橡胶制品复习提.ppt

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1、1.层级 ply rating在规定的使用条件下，轮胎所能承受的最大负荷的特定强度标记，它不代表轮胎帘布层的实际层数,相当于棉帘线的骨架材料层数。2.零点半径 datum radius轮胎按规定充气后，从轮胎旋转轴中心到断面最宽点之间的距离。3.胎冠帘线角度 crown cord angle轮胎胎冠周向中心线与胎冠部位的胎体帘线排列方向所构成夹角的余角。4.帘线密度 cords density轮胎各部件的帘布，沿垂直于帘线方向每lOcm宽度所含的帘线根数。5自由半径:轮胎在自由状态下（不承受负载）轮轴中心线至胎面的距离。,名词解释,6动半径：轮胎在负荷行使中，当倾角为零度时，从轮轴中心到支撑面

2、的距离。7.法向形变:在法向负荷作用下,轮胎发生断面宽增加和断面高减小的形变.一般用压缩系数K来表示，K=(r0-rc)/H,其中r0为自由半径，rc为静半径，H为标准气压下轮胎的充气断面高。8.侧向变形:轮胎在转向行驶或是在横向坡上行驶过程中，由于侧向力的作用，使轮胎断面发生倾斜的变形。9.周向变形:轮胎在驱动过程中，由于法向负荷的作用，使轮胎断面发生扭曲的变形，变形主要发生在轮胎的下半圆周，对称于轮胎的垂直直径，周向形变使轮胎行驶一周的距离小于轮胎胎面的长度，产生滑移摩擦。10.帘线假定伸张值：是帘线在定型，硫化工序所发生的伸张。1=L/Lc，即成品两钢丝圈底线间帘线长度与半成品两钢丝圈底

3、线间帘线长度的比值。1过小，硫化时伸张不够，容易弯曲，脱层。1过大，帘线伸张大，胎圈位移，钢丝圈底余胶多。1范围为1.031.05,11.外胎制造工艺伸张值:指外胎在成型、定型、硫化等一系列加工工艺过程中其胎里直径的变化值。12:断面水平轴:通过断面最宽点位置的直线，它是负荷下法向形变最大的部位，用H1/H2来表示（H1-胎圈底部到水平轴距离。H2-胎冠顶点到水平轴距离）。13.负荷指数 load index在规定的使用条件下，轮胎按照速度符号标明的速度行驶时，所能承受的最大负荷(速度在210km/h以上的轿车轮胎和摩托车轮胎除外)的数字代号14.负荷能力 load capability在规定

4、的使用条件下，轮胎所能承受的最大负荷。15.自由半径 free radius无负荷旋转轮胎的轮轴中心至胎面中心的距离。16.动负荷半径 dynamic loaded radius轮胎在负荷下行驶且倾角为零时，从轮轴中心至支撑平面的垂直距离。,1 支撑车辆重量 2 传递各种力(牵引力，转向力，制动力)3 吸收因道路不平产生的震动,轮胎的作用,一 有内胎轮胎的组成及作用外胎：固着于轮辋上，与路面接触，承受内胎充气压力与车辆载荷，阻止内胎充气后膨胀，保护内胎免受机械损坏。内胎：装于外胎与轮辋之间环形胶筒，充入空气后可以支撑和分散载重.垫带:安装于内胎和平底轮辋之间,保护内胎不受磨损和挤压.,第一节:

5、轮胎的组成和作用,1.外胎的组成及作用胎体:帘布层,缓冲层胎面:胎面胶(上层冠部胶,下层基部胶:缓冲地面传导的振动和冲击),胎侧胶胎圈:钢丝圈,三角胶条，胎体帘布层,包边包布,缓冲层：增加胎冠强度，加强胎面与胎体粘合，承受和分散冲击力，振动和剪切力，其构造因胎体帘布层结构，轮胎规格而异。帘布层：轮胎骨架，承受内压负荷，牵引力，转向力，制动力，由数层挂胶帘布构成。胎面胶：上层冠部胶,下层基部胶:缓冲地面传导的振动和冲击。胎侧胶：从侧部保护胎体帘布层，使之免受高障碍物损伤胎圈：将轮胎固着于轮辋之上，由钢圈，三角胶条，胎体帘布层及其包边包布构成。钢丝圈：给胎圈提供必要的强度与刚度。,轮胎组成及外胎断

6、面结构示意图,2-缓冲层,3-帘布层,6-钢丝圈,5-三角胶条,4-胎侧胶,1-胎面胶,（斜交胎）外胎断面结构示意图,轮胎组成,5,二 按结构不同分类(k为决定因素)胎冠角(k)胎体帘线和胎冠中心线垂线夹角.,2 子午胎优点及缺点,减震性好:胎体帘线呈子午排列，和轮胎变形方向相一致，有效利用了帘线强度，故可减少帘布层数和橡胶用量，与斜交胎相比帘布层数少40%50%，橡胶用量可减少20%，轮胎重量可减轻5%8%。胎体薄，柔软，舒适减振性好。,耐磨性好：带束层周向排列，加固胎冠，周向不能伸长，极大减少滚动过程中胎面与路面间滑移磨察，故耐磨性好，与斜交胎相比耐磨性提高。,抓着性好：帘布层数少,胎体软

7、，下沉大，胎面与路面接触面积大，压力分布均 匀，同时胎面周向滑移小，故抓着性好，与斜交胎相比抓着性提高10%50%。,行驶温度低：胎体帘线子午排列，消除交叉排列层间剪切移动，消耗能量少，生热低，帘布层数少，胎侧薄便于散热。,使用寿命长：与斜交胎相比，使用寿命长 50%100%,子午胎缺点：侧向稳定性差，胎侧易裂口,1 有内胎轮胎:结构组成:外胎 内胎 垫带,三 按有无内胎类,一 有内胎轮胎的组成及作用外胎：固着与轮辋上，与路面接触，承受内胎充气压力与车辆载荷，阻止内胎充气后膨胀，保护内胎免受机械损坏。内胎：装于外胎与轮辋之间环形胶筒，充入空气后可以支撑和分散载重.垫带:安装于内胎和平底轮辋之间

8、,保护内胎不受磨损和挤压.,2无内胎轮胎:1)结构组成:外胎2)结构特点:不使用内胎,空气直接充入外胎内腔中。胎圈外侧有环形沟纹或其他形状密封胶层，着和直径小，外胎紧密着和在专门轮辋上好。外胎内表面有专门内贴层，用以增加气密性。3)性能特点:行驶安全性高,胎体软,改善缓冲性能。高速行驶下生热小,工作温度低,使用寿命长。此外，轮胎重量轻，节省原材料，降低耗油量。缺点：对轮辋要求高。,第四节:轮胎规格的表示方法,一.传统命名法 1.B-d，BRd（B-外胎名义断面宽，d-名义轮辋直径；“-”-斜交胎；R-子午胎；单位：英寸）_低压胎表示方法（单位：英寸）。例如：小客车轮胎，载重轮胎，工程机械轮胎和

9、农业机械轮胎等。例35-14，35R14（35英寸外胎名义断面宽；14英寸-轮辋直径；-斜交胎；R-子午胎）2.DB（D-外胎外直径；B-外胎断面宽）_高压胎表示方法（单位：英寸）。马车胎是高压轮胎。例46 18，（46英寸-外胎外直径；18英寸-外胎断面宽）,3.DB（D-外胎外直径；B-外胎断面宽）_超低压胎表示方法（单位：毫米）。如1140X7004.Bd（B-外胎断面宽；d-轮辋直径）_欧洲国家的低压胎表示方法（单位：毫米）。例185 400，（185-外胎断面宽；400-轮辋直径），相当于我国7.50-16的轮胎。,二.ISO国际标准表示法例：1.195/60 R 14 85 H（1

10、95-外胎断面宽 单位：mm；60-扁平率H/B=60%;R-子午胎；14-轮辋直径；85-载荷指数；H-速度标记）235/80 R22.5 137/140 M（235-外胎断面宽；80-扁平率H/B80%;R-子午胎;22.5-轮辋直径；137-双胎负荷使用指数；140-单胎负荷使用指数；M-速度标记）,轮辋:是车轮一组成部分,用以连接车轮和轮胎构成一体的重要部件,起传递汽车牵引力作用,故轮胎设计必须依据轮辋规格尺寸.,二.影响负荷能力的因素 轮胎支撑车辆负荷的能力，取决于内腔容积及其特定的充气压力。内腔容积越大，空气容量越多，负荷能力越大。充气压力越大，负荷能力越大。,1 增大内腔容积的方

11、法:,假设轮胎内腔轮廓近视圆形，令R=Bi/2，则断面面积为R2，而圆筒形内腔的平均周长为2 r0，故内腔容积V为：V=2 r0X R2=2 2r0R2=1/2 2r0 Bi 2其中：r0-零点半径（断面最宽点半径）Bi-内轮廓充气断面宽可见，增大零点半径和内轮廓充气断面宽，可增大内腔容积。1).增大外胎断面宽，2).增大轮辋宽度.,零点半径和内轮廓充气断面宽可用 轮胎断面宽和直径间接的表示出来。所以，增大这两项可以增大内腔容积。然而，为了提高汽车的稳定性，正向降低车体重心的方向发展，要求减少轮胎直径。为此，采用增大断面宽的方法予以补偿。内腔容积的大小与轮辋宽度有关，所以一般采用如下两种方法来

12、增大内腔容积：（1）增大断面宽（2）增大轮辋宽度,2.充气压力P：,充气压力越大，负荷能力越大，但是充气压力不能过大。原因有二：1).P增大，胎体帘线所处原始初应力变大，降低胎体帘线承受工作负荷能力，导致里程下降。2).P增大，胎体刚性增大，且轮胎接地面积减小，接地面积上的应力增加，胎面易磨损，刺伤。故只能在一定范围内提高。,五 牵引性能,是指轮胎在各种道路和无路地带行驶的能力。牵引性能好，汽车就会具有较高的速度，较好的加速能力和上坡能力，从而保证汽车有较高的平均速度。附着系数越大,滚动阻力系数f越小,牵引性能越好。,第三节 轮胎的滚动变形,一.法向形变1.定义:在法向负荷作用下，外胎发生断面

13、宽B增加与断面宽H降低的变形。表示方法：压缩系数：K=（R0-Rc）/H100%,动半径Rk:在滚动作用下,轮轴中心至支撑面的距离。静半径Rc:在法向负荷作用下,轮轴中心至支撑面的距离.自由半径r0:在不承受负荷时,轮轴中心至支撑面的距离.H：标准气压下充气断面高.2.K值大小对轮胎a的影响:对缓冲性能的影响:轮胎在滚动过程中,超越障碍物时对路面凹凸不平的包含能力以及吸收冲击震动的能力.K越大,缓冲性能好,但不能过大.(载重胎:K:10-12%,飞机:30-35%),K不能过大,why?,法向形变减小胎面曲率,增大胎侧弯曲,引起胎冠接地部位外层压缩,内层伸长,而胎侧则是外层伸长,内层压缩,层间

14、相互移动,产生剪切形变,剪切形变分布由接地中心向胎肩逐渐增大,到胎肩处最大,之后向胎侧逐渐减小.此外,法向形变还会引起胎体的改变,对斜交胎帘线间橡胶产生剪切形变,对子午胎帘线间橡胶不发生剪切形变,但胎侧帘布层帘线间距离变大,使帘布层与胎侧橡胶在圆周方向产生很大形变,斜交胎由于巨大剪切形变位于胎间处,故胎肩易发生损坏,而子午胎则易损坏胎侧.,二.周向变形定义:法向负荷的作用下，轮胎断面沿滚动方向扭曲的变形表示：用断面长度变化百分率 表示。=(2r0-2rn)/2r0100%=(r0rn)/r0100%影响:增大,滑移摩擦增大,增大胎面磨损.,三.侧向形变定义：在侧向力作用下，轮胎断面倾斜的变形。

15、表示方法：用轮胎中心线偏离车轮平面中心线距离 表示。影响:1)导致胎面磨损不均.2)剪切形变加大肩空肩裂损坏.3)加剧子口部位损坏.四.角向形变定义:由于侧向偏离,在接地面上胎面中心线发生形变,这种形变称为角向形变.表示:用偏离角表示影响:易于转向,但加快胎面磨耗.,第四节 轮胎的滚动损失 发动机产生的能量消耗于:动能(运动);势能(爬坡);机械损失;滚动损失(25%-30%)轮胎的滚动损失产生的原因：（1）轮胎变形（硬路面上行驶）.（2）道路变形（软路面上行驶）.（3）轮胎与道路间 滑移摩擦。二.滚动损失能量消耗形式:1.分子摩擦(橡胶内部分子链摩擦,帘线,界面)2.机械摩擦(轮胎与路面之间

16、,内胎与外胎间,胎圈与轮辋之间)3.胎内空气压缩.,三.滚动损失对轮胎影响：使轮胎发生早期破坏滚动损失是机械能转化为热能，橡胶和纤维帘线是热的不良导体，热量难以散发，导致轮胎内部温度逐渐升高，轮胎长期在高温下行驶会使橡胶帘线与界面粘合产生疲劳现象，造成材料及部件间粘合强度明显下降，致使轮胎发生早期损坏。四.滚动损失造成轮胎的损坏方式：胎面崩花；胎体脱层.,2.断面宽膨胀率B/B的选取,断面宽膨胀率B/B的选值，一要适当，二要符合实际。根据相近规格，相近参数（H/B值、C/B值、胎冠角k、帘线材料、胎面花纹）的轮胎充气断面宽膨胀率B/B决定。B/B取值在1.091.17之间。其值的选取要适当，符

17、合实际。若选过大，则易造成胎侧变形及拉伸应力变大，胎肩剪切应力增加，易引起肩空肩裂和胎面胶与缓冲层剥离以及上下胎侧早期损坏；选值过小将降低轮胎负荷能力，减小接地面积，从而使轮胎耐磨性能下降。（本设计取BB=1.12，则B=208.93mm。,H/B值,H/B值是技术设计中的主要参数，决定轮胎断面形状，断面宽膨胀率，外直径变化率及其使用性能，因此用作衡量D值，H值的标准。载重轮胎：普通花纹为1.101.20，越野花纹1.151.25；乘用轮胎：普通花纹为0.961.14，越野花纹为l.081.20。（本设计H/B=230.40208.93=1.103，满足1.101.20载重普通花纹）,(1)轮

18、胎类型 载重轮胎行驶路面较差，HB值宜取高些；乘用轮胎行驶路面好，HB值应取低些。(2)轮胎规格 巨大规格轮胎，HB值应取小些；中小规格轮胎断面高小，HB值应取大些。(3)CB值 CB小，HB应取大些；相反CB值大，HB值宜取小些。(4)胎冠角k 胎冠角大，HB值应取小些；胎冠角小，HB位宜取大些。(5)帘线材料 帘线材料初始摸量小，HB值取小些；帘线初始摸量大，HB值宜取大些。(6)胎面花纹 越野花纹，加深花纹和超加深花纹轮胎，HB值应选取略大些，以使断面宽膨胀率达到设计要求。普通花纹轮胎，HB值宜选取稍小些。,衡量HB值是否适宜，需综合考虑下列因素,(二)胎圈外缘曲线设计,1、胎圈着合宽度

19、C的设计 胎圈着合宽度C：轮胎两胎踵间的距离。其值根据轮辋宽度确定.,包括胎圈着合宽度，着合直径和曲线弧度设计,原则：满足轮胎装卸方便和着合紧密两点要求。(1)平底轮辋 胎圈着合直径大于轮辋直径1.01.5毫米。(2)斜底轮辋 轮辋底座有5倾斜角度。胎踵部分着合直径直径小1.02.0毫米。胎趾着合部分直径应大1.01.5毫米。(3)深式轮辋 胎圈着合宜小于轮辋直径1.01.5毫米。(4)无内胎轮辋 为保证气密性，胎圈着合直径比轮辋直径小23毫米。,2、胎圈着合直径d的设计,设计原则：胎圈曲线弧度依据轮辋边缘曲线弧度设计，两者要很好吻合。胎踵半径R5大于轮辋相应部位半径RE 0.51.5毫米。轮

20、辋边缘接触的胎圈半径R4小于轮辋边缘半径RD 0.51.5毫米，圆心低1.01.5毫米。,3、胎圈曲线弧度设计,(1)平底轮辋上使用的轮胎，倾斜角度为0.51。(2)深式轮辋上使用的轮胎，避免扭转和挟挤内胎，胎趾倾斜角度为5。(3)无内胎轮辋上使用的轮胎，倾斜角度为710。(轮辋倾斜角度为5，较其大25)，至距胎趾45毫米处，倾斜角度增大至25，大25),1.定义:通过断面最宽点位置的直线，它是负荷下法向形变最大的部位。2.表示：H1/H2（H1：胎圈底部到水平轴距离；H2：胎冠顶点到水平轴距离）.取值范围为0.80-0.95.3.选取：需看断面内缘曲线形状及材料分布具体情况而定，要求水平轴上

21、部长度F1和下部长度F2至少F1F2;还应保证使用过程中不造成水平轴位移。若水平轴上移,应力集中于胎肩，若下移，则应力集中于胎圈。,(四)断面水平轴位置设计,还应考虑的因素：,H/B值：H/B值大，水平轴应高些，防止应力集中于胎圈，H1/H2宜大些，反之，则相反。C/B值：C/B值大，水平轴应低些，防止应力集中于胎肩，即H1/H2宜小些。花纹深度：花纹沟深,冠部越厚，H1/H2宜小些,四、外胎胎面花纹设计胎面花纹的作用：传递车辆牵引力，制动力和转向力。设计要求(设计原则)：(1)与路面接着平稳，抓着性好，纵横两向不打滑(2)结实，耐磨性好，磨耗均匀，不裂口，并有助于降低胎体应力(3)滚动阻力小

22、、生热低、散热快。(4)震动时无噪音、自洁性好、新颖美观，便于模型加工。花纹设计内容：花纹类型、花纹深度、花纹宽度、花纹角度，花纹沟和花纹周节数设计等多项内容。,(一)花纹类型,分为普通花纹,混合花纹和越野花纹1.普通花纹:包括纵向花纹和横向花纹，适于在较好的水泥路面,柏油路面和泥土路面上行驶.,横向花纹:烟斗形,八角形,(1)横向花纹优缺点:优点:i）抓着性好,不容易打滑,耐磨性好.ii)基部不易裂口iii)不易夹石子缺点：i）花纹块大，散热差，生热大。ii）抗侧滑性差,(2)纵向花纹优缺点:,纵向花纹(适用于轿车胎);锯齿形,弓形,优缺点:优点:i）抗侧滑性好。ii)花纹块小，散热快，温升

23、低。iii）滚动阻力小。缺点：i）耐磨性差，基部易裂口。ii）抗纵向打滑性差iii)易夹石子,2 越野花纹花纹沟深,花纹块大(有向越野花纹,无向越野花纹)（1）适用范围：适于崎岖不平的山路,矿山，建筑工地及松土路，雪泥路，砂地等路面条件较差地区(与路面抓着性好)。（2）特点：与路面的抓着性好；无向越野花纹防侧滑性差，自洁性亦差有向越野花纹排泥性好，但花纹行驶有方向性。,3)混合花纹(轻型载重车):特点：行驶面中部用纵向花纹,花纹沟窄，两侧用横向花纹,花纹沟宽。适用范围：适于城乡之间的碎石，软土路面。,4)刀槽花纹:用于轿车胎,宽0.4-0.6mm,深度5-8mm，为防止其扩散裂口，多设计成波浪

24、式或斜线式。作用：用于提高与路面的附着力,易于散热,排水.,(二)花纹深度设计 1、根据轮胎标准行驶里程和千公里胎面磨耗量计算(国内应用)tf=千公里胎面磨耗量标准行驶里程/1000千公里胎面磨耗量:轮胎行使1000公里磨去的花纹沟深度 单耗：轮胎花纹沟磨去1mm所行使的里程数 千公里胎面磨耗量，国内现阶段约为0.140.2毫米，2、以轮胎内压和名义断面宽为主要因素计算 载重低压轮胎 tf0.30.0033PB乘用超低压轮胎 tf 0.20十0.001PB,3、根据胎冠宽b的确定 普通花纹和混合花纹轮胎，在胎冠中心部位的花纹沟深度可取(810%)b，越野化纹可适当加深。计算结果结合轮胎用途、规

25、格、花纹类型、胎体强度等因素，综合确定:(1)轮胎用途：轮胎用于不同车辆上花纹深度不同,高速轮胎，花纹深度宜浅些。(2)轮胎规格：规格越大，花纹越深。(3)花纹类型：普通、混合和越野花纹，花纹深度以越野花纹最深，混合花纹次之，普通花纹最浅。,(4)胎体强度：胎体帘线强度大，花纹深度可适当增加。(5)工作内压：内压低,曲挠变形大，生热高，花纹深度宜浅些。(6)胶料配方：应用滞后损失大，生热高的橡胶时（如丁苯胶），轮胎滚动损失增大，生热量增高，花纹深度应适当降低。(7)保持花纹深度与花纹其它参数的比例关系：这些参数包括花纹沟宽度，花纹块面积，花纹周节数等。,花纹深度增加，对轮胎的不利因素如下:1）

26、滚动损失与生热量增大。2）花纹加深，花纹块蠕动增加，初期磨耗增加。3）在相同花纹形式下，花纹加深，花纹沟裂口因素加大，需相应增加基部胶厚度。4）胎圈部位应力增大，易造成早期损坏。另外：花纹深度沿行驶面宽度方向不是均等的，边部较中部深，以使基部胶厚度大体相等，减少生热量。,花纹饱和度：花纹块面积与胎冠总面积之比。载重轮胎普通花纹：7080%，78%左右时耐磨性最好；越野花纹4060%,一般选50%左右；混合花纹：6070%.(四）花纹角度设计 花纹角度：花纹块与胎冠中心线垂线的夹角。花纹角度不得与胎冠帘线角度重合，至少要相差3度以上，以免引起花纹块底部应力集中，帘线折断，造成早期胎冠爆破。(五)

27、花纹沟壁设计 形状：花纹两侧壁设计成具有一定倾斜角度。向外开放的V字形。目的：硫化易于启模，使用净化性好，支撑性 高，抓着力大，并有利于改善耐磨和沟底裂口。,(九)胎侧补强胶和定心分度线的设计 1、胎侧补强胶又称防擦线，作用：A、轮胎与高障碍物相撞时，提高抗机械损伤能力。B、隔离甩掉轮胎接地部分的泥水。设计：位置多设在胎肩切线末端，也有设在邻近切线末端的切线上，具体视轮胎断面而定。一般情况下，宽M1020毫米，厚度12毫米2、下胎侧定心分度线，通常由三条线组成 作用:A、检查轮胎装于轮辋时胎圈着合的正确性 B、防止泥水从胎侧流入胎圈和轮辋之间 C、排出硫化时窝藏的空气，防止产生外观质量毛病。设

28、计：最低一条定心分度线与轮辋着合处，间距L515毫米，各条宽度M13毫米，高度S0.51毫米。,(十)排气孔设计 作用：排出硫化时胎坯（生胎）与模型间空气。否则由于窝藏空气将会造成花纹不清、圆角、缺胶等外观质量毛病。排气的方法就是在模型上易于窝藏空气的部位钻孔。位置：胎肩边端：厚度大，受压较迟，窝藏空气。整周钻孔，孔距510毫米。胎侧补强胶：模型上是凹槽，受压较迟，窝藏空气。按周316等分钻孔 定心分度线：模型上也是凹槽，且处于R2弧线部位，受压较迟，窝藏空气。纵向花纹模型凹条凸条交汇处及其拐角处，也易窝藏空气。整周钻孔，孔距10厘米等分。孔位距拐角处不宜大于6毫米，否则拐角处空气排泄不出。排

29、气孔直径一般位1.52.0毫米。,如何设计外胎内轮廓曲线？设计原则是什么？,外胎内轮廓曲线设计：依据外胎外轮廓曲线形状尺寸，通过外胎内部构造的设计，计算外胎断面各基本部位的厚度，确定外胎断面内轮廓各基本部位的相应点，将这些点用一条圆滑的曲线连接起来便构成外胎内轮廓曲线。设计原则：应使外胎内轮廓曲线为一近似圆形。,3、帘布挂胶厚度设计 作用：缓冲和承受帘布层间的剪切应力，因此其厚度作为剪切应力的一个函数来确定。帘布每面挂胶厚度以0.20.3毫米为宜。4、隔离胶设计 位置：外层帘布的层与层之间目的：增大对剪切应力的缓冲作用，改进帘布层之间粘合性能和滞后性能，降低生热，避免脱层损环。层数厚度：视轮胎

30、规格和使用条件而定。应用的隔离胶层数较多时，内层较薄，外层较厚。宽度：从胎冠延伸到两胎肩下，至断面水平铀10-20毫米处。差级一般为1015毫米。,5.油皮胶设计 作用：油皮胶贴于第一层帘布下面，作用是保护第一层帘线在定型硫化时不错乱，保护内胎不受帘布层粗糙表面磨损。设计：油皮胶宽度至胎圈包布边端下510毫米。厚度：小规格轮胎为0.40.6毫米，中轮胎为0.60.8毫米，大规格轮胎为0.81.0毫米。,缓冲层宽度设计：本着避开胎肩应力集中区的原则确定。胎肩应力集中区在胎肩切线部位距胎肩端点1/22/3范围内，常用缓冲层宽度有以下三种:(1)窄缓冲层：缓冲层帘布宽度较行驶面略窄。特点是粘合较好，

31、不宜脱层。尼龙轮胎易产生肩空、肩裂，宜采用这种缓冲层。(2)宽缓冲层：缓冲帘布宽度较行驶面略宽。胎面耐磨性较好，适用棉帘线轮胎。(3)一窄一宽缓冲层：窄缓冲帘布较行驶面略窄，宽缓冲帘布较行驶面宽得较多，综上述两种缓冲层特点，是较理想的。缓冲胶片与缓冲帘布间差级为1530毫米。,(三)胎圈结构设计 目的(设计原则)：(1)紧密稳定地着合在轮辋上，保证轮胎与道路间各种应力的传递；(2)使坚硬的胎圈逐渐地向柔软的胎侧过渡，防止应力集中和磨损子口；(3)便于成型操作。,关于压缩率,一.概念二.出现这种现象的原因:1.工艺过程中帘线伸张,粗度减小.2.硫化初期胶料向帘线内渗透,厚度减薄.,包圈方法设计

32、六层轮胎42，八层轮胎332，十层轮胎442，十二层轮胎444，十四层轮胎554或4442。,(2)包圈高度设计 帘布包边高度一般都超过轮辋边缘高度，延伸至下胎侧，最大高度以不超过(0.40.46)H处为宜，以免差级接近断面水平轴，落到大变形区，造成脱层。,(3)胎圈包布和钢圈包布的选用,作用：保护胎圈免受机械损伤和潮湿侵蚀的作用。材料：胎圈包布和钢圈包均为挂胶帆布，目前采用耐磨性能较好的尼龙帆布，亦可采用棉帆布和维纶帆布。结构：钢圈包布:通常为一层，包裹在钢丝圈和三角胶条之外圈，使钢圈粘结成牢固整体.胎圈包布(子口包布):包裹在胎圈外部。一般可采用一层尼龙挂胶帆布；中、大型载重轮胎尤需增加胎

33、圈部位的坚固性及耐磨性，可设计两层尼龙挂胶帆布。,4 成品断面各部位厚度的确定,MA=TA+缓冲胶片厚+隔离胶片厚+油皮胶厚+(缓冲帘布厚+胎体帘布厚)X(1-KA)KA=20-30%MB倍的TAMc=胎侧胶厚+油皮胶厚+胎体帘布厚X(1-Kc)Kc=20-25%MD=钢丝圈总宽度+(钢丝圈包布总厚+胎圈包布总厚+胎体帘布总厚)X（1-KD）KD=10-15%,一、成型机头类型 常用的有半鼓式和半芯轮式等2种。主要区别在于机头肩部轮廓不同。,1.半鼓式成型机头适宜成型单钢圈和胎体帘布层数较少的外胎。,2.半芯轮式成型机头肩部近似外胎胎圈轮廓，用半芯轮式成型机头成型的半成品外胎，在预定型及硫化过

34、程中，胎圈部位基本不变，适宜成型双钢丝圈或多钢丝圈的中、大型载重轮胎.,半鼓式 半芯轮式肩部 与胎圈内缘 近似于胎圈内 曲线 曲线相差较大 缘曲线形式 定型硫化时 胎圈变形大 胎圈变形小适用轮胎 小型斜交胎 大中型斜交胎规格种类钢丝圈个数 单数 两个或两个以上成型工艺方法 层贴法 套筒法,半鼓式和半芯轮式成型机头的不同,半芯轮式成型机头的设计:1.机头直径设计:Dc=Dk/(Dk/DC)Dk/DC:机头直径对轮胎里直径伸长值:1.301.552.成型机头肩部轮廓曲线设计成型机头肩部轮廓曲线设计原则:机头肩部轮廓曲线与外胎胎圈内轮廓曲线接近一致,以免定型硫化时材料移动.半芯轮式机头肩部深度b尽可

35、能取小值，其目的一是便于成型操作和取卸胎胚，提高生产效率,二是便于滚压胎圈,保证成型质量。机头肩部轮廓曲线展开长度PB与成型后的胚胎最外层帘布展开长度pH相近或者PB稍大于pH,差值为10-20mm为宜;同规格,不同层级轮胎能够共用.,水胎结构设计,1 水胎结构：环形胶筒，牙子，胶嘴 三部分 2 作用：硫化外胎的工具，内模型3 要求(结构设计原则)：（1）水胎外缘轮廓应符合外胎内缘曲线形状的要求，保证硫化时外胎各部位受压均匀一致.（2）保证水胎装卸外胎方便，且能在外胎里舒展，避免打折.,B,(二).内胎设计,1.内胎的作用：充入压缩气体后，使轮胎拥有弹性和载荷能力。2.设计原则:装卸方便,不打

36、折,寿命长.3.设计要点1)内胎外直径:DH=DK/(DK/DH)DK/DH=1.02-1.05.2)内胎内直径D=外胎内直径内直径收缩值.外胎内直径和内直径收缩值视轮辋种类而定,装于平底轮辋:外胎内直径等于轮辋直径加两倍垫带厚度;内直径收缩值内直径收缩值为1.021.05.3)内胎厚度(内胎双层厚度）:对于轻型载重轮胎，其内胎成品双层厚度为4.05.5，对于一般需要的轮胎，只要能保证质量，尽量设计薄一点.4.配方设计要求：要求胶料具有良好的气密性及低定伸应力，同时要求弹性高、撕裂强度高、永久变形小、耐热性能好。,垫带的作用:安装于内胎和平底轮辋之间,保护内胎不受磨损和挤压.,子午胎结构设计1

37、.子午胎在结构上与斜交胎不同之处结构区别：斜交胎：胎冠角 为4854，缓冲层为4854，帘布层数多，为偶数。子午线轮胎：胎冠角 为0，带束层趋近于90，帘布层数少，可奇可偶。,子午胎结构设计,2.子午胎受力与变形特征1)受力:各部位内压伸张应力占内压总伸张应力的百分比.斜交胎 子午胎胎体帘布层 8090%2540%缓冲层（带束层）1020%6075%胎圈 比斜交胎高3040%变形 斜交胎 子午胎 胎侧 不易变形 胎侧软,易变形,承受应力大,法向变形比斜交胎大25-30%,中部橡胶所受应力大,易疲劳裂口.,3 子午胎受力特征总结:a）带束层是承受内压伸张应力主要部件.b）最大 剪切应力产生在带束

38、层边端.c）钢丝圈承受的内压伸张应力较高.d）胎侧承受应力较大,帘线强度得到了充分利用.,设计的基本原则：使应力分布更为合理，材料性能得以充分利用。设计重点:a）改进胎肩，胎圈设计，解决脱层，磨损问题b）改进胎侧设计，解决侧向稳定性差问题.结构设计的主要内容：包括断面设计，花纹设计，胎体设计，带束层设计，胎圈设计，成型机头设计等内容。,4 结构设计的基本内容,断面设计,原则:本着使应力集中于胎冠原则,以便解决上述问题.1.B D H1)B D2)B=B/(B/B)D=D/(D/D)斜交胎尼龙胎体B/B为1.08-1.15.3)H=1/2(D-d),H/B值：比斜交胎（）小些 why？为了提高子

39、午胎胎侧刚性，使应力比较集中于胎冠，减小胎侧所受应力，改善胎肩胎圈易早期损坏和侧向稳定性差的问题。此外，尚可节省原材料，降低成本。,2.断面水平轴设计:H1/H2 斜交胎:0.8-0.95 子午胎:1-1.12Why？H1/H2增大,水平轴上移,法向形变最大值靠近胎冠,减小胎圈受力,变形,改善脱层和磨损.3.胎圈间距:较斜交胎大些。这样 可增加胎侧刚性，也可改善耐磨性。4.行驶面宽度b和弧度高hb较斜交胎宽些,h小些,可使冠部扁平增加侧向稳定性,提高耐磨性.,断面水平轴设计,子午胎胎冠角小,帘布层数少,胎侧柔软,胎圈刚性不足,受力较大,与斜交胎比约高30-40%,因此胎圈需要加强,并使加强的胎

40、圈与柔软的胎侧间有一个适宜的刚性过渡,以防胎圈脱层,断裂等损坏.,胎圈设计,胎圈补强带(加强层),作用:1)防止下胎侧帘布脱层和断裂2)提高侧向稳定性3)防止胎圈与轮辋磨擦,第一节 概述,轮胎配方整体设计在进行轮胎的配方设计时,为什么要考虑整体设计?轮胎在使用时,产生复杂变形和生热，使胶料界面层及胶料与帘线结合界面产生破坏，因此应使各部位形变趋于一致.当界面层分子链之间为化学键结合,形成均一空间结构时,才能使轮胎具有最长的使用寿命.因此考虑外胎配方需要特别注意各部件的胶料配合.主要从以下两个方面加以考虑:（一）轮胎整体结构各部件定伸强度的配合（二）轮胎整体结构各部位硫化速度的配合,轮胎配方整体

41、设计的意义及配备是什么？轮胎整体各部位在定伸强度下的配备，使受力不均匀的各部件间形变趋于一致。轮胎整体各部位硫化速度的配备，使界面层形成由化学键构成的均一的空间结构。,轮胎整体结构各部位定伸强度（300%定伸）的配合,定伸强度高，说明交联密度大，在同样外力作用下，定伸强度高的试样的形变值比低定伸者小。所以，为使轮胎各部位形变量趋于一致，可根据轮胎在运转过程中各部位所受外力的大小来配备相应的定伸强度:即受力大的部位，配以定伸强度大的胶料，使形变相应减小，受力小的部位，配以定伸强度小的胶料，使形变相应增大,从而达到各部位形变率趋于一致的效果。定伸强度可取以下两种配备:,定伸强度将硫化橡胶试片伸长3

42、00%时，橡胶的强度。,1.定伸强度由胎面至内层逐渐减小的“阶梯形”分布,为什么要进行这种配备?由于轮胎在运转时，外力是由胎面传像内层的，又因为胶料是弹性体，即外力被胶料的弹性形变吸收，传到内层时就逐渐减小，所以可取这种配备。,为什么要进行这种配备?此种配备是根据轮胎承受应力的中心是缓冲层决定的。一般NR或者NR为主的轮胎，广泛应用第一种，合成胶或者合成的参用比例高的，采用后一种。由于硬度随定伸强度升高而升高，所以定伸强度这两种配备，也标志着硬度有着这两种配备。,2.缓冲层定伸强度最高，胎面胶稍低或相等的“山峰形”定伸分布,（二）轮胎整体结构各部位硫化速度的配合,由于轮胎是截面厚度不等的厚壁制

43、品，所用橡胶,纤维帘线等材料的导热性不良，硫化时各部位升温速度不同，内部温度是阶梯分布，是一种不等温过程。因此进行配方设计时应合理设计各部胶料的硫化速度和各部位胶料硫化平坦范围.,合理设计各部胶料的硫化速度，使受热迟,温度低的部位硫化速度快些,而受热早,温度高的部位硫化速度慢些，从而达到速度协调，同步硫化，这样界面层才能形成化学键均一的空间结构。正确配备各部位胶料硫化平坦范围,使在正硫化时，各部位硫化程度深线趋于一致，避免个别部件硫化程度过深或过浅。,怎样合理设计?,第二节 普通结构轮胎配方设计,普通结构轮胎中的主要橡胶部件包括:胎面胶(胎面上层胶,胎面下层胶),胎侧胶,胎体胶等.由于整个胎面

44、同时满足各种性能要求困难，因此常使用三方四块的结构形式:胎面上层-下层-胎侧全分开，采用三种不同配方的胶料.一.胎面上层胶的性能要求：承受外部应力最苛刻的一个部件，直接与地面接触摩擦,使轮胎在运行过程中具有牵引力，耐磨损，耐刺伤，缓冲冲击及防滑等性能。损坏形式主要是:1.胎面磨光;2.花纹沟裂口,性能要求,i)较好的耐磨性 磨耗机理有撕裂磨耗,疲劳磨耗等.在普通行驶条件下,载重轮胎在平路面上行驶时,在中等负荷和中等速度下,磨耗机理被认为是疲劳磨耗.为了保证胎面上层胶具有优越的耐磨性,其胶料需具有:较高的弹性,抗张强度,撕裂强度,耐疲劳和耐热氧老化性能.ii)较高的摩擦系数 胎面上层胶直接与路面

45、相接处,为提高其抗滑性需具有较高的摩擦系数.,二.胎面下层胶的性能要求：,处于花纹沟底，损坏形式主要是裂口。裂口的种类及原因：（1）曲挠疲劳裂口：变形应力集中于花纹沟裂口.（2）臭氧老化裂口:(花纹沟在曲挠疲劳的同时),受臭氧侵袭臭氧化薄膜（应力分布不均）薄膜龟裂，露出表面继续氧化裂口.（3）日光老化裂口：日光特别是短波紫外光辐射，可使橡胶及其交联结构裂解，从而产生裂口。所以防止裂口，胶料应具有：良好的弹性，较低的生热以及抗氧抗臭氧老化性能.,1 性能要求：位于法向形变最大部位，经受频繁的曲挠变形，所以要求胶料有优异的耐曲挠龟裂性能，抗臭氧，热氧老化及日晒等天候老化性能.此外，尚要求胶料具有较

46、好的粘合性，硫化平坦性.（胶侧最薄，受热比较早，温度高，要使其硫化速度慢，硫化平坦线宽一些。）,二 胎侧胶,包括缓冲胶，帘布外层胶和内层胶。通过对损坏轮胎的分析表明，绝大多数轮胎的胎体胶是起始损坏的弱点。故而提高胎体胶的抗起始损坏能力，便可延长胎面胶的耐久性。（1）胎体胶损坏形式 脱层：胎面缓冲层，缓冲层外层，外层内层之间 帘线浸胶层橡胶体系破坏，最终引起剥离。（2）损坏位置：从抬肩靠近胎体的部位开始。（3）损坏原因：轮胎滚动损失生热，胎体温度升高（120度）使硫化胶物理性能下降，引起热疲劳脱层损失。胎体胶被轮胎的离心力所造成的应力损坏。,三 胎体胶,所以胎体胶应满足下述性能要求：定伸强度高，

47、弹性好，生热低,以便增加胎体的坚韧性，改善各部件应力，应变特性。但定伸强度的提高是有一定的限度的，过大则硬度增加，弹性降低，并增加生热性，导致胎体帘线受力增加，容易断裂，所以应在保证胶料有足够弹性，生热低的前提下提高定伸强度。耐动态，耐老化和耐高温性能好。与胎体帘线粘合性能好。,性能要求,1 水胎、胶囊胶料配方设计性能要求:水胎与胶囊作用相同，用以硫化外胎做内模型用，并需充入过热水或高压蒸汽，在高温下使用，同时要经受上百次反复硫化外胎的装卸操作，因此水胎和胶囊胶料要求应具有良好的耐热性、耐老化性、耐高温撕裂和耐屈挠疲劳性能，而且还应有良好的耐水性能。水胎、胶囊胶料物理机械性能指标可由生产厂自行

48、控制.,五 水胎、胶囊、内胎、垫带胶料配方设计,1 性能要求：优异的气密性，耐热性，耐老化性和耐曲挠性以及较高的弹性和较小的形变。2 配方设计：（1）生胶：过去用NR，但由于NR耐老化性较差，气密性不够。目前推广应用 IIR（气密性好）含胶率不低于62%（为保证弹性）（2）填充补强体系：半补强炉黑，快压出炉黑并用或单用。用量4050份。（3）软化体系：石蜡（1.52份）和凡士林（35份）比较适宜。,2 内胎配方设计-1,内胎的作用：充入压缩气体后，使轮胎拥有弹性和载荷能力。设计原则:装卸方便,不打折,寿命长.性能要求:内胎胎壁较薄，充入压缩空气后，在高温和伸张状态下使用，并保持稳定的气压。因此

49、要求胶料具有良好的气密性及低定伸应力，同时要求弹性高、撕裂强度高、永久变形小、耐热性能好。内胎胶料物理机械性能指标根据不同胶种有不同要求，见表所列。内胎胶料配方特点:常用生胶品种为纯天然橡胶或掺用30%SBR，由于丁基胶具有极佳的气密性和耐热性能，而且形变小，已成为制造内胎最适宜的胶种，得以广泛应用。,（2）内胎胶料配方设计,作用及性能要求:垫带只起保护内胎免受磨损和挤压的作用。因此只要求胶料具有一定的强伸性能，较小的永久变形，还有较好的耐屈挠，耐老化性能。,3 垫带胶料配方设计,第一节 概述一.胶管构造1)内胶层：胶管最内层，直接与输送介质相接触，长期受介质浸泡，腐蚀，摩擦，冲击。作用：密闭

50、介质，保护骨架要求：致密性好，耐介质腐蚀，耐磨耗，有一定厚度。2）强力层：作用：承受胶管在使用中的压力要求：有一定的强度和刚度，并保持在压力下不变形。材料：棉人造丝尼龙聚酯钢丝增强效果逐渐升高3）外胶层：作用：保护强力层及内胶层，使之不受外界损伤，浸蚀。要求：耐磨，耐热，耐酸，碱，油类等的侵蚀，耐日光照射。,第一章 胶管,2.规格表示方法(注意单位):1)一般规格表示方法:以内径，骨架层数,长度及耐压程度表示.例如:253P20m0.5(5)夹布输水胶管 25-内径为25mm 3-骨架层数 20-胶管长度 0.5-胶管工作压力为0.5MPa或5kg/cm P-夹布 C/B-纤维 S-缠绕 B-