輪胎設(shè)計基礎(chǔ)及增強(qiáng)(編輯修改稿)
2025-07-23 17:20 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 胎體和帶束層的承載負(fù)荷分布當(dāng)負(fù)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δ0角低于無負(fù)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?yàn)閹鴮颖旧淼目傞L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δ0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(diǎn)就高。結(jié)果，輪輞被拉向前，這樣就達(dá)到了負(fù)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。保持充氣壓力通常，胎體要求有適當(dāng)高的安全倍數(shù)，纖維胎體的甚至達(dá)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(dāng)“胎體強(qiáng)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(jìn)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?yàn)橛脙蓪雍煵紩r，上面提到的缺陷實(shí)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?？ㄜ囕喬ヤ摻z胎體的損壞更頻繁；大多數(shù)嚴(yán)重?fù)p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(kuò)展為杯形式或錐形損壞，這種情況發(fā)生在超負(fù)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(qiáng)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(hù)層輪胎胎體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(qiáng)材料的要求：強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)度從胎圈到胎冠結(jié)構(gòu)的力的傳遞因?yàn)檩嗇y是懸掛于圓周排列的胎體簾線上，所以輪胎要能夠承受負(fù)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(dǎo)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(qiáng)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(dǎo)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。輪胎帶束層帶束層（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（ρy = 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(yàn)中證明，應(yīng)力水平和UHP高性能轎車輪胎胎面膠生熱的負(fù)作用的影響。因?yàn)榻拥赜『鄣拈L和面積相反作用，所說的彎曲剛度應(yīng)該是盡可能的小。帶束層（2）帶束層的外延負(fù)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?，以致可以忽略邊部的作用，這樣，它的子午方向曲率為0，我們可以寫成：f = r（P + Pc）= r（P + mω2rc）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）帶束層（3）帶束層外延負(fù)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(fù)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：帶束層（4）外延負(fù)荷 m， m， m，由于在內(nèi)殼層，胎冠單元質(zhì)量稍大， g/ kg/m2。如果速度為300 km/h，=。車輪轉(zhuǎn)動頻率為（300/）/= Hz，2π= rad/s。與離心力的平衡壓力為：Pc = Bar（250000 Pa），每單位寬度帶束層負(fù)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(fù)荷 T = N離心力承擔(dān)總負(fù)荷的56%。帶束層（5）在交叉帶束層上的負(fù)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(fù)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(shí)，從而計算每根簾線的負(fù)荷。必須指出，這是帶束層簾線負(fù)荷的粗略計算，因?yàn)橛嬎銜r未考慮邊部作用，帶束層邊部的胎體拉力和帶束層的子午線的曲率。只有精確的FEA有限元分析，才能夠提供帶束層增強(qiáng)簾線的拉力和帶束層附加膠料的剪切力的可信評估。顯然，帶束層拉力在最大外圓周處是最大值，在帶束層邊緣處為0。另一方面，膠料的剪切力在最大圓周區(qū)域?yàn)?，在接近帶束層邊緣達(dá)到最大值；如果右半帶束層為正值，則左半帶束層為負(fù)值。帶束層（6）為什么不使用0176。帶束層0176。帶束層不能夠提供車輛轉(zhuǎn)彎剛度需要的足夠的剪切剛度，這是對摩托車輪胎的標(biāo)準(zhǔn)答案。在此，它轉(zhuǎn)彎時的側(cè)向力由傾角，而不是由側(cè)偏角提供的。必須還有其他結(jié)構(gòu)部件來提供。如果這個元件是兩個交叉帶
外語相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1