轮胎设计基础及增强.doc

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1、轮胎设计基础与增强目 录轮胎几何尺寸基础（Pp 3-13）轮胎设计几何尺寸参数（Pp14-27）承受负荷的结构部件（Pp28-31）轮胎胎体（Pp32-34）轮胎带束层（Pp35-53）带束层设计（35-41）米其林常用的和新结构（42-44）倍耐力0带束层（45-48）倍耐力0带束层改进（49-53）结构设计与增强（Pp54-61）设计安全系数（55）胎体（56-58）带束层（59-60）钢丝包布（61）轮胎几何尺寸基础充气管考虑充气管的一部分，长度为 l 。在管子的中间平面和管的内表面之间的空气体积处于平衡轮廓。管中间平面的界面作用力 F = 2rlP ，方向向上。充气管的一半的外表面施加

2、在空气体积向下的力必然等于 F 。因为在空气管壁一半的总的力必须处于平衡状态，则管壁单位长度的强力必然等于，因此： f = Pr （波意尔压力管公式）充气薄膜充气薄膜表面上的一个点 X ，充气压力为 P 。ci 和 cii 为 X 的主曲率，则曲率半径为 ，。fi 和 fii 为主曲率方向的单位长度的力，薄膜的通用方程为 。我们假定薄膜由正交各向异性薄膜组成，这样以来，方向 ii 的力与第一主方向 i 的力比较可以忽略不计。在这种情况下，我们可以假设 。薄膜平衡轮廓变为： f =P上式相当于充气管波意尔公式，它们的曲率半径为恒值，并在一个方向为 r ，而在其正交方向为0。子午线轮胎的基本力学基

3、本假设子午线轮胎由完全子午方向的胎体和通常称为带束层的环形部件组成。我们考虑下述草图，所示意的子午线轮胎断面由两半部分组成。右侧仅显示了胎体，更确切地说，如果不考虑带束层的存在，它描述的是胎体帘线。让我们考虑所提到的帘线，选择任意一点P，它的坐标为x和y，它在点A和点K之间变化，点A的定义为角为0。角是平衡轮廓的切线和通过P点的水平线之间的夹角。点K被认为是胎圈区域以外的胎侧的第一个点，此处有胎体反包、胎圈填充胶和其他增强材料，此处的刚性可能使胎体帘线处于子午方向排列的增强薄膜充气平衡轮廓的外边。图上左侧部分增加了带束层。点S相应于右侧的假设S点，是胎侧平衡轮廓上铺设的胎侧的最后一个点，即在带

4、束层影响之外的点。在设计者开始设计一个新项目时，做的第一件事就是确定在x-y平面内的K点和S点的坐标。平衡轮廓计算，就是基于假设胎体是一个不伸张的增强帘线排列组成的充气薄膜，每根帘线都在子午平面内。同时，也假定，横向（垂直于子午增强部件方向）的薄膜的模量是可以忽略的。充气压力被胎体帘线的张力全部平衡。平衡轮廓计算（1）我们可以写出下式t = P，此处t （N/m）是胎体单位横向宽度的特定张力。（m）是局部曲率半径，P（N m-2）是充气压力。我们称f0（m-1）是胎体帘线的频度，即每米内的根数。我们假设，在成型时，胎体铺设在成型鼓上，它的半径是以使胎体帘线有一个半径为y0（m）的圆柱形，从实际

5、考虑，y0等于成型鼓的半径+内衬层厚度+胶片厚度+半个胎体本身厚度。近似成型鼓的半径+2.5mm；如果使用鼓肩胎圈夹持形式的成型鼓，其半径相当于图中Z点的纵坐标。而如果轮胎在平式成型鼓设备上成型（如米其林），则所说的半径相当于钢丝圈的内部半径。P点（x，y）增强帘线局部的频率为 。如果T（N）为单根帘线的张力，则我们可以写出 。或 ，此处N = f0（2 y0）是胎体帘线的总根数。由于在笛卡尔坐标系中，曲率半径 ，我们可以写成下面的二次微分方程：平衡轮廓计算（2） 是在胎体断面上相当于1弧度角度内的帘线根数。它也可以定义为“角度密度”或角度的胎体频度。表示为（根数/弧度）。它对应于一部分胎体帘

6、布的帘线根数，其长度等于胎体铺设的半径y0。常数K可以这样定义，它是每根帘线伸张力和充气的比值，乘以胎体的角度密度。在量纲上K表示为（m 2），显然它对应于微分方程一次根的尺寸，因为y是一个尺寸，y是（m-1）。常数可以认为是每个单位充气压力在单根帘线上的张力指数，并且对于直（长的曲率半径）胎侧，它有“直”的高数值，对于高曲率（短的曲率半径），它具有低数值。因为上述微分方程是二次微分方程，它的结果写成带有二个参数C1和C2的一系列的曲线；因为参数K是一个未知参数，因此我们可以说，一般来讲平衡轮廓可以满足三个不同条件，它依赖于三个参数。平衡轮廓计算（3）通常，首要的两个条件是：1. 轮廓必须包括

7、K点（x = xK，y = yK）2. 轮廓必须包括S点（x = xS，y = yS）第三个条件通常是下列三个条件之一：B点的横坐标，最大的轮胎弦的一半，必须等于xB（轮胎初步设计）S点的角度必须等于预先确定的S角度的数值（轮胎初步设计）K和S点之间的移动的帘线长度，必须等于一个确定的数值l0（移动的轮胎轮廓计算）由于薄膜平衡轮廓微分方程不包括横坐标x的明显的参照值，它就很容易表示为，如果f（x）是一个结果，则f（x+C）也是一个结果；这就意味着，平衡轮廓的胎侧轮廓，在不改变形状的前提下，在平行于x轴方向上可以移动。第一页的图中，A点的横坐标设定为0。这样，设想的无带束层的子午线轮胎的断面，可

8、以以右半图描述。在不改变形状前提下，同样的断面可以在右部分按预想的移动量移动。当一个低断面轮胎需要设计时，点A随着整个平衡轮廓向右移动，结果，一个更大的带束层断面，从中心开始加了上去。这就是设计者要做的。平衡轮廓形状平衡轮廓最重要的是，充气薄膜形状仅仅依靠于几个参数，并且不能由其他方法控制。既使如果子午线轮胎在一个与平衡轮廓差别很大的形状的模具内硫化，而一旦轮胎充气，它的形状变化，直到达到平衡轮廓。变形的胶料的高拉伸应力将引起胶料的早期损坏，但是在胎侧区域，轮胎断面形状不受模具形状的影响。小的断面高度看草图右侧，显然，如果在胎冠区域不加带束层结构，则轿车或载重子午线路轮胎的胎冠弧，就不是预想的

9、那样。通常指出，如果 的值小，例如轮胎断面高度和胎圈半径比较可以忽略不计，则平衡轮廓接近比较稳定的曲率半径曲线。换言之，就是接近一个园形曲线。自行车轮胎的断面轮廓几乎就是一个园形。平衡轮廓的数值计算通过数值计算椭圆积分，依据常数xA，yA，yB，可以计算平衡轮廓方程：，此处曲率半径和角度由下式给出：轮胎设计几何尺寸参数轮胎几何尺寸设计设计依据：外直径（胎冠）断面宽轮辋直径断面高 = 断面宽 高宽比轮辋宽轮胎几何尺寸设计设计参数的选择：胎面宽度胎冠厚度 （ 胎面 + 带束层 ）胎冠曲率胎圈厚度模型轮辋宽度轮胎几何尺寸设计胎面宽度必须接近带束层宽度，此参数决定了S点的横坐标外半径、胎冠厚度和胎冠曲

10、率，决定了S点的纵坐标K点横坐标是模型轮辋宽度K点纵坐标等于轮辋半径 + 15 mm（对于标准 P 轮胎），如果胎圈厚度大于或小于通常值，则此值可大可小B点横坐标必须等于 （宽度/2） 胎侧厚度行驶面宽度这是确定轮胎几何尺寸的基本参数。它不受规格尺寸（ETRTO表格）约束，是设计者的选择。宽行驶面是大部分适用设计性能的特例。宽带束层通常导致大的角，因此有较大的胎体刚度，大的带束层边缘胎体帘线拉力的垂直分量。这也意味着，B点（轮胎的弦）横坐标处于稳定值，一个减小的胎侧轮廓曲率，相应每根胎体帘线上总的拉力比较高的数值。宽胎冠的缺点，基本是在崎岖不平道路上的乘坐舒适性的一定损失和增加滚动阻力。宽胎冠

11、不利于水上漂浮性能。轮胎胎冠弧曲率（1）这是轮胎优异转向性能的最有意义的参数之一。胎冠曲率是控制接地印痕尺寸的最有力的参数，同时，还有角值和胎体帘线拉力。它经常规定“箭头标志”f ，也就是外直径圆周带束层坐标Y和有效带束层宽度边缘坐标Y之间的差值（mm）。带束层部件的曲率弧半径用下式计算：，此处S是带束层宽度的一半，。两个曲率半径的胎冠，经常被认为是低高宽比轮胎的最佳选择，轮胎的中间部分较胎肩区域平坦。胎冠弧曲率（2）在以下几个设想条件下，接地印痕的形状是通过胎冠弧曲率来确定的：角数值保持不变 ，即用B点横坐标调整来补偿S点的横坐标的变化。带束层部件的机械特性也保持不变 ，包括附加胶料的模量、

12、带束层帘线的模量和密度、带束层角度、冠带层特性。在上述提到的条件下，根据子午方向的曲率，设计者可以得到任何形式的印痕形状 ：形式A是比较高的胎冠弧曲率条件下得到的，形式B和C是在中等和低的胎冠弧曲率下得到的。胎冠弧曲率（3）椭圆印痕形状对改善操纵稳定性和水漂有帮助。方形印痕是要求滚动阻力和磨耗性能的主要发展目标。最好的组合通常是介于A和B之间的中间状态。印痕C通常称为“沙漏”，显然不好。对于非常低的高宽比的断面轮胎，三种特殊形式显示在下图，形式C称为骨形，是不好的！对于任何情况下，非常低的断面高宽比的子午线轮胎的目标倾向于B，因为这种轮胎在操纵试验时，性能是非常好的。而椭圆形式对磨耗不利；磨耗

13、是超高性能轮胎的薄弱环节，它的特点是优异的抓着力和比较不耐磨耗的胎面配方。胎冠弧曲率（4）再强调一次，图中所描述的得到的印痕形状，可以由相等的胎冠曲率得到，也体现在胎侧长度上。形式A是由最短的胎侧得到的，即最大的角数值。一旦轮胎模型制造出来，就没有变更胎冠曲率的可能了。改变印痕的微小的变化就是要做：如果印痕类似于C的特点，制作短的胎侧新模型（新的侧板费用低于胎面活络模）。带束层和冠带层选用不同材料和几何参数（带束层角度）。轮胎宽度（1）这个参数从理论上讲，也不是设计者选择的参数，因为外部总宽度在ETRTO表中给出了尺寸。但是，ETRTO比较大的公差是可以接受的，我们称之为使用胀大尺寸。真正的轮

14、胎胀大 表现为尼龙 胎体轮胎，特别是尼龙6。轮胎胀大 在现代Rayon人造丝和PET聚酯胎体是非常低的，Kevlar开夫拉和钢丝帘线胎体实际上为0。设计者能够控制轮胎宽度 在ETRTO标准之内的范围，并且选择有效的轮胎宽度 仍然在允许范围内。明显的是，轮胎宽度的小的增量，导致角的明显增加。角 的有效的改变，在先前的篇幅中已叙述。轮胎宽度（2）有关轮胎宽度的错误，通常发生在设计者被迫使用相同模型活络块 ，用于一对新的胎侧结构强行限制模具的变化，试图从现有产品生产出低断面轮胎。让我们假设我们不得不用235/60R16断面成型一个新的235/50R17规格，现有规格印痕是满意的。如果我们决定了必须成

15、型新的模型的胎侧，这样我们要得到的低角 的新的轮胎宽度与此相同，则印痕将出现“沙漏 ”形。唯一的出路是减少新轮胎宽度5mm，如果减以后宽度在ETRTO内，则一切OK，不然就麻烦了。当设计一个新轮胎时，我们必须考虑 用相同活络块做低高宽比产品的想法 ：开始时用略微大的轮胎弦和/或胎冠 比较好，这样低高宽比规格轮胎也可在公差范围内。轮胎外直径这个参数也是设计者不能选择的参数，因为在ETRTO表中给出了轮胎外直径。要注意的是，外直径增加 导致角的增大。一个比较大的轮胎要好于一个比较小的轮胎，但其成本明显的高了。还要指出，外直径的增加，将改善操纵稳定性和滚动阻力；从原则上讲，增大了角，舒适性有负面影响

16、，然而作用是不明显的。模型设计通过追踪胎侧平衡轮廓的轨迹和所需要的带束层断面，确定充气轮胎断面之后，设计者就能够设计模型轮廓，这时要考虑不同轮胎胶料的厚度。这个阶段就产生了绘制充气轮胎断面。最后设计模型，轮胎在模具中的轮辋宽度，即两个胎圈钢丝圈的距离，要大于轮胎中的同样的距离。为了避免在关键区域产生更大的疲劳变形，模型中的S点和K点的帘布层线的切线，必须平行于充气断面的同一条切线。保证K点帘布层线角度的要求，对“园断面”钢丝圈（米西林）是不必需的。模型中的胎侧帘线长就必须与充气轮胎的相同长度相匹配。当然，模型中的帘布层线必然与平衡轮廓有些差别。然而，在部件无明显强迫局部变形情况下，它必须适应充

17、气轮胎的形状。适当的软件开发出来，可以使设计者不必太麻烦的绘出“类平衡轮廓”。用户要求汽车制造厂还没有很好地意识到 ，随着远远高于ETRTO国际标准要求的精度水平的提高，现在的轮胎生产者能够控制轮胎的几何尺寸特性。他们中的许多人认为，为了使轮胎更好地符合他们亲身设计的车辆的设计目标，轮胎尺寸才是轮胎的特性。最普遍的要求，是得到一个比较大的轮胎，即轮胎尺寸公差范围更大；显然，这就是有“更大”或“更好特性”的要求。但是，问题并不仅仅是这样，例如，由于项目技术特性要求某个轮胎规格，而使设计者陷于麻烦。而且，他发现，在悬挂系统式车身，甚至在卡车存放备用胎处，没有足够的空间。同时，又产生了这样的情况，制

18、造厂A想要大的轮胎，而制造厂B想要小的轮胎！而写在胎侧的轮胎规格又必须相同。这又迫使轮胎生产者制造相同规格的不同尺寸的轮胎 ；于是对一个单一车辆制造者的特定尺寸，给予特殊标志，小的星号，小的圆周，小方块等等。这种结果导致了不必要的生产工厂的麻烦，增加成本和发货难度。此外，从最终使用者的观点，在替换胎市场，他不买这样的轮胎，甚至没意识到，这种设计是为他的车辆设计的，这才是最糟糕的。承受负荷的结构部件胎体和带束层的承载负荷分布当负荷施加到充气轮胎的时候，会发生什么情况呢？带束层在接地印痕变为平坦，圆周和子午方向的曲率设定为0。胎体在带束层边缘0角低于无负荷状态，并且施加在胎体帘线上的力的垂直分量就

19、减少。这意味着，所说的向车轮中心的帘线拉力减小。因为带束层本身的总长度几乎不伸张，即比较稳定，并且印痕以外的带束层部分，随着车轮中心向前移动。在与印痕位置相对的胎冠的带束层张力将增加，接近这个位置的胎体帘线曲率将减少，并且0角也增加。最终的结果是，在印痕内的轮辋上胎体帘线的张力低，而在高于位置上对应的点就高。结果，轮辋被拉向前，这样就达到了负荷平衡。很显然，轮辋上的力仅仅由胎体帘线提供（胎体刚性），这也显示出，从印痕向整个轮胎结构传递周向力来看（带束层刚性），带束层各层有着非常重要作用。一个子午线轮胎结构，某些方面类似于自行车轮胎，子午线轮胎胎体帘线是轮辐，带束层是轮辋。保持充气压力通常，胎体

20、要求有适当高的安全倍数，纤维胎体的甚至达到10：1。过高的充气压力，轮胎总是在胎圈钢丝造成损坏，如果胎体不损坏。通常，在被路边石条式石头冲击，造成胎体帘线1根或多根短裂时，就会发生胎体损伤（特别在轿车轮胎）；冲击断了的1根或多条帘线并且在充气后，在胎侧胶和胎体之间产生的鼓包（空气鼓），则轮胎将在短时间内损坏。当“胎体强度系数”过高，内衬层的卤化胶料可能在胎里被挤压，在轮胎防擦线区域进入胎体帘线，此处正是有效密度较低处；如果这种情况的轮胎没有被质量控制人员挑拣出来，则胎体最终就会在相邻的未损伤帘线之间产生特殊的径向裂口而破裂。两层胎体层做的轮胎，本质上是安全的。因为用两层帘布时，上面提到的缺陷实

21、际上不能发生。不过为了改善滚动阻力，降低重量和成本，轮胎制造厂已经转向生产单层胎体。卡车轮胎钢丝胎体的损坏更频繁；大多数严重损伤是拉链爆破；就是与胎体帘线垂直方向直接切断；原因是1根或多根帘线的腐蚀破坏，引起相邻帘线超过应力，最后他们都损坏了；单丝的损坏形式（非腐蚀）极易扩展为杯形式或锥形损坏，这种情况发生在超负荷极限；腐蚀的发生，是由于内衬层损坏，湿度渗入到胎体帘线，这种损坏在无内胎轮胎安装在轮辋上时发生的。轮胎结构部件子午线轮胎有4种结构部件组成：1个胎体2个钢丝圈1个带束层：带束层通常有两层斜交带束层；摩托车轮胎带束层是单根缠绕的金属或芳纶帘线。大部分轮胎还有：冠带层某些轮胎还包括：胎圈

22、增强包布卡车轮胎包括：一层稳定带束层或作为选择的，在带束层边部的缠绕的两层0钢丝帘线一层带束层保护层轮胎胎体轮胎胎体胎体的主要功能：保持充气压力传递从胎圈到胎冠轮胎结构（带束层）的力胎体增强材料的要求：强度低的应力顺从性（高模量）在硫化过程中低的热收缩低蠕变对橡胶过渡层很好的粘合，或更精确的说，对粘合镀层很好的粘合增强帘线的耐压缩疲劳必须足够，以避免在帘布层反包外或附近造成疲劳损坏，要有足够高的扭转水平。胶料配方要求：低滞后损失“合适”的模量好的粘合半成品强度从胎圈到胎冠结构的力的传递因为轮辋是悬挂于圆周排列的胎体帘线上，所以轮胎要能够承受负荷。胎圈上所有胎体帘线的结果总力，必须等于并相反于通

23、过车辆施加在轮辋上的垂直力、周向力和侧向的总力。垂直力和侧向力导致胎体断面在子午平面内变化，一直延伸到印痕面积内。制动和加速的纵向力引起的圆周应力，被依赖于胎体和胎侧胶料动态模量的胎侧结构的剪切刚度所抵消。增强材料的刚性的作用，在决定轮胎圆周抗扭曲刚性方面，不是很有意义的。带束层在接触地面变为平坦时，由于几乎不延伸，所以接地印痕的带束层部分的长度趋于保持稳定；随着整个胎侧结构的剪切变形，这样就引起在导向和拖动的接地印痕的边缘的胎体帘线，从子午面内偏离；这就是胎体部件和胎侧胶料能量损失的重要原因。轮胎带束层带束层（1）带束层功能没有带束层的子午线轮胎，有一个完全圆胎冠轮廓（y = 常数）；而带束

24、层外延刚度使它几乎成平坦的。此外，带束层还有一个作用，就是提供印痕面积平面内所有需要的剪切刚度。如果这个刚度不足，轮胎的转弯刚度也是不足的。带束层部件还具有某些弯曲刚度的特性，在轮胎的急转弯试验中证明，应力水平和UHP高性能轿车轮胎胎面胶生热的负作用的影响。因为接地印痕的长和面积相反作用，所说的弯曲刚度应该是尽可能的小。带束层（2）带束层的外延负荷获得外延刚度环形结构部件的最好的方式，依靠0带束层铺设的单根缠绕。如果我们假定，所说的部件是足够宽大，以致可以忽略边部的作用，这样，它的子午方向曲率为0，我们可以写成：f = r（P + Pc）= r（P + m2rc）此处：f是单位长度的拉力（N/

25、m）P是充气压力（Pa）Pc对应于离心力的平衡气压（Pa）m是胎冠单位带束层面积的特定质量（kg/m2）是车轮角速度（rad/s）rc是胎冠单位部件的离心半径（m）带束层（3）带束层外延负荷矩形断面环带的近似离心半径为：此处，i和o是环带内部和外部半径，如果比率o / i接近1，则上面的数值接近算术平均值（o + i）/2 。如果T是作用在单根缠绕线绳上的负荷，并且n是单位宽度的线绳数目（表示为m-1），它的数值如下：带束层（4）外延负荷如果一个轿车轮胎的外直径0.7 m，带束层半径接近0.684 m，胎冠离心力半径假设近似等于0.690 m，由于在内壳层，胎冠单元质量稍大，我们可以假设进位到

26、1.5 g/cm2或15.0 kg/m2。如果速度为300 km/h，假设轮胎滚动周长为0.73.02m=2.114m。车轮转动频率为（300/3.6）/2.114=38.42 Hz，并且它的角速度为38.422=247.68 rad/s。与离心力的平衡压力为：Pc =15.0247.6820.690/2 Pa = 317462 Pa = 0.317462 MPa = 3.175 Bar如果充气压力为2.5 Bar（250000 Pa），每单位宽度带束层负荷为：f =（0.684/2）（250000+317462）MN/m = 194072 N/m = 19407.2 N/dm如果带束层是10

27、0根/dm单根缠绕，则单根帘线负荷 T = 194.072 N离心力承担总负荷的56%。带束层（5）在交叉带束层上的负荷如果缠绕0带束层代之以两层角度-和角，则单根帘线的负荷为：此处，n是两层中每一层的宽度，如果等于0，要考虑两层0是结构部分的事实，从而计算每根帘线的负荷。必须指出，这是带束层帘线负荷的粗略计算，因为计算时未考虑边部作用，带束层边部的胎体拉力和带束层的子午线的曲率。只有精确的FEA有限元分析，才能够提供带束层增强帘线的拉力和带束层附加胶料的剪切力的可信评估。显然，带束层拉力在最大外圆周处是最大值，在带束层边缘处为0。另一方面，胶料的剪切力在最大圆周区域为0，在接近带束层边缘达到

28、最大值；如果右半带束层为正值，则左半带束层为负值。带束层（6）为什么不使用0带束层0带束层不能够提供车辆转弯刚度需要的足够的剪切刚度，这是对摩托车轮胎的标准答案。在此，它转弯时的侧向力由倾角，而不是由侧偏角提供的。必须还有其他结构部件来提供。如果这个元件是两个交叉带束层，可以选择的角度是+45和-45。轿车子午线轮胎，通常由1830范围的+和-角铺设的钢丝帘线组成。通常结构，事实上选择的角度为45和0之间。使用单纯的0缠绕的想法，是为了承受外延的负荷。另外增加一个抗剪切环形部件，这是结构上的说法，而实际在商用轿车轮胎还没有使用。上述原则的第一个商业应用，应该是米西林超级单胎卡车胎。带束层（7）

29、米西林XOne超级单胎带束层（8）米西林XOne米西林的XOne是一种超级单胎，即载重卡车驱动轴安装配置的双胎，由一个轮胎代替。它的结构从根本上区别与卡车胎标准带束层，这些卡车胎带束层有一个稳定层、二个承载负荷的交叉层、一个保护层，平行于最后的工作层。米西林XOne特点是一个稳定层，以90铺设（绿色），第一工作层，显然铺设45（紫色），负荷几乎全部由缠绕的0承担（灰色），在米西林称为无限圈绕，第二个工作层45（橙色）和平行与最后工作层的标准保护层（兰色），组成完整的带束层。无限圈绕由包括有一定数目的钢丝帘线的窄条缠绕而成；445/50R22.5规格，帘线结构为30.32+630.28。在中心的

30、3个0.32mm单丝的股绳，大于包围它的股绳，这是为了改善橡胶对内部帘线的渗透。米西林的小册子资料，要求改善了的印痕（更长），并且减少轮胎胀大，这是因为充气压力和离心力的原因。作为事实上不伸张的0层和柔韧的45交叉的结构特点，期望一个优异的剪切刚度。带束层（9）卡车胎带束层的标准结构依赖于第一个大角度（50-60）的稳定层和两个小角度（20-30）交叉承担负荷层。显然，交叉的两层的第一层和稳定层的方向相反。上述讲过的结构，加上一层保护层，它平行于最末的工作曾并且正常用高伸长钢丝帘线。其结果它具有了除了保护功能以外的其他功能。这种结构性保护带束层的功能，防止由于夹在胎面花纹沟内的石头引起的意外损

31、伤。米西林总是应用具有稳定层（1a和1b）的斯普利特专利技术的结构。子午线轮胎增强部件：1 带束层2 过渡层3 胎面下层4 子午方向胎体层5 钢丝包布6 钢丝圈带束层（10）倍耐力的0卡车轮胎倍耐力介绍一种特殊的结构，两条交叉承担负荷层；在交叉带束层边上，铺设两层25mm宽的HE高伸长钢丝帘线的结构（两周搭头60-80mm），一层保护层加在两个肩部缠绕层中间。他的优点如下：降低重量和成本更好地控制接地印痕的形状减少了高速和离心力下的肩部胀大改善了低高宽比轮胎的均匀磨耗结构上的主要问题是0搭接产生的问题，搭接在带束层部件上不连续的，并且本身引起了不均匀磨耗；另外，搭接处增加了厚度（搭接处为3层）

32、，在再刻和翻胎上也有问题。最好的解决办法，是用单根缠绕帘线代替25mm宽的带，或可能的话，2根或3根帘线的窄带缠绕。最新的倍耐力0带束层卡车胎尺寸流行的尺寸流行的倍耐力技术发展保证13R22.5获得的性能包括：帘线尺寸/帘线胶料推进结构完善蜂巢结构胎圈容易安装的高曲挠性结构的完善可翻新性零度结构高的使用寿命保证了翻胎性新的13R22.5规格，为公路、码头、工地而设计，在各种条件先使用，保证了极完善和很高的翻新性。13R22.5规格轮胎在公路/非公路和非公路使用，有着更好的胎面耐磨性、耐撕裂和耐裂口。倍耐力0带束层卡车胎优越性0带束层结构有着非常好的使用效果，特别是低高宽比轮胎，如超单胎。传统结

33、构（1层过渡层+2层工作层+1层保护层）在带束层边缘保持充气压力，有比较差的效果。在交叉带束层里，承担最临界负荷的部件，是两层交叉增强部件之间的橡胶层。传统的结构需要一种具有优异的抗疲劳性能的，相当刚性的附加胶料，更精确的说，具有非常低的裂口增长率的胶料。这就是常说的众所周知的米西林的帘线附胶。带有钴松香烯烃的高硫磺含量配方，带有粘合力增强剂，交联密度增强剂，需要密炼机的高投入价格，和所有工艺的很高水平控制。0带束层结构使得钢丝帘线的张力，能够更好的利用，并且减轻附胶胶料的应力。可能使用更便宜的胶料而且这种胶料的工艺也更容易。由于用三层带束层带替代四层带束层，所以成本更便宜，重量更轻。倍耐力0

34、带束层卡车轮胎的不足老式的0带束层结构的缺点，实际上没有介绍0增强结构部件的承担负荷的概念。另一方面，它们提到了上述部件的结构方法是带有搭头的缠绕两层复胶条。这种工艺不受欢迎的根源是：0部件搭头处的厚度增加，引起了轮胎翻新时产生问题，胎面打磨时，经常碰到搭头处的帘线。搭头点增加了刚度的不平坦点。这对新轮胎的均匀性不利。这也引起了轮胎肩部的花纹磨耗不均匀。制作肩部增强材料使用带子，也意味着平式成型鼓上的沉积，这也伴随着带束层部件在子午弧半径，以及印痕上压力分布的不连续。这也不利于均匀磨耗。即使在0带束层使用HE高伸长帘线减轻了上述因素，上述的作用仍然应引起关注。倍耐力0卡车轮胎带束层（老式）在子

35、午弧半径上的不连续如上图：第一承受负荷层： 红第二承受负荷层： 兰0带束层条： 绿保护带束层： 粉实际的不连续并不真的如图示那样糟糕，因为在硫化轮胎里，高伸长HE帘线在0带束层条内部边缘有些伸张。尽管这样，还是不能忽视的。倍耐力卡车轮胎0带束层（老式）在0带束层的搭接处如左侧肩部，由于增加了厚度，翻胎时就有了问题。第一承受负荷层： 红第二承受负荷层： 兰0带束层： 绿保护带束层： 粉右边和左边肩部的搭接，不在胎冠的同位置，这是为了减少径向力变化的不利影响。倍耐力卡车轮胎0带束层（帘线缠绕）绿色条是由单独复胶帘线或两根帘线复胶条缠绕而成。缠绕操作可以在螺旋管状表面的成型鼓上轻易完成。子午弧半径没

36、有任何的不连续。第一承受负荷层： 红第二承受负荷层： 兰0带束层： 绿保护带束层： 粉帘线结构的选择，并不限于HE高伸长形式。无搭接保证了容易翻新。0带束层卡车轮胎带束层（帘线缠绕）绿色条是由单独复胶帘线或两根复胶帘线条缠绕而成。缠绕操作可以在螺旋管状表面的成型鼓上轻易完成。子午弧半径没有任何的不连续性。单层缠绕的采用，降低了来自带束层的平面刚度。第一承受负荷层： 红第二承受负荷层： 兰0带束层： 绿保护带束层： 粉帘线结构的选择，并不限于HE高伸长帘线。无搭接保证了容易翻新，减少缠绕的0带束层厚度较老式的更好。倍耐力卡车轮胎0带束层（帘线缠绕）绿色条是由单根复胶帘线或两根复胶帘线条缠绕而成。

37、缠绕操作可以在螺旋管状表面的成型鼓上轻易完成。子午弧半径没有任何的不连续。上层可延伸保护层和缠绕0的使用，进一步提高轮胎翻新性。第一负荷层： 红第二负荷层： 兰0带束层： 绿保护带束层： 粉帘线结构的选择，并不限于高伸长帘线。结构设计和增强设计安全倍数轮胎各部件初步设计的基本公式，在前面的叙述中已给出。允许设计者对充气压力和在最高速度下的角速度，作一个粗略的计算。确定某种材料是否适应于给定的，我们必须确定的合理的安全系数。胎圈钢丝总是比较薄弱的轮胎结构部件。由于它是由大直径钢丝制造的，以及轮辋的特殊保护作用，即使它虽受意外冲击，使用具有延伸性的回火钢丝，这样，具有4倍的安全倍数是足够的。胎体更

38、多的承受意外损伤：因此对轿车和摩托车轮胎，通常有大于10倍的安全倍数；胎体的外延刚性对改善操纵试验是有好处的。至于钢丝胎体载重卡车胎，通常认为5倍左右是足够的。轿车轮胎的带束层一般设计为比较高的安全倍数，这是为了给合理的驾驶性能提供足够刚性的材料。通常要保证高于10倍的安全系数。然而，对于低断面UHP超高性能轿车轮胎不是这样；即使使用比较薄弱的钢丝帘线，非常宽的带束层剪切刚度也是足够大的。此外，轮胎的最大变形必然被轮辋的尺寸限定。这样以来，低于或等于5倍的安全倍数被认为是可以接受的。UHP高性能摩托车轮胎，考虑到有意义的离心力张力，被认为安全倍数不高于5倍。同样的系数对于卡车胎，也是适宜的，因

39、为工作层带束层还被保护层保护。卡车轮胎胎体增强静态负荷和伸长变形由胎侧长度严格限定。动态变形的最大点在B点，相应于轮胎的最大弦。胎体的最剧烈的疲劳，绝大多数发生在接近B。多数胎圈区域的疲劳发生在胶料层，更准确的说，发生在不同胶料间的界面，例如胎圈填充胶和胎体反包；胎圈疲劳寿命通过避免压出表面的氧化而获得很大的改善，所以要要求低的挤出强度，半制品胶料防紫外线。另外的疲劳发生在反包和钢丝包布端点处，胎圈断面尺寸的精心设计是改善轮胎疲劳寿命的途径。胎圈钢丝圈的形式也对决定胎圈疲劳寿命是非常重要的。卡车胎胎体帘线是完全同向捻，在相互磨擦方面，单丝之间线接触远远优于点接触。标准的高质量的胎体帘线，过去是

40、740.175LL。为了获得高曲挠性能帘线和避免胎胚反包端点开裂，小直径帘线是必需的。工艺质量改进，更好的胶料粘合性能，更少的胎胚存放时间，使用大直径单丝0.20和0.22帘线成为可能。永远不要将胎胚置于硫化区的热环境中。然而，值得记住的是低直径帘线的疲劳性能是更好的。增强材料的变化：钢丝帘线市场趋势卡车轮胎胎体：前景趋势是乘用“紧密型帘线”0.20+180.175或0.22+180.20，这一点指出来是有益的。1+18这个方案，是用新的生产机械制造的，在几何尺寸和机械性能方面，与1+6+12等同的。不过，工业加工成本显著的降低。紧密型帘线实际上有其薄弱性：中心单丝不是螺旋形成型；并且比周围单

41、丝有更大的应力，它经常形成第一个疲劳点。米西林仍然经常把紧密型帘线用于22.5英寸胎体时，而继续依靠于3+9+150.22W用于20寸有内胎轮胎。米西林制造商买入大量的3+90.175，非常高的密度，用于19.5和17.5英寸的产品，用于大型运输车。帘线密度和固定间距钢丝帘线：确定钢丝帘线最大和最小密度的固定间距的重要原则，是固定间距的构成是否在0.4mm和1.5mm之间。另外一个可接受的原则是，固定间距必须在30%和60%之间，这个标准与前面的规定绝大部分相符。如果帘线直径为1mm ，固定间距0.4mm，相应比例为28.5714%，固定间距1.5mm，相应比例为60.00%。最大帘线密度不能超过上述规定，避免帘线之间没有足够固定间距。成型时，胎体要有足够的胶料，有效地填充帘线之间间隙。如果这个要求不能实现，则保证不了帘线有均匀密度，胎体产生破裂。高质量的天然胶的附胶，可以帮助避免这个问题。如果密度高，通常采用规定加厚帘布的方法。最小密度要求，是轮胎在硫化时，必须要避免胶片或内衬层渗入到帘线之间。如果胎体拉伸明显，这个规定就更重要。卡车轮胎带束层增强带束层帘线的要求，通常稍低于胎体帘线的要求。因此，低成本是一个明显的要求。耐腐蚀性、良好的胶料渗透，对改善轮胎翻新有明显的作用。即使好的帘线似乎更有