【文章內(nèi)容簡介】 這又迫使輪胎生產(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。 此外，從 最終使用者 的觀點，在替換胎市場，他不買這樣的輪 胎，甚至沒意識到，這種設(shè)計是為他的車輛設(shè)計的，這才是最糟糕的 。 輪胎設(shè)計基礎(chǔ)及增強 28 承受負荷的結(jié)構(gòu)部件 輪胎設(shè)計基礎(chǔ)及增強 29 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?，圓周和子午方向的曲率設(shè)定為 0。 胎體在帶束層邊緣 δ 0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。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，并且印痕以外的帶束層部分，隨著車輪中心向前移動。 在與印痕 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 δ 0角也增加 。 最終的結(jié)果是，在印痕內(nèi)的輪輞上胎體簾線的 張 力低，而在高于位置上對應(yīng)的點就高 。結(jié)果， 輪輞被拉向前 ，這樣就達到了負荷平衡。 很顯然， 輪輞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要作用。 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，帶束層是輪輞。 輪胎設(shè)計基礎(chǔ)及增強 30 保持充氣壓力 通常，胎體要求 有適當高的安全倍數(shù) ，纖維胎體的甚至達到 10： 1。 過高的充氣壓力，輪胎總是在胎圈 鋼絲造成 損壞 ，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(yīng)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 安裝在輪輞上時發(fā)生的 。 輪胎設(shè)計基礎(chǔ)及增強 31 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 卡車輪胎包括： 一層穩(wěn)定帶束層 或 作為選擇 的，在帶束層邊部的 纏繞的兩層 0176。鋼絲簾線 一層帶束層保護層 輪胎設(shè)計基礎(chǔ)及增強 32 輪胎胎體 輪胎設(shè)計基礎(chǔ)及增強 33 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(yīng)力順從性（高模量） 在硫化過 程中低的熱收縮 低蠕變 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 輪胎設(shè)計基礎(chǔ)及增強 34 從胎圈到胎冠結(jié)構(gòu) 的 力的傳遞 因為 輪輞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輞上 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(yīng)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 ，不是很有意義的。 帶束層在接觸地面變?yōu)槠教箷r，由于 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，從子午面內(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。 輪胎設(shè)計基礎(chǔ)及增強 35 輪胎帶束層 輪胎設(shè)計基礎(chǔ)及增強 36 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 （ ρ y = 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)彎試驗中證明，應(yīng)力水平和 UHP 高性能轎車輪胎胎面膠生熱的負作用的影響。 因為接地印痕的長和面積相反作用 ， 所說的 彎曲 剛度 應(yīng)該 是 盡可能的小 。 輪胎設(shè)計基礎(chǔ)及增強 37 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 0176。 帶束層 鋪設(shè)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?，這樣，它的子午方向曲率為 0，我們可以寫成： f = r （ P + Pc） = r （ P + m ω 2 rc） 此處： f 是單位長度的拉力（ N/m） P是充氣壓力（ Pa） Pc 對應(yīng)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/m2） ω 是車輪角速度（ rad/s） rc 是胎冠單位部件的離心半徑（ m） 輪胎設(shè)計基礎(chǔ)及增強 38 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 ： 此處， i 和 o 是環(huán)帶內(nèi)部和外部半徑， 如果 比率 o / i 接近 1，則上面的數(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： 輪胎設(shè)計基礎(chǔ)及增強 39 帶束層（ 4） 外延負荷 如果一個轎車輪胎的 外直徑 m， 帶束層半徑接近 m， 胎冠離心力半徑假設(shè)近似等于 m，由于在內(nèi)殼層，胎冠單元質(zhì)量稍大，我們可以假設(shè)進位到 g/cm2或 kg/m2。 如果 速度為 300 km/h，假設(shè)輪胎滾動周長為 =。車輪 轉(zhuǎn)動頻率為（ 300/） /= Hz，并且 它的角速度為 2π = rad/s。 與離心力的平衡壓力為： Pc = 如果 充氣壓力為 Bar（ 250000 Pa） ，每單位寬度帶束層負荷為： f =（ ）（ 250000+317462） MN/m = 194072 N/m = N/dm 如果帶束層是 100根 /dm單根纏繞，則單根簾線負荷 T = N 離心力 承擔總負荷的 56%。 輪胎設(shè)計基礎(chǔ)及增強 40 帶束層（ 5） 在交叉帶束層上的負荷 如果纏繞 0176。帶束層 代之以兩層角度 θ 和 θ 角 ，則 單根簾線的負荷為 ： 此處， n 是兩層中每一層的寬度 ，如果 θ 等于 0，要考慮兩層 0176。 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