輪胎基本知識(shí)、結(jié)構(gòu)、骨架材料

1、輪胎基本知識(shí)、結(jié)構(gòu)、骨架材料知識(shí)問(wèn)答1. 世界輪胎工業(yè)的發(fā)展歷程是怎樣的？輪胎是汽車(chē)的重要部件之一，它直接與路面接觸，和汽車(chē)懸架共同來(lái)緩和汽車(chē)行駛時(shí)所受到的 沖擊，保證汽車(chē)有良好的乘座舒適性和行駛平順性；保證車(chē)輪和路面有良好的附著性，提高汽車(chē)的 牽引性、制動(dòng)性和通過(guò)性；承受著汽車(chē)的重量，輪胎在汽車(chē)上所起的重要作用越來(lái)越受到人們的重 視。一、輪胎的發(fā)展歷程 很早以前輪胎是用木頭、鐵等材料制成，第一個(gè)空心輪子是 1845 年英國(guó)人羅伯特·湯姆遜發(fā) 明的，他提出用壓縮空氣充入彈性囊，見(jiàn)圖1。以緩和運(yùn)動(dòng)時(shí)的振動(dòng)與沖擊。盡管當(dāng)時(shí)的輪胎是用皮革和涂膠帆布制成， 然而這種輪胎已經(jīng)顯示出滾動(dòng)阻力小的

2、優(yōu)點(diǎn)。 根據(jù)這一原理， 1888 年約翰·鄧 錄普制成了橡膠空心輪胎，隨后托馬斯又制造了帶有氣門(mén)開(kāi)關(guān)的橡膠空心輪胎，可惜的是因?yàn)閮?nèi)層 沒(méi)有帆布， 而不能保持一定的斷面形狀和斷面寬。 1895 年隨著汽車(chē)的出現(xiàn)， 充氣輪胎得到廣泛的發(fā) 展，首批汽車(chē)輪胎樣品是 1895 年在法國(guó)出現(xiàn)的，這是由平紋帆布制成的單管式輪胎，雖有胎面膠 而無(wú)花紋。圖 1 世界上第一只充氣式輪胎十分簡(jiǎn)單圖 2 先進(jìn)的高速轎車(chē)子午線(xiàn)輪胎直到 1908 年至 1912 年間，輪胎才有了顯著的變化，即胎面膠上有了提高使用性能的花紋，從 而開(kāi)拓了輪胎胎面花紋的歷史，并增加了輪胎的斷面寬度，允許采用較低的內(nèi)壓，以保證獲得較

3、好 的緩沖性能。 1892 年英國(guó)的伯利密爾發(fā)明了簾布， 1910 年用于生產(chǎn)，這一成就除改進(jìn)了輪胎質(zhì)量， 擴(kuò)大了輪胎品種外，還使外胎具備了模制的可能性。隨著對(duì)輪胎質(zhì)量要求的提高，簾布質(zhì)量也得到 改進(jìn)，棉簾布由人造絲代替，上世紀(jì) 50 年代末人造絲又被強(qiáng)力性能更好、耐熱性能更高的尼龍、 聚酯簾線(xiàn)所代替，而且鋼絲簾線(xiàn)隨著子午線(xiàn)輪胎的發(fā)展，具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。1904 年馬特創(chuàng)造了炭黑補(bǔ)強(qiáng)橡膠， 大規(guī)模用于補(bǔ)強(qiáng)胎面膠是在輪胎采用簾布之后， 因?yàn)樵谶@之 前，帆布比胎面在輪胎使用中損壞得還要快， 炭黑在膠料中的用量增長(zhǎng)很快， 上世紀(jì) 30 年代每 100 份生膠中使用的炭黑也不過(guò) 20 份左右，這時(shí)主要

4、在胎面上采用炭黑，胎體不用，現(xiàn)在已達(dá)50份以上。胎面中摻用炭黑以前，輪胎大約只行駛 6000km 就磨光了，摻用炭黑后，輪胎的行駛里程很快 就得到顯著的提高。 現(xiàn)在一組貨車(chē)輪胎大約可行駛 10萬(wàn)公里，在好的路面上， 甚至可達(dá) 20 萬(wàn)公里。 因此 1913 年-1926 年，因發(fā)明了簾線(xiàn)和炭黑輪胎技術(shù)，為輪胎工業(yè)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。1937 年，世界著名的米其林輪胎公司開(kāi)始研制子午線(xiàn)輪胎，并于1946 年生產(chǎn)子午線(xiàn)結(jié)構(gòu)的輪胎，子午線(xiàn)輪胎的誕生， 標(biāo)志著輪胎業(yè)的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)新的時(shí)代， 它開(kāi)創(chuàng)了輪胎發(fā)展史的新紀(jì)元。在美國(guó)于 1896 年第一家制造充氣輪胎的廠(chǎng)家是古德里奇公司（ Goodrich ）。

5、在中國(guó)于 1931 年在上海的一家輪胎制造廠(chǎng)生產(chǎn)出國(guó)產(chǎn)第一條汽車(chē)輪胎。 輪胎的生產(chǎn)經(jīng)歷約一個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，由原來(lái)的基本接近于手工制作，見(jiàn)圖3，逐漸發(fā)展到半自動(dòng)化生產(chǎn)，近十年世界上很多知名的輪胎公司紛紛對(duì)輪胎特別是子午線(xiàn)輪胎的生產(chǎn)工藝進(jìn)行改 進(jìn)，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，同時(shí)也降低了生產(chǎn)成本，當(dāng)今的輪胎及輪胎生產(chǎn)技術(shù)已較為先進(jìn)見(jiàn)圖 2 和 圖4二、新興的子午線(xiàn)輪胎生產(chǎn)工藝1. 米其林 C技術(shù)全稱(chēng)為 Command+Control+Communication Manufacture ，建議譯為 “指揮控制通訊 與制造一體化系統(tǒng)” 。技術(shù)有項(xiàng)要點(diǎn)：連續(xù)低溫混煉；直接壓出橡膠件； 成型鼓上編織 纏繞骨架層；預(yù)

6、 硫化環(huán)狀胎面；輪胎電熱硫化。 C M技術(shù)的關(guān)鍵設(shè)備是特種編織機(jī)和擠出機(jī)。 CM 技術(shù)通過(guò)以成 型鼓為核心，合理配置特種編織機(jī)組和擠出機(jī)組而得以實(shí)現(xiàn)。特種編織機(jī)環(huán)繞成型鼓編織無(wú)接頭環(huán) 形胎體簾布層和帶束層，并環(huán)繞成型鼓纏繞鋼絲得到鋼絲圈。擠出機(jī)組連續(xù)低溫（ 90 以下）混煉 膠料，壓出胎側(cè)、三角膠條以及其它橡膠件。C M技術(shù)特點(diǎn)是：部件既不經(jīng)過(guò)冷卻停放，也不需要再加工或預(yù)裝配，直接送到成型鼓上一次性完成輪胎成型。在成型過(guò)程中，成型鼓一直處于加熱 狀態(tài)，胎胚在成型的同時(shí)被預(yù)硫化從而達(dá)到定型。米其林于 1982年開(kāi)始研究 CM技術(shù)， 1992 年宣布研究成功， 次年在總部所在地克萊蒙 費(fèi)朗建立首家

7、 C M廠(chǎng)，現(xiàn)有家 C M廠(chǎng)分別在法國(guó)、美國(guó)、瑞典、西班牙。2. 固特異 IMPACT技術(shù)IMPACT 全稱(chēng)為 Integrated Manufacturing Precision Assembly Cellular Technoligy，建議譯為集成加工精密成型單元技術(shù)。 由于其縮寫(xiě) IMPACT的英文含義為“碰撞、沖擊、影響” ，因此 海外業(yè)內(nèi)傳媒有將 IMPACT謔稱(chēng)為 IMPACT，意喻對(duì)傳統(tǒng)制造技術(shù)產(chǎn)生沖擊的新技術(shù)。IMPACT 有四大要素（又稱(chēng)四大單元） ：熱成型機(jī)；改進(jìn)控制技術(shù)，提高生產(chǎn)效率；自動(dòng)化材料 輸送；單元式制造。上述四要素既可以單獨(dú)使用，也可以組合使用，而且無(wú)論是某個(gè)要

8、素還是整個(gè) 系統(tǒng)與現(xiàn)有輪胎工藝流程都能緊密結(jié)合成一體。IMPACT技術(shù)不像其他新一代輪胎制造系統(tǒng)那樣與現(xiàn)用系統(tǒng)不兼容。對(duì)橡膠界而言，熱成型機(jī)似乎是聞所未聞的新工裝設(shè)備。其實(shí)它由多臺(tái)微型型材壓 延機(jī)、冷喂料擠出機(jī)和條鋼質(zhì)輸送帶構(gòu)成。壓延機(jī)的個(gè)輥筒直徑在 700 毫米左右，與傳統(tǒng)壓延 機(jī)不同之處在于： 有個(gè)輥筒是型輥， 雙輥溫度超過(guò)傳統(tǒng)壓延工藝溫度。 鋼質(zhì)輸送帶又稱(chēng)移動(dòng)軌床， 由個(gè)導(dǎo)輥和條不銹鋼薄帶構(gòu)成，其最高速度為15 米分鐘，通常以 89 米分鐘速度運(yùn)行。每臺(tái)壓延機(jī)配備臺(tái)冷喂料擠出機(jī)，負(fù)責(zé)向壓延機(jī)供料。對(duì)冷喂料擠出機(jī)沒(méi)有特殊要求，但其規(guī)格 則必須與在該工位壓出貼合的輪胎部件的體積流量相匹配 ,

9、 保證供給壓延機(jī)足夠的膠料。目前固特異已經(jīng)研制出種熱成型機(jī)：一是七工位，適用于卡車(chē)輪胎生產(chǎn)；二為四工位，適用 于轎車(chē)輪胎生產(chǎn)。七工位熱成型機(jī)由臺(tái)微型型材壓延機(jī)組成，移動(dòng)軌床將這臺(tái)壓延機(jī)連接成一 個(gè)整體，可壓出種不同的輪胎部件并同時(shí)完成部件與部件之間的定位和組裝貼合。七工位熱成型機(jī)工作流程如下：第一工位的微型型材壓延機(jī)壓出氣密層膠片，膠片落在移動(dòng)軌 床并將其輸送到第二工位；第二工位壓延機(jī)壓出隔離膠片，敷設(shè)在氣密層膠片之上，型輥在壓出的 同時(shí)將其壓實(shí)， 完成兩層膠片的熱貼合； 第三工位壓延機(jī)壓出胎側(cè)膠， 敷設(shè)并貼合在上述組件兩側(cè)； 第四工位壓延機(jī)壓出胎圈包膠，敷設(shè)并貼合在上述組件上的特定位置；第五

10、工位壓延機(jī)壓出三角膠 條，敷設(shè)并貼合在上述組件上的特定位置；第六工位壓延機(jī)壓出隔離膠條，敷設(shè)并貼合在上述組件 上的特定位置； 第七工位壓延機(jī)壓出另?xiàng)l三角膠條， 敷設(shè)并貼合在上述組件上的特定位置。 至此， 組件也運(yùn)行到了熱成型機(jī)的末端，在此被卷取。卷材將被送往二段成型機(jī)，在二段成型機(jī)上裁斷， 貼上胎體簾布層、帶束層和胎面膠，即得到生胎胚。卷這樣的卷材可成型100 120 條輪胎。七工位熱成型機(jī)的總長(zhǎng)度為 4550 米。熱成型機(jī)貼合不用膠漿，不但降低原材料成本，而且減少環(huán)境污染。與傳統(tǒng)工藝相比，熱成型 工藝耗材下降 10 ，勞動(dòng)用工減少 42，生產(chǎn)成本節(jié)約 20。熱成型機(jī)適用于各種類(lèi)型和規(guī)格輪胎的

11、生產(chǎn)。第臺(tái)熱成型機(jī)已于 1999 年月在盧森堡輪胎 廠(chǎng)投入商用卡車(chē)輪胎生產(chǎn)； 第臺(tái)熱成型機(jī)于 2001 年夏天在美國(guó)丹維爾輪胎廠(chǎng)投入原配載重輪胎 生產(chǎn)；第臺(tái)熱成型機(jī)在德國(guó)富爾達(dá)輪胎廠(chǎng)使用；第臺(tái)熱成型機(jī)將于今年安裝在北美，用于轎車(chē) 輪胎生產(chǎn)。固特異已研發(fā)成功種冠以 IMPACT的工裝設(shè)備。這些設(shè)備一直在盧森堡、美國(guó)丹維爾和加拿 大納帕尼的中試工廠(chǎng)接受試車(chē)，并至少已在家輪胎廠(chǎng)轉(zhuǎn)入正式使用。這些新型工裝設(shè)備已使全員 單位時(shí)間生產(chǎn)指數(shù)由 1998 年的 100 提高到 115。到 2002 年已有 15 種 IMPACT工裝設(shè)備落戶(hù)家輪 胎廠(chǎng)，上述指數(shù)提升到 125?，F(xiàn)有的種 IMPACT 工裝設(shè)備分

12、別為：高產(chǎn)量四復(fù)合擠出機(jī)、精密帶束層裁斷機(jī)、精密胎體簾 布層裁斷機(jī)、四束鋼絲圈卷成機(jī)、增強(qiáng)型載重輪胎成型機(jī)、乘用輪胎成型機(jī)。固特異在盧森堡輪胎廠(chǎng)用改進(jìn)過(guò)的四復(fù)合擠出機(jī)壓出胎面組件，擠出速度大約為 10 米分， 據(jù)此可推算其產(chǎn)量將超過(guò) 200 千克分鐘。 用該法生產(chǎn)的胎面組件比傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的輕19，成品輪胎質(zhì)量減輕 5。在用熱成型機(jī)壓出膠片代替外護(hù)圈包布取得成功的基礎(chǔ)上， 固特異大力發(fā)展注壓成型鋼絲圈 三角膠條組件。 2001 年月，鋼絲圈三角膠條組件注壓成型機(jī)在盧森堡輪胎廠(chǎng)進(jìn)入最后階段中試。 該機(jī)已成功地為 5000 條載重輪胎提供鋼絲圈三角膠條組件。鋼絲圈三角膠條組件注壓成型機(jī)由四部分構(gòu)成：

13、經(jīng)過(guò)改進(jìn)的帶 DRC2000 控制器的 Desma D710.800/4-T/R 注壓機(jī)；平板硫化機(jī)；三工位壓緊機(jī)；帶專(zhuān)用夾具的ABB機(jī)械手。按特定尺寸繞成特定形狀的鋼絲圈掛在專(zhuān)用掛架上，ABB 機(jī)械手用專(zhuān)用夾具夾持鋼絲圈放入三工位壓緊機(jī)，經(jīng)壓緊后的鋼絲圈由機(jī)械手送入平板硫化機(jī)。注壓機(jī)通過(guò)模型上的 16 個(gè)注膠孔往模 腔內(nèi)注膠，多余的膠料由個(gè)排膠孔排出。平板硫化機(jī)的熱板不像平常那樣加熱到標(biāo)準(zhǔn)溫度200 以上，而是采用感應(yīng)加熱方式對(duì)鋼絲圈進(jìn)行加熱，確保鋼絲圈從里向外硫化，目的是既要使鋼絲圈 三角膠條組件外表保持粘性，能夠有效地與其他輪胎組件粘合，同時(shí)又達(dá)到減少生胎在硫化工序 時(shí)的硫化時(shí)間。機(jī)械手

14、將鋼絲圈取出。鋼絲圈經(jīng)修邊后送成型工序備用。與普通鋼絲圈相比，注壓 成型的鋼絲圈對(duì)稱(chēng)性更好、成品容易修整，而且無(wú)接頭，省時(shí)省工，成品質(zhì)量與操作工的熟練程度 無(wú)關(guān)。自 1997 年以來(lái)，固特異已投入 5.16 億美元開(kāi)發(fā) IMPACT技術(shù)。其中大部分（約 3.52 億美元） 用在改進(jìn)現(xiàn)有生產(chǎn)工藝和設(shè)備上。構(gòu)成IMPACT技術(shù)的其他三大要素，平均消耗了4000 萬(wàn) 8000萬(wàn)美元的費(fèi)用。 目前固特異 13的卡車(chē)輪胎、 的轎車(chē)輪胎是用 IMPACT技術(shù)制造出來(lái)的。 到 2004 年， 這一比例已提高到卡車(chē)輪胎 33和轎車(chē)輪胎 10。固特異計(jì)劃從 1997 年起，用 20 年時(shí)間將 其遍布全球的輪胎廠(chǎng)

15、改造成用 IMPACT工藝進(jìn)行生產(chǎn)。3. 大陸 MMP技術(shù)MMP 的英文全稱(chēng)為 :Modular Manufacturing Process ，建議譯為積木式成型法。眾所周知，傳 統(tǒng)輪胎生產(chǎn)工藝由四大工序組成：塑混煉、壓延和壓出、成型、硫化?，F(xiàn)有輪胎廠(chǎng)，除部分通過(guò) 購(gòu)入成品混煉膠而省去第一道工序外，大多數(shù)上述四道工序齊備。MMP 技術(shù)打破傳統(tǒng)輪胎廠(chǎng)四大工序齊備的模式， 將四大工序分割成兩大塊來(lái)操作。 第一塊包括 傳統(tǒng)工藝的第一道工序（塑混煉） 、 第二道工序（壓延和壓出）以及第三道工序的前半部分（胎 體成型），第二塊包括傳統(tǒng)工藝第三道工序的后半部分 （貼帶束層、 上胎面） 和第四道工序 （硫化

16、）。 執(zhí)行第一塊生產(chǎn)任務(wù)的工廠(chǎng)被稱(chēng)之為“平臺(tái)” ，執(zhí)行第二塊生產(chǎn)任務(wù)的工廠(chǎng)被稱(chēng)之為“衛(wèi)星廠(chǎng)” 。平 臺(tái)負(fù)責(zé)生產(chǎn)輪胎基本構(gòu)件，并進(jìn)行預(yù)裝配，衛(wèi)星廠(chǎng)負(fù)責(zé)整體裝配并完成輪胎制造工藝最后硫化。通 常，一個(gè)平臺(tái)可配置多個(gè)衛(wèi)星廠(chǎng)，構(gòu)成輻射網(wǎng)絡(luò)。MMP技術(shù)的最大特點(diǎn)就是“基本構(gòu)件生產(chǎn)廠(chǎng)總裝廠(chǎng)”的新模式。平臺(tái)（基本構(gòu)件生產(chǎn)廠(chǎng)）設(shè)在勞動(dòng)力成本低的地區(qū)，降低生產(chǎn)成本；衛(wèi)星廠(chǎng)（總 裝廠(chǎng)）設(shè)在技術(shù)發(fā)達(dá)地區(qū)或處于市場(chǎng)戰(zhàn)略位置地區(qū)，一來(lái)保障產(chǎn)品質(zhì)量，二來(lái)達(dá)到成品就地供貨的 目的。平臺(tái)產(chǎn)品（輪胎基本構(gòu)件）實(shí)行標(biāo)準(zhǔn)化，也就是說(shuō)同一規(guī)格、不同品牌、不同系列的輪胎，除 胎面、帶束層不同外，其余基本構(gòu)件全部相同。從平臺(tái)下線(xiàn)的胎體已

17、經(jīng)過(guò)局部硫化或預(yù)硫化。視產(chǎn) 品技術(shù)要求不同，貼帶束層也可在平臺(tái)上完成。4. 倍耐力 MIRS技術(shù)MIRS 的英文全稱(chēng)為： Modular Integrated Robotized System，建議譯為積木式集成自動(dòng)化系統(tǒng)。MIRS 技術(shù)的精髓是： 以成型鼓為中心組織生產(chǎn)； 多組擠出機(jī)配合遙控機(jī)械手， 實(shí)現(xiàn)膠料擠出到 成型鼓直接成型；用胎胚氣密層代替膠囊進(jìn)行硫化。MIRS 技術(shù)只有三道工序：預(yù)制、成型、硫化。預(yù)制工序有多臺(tái)擠出機(jī)，每臺(tái)擠出機(jī)配備規(guī)格為 米× 1.5 米的卷取軸架，上掛鋼絲或浸漬簾線(xiàn)輥筒。架上的多股鋼絲或簾線(xiàn)進(jìn)入擠出機(jī)的直角機(jī) 頭，與膠料一同擠出，得到補(bǔ)強(qiáng)膠條，供下游工

18、序使用。成型工序有組共臺(tái)擠出機(jī)和對(duì)遙控 機(jī)械手，分成三工位操作。成型鼓為可折疊式，中空，鼓身由塊厚 20 毫米鋁板制成，上有小孔 使鼓面與鼓腔連通。成型鼓經(jīng)預(yù)熱進(jìn)入第一工位，并繞軸旋轉(zhuǎn)。擠出機(jī)將膠料擠出到成型鼓上，機(jī) 械手反復(fù)輥壓膠料，擠出空氣，使膠料緊貼鼓面，得到氣密層。由于鼓面是熱的，膠料被預(yù)硫化。 接著成型鼓進(jìn)入第二工位，第二對(duì)機(jī)械手將預(yù)制工序生產(chǎn)的各種補(bǔ)強(qiáng)膠條纏繞在成型鼓上，同時(shí)第 二組擠出機(jī)將膠料擠出到成型鼓上，機(jī)械手和擠出機(jī)交叉操作，逐步形成胎體簾布層、胎圈等。然 后成型鼓進(jìn)入第三工位，第三對(duì)機(jī)械手貼預(yù)制帶束層，擠出機(jī)組將隔離膠、胎側(cè)膠、胎面膠直接擠 出到成型鼓上，經(jīng)壓實(shí)、整形得到

19、完整胎胚。胎胚連同成型鼓一起進(jìn)入硫化工序，硫化機(jī)裝在六工 位圓盤(pán)輸送帶的立柱上。第一對(duì)機(jī)械手將未取下成型鼓的胎胚裝入硫化機(jī)，合模，向成型鼓腔內(nèi)通 入高壓氮?dú)猓獨(dú)馔ㄟ^(guò)鼓壁的通氣孔逸出到鼓面，使胎胚脹大，從而脫離鼓面并緊貼硫化模內(nèi)壁， 這樣已經(jīng)預(yù)硫化的胎胚氣密層實(shí)際上起到膠囊的作用。和普通硫化一樣，模腔內(nèi)通入蒸汽。經(jīng) 15 分鐘硫化后，圓盤(pán)輸送帶到達(dá)第六工位，第二對(duì)機(jī)械手開(kāi)模，將輪胎連同成型鼓一起取出，折疊成 型鼓，得到成品輪胎。成型鼓經(jīng)拼裝后送回第二道工序循環(huán)使用。至此，完成一個(gè)生產(chǎn)周期。倍耐力首家 MIRS廠(chǎng)設(shè)在總部所在地意大利米蘭，已于2000 年月投產(chǎn)；第二家 MIRS 廠(chǎng)選址美國(guó)佐治亞

20、州，毗鄰新建的鈴木汽車(chē)廠(chǎng)，目前尚在建設(shè)中。目前，我國(guó)的輪胎生產(chǎn)技術(shù)特別是子午線(xiàn)輪胎生產(chǎn)技術(shù)水平也在不斷的提高，由以前不能自 主生產(chǎn)成型設(shè)備到現(xiàn)在能夠完全自主生產(chǎn)成型設(shè)備，同時(shí)，還能生產(chǎn)其他的成套的輪胎生產(chǎn)設(shè)備。三 . 現(xiàn)代形形色色的輪胎產(chǎn)品 隨著汽車(chē)和高速公路的發(fā)展，對(duì)輪胎性能要求越來(lái)越高，如安全性、操作性和剎車(chē)性等，輪胎 斷面趨于扁平化，轎車(chē)子午胎 65、60 系列已成常規(guī)產(chǎn)品， 55、 50系列在高檔車(chē)中已普遍采用，更 低有 40、35、 30 系列產(chǎn)品，輪輞直徑也相應(yīng)增大，輕型和載重子午胎也相同趨勢(shì)，在英、美市場(chǎng) 低斷面載重子午胎已占 50以上。 在推行子午胎同時(shí)， 實(shí)現(xiàn)無(wú)內(nèi)胎化， 轎車(chē)

21、輪胎基本上為無(wú)內(nèi)胎輪 胎，載重輪胎也向無(wú)內(nèi)胎發(fā)展，在西歐已接近100，美國(guó) 90以上，日本 55 以上。綜上所述，輪胎子午化、扁平化、無(wú)內(nèi)胎化是當(dāng)今輪胎發(fā)展的大趨勢(shì)。圖 3 早期輪胎的制造工 圖 4 先進(jìn)的輪胎生產(chǎn)成型技術(shù)新一代子午線(xiàn)輪胎發(fā)展迅速，進(jìn)入 90 年代最具代表性，劃時(shí)代的新一代子午胎就是節(jié)能輪胎、 綠色輪胎、環(huán)保型輪胎的出現(xiàn)，保護(hù)環(huán)境成為每個(gè)人應(yīng)有的品格，為我們的生活創(chuàng)造更好的環(huán)境。 輪胎在使用中，汽車(chē)有燃料的消耗，發(fā)出刺耳的噪音，都成為環(huán)境的污染源，因此，采用低燃料消 耗、低阻力、低振動(dòng)、低噪音、可回收的輪胎成為綠色輪胎。其次，防水滑安全輪胎的推出，提高 輪胎在濕路面的高速行駛安

22、全性，許多輪胎公司先后開(kāi)發(fā)了外形像" 雙胎冠 "輪胎的花紋，如固特異 的 Aguatread（ 水上胎面 ） 輪胎，大陸公司的 Aguacontact（ 水上接觸 ） 輪胎，米其林公司的 Catanam（ 雙 船體 ）輪胎，普利斯通的 FT70C輪胎等。此外，跑氣保用輪胎、智能輪胎、超輕量輪胎，超高里程 輪胎、彩色輪胎、仿生輪胎等新產(chǎn)品層出不窮。2. 中國(guó)輪胎工業(yè)的發(fā)展歷程及現(xiàn)狀是怎樣的？（或者是山東省輪胎工業(yè)）3. 輪胎的分類(lèi)方法有哪些？從不同角度可對(duì)輪胎進(jìn)行不同的分類(lèi)，通常的分類(lèi)包括按照骨架結(jié)構(gòu)分類(lèi)、按照用途及國(guó)際標(biāo) 準(zhǔn)進(jìn)行分類(lèi)、按照不同使用車(chē)輛進(jìn)行分類(lèi)等。1. 按照結(jié)

23、構(gòu)分類(lèi) 根據(jù)輪胎骨架材料的排布情況，輪胎可分為斜交輪胎、帶束斜交輪胎、子 午線(xiàn)輪胎。斜交結(jié)構(gòu)輪胎是歷史最悠久的一種結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)理論、生產(chǎn)工藝較為成熟，隨著汽車(chē)及輪 胎工業(yè)的發(fā)展，出現(xiàn)了子午線(xiàn)輪胎和帶束斜交胎。2. 按照用途及國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)分類(lèi) 輪胎按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)一般分為：轎車(chē)輪胎、載重輪胎、農(nóng)業(yè)輪胎、 工程輪胎、 特種車(chē)輛輪胎、 航空輪胎、 摩托車(chē)胎和自行車(chē)胎。 每一種輪胎都有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其規(guī)范， 確定各種類(lèi)和規(guī)格的相應(yīng)指標(biāo)。3. 按照使用車(chē)輛分類(lèi) 不同用途的車(chē)輛使用的輪胎種類(lèi)是不同的， PC轎車(chē)輪胎； LT 輕型載貨汽車(chē)輪胎； TB載貨汽車(chē)及大客車(chē)胎； AG農(nóng)用車(chē)輪胎； OTR工程車(chē)輪胎 ;ID 工業(yè)

24、用車(chē)輪胎； AC飛機(jī)輪胎； MC摩托車(chē)輪胎。4. 其他的分類(lèi)方法（ 1）活胎面輪胎 于 1959 年投產(chǎn)，由胎體和可更換的胎面組成。胎面依靠胎體充氣后產(chǎn)生的 徑向張應(yīng)力固著于胎體上。胎體為使胎體充氣后能產(chǎn)生的足夠徑向張應(yīng)力，保證胎面牢固的箍在胎 體上，胎體多采用子午線(xiàn)結(jié)構(gòu)。胎面又叫胎條，分為單胎條（整胎條） 、多胎條、履帶式胎條三種， 如圖 1-2-6 所示。使用特點(diǎn)可歸納為： 1）使用方便，胎面磨光或損壞后，換用新胎面，減少翻修 的麻煩。 2）花紋適應(yīng)性強(qiáng)。可根據(jù)路面、季節(jié)，隨時(shí)換用不同花紋的胎面。 3）制造簡(jiǎn)便。比子午 胎制造簡(jiǎn)便。 4）具有子午胎同樣的缺點(diǎn)，發(fā)展緩慢。（ 2）低斷面輪胎

25、汽車(chē)速度的提高，必須提高其穩(wěn)定性，減小輪輞和輪胎的直徑，降低汽車(chē) 的重心，增加輪輞寬度合輪胎的斷面寬，提高輪胎側(cè)向剛性，都可提高汽車(chē)的穩(wěn)定性。一般常用輪 胎斷面高寬比為：乘用輪胎扁平率最小 0.25 左右，一般在 0.5-0.8 ，載重輪胎 0.85-1.25 均有。特 點(diǎn)：低斷面輪胎斷面高小，斷面寬大，斷面呈扁平狀，穩(wěn)定性好，舒適安全，適合快速行駛；伴隨 斷面呈現(xiàn)扁平，胎面外緣曲線(xiàn)變得較為平坦，胎面與路面接觸面積增大，接觸壓力分布均勻，牽引 性與制動(dòng)性好；斷面高小，胎側(cè)曲撓程度輕，生熱低，輪胎壽命長(zhǎng)。此外尚可減輕輪胎重量和降低 耗油量。輪胎低斷面、扁平化的發(fā)展趨勢(shì)。（3）寬斷面輪胎 這種輪胎

26、于 1955 年投產(chǎn)，其結(jié)構(gòu)持點(diǎn)是： 斷面寬比一般常用輪胎寬 0.5 1 倍，斷面高寬比為 0.6 0.75 ，胎側(cè)與一般常用輪胎胎側(cè)一樣。寬斷面輪胎，負(fù)荷能力大，用以代 替并裝雙胎。優(yōu)點(diǎn)：行駛性能好。經(jīng)濟(jì)意義大。改善車(chē)輛使用性能。寬斷面輪胎斷面高寬比 小，車(chē)輛重心低。此外單胎代替雙胎，輪軸彈簧可以外移，輪胎間距增大。缺點(diǎn) : 攜帶備用胎不方便。此外由于僅后輪使用寬斷面輪胎， 前后輪胎不能互換位用。 寬斷面輪胎最初只用于越野汽車(chē)上， 后來(lái)使用范圍日益擴(kuò)大。現(xiàn)在這種輪胎除裝配于越野汽車(chē)外，在普通載重汽車(chē)、公共汽車(chē)、拖施機(jī) 和工程車(chē)輛上的應(yīng)用越來(lái)越多，已成為國(guó)際輪胎的發(fā)展趨勢(shì)之一。（ 4）拱型輪胎

27、 拱型輪胎是一種斷面比上述寬斷面輪胎還寬的輪胎。斷面寬較一般常用輪胎大 1.5 2.5 倍，斷面高寬比為 0.45 0.5 ，胎肩呈圓弧型，如圖所示。適于在 0.7 2公斤/ 平方厘 米內(nèi)壓力下使用。 拱型輪胎寬度大， 內(nèi)壓低， 因而與路面接觸面積大， 接觸壓力低 而且分布均勻，松軟地面上具有較大浮力和牽引力，通過(guò)性能好。適于在泥擰、沼澤、海灘、鹽田、沙漠和雪地等特殊條件下使用，但不宜在硬路面上使用，其外形見(jiàn)圖圖5 拱形 輪胎外形圖5。圖6 反弧輪胎示 意圖（ 5）反弧型輪胎成品胎冠中心部位相對(duì)其兩側(cè)部位凹陷下去的輪胎。 1934 年開(kāi)始研制。 60年代末期應(yīng)用到乘用輪胎， 70 年代初期應(yīng)用

28、到航空輪胎，目前仍在繼續(xù)研究。優(yōu)點(diǎn)：充氣后胎面很 平坦，輪胎受的負(fù)荷能在接地面全寬范圍內(nèi)均勻分布，接觸壓力低、分布均勻。從而大大地提高了 輪胎穩(wěn)定性、牽引性、耐磨性及乘坐舒適性，并可以降低生熱。耐磨性比一般常用輪胎高10 30%。缺點(diǎn)：對(duì)內(nèi)壓要求較嚴(yán)，其示意圖見(jiàn)圖6。（ 6）無(wú)內(nèi)胎輪胎 不用內(nèi)胎、墊帶，壓縮空氣直接充入外胎中。胎里有氣密層，用以增加氣 密性；胎圈外側(cè)有環(huán)形溝紋或其它形狀密封膠；著合直徑小，將輪胎嚴(yán)密地固著在輪輞上。優(yōu)點(diǎn)： 使用方便，安全性好。行駛溫度低可減輕胎頂磨耗和改善胎體老化，延長(zhǎng)輪胎使用壽命。輪胎重 量可減輕 10 15%，節(jié)省原材料，降低耗油量，并可簡(jiǎn)化生產(chǎn)工序。缺點(diǎn)：

29、對(duì)輪輞要求較高，胎圈 與輪輞密合困難，損壞不易修補(bǔ)。7）安全輪胎 輪胎因刺扎等意外原因造或漏氣后，仍能繼續(xù)安全使用一段距離的輪胎，稱(chēng)為安全輪胎。如圖 7。圖 7 安 全輪胎示意 圖總的來(lái)說(shuō)，當(dāng)前隨著汽車(chē)制造和交通運(yùn)輸部門(mén)對(duì)輪胎要求日益苛刻，安全舒適和耐用等問(wèn)題日 益突出。為此輪胎結(jié)構(gòu)趨勢(shì)是三化一體。三化是子午線(xiàn)化、無(wú)內(nèi)胎化、低斷面化。一體是三化共同 實(shí)施于一條輪胎上。4. 輪胎是怎樣命名的？輪胎上的各種標(biāo)識(shí)的含義？輪胎規(guī)格表示方法有傳統(tǒng)沿用和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)兩種。傳統(tǒng)表示法是在輪胎發(fā)展過(guò)程中，各個(gè)輪胎生 產(chǎn)廠(chǎng)家按照各自的習(xí)慣對(duì)輪胎的規(guī)格進(jìn)行表示，但隨著現(xiàn)代輪胎工業(yè)的發(fā)展，首先，用傳統(tǒng)規(guī)格表 示的參數(shù)不

30、能完全表達(dá)現(xiàn)代的輪胎規(guī)格尺寸， 再有隨著輪胎工業(yè)的世界性交流應(yīng)對(duì)世界的不同的輪 胎規(guī)格表示進(jìn)行統(tǒng)一表示，避免規(guī)格表示的不通用性。一、傳統(tǒng)的規(guī)格表示法1充氣輪胎尺寸目前一般用英制為單位， 但歐洲國(guó)家則常用公制。 高壓胎一般用 D×B來(lái)表示， 其中 D表示輪胎直徑的英寸數(shù)， B 表示輪胎斷面寬度的英寸數(shù)。例如， 34×7 即表示輪胎外徑 D為 34英寸，斷面寬度 B為 7 英寸。2 汽車(chē)上常用的是低壓胎，其尺寸標(biāo)記用B-d 表示，例如 9.00-20 ，（ B-d ）即表示名義斷面寬度 B為9英寸，而輪輞直徑 d為 20英寸。3歐洲國(guó)家的低壓胎用 B×d表示，尺寸單位

31、用毫米，例如， 185×400 輪胎，表示其斷面寬度 B為 185毫米，輪輞直徑 d為 400毫米。這種規(guī)格的輪胎相當(dāng)于 7.50-16 輪胎。二、 ISO 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)表示法在 ISO 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中，輪胎編號(hào)表示為（名義斷面寬度）/ （扁平率）（輪胎結(jié)構(gòu)標(biāo)記號(hào)） （適用輪胎直徑）（載荷指數(shù)） （速度記號(hào)） 。比如編號(hào) 19560R 14 85 H 的輪胎，意義如下： 195 表示輪胎名義斷面寬度為 195 毫米， 60 表示為扁平率的百分?jǐn)?shù)，即輪胎斷面的高度比寬度為 60， R表示子午線(xiàn)輪胎（另外還有 D，B分別表示普通斜交輪胎和帶束斜交輪胎） ，14 表示使用輪 輞直徑為 14 英寸，

32、 85是載荷指數(shù)， H是速度標(biāo)記號(hào)， 字母由 B-U（除 D、H、I 、O外）順序排列時(shí)， 最大時(shí)速由 5-20 公里小時(shí)遞增， 每級(jí)相差 10公里小時(shí)， 特殊地， D最大時(shí)速表示 65 公里小 時(shí)，而 H表示最大時(shí)速 210 公里/小時(shí)。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織 （1S0） 在原有西歐“ S”、“ H”、“ V”級(jí)速度標(biāo)志的基礎(chǔ)上，通過(guò)了更 詳盡的輪胎速度標(biāo)志，見(jiàn)表 1所列為輪始速度標(biāo)志各級(jí)符號(hào)。表 1 輪胎速度標(biāo)志符號(hào)速度標(biāo)志實(shí)際速度， km/h速度標(biāo)志實(shí)際速度， km/hA40N140B50P150C60O160D65R170E70S180F80T190G90U200J100H210K110V23

33、0L120Z240以上M130國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織在原有西歐“ S”、“ H”、“ V”級(jí)速度標(biāo)志（最高行駛速度）的基礎(chǔ)上，通 過(guò)了更詳盡的輪胎標(biāo)志（見(jiàn)表 1）。對(duì)于載重輪胎來(lái)說(shuō)，從 F到 M級(jí)速度沒(méi)有實(shí)用價(jià)值，因?yàn)楫?dāng)前各 國(guó)載重輪胎都規(guī)定有“基準(zhǔn)速度”，這種基準(zhǔn)速度隨著負(fù)荷及其內(nèi)壓的增減可減少或提高，沒(méi)有最 高速度的概念。表2 輪胎負(fù)荷指數(shù)與負(fù)荷能力對(duì)應(yīng)表負(fù)荷指數(shù)L1負(fù)荷能力 kN負(fù)荷指數(shù)L1負(fù)荷能力 kN負(fù)荷指數(shù)L1負(fù)荷能力 kN負(fù)荷指數(shù)L1負(fù)荷能力 kN004433113662.94997.60104534116673.011007.85204735119683.091018.09304836

34、123693.191028.34404937126703.291038.58505138130713.381048.83605239133723.481059.07705340137733.581069.32805541142743.681079.56905742147753.801089.811005943152763.9210910.1015538.98192109.83229318.72266931.6315639.23193112.78230328.52267956.1515740.45194115.72231338.33268980.6715841.68195119.15232348

35、.142691010.0815942.90196122.58233357.942701039.5016044.13197126.02234367.752711068.9216145.36198129.45235380.012721098.3416246.58199133.70236392.232731127.7616347.81200137.29237404.522741157.1816449.03201142.20238416.782751186.6016550.50202147.10239429.042761225.8316651.9820315200240441.302771260.15

36、16753.45204156.91241453.562781294.4816854.92205161.81242465.822791333.70國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)將輪胎全部預(yù)計(jì)到的負(fù)荷量從小到大依次劃分為279個(gè)等級(jí)負(fù)荷指數(shù)，每個(gè)指數(shù)數(shù)字代表一級(jí)“輪胎載荷能力”，其指數(shù)差級(jí)約3%，最低負(fù)荷指數(shù)為 0，相應(yīng)負(fù)荷為 0.44kN ，最高一級(jí)為 279 ，相應(yīng)負(fù)荷為 1334kN。每種規(guī)格輪胎可分為 3個(gè)指數(shù)級(jí)別，即同一規(guī)格輪胎的負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)高低之 差為,10%左右，如表 2。圖 5標(biāo)示了輪胎胎側(cè)的規(guī)格含義。圖 8 輪胎胎側(cè)的規(guī)格含義5. 輪胎是由哪幾部分構(gòu)成的？各部分的作用是什么？輪胎作為結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的橡膠制品

37、，它是車(chē)輛的重要配件，為更好的了解和掌握它的設(shè)計(jì)及 生產(chǎn)工作，必須首先了解其結(jié)構(gòu)、組成及各部位材料的性能和作用，只有這樣，才能更好的完成它 的設(shè)計(jì)工作。輪胎一般是由外胎、內(nèi)胎、墊帶組成，有些情況下如其是一條無(wú)內(nèi)胎輪胎，那么就只有外胎。 外胎是輪胎設(shè)計(jì)最為復(fù)雜、生產(chǎn)工藝最多的產(chǎn)品，下面對(duì)外胎的組成進(jìn)行詳盡的介紹，外胎的組成 包括胎面、胎體、胎圈三部分，如圖 9 是輪胎與輪輞的裝配，圖 10 所示為外胎各部位的組成。1. 胎面 組成包括胎冠膠、胎側(cè)膠。外胎同地面接觸部分稱(chēng)為胎冠，胎面膠分上層冠部膠和 下層基部膠兩層。冠部膠（包括花紋塊和花紋溝）直接接觸地面，應(yīng)具有耐磨損和耐切割性能，并 能傳導(dǎo)車(chē)輪

38、的牽引力和制動(dòng)力。在花紋溝底部的基部膠，用于緩沖地面?zhèn)鲗?dǎo)的振動(dòng)和沖擊，常用不 同于冠部膠的耐熱、耐剪切的橡膠制成；胎側(cè)膠位于外胎的側(cè)部，起到保護(hù)側(cè)部骨架材料在使用過(guò) 程中不受損傷的作用，一般它是由屈撓性能較好并且耐熱氧和日光及紫外線(xiàn)等老化的膠料組成。2. 胎體 由一層或多層掛膠簾布按一定的角度貼合而成，使外胎具有所需要的強(qiáng)度和彈性， 以承受輪胎使用時(shí)的復(fù)雜應(yīng)力和多次變形，并緩和外來(lái)的路面振動(dòng)和沖擊。簾布層是胎體的骨架， 支撐著外胎各部分，也是固定外胎的外輪廓。緩沖層或帶束層位于胎體簾布層和胎面之間，有簾布 和膠片兩種形式。目前，應(yīng)用合成纖維（尼龍和聚酯等）、人造絲、玻璃纖維和鋼絲簾布來(lái)制造外

39、胎。3. 胎圈 胎圈的用途是使輪胎緊密地固定在輪輞上， 并承受外胎與輪輞的各種相互作用力。 胎 圈主要是由鋼絲圈和三角填充膠、鋼絲圈包布組成。鋼絲圈是輪胎胎圈的基礎(chǔ)，是外胎強(qiáng)度的重要 組成部分，其構(gòu)造分為方形、六角形、半圓形和圓形四種斷面形式。填充膠為剛性鋼絲圈的彈性胎 側(cè)部位過(guò)渡的半硬質(zhì)膠體、也有采用兩種配方制成復(fù)合填充膠。圖 10 外胎各部位的組成圖 9 輪胎輪輞裝配圖1-外胎 2-內(nèi)胎 3-墊帶 4-輪輞5-輪緣 6-鎖環(huán) 7-氣門(mén)嘴內(nèi)胎是一個(gè)富有彈性的圓環(huán)膠筒，充氣時(shí)能伸張緊貼在外胎的內(nèi)腔上，起密封空氣的作 用。制造內(nèi)胎的膠料應(yīng)具有高彈性、耐撕裂、耐疲勞和氣密性?xún)?yōu)異等性能，通常丁基橡膠

40、能 滿(mǎn)足這些要求。內(nèi)胎的外緣尺寸稍小于外胎內(nèi)腔，其斷面各部位厚度因充氣等使用條件的不同，胎 冠部位或著合部位往往厚于其他部位。內(nèi)胎的氣門(mén)嘴按其結(jié)構(gòu)可分為橡膠金屬氣門(mén)嘴（主要用于轎車(chē)內(nèi)胎上） 、膠墊氣門(mén)嘴（主 要用于載重輪胎內(nèi)胎上）和水氣兩用氣門(mén)嘴（專(zhuān)用車(chē)輛內(nèi)胎上）三大類(lèi)。無(wú)內(nèi)胎輪胎的氣門(mén) 嘴直接固定在輪輞上。墊帶放在內(nèi)胎與輪輞之間的接觸部位，以保護(hù)內(nèi)胎不受輪輞組合件的磨損。墊帶按其結(jié)構(gòu)分為有型式、無(wú)型式和平帶式三種。墊帶的邊緣較薄，表面光滑，具有耐熱性。6. 普通斜交輪胎的結(jié)構(gòu)是怎樣的？在了解外胎斷面組成的基礎(chǔ)上，我們進(jìn)一步對(duì)其骨架的組成及排列進(jìn)行學(xué)習(xí)，掌握用于制作 輪胎的骨架材料材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、

41、排布等，因?yàn)樗牟煌苯佑绊戄喬サ氖褂眯阅?。隨著輪胎工業(yè)的發(fā)展，最初骨架材料選用的是棉帆布，發(fā)展到棉簾布，人造絲簾布，現(xiàn)今常 用的尼龍簾布，聚酯簾布和鋼絲簾布。骨架層的結(jié)構(gòu)由帆布發(fā)展到簾布進(jìn)而先進(jìn)的繩纏繞技術(shù)。圖 11 胎冠簾線(xiàn)角示意圖圖 12 斜交輪胎骨架結(jié)構(gòu)1緩沖層 2 胎體簾布層外胎骨架的排列方式十分重要，它直接影響外胎的充氣形狀、各部位受力狀態(tài)以及使用性能。外胎骨架的排列方式是用胎冠角（ k或 k）表示，胎冠角（ k）是指輪胎胎體簾線(xiàn)與胎冠中心線(xiàn) 的垂線(xiàn)之間的夾角；胎冠角（ k）一般指輪胎胎體簾線(xiàn)與胎冠中心線(xiàn)之間的夾角，子午線(xiàn)結(jié)構(gòu)輪胎 用這種表示方法。胎冠角的位置見(jiàn)圖11。有一類(lèi)輪胎的

42、胎體簾布層簾線(xiàn)的胎冠角（ k）一般在 48°到 56°之間，并且胎體簾布層簾線(xiàn)按這一角度相互交叉排列， 層數(shù)均為偶數(shù)， 各層簾布密度由內(nèi)向外依次變稀， 緩沖層簾布密度最稀， 并角度大于或等于胎體層 k，結(jié)構(gòu)視輪胎規(guī)格而定，具有以上骨架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的外胎，就是斜交結(jié) 構(gòu)輪胎，簡(jiǎn)稱(chēng)斜交輪胎，其骨架結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖 12。斜交輪胎的歷史較為悠久，在十八世紀(jì)末十九世紀(jì)初，開(kāi)始使用簾布結(jié)構(gòu)作為胎體骨架，簾 布的簾線(xiàn)的排列方式就是斜交結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)輪胎的使用特點(diǎn)：胎體堅(jiān)固，負(fù)荷下變形小，胎側(cè)不易 損傷，轉(zhuǎn)向與制動(dòng)等性能良好。此外由于其生產(chǎn)歷史較長(zhǎng)、技術(shù)好掌握，因此，生產(chǎn)效率高、加工 費(fèi)用低；另外，斜

43、交結(jié)構(gòu)骨架分配不合理，原材料消耗多，胎面磨損較大，對(duì)地面抓著性較差，滾 動(dòng)阻力大，行駛溫度高，進(jìn)一步改進(jìn)的潛力已較小，不能滿(mǎn)足日益提高的使用要求。目前除路面條 件優(yōu)良的西歐和美國(guó)外，在世界上仍占有一定的比例。7. 子午線(xiàn)輪胎的結(jié)構(gòu)是怎樣的？其性能特點(diǎn)有哪些？隨著輪胎工業(yè)的發(fā)展，在上個(gè)世紀(jì)三十至四十年代，出現(xiàn)了骨架結(jié)構(gòu)類(lèi)似于地球子午線(xiàn)結(jié)構(gòu)的 輪胎，我們叫它子午線(xiàn)輪胎。該種輪胎的骨架排列特點(diǎn)是胎體簾布層簾線(xiàn)與胎冠中心呈90°或接近90°角排列，即 k為 90 °，并以帶束層箍緊胎體的充氣輪胎，國(guó)際代號(hào)為R。胎體簾線(xiàn)排列象地球的子午線(xiàn)的形式，胎冠角在 k為90°

44、;（ k =0 15o）范圍內(nèi)。而帶束層簾線(xiàn)接近于周向排列，其 胎冠角為 k =15 o-24 o（ k =66 o 75o），它象剛性環(huán)帶一樣，緊緊箍在呈子午線(xiàn)排列的胎體 上，胎體簾線(xiàn)平行排列，胎體簾布層數(shù)奇數(shù)、偶數(shù)均可，帶束層簾線(xiàn)交叉排列，接近圓周方向，簾 布密度由內(nèi)向外漸稀。骨架結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖13。圖 13 子午線(xiàn)輪胎骨架結(jié)構(gòu)1 帶束層 2 冠帶層 3胎體簾布層 子午線(xiàn)輪胎的使用特點(diǎn)可歸納為：（ 1）減振性較好 子午線(xiàn)輪胎胎體簾線(xiàn)呈子午排列，和輪胎變形方向一致，有效地利用了簾線(xiàn)的強(qiáng)度，故可以減少簾布層數(shù)和橡膠用量。和普通結(jié)構(gòu)輪胎相比，簾布層數(shù)減少40% 50%，橡膠 用量可減少 20%，輪胎重

45、量可減輕 5%8%，胎體薄， 柔軟， 行駛平穩(wěn)， 乘坐舒適并可減少機(jī)械磨損， 減少維修費(fèi)用。（ 2）耐磨性較好 周向排列的帶束層，加固了胎冠，使輪胎周向不能伸張，極大的減少了輪 胎滾動(dòng)過(guò)程中胎面沿路面的滑移摩擦，顯著提高了胎面的耐磨性和抗機(jī)械損傷性能。和普通輪胎比 耐磨提高了 30% 70%。（ 3）抓著性較好 子午線(xiàn)輪胎胎體柔軟，下沉量大，胎面與路面接觸面積大，接觸壓力分布 均勻。同時(shí)，胎冠剛性大，胎面周向滑移小。所以胎面與路面抓著性好，比普通胎提高10% 50%,同時(shí)牽引性能和越野性能好，行駛安全，通過(guò)向好，爬坡性能好。（ 4）行駛溫度低 胎體簾線(xiàn)子午排列，消除了普通結(jié)構(gòu)輪胎交叉排列層間剪

46、切移動(dòng)。因此， 消耗能量少，生熱低。另外，由于胎體簾布層數(shù)少，胎測(cè)較薄，也便于散熱。所以行駛溫度比普通 輪胎低 30% 70%。（5）使用壽命長(zhǎng) 綜合壽命比普通輪胎提高 50%100%，一般路面 10 萬(wàn)公里，好路面 14萬(wàn)公 里，壞路面 7 萬(wàn)公里左右。（6）側(cè)向穩(wěn)定性較差，胎側(cè)易裂口，工藝復(fù)雜，造價(jià)較高，投資大。8. 子午線(xiàn)輪胎的發(fā)展趨勢(shì)是什么？在節(jié)能減排的要求下要做的工作是什么？20世紀(jì) 90年代末，世界主要發(fā)達(dá)國(guó)家均已完成了子午化，一些經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較高的國(guó)家和地 區(qū)（如東歐、中南美、東南亞、中東、北非和韓國(guó)等）相繼在21世紀(jì)初也都基本上實(shí)現(xiàn)了子午化。作為輪胎結(jié)構(gòu)革命的換代產(chǎn)品子午線(xiàn)輪胎

47、，一直發(fā)揮著它的優(yōu)異性能，但為適應(yīng)世界市場(chǎng)競(jìng) 爭(zhēng)的需要，新產(chǎn)品研究開(kāi)發(fā)速度要加快，更新?lián)Q代周期要縮短，以致各大公司每年都有重要新產(chǎn)品 問(wèn)世，同時(shí)每年都有一些老產(chǎn)品被淘汰。因此輪胎子午化后，仍須清楚地認(rèn)識(shí)到子午線(xiàn)輪胎新產(chǎn)品 的研究開(kāi)發(fā)和新技術(shù)的發(fā)展方向。以下分為扁平化、無(wú)內(nèi)胎化、高速化、環(huán)?；⒐δ芑蜕a(chǎn)自 動(dòng)化等幾方面來(lái)敘述。1. 扁平化 在輪胎發(fā)展過(guò)程中，斷面形狀（斷面高 H與斷面寬 B之比）的變化一直是影響輪胎 性能的一個(gè)重要因素，特別是子午線(xiàn)輪胎問(wèn)世以來(lái)，首先是轎車(chē)子午胎的斷面形狀趨于扁平化，后 來(lái)是載重子午胎，以致所有的汽車(chē)胎、工程胎、農(nóng)業(yè)胎和摩托車(chē)胎等子午線(xiàn)輪胎都趨向斷面形狀的 扁

48、平化。隨著年代不同輪胎斷面的扁平比變化趨勢(shì)見(jiàn)圖1。由于子午線(xiàn)結(jié)構(gòu)的輪胎簾線(xiàn)方向是徑向排列的，所以胎側(cè)柔軟剛性低，而影響了輪胎的側(cè)向穩(wěn)定性，因此降低斷面高或增加斷面寬即B趨于扁平化對(duì)子午線(xiàn)輪胎體現(xiàn)出顯著的優(yōu)越性：1）提高胎側(cè)剛性，改善行駛操縱穩(wěn)定性； 2） 提高輪胎的高速性能，例如速度為 V級(jí)的轎車(chē)子午胎扁平比至少為 60系列以下的系列，一般速度越高扁平比 系列越低； 3） 減輕輪胎重量和降低輪胎滾動(dòng)阻力， 節(jié)省油耗， 減少?gòu)U氣排放量； 4） 改善磨耗均勻性， 從而提高輪胎使用壽命； 5） 減小輪胎噪聲。雖然輪胎扁平化顯示出許多優(yōu)點(diǎn)，但也存在一些不足之處。降低輪胎斷面的高寬比（H/B）后，胎側(cè)的

49、剛性提高，導(dǎo)致緩沖性能下降，因此輪胎的舒適性受一定影響，此外，由于輪胎斷面和行駛面的增寬，導(dǎo)致接地面中心的水不易排出，所以濕滑性能也會(huì)有所下降，但可以采用花紋設(shè)計(jì)增加中央溝槽來(lái)解決。輪胎扁平化雖有上述的不足之處，但還是以?xún)?yōu)點(diǎn)為主，所以輪胎扁平化趨勢(shì)發(fā)展很快。圖 1 不同年代輪胎斷面的扁平比變化趨勢(shì)2. 無(wú)內(nèi)胎化 隨著子午線(xiàn)輪胎的發(fā)展，無(wú)內(nèi)胎化水平也在不斷提高。20世紀(jì) 80年代歐美轎車(chē)子午胎已實(shí)現(xiàn)了無(wú)內(nèi)胎化，而且載重子午胎的無(wú)內(nèi)胎化率也很高，以西歐為例， 80 年代初原配胎 實(shí)現(xiàn)了無(wú)內(nèi)胎化， 但在替換胎中還有小部分有內(nèi)胎輪胎。 回顧 80年代，當(dāng)時(shí)日本無(wú)內(nèi)胎水平比較低， 其原因是起步晚一些，但

50、也在逐步發(fā)展提高。90年代以后世界各國(guó)轎車(chē)子午胎（包括中國(guó)）均實(shí)現(xiàn)了無(wú)內(nèi)胎化，載重子午胎特別是長(zhǎng)途大客車(chē)扁平化系列的子午線(xiàn)輪胎也多變?yōu)闊o(wú)內(nèi)胎輪胎。子午線(xiàn)輪胎推進(jìn)無(wú)內(nèi)胎化的原因，除無(wú)內(nèi)胎輪胎本身所具有的優(yōu)點(diǎn)外，還取決于子午線(xiàn)輪胎結(jié) 構(gòu)上的特點(diǎn)。 1）子午線(xiàn)輪胎從結(jié)構(gòu)上需要一層較厚的內(nèi)襯層，只需將它換成氣密性好的丁基膠層， 就可成為無(wú)內(nèi)胎輪胎的氣密層了，無(wú)需增加任何材料或增添任何工藝操作，即可改為無(wú)內(nèi)胎輪胎。 無(wú)內(nèi)胎輪胎對(duì)高速性、長(zhǎng)距離行駛等方面的性能均有無(wú)比的優(yōu)越性；2）因子午線(xiàn)輪胎使用鋼絲簾線(xiàn)做胎體層和帶束層，所以一般比尼龍斜交輪胎要重約10%以上，而采用無(wú)內(nèi)胎結(jié)構(gòu)可減輕輪胎重量（減少內(nèi)胎和墊

51、帶的重量約 7.5%），從而降低了滾動(dòng)阻力。以載重胎為例可降低5%左右； 3）子午線(xiàn)輪胎因胎側(cè)柔軟， 故下沉量大。 輪胎缺氣不易覺(jué)察， 因此對(duì)內(nèi)壓保持性要求很高， 月泄率為 1.5%， 只有用無(wú)內(nèi)胎輪輞與輪胎的緊密配合才能達(dá)到這種要求。3. 高速化 由于輪胎子午化后，無(wú)論是轎車(chē)胎還是載重胎都向無(wú)內(nèi)胎化和扁平化發(fā)展，近幾 年來(lái)，特別是轎車(chē)子午胎的斷面扁平比已達(dá)到35、 30系列，這對(duì)汽車(chē)速度的提高創(chuàng)造了有利條件。一般來(lái)說(shuō)，相應(yīng)扁平比越低系列的轎車(chē)子午胎，其速度級(jí)別就越高。高速輪胎是20世紀(jì) 60年代發(fā)展起來(lái)的，到 60-70 年代，轎車(chē)胎的速度級(jí)別分為： S快速； H高速； V超高速。由于無(wú)內(nèi)胎

52、化和扁平化的有利條件，使輕型載重汽車(chē)、載重汽車(chē)和客車(chē)子午線(xiàn)輪胎的速度級(jí)別 也向高速化發(fā)展。從美國(guó) TRA手冊(cè)的輕型載重汽車(chē)輪胎標(biāo)準(zhǔn)中可看到，選用速度符號(hào)可從N級(jí)至 H級(jí)（即速度由 140km/h至 210km/h）；雖然目前轎車(chē)子午線(xiàn)輪胎的速度級(jí)別要求越來(lái)越高，但考慮到行 駛安全、節(jié)油以及環(huán)境污染等方面的因素，實(shí)際上，美國(guó)一般高速公路的限制速度在130km/h 左右。4. 環(huán)?；?由于世界各國(guó)的汽車(chē)產(chǎn)量增長(zhǎng)很快，因此環(huán)境污染問(wèn)題顯得十分重要。在未來(lái)的 汽車(chē)發(fā)展中，最緊迫的問(wèn)題是環(huán)境相容性問(wèn)題。通過(guò)降低行駛噪聲、降低油耗、減少?gòu)U氣排出和及 時(shí)將舊輪胎回收和翻新，可對(duì)環(huán)境保護(hù)起到非常重要的作用。特

53、別是近幾年來(lái)，為了保護(hù)環(huán)境，輪 胎公司投入了許多資金和人力進(jìn)行開(kāi)發(fā)研究，針對(duì)降低輪胎滾動(dòng)阻力、節(jié)約油耗和減少?gòu)U氣排放量 等環(huán)保問(wèn)題，不斷地推出新產(chǎn)品，如超輕型環(huán)保輪胎、綠色輪胎等。1）綠色輪胎綠色輪胎與普通輪胎相比，具有非常低的滾動(dòng)阻力。降低輪胎滾動(dòng)阻力將會(huì)減少車(chē)輛的燃料消耗，從而降低車(chē)輛排出的廢氣對(duì)大氣的污染。這種輪胎有利于環(huán)境保護(hù)，故稱(chēng)之為 “綠色輪胎”。綠色輪胎的概念，最早由米其林公司于1990年提出， 1992年研究開(kāi)發(fā)成功，隨后投入生產(chǎn)。到 1997年米其林公司又向市場(chǎng)推出了轎車(chē)用第二代綠色輪胎，與第一代綠色輪胎相比，滾 動(dòng)阻力至少又低 5%；質(zhì)量又減小 10%；在潮濕、寒冷及少量積

54、雪路面上抓著性好、噪聲低。輪胎的 滾動(dòng)阻力與輪胎結(jié)構(gòu)、花紋設(shè)計(jì)以及所用材料都有密切關(guān)系，現(xiàn)僅從材料角度論述如何降低滾動(dòng)阻 力。降低輪胎滾動(dòng)阻力一般有兩個(gè)基本措施。（ 1）減小輪胎質(zhì)量減小輪胎質(zhì)量是降低輪胎滾動(dòng)阻力最快速、最有效的措施。為了保證輪胎質(zhì)量小，采用新型輕質(zhì)材料制備輪胎部件，如采用芳綸做帶束層替代鋼絲帶束層，以及用單根纏 繞芳綸來(lái)替代鋼絲圈等。另一個(gè)保證輪胎質(zhì)量小的措施，在確保輪胎使用性能的前提下，必須采用 最小的部件厚度和更小的公差，這樣可以用較少的材料，從而減小輪胎的質(zhì)量。（ 2）減小材料的滯后損失 降低輪胎滾動(dòng)阻力的第二個(gè)措施是減小輪胎材料的滯后損失（能量 損失）。如聚酯簾線(xiàn)的滯

55、后損失較大，但經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)母牧己?，有可能推出較小滯后損失的品種。綠 色輪胎對(duì)各部件膠料要求較小的滯后損失，其中對(duì)輪胎滾動(dòng)阻力影響最大的是胎面膠。用不同試驗(yàn) 設(shè)備進(jìn)行滾動(dòng)阻力試驗(yàn)時(shí)，胎面和基部膠占滾動(dòng)阻力總值的33%和 73%，所以輪胎設(shè)計(jì)者非常重視胎面膠滯后損失的研究。在降低滾動(dòng)阻力的同時(shí)又不能有損其他性能，甚至還要予以進(jìn)一步提高，因 此都十分重視改進(jìn)膠料，尤其是胎面膠配方。5. 功能化 隨著高科技，特別是電子學(xué)的發(fā)展以及人們對(duì)輪胎功能要求的不斷提高，輪胎功 能化的時(shí)代已越來(lái)越近了。 目前除智能輪胎外， 還有 “計(jì)算機(jī)化的輪胎” 、“會(huì)說(shuō)話(huà)的輪胎” 、“可 控輪胎”及“靈敏輪胎”等。這里主要介紹

56、智能輪胎。智能輪胎的研究與開(kāi)發(fā)是目前汽車(chē)技術(shù)新的 發(fā)展方向之一。 這一概念的出現(xiàn)是近年來(lái)電子計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)在汽車(chē)產(chǎn)品上廣泛深入應(yīng)用的直接 結(jié)果。智能輪胎的研究涉及材料、結(jié)構(gòu)、傳感、信號(hào)處理、無(wú)線(xiàn)通訊和實(shí)時(shí)內(nèi)嵌計(jì)算等多項(xiàng)先進(jìn)技 術(shù)，是實(shí)現(xiàn)安全駕駛、經(jīng)濟(jì)行車(chē)和減少汽車(chē)使用對(duì)環(huán)境沖擊的關(guān)鍵技術(shù)，也是發(fā)展未來(lái)汽車(chē)電子的 基礎(chǔ)性工作。智能輪胎的主要特點(diǎn)是：輪胎內(nèi)置有計(jì)算機(jī)芯片或芯片與胎體相連接；能自動(dòng)監(jiān)控輪 胎行駛溫度、氣壓、摩擦以及把行駛期間輪胎突然發(fā)生問(wèn)題的信息傳遞到互聯(lián)網(wǎng)上，從而不僅提高 了駕駛安全性，還有助于降低油耗、延長(zhǎng)輪胎使用壽命，對(duì)環(huán)境保護(hù)也起到了作用。還有人在研究開(kāi)發(fā)膠料中含一種特殊硅的輪胎。由于硅的存在，橡膠分子能根據(jù)不同車(chē)速產(chǎn)生 相應(yīng)振動(dòng)頻率，從而使輪胎的硬度隨車(chē)速不同而變化：高速變硬，低速變軟。由于這種輪胎應(yīng)變性 能好，故稱(chēng)之為“可控輪胎”。此外，人們還在探索一種智能化更高的輪胎：在積水路面上行駛， 可以探測(cè)水深，隨后