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1、子午线轮胎的结构特点及生产工艺,北京橡胶工业研究设计院,目录,北京橡胶工业研究设计院,子午线轮胎简介,何谓子午线轮胎?,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，7
2、0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,子午线轮胎简介,子午线轮胎的分类,不同,1,2,3,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,子午线轮胎结构特点,让我们来看看子午线轮胎,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
3、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,子午线轮胎结构特点,子午胎的结构与刚性,北京橡胶工业研究设计院,子午线轮胎结构特点,子午胎的变形特点,“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,子午线轮胎结构特点,子午胎的变形特点,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： 胎冠周向
4、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,子午线轮胎结构特点,子午胎的优越性, 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。,北京橡胶工业研究设计院,子午线轮胎结构特点, 1 滚动阻力低、节省燃料,北京橡胶工业研究设计院,子午线轮胎结构特点, 1 滚动阻力低、节省燃料,表1-1 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）,表1-2 轻
5、型载重子午线轮胎的滑行距离测定,北京橡胶工业研究设计院,子午线轮胎结构特点, 1 滚动阻力低、节省燃料,表1-3 轻型载重轮胎油耗试验,表1-4 载重子午线轮胎滑行距离测定,表1-5 载重子午线轮胎油耗试验,北京橡胶工业研究设计院,子午线轮胎结构特点,子午胎的优越性, 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
6、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%，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,子午线轮胎结构特点, 2 高速安全、生热低,北京橡胶工业研究设计院,子午线轮胎结构特点, 高速安全、生热低,表1-6 不同结构(9.00R20，9.00R20-14PR 9.00-20-14PR )轮胎的机床试验温度测定,北京橡胶工业研究设计院,子午线轮胎结构特点,子午胎的优越性, 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
7、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。,北京橡胶工业研究设计院,子午线轮胎结构特点, 3 耐磨、耐刺、耐用,表1-7 9.00R20里程试验结果,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,北京橡胶工业研究设计院,子午线轮胎结构特点,子午胎的优越性, 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
8、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,子午线轮胎结构特点, 4 减震、舒适,表1-8 载重子午线轮胎在EQ-140汽车上的噪音测定结果,北京橡胶工业研究设计院,子午线轮胎结构特点,子午胎的优越性, 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，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
9、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,子午线轮胎结构特点, 5 操纵稳定性好,表1-9 轻型载重子午线轮胎全油门加速试验结果,表1-10 载重轮胎直接档(2060/kmh-1)加速试验结果,北京橡胶工业研究设计院,子午线轮胎结构特点, 5 操纵稳定性好,表1-11轻型载重轮胎制动性能测定结果,表1-12 不同结构轿车轮胎附着系数比较,北京橡胶工业研究设计院,子午线轮胎结构特点, 5 操纵稳定性好,北京橡胶工业研究设计院,子午线轮胎结构特点,子午胎的优越性, 滚动阻力低、节省燃料 高速安全、生热低 耐
10、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,子午线轮胎结构设计,轮胎的标识,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
11、）：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,子午线轮胎结构设计,轮胎的标识,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
12、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,子午线轮胎结构设计,轮胎的标识,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,子午线轮胎结构设计,轮胎规格的表示方法,北京橡胶工业研究设计院,子午线轮
13、胎结构设计,轮胎规格的表示方法,北京橡胶工业研究设计院,子午线轮胎结构设计,轮胎规格的表示方法,北京橡胶工业研究设计院,子午线轮胎结构设计,载重子午胎 （全钢丝子午线轮） 断面轮廓设计特点 负荷能力得计算 W=K0.425P0.585Sd1.39(DR+ Sd) 断面轮廓的基本设计尺寸: (1) 轮胎外直径D的确定： D=D/1.0-1.01 (2) 胎圈着和直径d的确定 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 般平底轮辋的胎圈着和直径比轮辋直径小1-3mm, (3) 轮胎断面高H的确定 H=(D-d)/2 (4) 设计轮辋宽度C和断面宽B的确定 B=( B+5)/0.99
14、-1.01 (5) 水平轴高度H1的确定 H1=(0.51-0.53) H,北京橡胶工业研究设计院,子午线轮胎结构设计,(6) 行驶面宽度b和胎冠弧度高h的确定 b=B(0.70.85) 而行驶面弧度 h=H(0.0250.04) (7) 胎冠曲率半径的确定 胎冠的曲面可以只用一个半径获得,也可以采用双弧度。 (8) 花纹沟底部曲率半径R3、R4的确定 R3是花纹沟底处的半径,R3=R1-I R4是胎肩花纹沟处的半径 (9) 花纹沟深度i的确定 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。 (10) 胎侧的曲率半径R5、R6、R7的确定 上胎侧弧度半径
15、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。 (11) 胎圈部位尺寸G、r1、r2、a的确定 胎圈部位的尺寸应根据轮辋尺寸进行设计 r2=R2-（0.52.0）mm r1一般比轮辋胎圈座园角半径R1大24mm r1=R1+（24）mm h即r2圆心高度，比轮辋轮缘弧度R2的圆心高度低0.52.0mm, (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,子午线轮胎结构设计,载重子午胎的花纹设计 胎面花纹设计的基本要求 胎面花纹必须与路面有良好的接着性能。胎面花纹要耐
16、磨、滚动损失小。 胎面花纹的类型 胎面花纹可以分为三大类，条形花纹、越野花纹、混合花纹。 花纹沟深度 花纹沟深度是根据轮胎规格、花纹类型等设计的。 花纹沟宽 花纹沟宽度是根据对轮胎耐磨性和抓着力要求设计。 花纹角度 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。 花纹沟断面形状 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。 花纹设计中的几个计算 (1) 行驶面弧长L L=0.01745Rna (2) 行驶面中心线花纹一节距长l1 l1=D/n (3) 行驶面胎肩圆周线花纹一节距长l2 l2=(D-h)/n (4) 行驶面花纹一周
