兩根復膠簾線條纏繞而成。纏繞操作可以在螺旋管狀表面的成型鼓上輕易完成。子午弧半徑?jīng)]有任何的不連續(xù)性。單層纏繞的采用,降低了來自帶束層的平面剛度。第一承受負荷層：紅第二承受負荷層： 0°帶束層：綠保護帶束

38、層：粉簾線結(jié)構(gòu)的選擇，并不限于he高伸長簾線。無搭接保證了容易翻新，減少纏繞的0。帶束層厚度較老式的更好。結(jié)構(gòu)設計和增強設計安全倍數(shù)輪胎各部件初步設計的基本公式，在前面的敘述中已給出。允許設計者對充氣壓力和在最高速度下的角速度，作一個粗略的計算。確定某種材料是否適應于給定的，我們必須確定的合理的安全系數(shù)。胎圈鋼絲總是比較薄弱的輪胎結(jié)構(gòu)部件。由于它是由大直徑鋼絲制造的，以及輪輜的特殊保護作用，即使它雖受 意外沖擊，使用具有延伸性的回火鋼絲，這樣，具有4倍的安全倍數(shù)是足夠的。胎體更多的承受意外損傷：因此對轎車和摩托車輪胎，通常有大于10倍的安全倍數(shù)；胎休的外延剛性對改善操 縱試驗是有好處的。至于鋼

39、絲胎體載重卡車胎，通常認為5倍左右是足夠的。轎車輪胎的帶束層一般設計為比較高的安全倍數(shù)，這是為了給合理的駕駛性能提供足夠剛性的材料。通常要保證高于10倍的安全系數(shù)。然而，對于低斷面uhp超高性能轎車輪胎不是這樣；即使使用比較薄弱的鋼絲簾線，非常寬的帶束層剪切剛度也是足夠大的。此外，輪胎的最大變形必然被輪網(wǎng)的尺寸限定。這樣以來，低于或等于5倍的安全倍數(shù) 被認為是可以接受的。uhp高性能摩托車輪胎，考慮到有意義的離心力張力，被認為安全倍數(shù)不高于5倍。同樣的系數(shù) 對于卡車胎，也是適宜的，因為工作層帶束層還被保護層保護。卡車輪胎胎體增強靜態(tài)負荷和伸長變形由胎側(cè)長度嚴格限定。動態(tài)變形的最大點在b點、,相

40、應于輪胎的最大弦。胎體的最劇烈的疲勞,絕大多數(shù)發(fā) 生在接近b。多數(shù)胎圈區(qū)域的疲勞發(fā)生在膠料層,更準確的說,發(fā)豐在不同膠料間的界面,例如胎圈填充膠和胎體反包;胎圈 疲勞壽命通過避免壓出表面的氧化而獲得很大的改善,所以要要求低的擠出強度，半制品膠料防紫外線。另外的疲勞發(fā)生在反包和鋼絲包布端點處,胎圈斷面尺寸的精心設計是改善輪胎疲勞壽命的途徑。胎圈鋼絲圈的形式也對決定胎圈疲勞壽命是非常重要的?？ㄜ囂ヌンw簾線是完全同向捻,在和互磨擦方面，單絲z間線接觸遠遠優(yōu)于點接觸。標準的高質(zhì)量的胎體簾線,過去是7x4x0.175ll。為了獲得高曲撓性能簾線和避免胎胚反包端點開裂,小直徑簾線是必需的。工藝質(zhì)量改進,更

41、好的膠料粘合性能,更少的胎胚存放時間,使用大直徑單絲020和0.22簾線成為可能。永遠不要將胎胚置于硫化區(qū)的熱環(huán)境中。然而,值得記住的是低直徑簾線的疲勞性能是更好的。增強材料的變化：鋼絲簾線市場趨勢卡車輪胎胎體:前景趨勢是乘用“緊密型簾線” 020七18 x0.175或0.22+18 x0.20,這一點指出來是有益的。1vl8這個方案,是用 新的生產(chǎn)機械制造的,在幾何尺寸和機械性能方面,1+6+12等同的。不過,工業(yè)加工成本顯著的降低。緊密型簾線 實際上有其薄弱性:中心單絲不是螺旋形成型;并且比周圍單絲有更大的應力,它經(jīng)常形成第一個疲勞點。米西林仍然經(jīng)常把緊密型簾線用于22.5英寸胎體時,而繼

42、續(xù)依靠于3七975x022w用于20寸有內(nèi)胎輪胎。米西林制造商買入大量的3+9x0m5,非常高的密度,用于19.5和17.5英寸的產(chǎn)品,用于大型運輸車。簾線密度和固定間距鋼絲簾線:確定鋼絲簾線最大和最小密度的固定間距的重要原則，是固定間距的構(gòu)成是否在04mm和l5mm之間。另外一個可接受的原則是，固定間距必須在30%和60%之間，這個標準與前面的規(guī)定絕大部分相符。如果簾線直徑為1mm，固定間距0.4mm,相應比例為28.5714%，固定間距1.5mm,相應比例為60.00% o最大簾線密度不能超過上述規(guī)定，避免簾線之間沒有足夠固定間距。成型時，胎體要有足夠的膠料，有效地填充簾線之間間隙。如果這個耍求不能實現(xiàn)，則保證不了簾線有均勻密度，胎體產(chǎn)生破裂。高質(zhì)量的天然膠的附膠，可以幫助避免這個問題。如果密度高，通常采用規(guī)定加厚簾布的方法。最小密度要求，是輪胎