子午線輪胎結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法(編輯修改稿)
2025-02-03 05:33 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 決定子午線輪胎幾何形狀和輪胎構(gòu)件中內(nèi)壓初始應(yīng)力分布以及輪胎的各種力學(xué)特性的最重要的部件。帶束層對(duì)子午線輪胎的這種影響一般采用所謂箍緊系數(shù)來(lái)描述。 箍緊系數(shù)定義如下， H 無(wú)帶束層充氣輪胎斷面高度 (按胎體第一層簾布計(jì) )； H180。有帶束層充氣輪胎斷面高度 。 子午胎箍緊系數(shù) K的研究?jī)?nèi)容涉及到以下幾個(gè)方面： K與子午胎斷面幾何參數(shù) (斷面寬 B、 高寬比H180。/B、 冠部胎體曲率 1/ρ、 支撐帶束層的胎體寬度 bk)的關(guān)系； K與子午胎的力學(xué)參數(shù) (胎體簾線應(yīng)力 、 帶束層簾線應(yīng)力 、 輪胎徑向剛性 )的關(guān)系； K與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工藝參數(shù) (帶束層寬度 )的關(guān)系； K與輪胎使用性能 (胎面磨耗、充氣壓力標(biāo)準(zhǔn) )的關(guān)系。 由此可見(jiàn)，箍緊系數(shù) K是子午線輪胎的一項(xiàng)重要的幾何參數(shù)和力學(xué)參數(shù)。 本文在簡(jiǎn)要地闡明 K值理論計(jì)算的困難所在和實(shí)際測(cè)定 K值的局限性之后，從力學(xué)平衡條件分析出發(fā)，揭示出無(wú)帶束子午線輪胎應(yīng)具有的一個(gè)幾何特性： 為了簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程，考慮到橢圓與薄膜理論平衡輪廓具有實(shí)際上足夠的近似精度，故借助橢圓來(lái)進(jìn)行計(jì)算，但對(duì)輪輞點(diǎn)坐標(biāo)則需采用回歸擬合校正。 從已知初始數(shù)據(jù)出發(fā)，加上 (2)式和簾線長(zhǎng)度不變的條件，迭代求解，只需迭代四至五次便可求得足夠精確的解，從而計(jì)算出子午胎的箍緊系數(shù)。 第二節(jié) . K值計(jì)算的困難與實(shí)測(cè)之局限 從箍緊系數(shù) K的定義式 (1)可知，欲求 K值，關(guān)鍵在于求得 H值。因此，首先應(yīng)求解無(wú)帶束子午胎的充氣斷面形狀。以薄膜理論為基礎(chǔ)結(jié)合余弦法則和網(wǎng)格分析所得到的斜交胎充氣平衡輪廓的數(shù)學(xué)解析式已為人們所熟知： 其中 αk為簾線與周向所構(gòu)成的冠角，當(dāng)上式外推至 αk=90176。 時(shí)有： 為了確認(rèn)外推而得的(3)式就是無(wú)帶束層子午胎充氣平衡輪廓 ， 同時(shí)也為了便于看清應(yīng)用 (3)式來(lái)計(jì)算 K值的困難 ，不妨在此從另一個(gè)角度來(lái)進(jìn)行推導(dǎo) 。 考慮到平衡時(shí)為能量穩(wěn)定態(tài)，即定斷面周長(zhǎng)與 r=rc 之間所包圍的面積繞 Z軸旋轉(zhuǎn)一周所得之容積最大 (見(jiàn)圖 1)。即， 在 (l為輪輞點(diǎn)間簾線周長(zhǎng)之半 )的條件下，求解Z=Z(r)， 使 取極大值。 采用變分法求解，擬合歐拉函數(shù)： 則有： 斷面上 r處曲線曲率 1/ρ為： 由 (4)解得： 設(shè)水平軸半徑為 rm， 則 z′(rm)=0,代入 (6)得： 在冠頂點(diǎn) rk處，要求 z′(rk)=∞， 即 代 (9)入 (5)得曲率半徑： 代 (8)、 (9)入 (7)得： (3)式與 (11)式完全相同 ， 故 (3)對(duì)于無(wú)帶束子午胎是成立的 。 從 (11)式的推導(dǎo)可見(jiàn)，只有已知 rk和 rm時(shí)才能唯一地確定一條平衡輪廓曲線，而在我們要研究的問(wèn)題中， rk、 rm均為未知，在這種情況下要作出一條無(wú)帶束子午胎平衡輪廓曲線，使它不僅通過(guò)給定的輪輞點(diǎn)，而且輪輞點(diǎn)間的弧線長(zhǎng)度要等于給定的長(zhǎng)度 l0,換句話說(shuō)，從 (3)式出發(fā)來(lái)解決這一問(wèn)題無(wú)異于一個(gè)四維點(diǎn)的搜索問(wèn)題。即使我們采用相似性處理，即令 rk長(zhǎng)度為一個(gè)單位長(zhǎng)度，把四維點(diǎn)的搜索降為三維點(diǎn)搜索問(wèn)題，這種搜索計(jì)算量仍是相當(dāng)可觀的，特別是每一步搜索部包含著橢圓積分值 ——輪輞點(diǎn)寬和弧長(zhǎng)，因而相當(dāng)困難。 如果從另一個(gè)角度考慮 ， 即把問(wèn)題視為一端固定在輪輞點(diǎn)上 ， 一端沿 r軸 z=0上移動(dòng)的可動(dòng)邊界變分問(wèn)題 ， 由于被積函數(shù)中含有橢圓積分式 ，斜截條件絲毫也未降低求解問(wèn)題的難度 ， 最終仍是無(wú)法求解 。 正是由于理論計(jì)算存在上述困難 ， 至今尚未見(jiàn)有關(guān)箍緊系數(shù)理論計(jì)算方法的文獻(xiàn)報(bào)道 ， 一般是通過(guò)試驗(yàn)進(jìn)行實(shí)際測(cè)量 。 H值實(shí)測(cè)法簡(jiǎn)述如下： 無(wú)帶束子午胎的制備，當(dāng)欲測(cè)定某規(guī)格子午胎的 K值時(shí)，需要特制一條無(wú)帶束子午胎，即原帶束層部件采用幾何尺寸完全相同的低定伸膠料代替，其它各部件尺寸保持不變； H值的測(cè)定：硫化好的無(wú)帶束子午胎停放 24小時(shí)后按該層級(jí)單胎內(nèi)壓標(biāo)準(zhǔn)充氣 。 停放一段時(shí)間后檢查內(nèi)壓并進(jìn)行補(bǔ)氣 ， 停放 24小時(shí)后輪胎的外徑和斷面寬趨于穩(wěn)定 ， 不再變化 ， 此時(shí)測(cè)定該胎的充氣尺寸 ， 扣除材料厚度后即可得到子午胎無(wú)帶束平衡內(nèi)輪廓的斷面高度 H值 、 斷面寬度值等 ， 但水平軸半徑很難進(jìn)行準(zhǔn)確地測(cè)量 。 按完全相同的條件測(cè)出有帶束胎的充氣平衡內(nèi)輪廓斷面高度 H180。， 此后按 (1)式即計(jì)算得到了該規(guī)格輪胎的箍緊系數(shù) K值 。 上述試驗(yàn)本身雖然還存在一些問(wèn)題 (諸如怎樣才能保證有帶束和無(wú)帶束胎的輪輞點(diǎn)坐標(biāo)位置完全相同和輪輞點(diǎn)間簾線長(zhǎng)度完全相等等嚴(yán)格的工藝問(wèn)題 )會(huì)影響到該規(guī)格 K值精確度，但此處不擬深入討論。這里僅指出實(shí)測(cè)方法的局限性及其缺陷。 由于有帶束
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