轮胎胎面形状的确定

图1：外胎断面轮廓胎面形状计算图

轮胎胎面形状的确定

姜位文

（杭州中策橡胶有限公司车胎研究室）

摘要：采用成型鼓宽度的计算方法，运用计算机软件作图，计算轮胎胎面的合理形状；参考类似规格轮胎胎面挤出的膨胀率，制作并修正口型板，使最终符合轮胎胎面的设计要求，从而达到降低由于胎面原因引起的轮胎病疵。 关键词：轮胎胎面；断面轮廓；胎面形状 轮胎主要由胎面、帘布、钢丝圈等部份组成；而胎面形状对轮胎的质量有着举足轻重的关系。例如，轮胎胎面的形状对于产品的外观及内在合格率有很大的影响，易出现诸如缺胶、气泡、胎里露线等缺陷。轮胎胎面形状的确定是在完成轮胎结构设计的基础上做的生产前期的准备工作之一，包括胎面形状的计算及胎面的出型。本文着重讲述其计算方法以及用实例作简单介绍。

1．计算方法

参照成型鼓宽度的计算方法[1]

，设计轮胎胎面形状。

1.1 计算公式

如图1，紧贴胎面的帘布最大伸张直径k D ，胎冠帘线角度k β（普通规格取48～52°）与第i 点帘线角度i β存在以下关系：

sin sin i i k k

D D ββ=

⋅ (1,2,...,)i n =

（1-1）

轮胎断面轮廓紧贴胎面第i 个点的帘布伸张直径i D ：

2H RD i

i

D =+ (1,2,...,)i n =

（1-2）

胎里每等分段胎面长度系数i K ：

1

cos i i

K β=

(1,2,...,)i n =

（1-3）

胎冠中心至第i 点的胎面帘线长度i L ：

i n

i i i=1

L S K ==⋅∑V

(1,2,...,)i n =

（1-4）

式中 △S ――胎里每等分段的长度。

帘布裁断角度0α与胎冠帘线角度k β存在下列关系：

图2：胎面轮廓体积计算图

图3：胎面花纹沟计算图

001sin sin k k

D D αδβ⋅=

⋅

（1-5）

式中

1δ――帘线假定伸张值（一般情况下尼龙帘线取1.035）；

0D ――帘线未伸张前的缩鼓直径。

胎冠到第i 点的胎面宽度1

2

i B 可由下面的公式得到：

1

1

cos 2C i i L B αδ=⋅ (1,2,...,)i n =

（1-6）

式中 c α――成型鼓上帘线角度，0c αα=。

1.2 等分段实体体积i V 计算

如图2，断面轮廓每等分段S V 第1i -点与i 点间胎面体积1i V （计算机作图：圆周旋转可直接得到精确的胎面体积）。

取得每个S V 上胎面弧长i l ，在图3上，阴影部份为弧长i l 段上每个节距的花纹沟形状。可由花纹沟的深度和形状通过简单计算得到阴影部份体积2i V

节

，则在弧长i l 段上，花纹沟体积22i i V V l =⋅节花纹节数

，那么我们就可以得到弧长i l 段上的实体胎面体积12i i i V V V =-。

1.3 等分段S V 胎面平均厚度i H 和j h 计算

1

2

i i i

V H l B =

⋅V 胎面长度 (1,2,...,)i n =

（1-7）

式中

1

2

i B V ――第1i -点与i 点间的弧长l 段在成型鼓上

1111

222

i i i B B B -=-V (1,2,...,)i n =

（1-8）

通过式（1-4），相应的得到第1i -点与i 的胎面长度i L V ：

1i i i L L L -=-V

(1,2,...,)i n =

（1-9）

在通过计算得出了

L V 和H 后，就可以列表作如下图（图4）：

由于i L V 的不规则性，不利于对胎面的分析和改善。在此基础上，从胎面中心向两端以10为单位均

分，重新取得m 个点，得到第j 个点的相应胎面高度为h (0,1,...,)j m =，再次作胎面形状图，如图5：

2． 以摩托车胎规格2.75-17某花纹进行胎面形状的计算 参照图1、图2、图3以及相关的计算公式，以摩托车胎2.75-17某花纹为例进行对照计算。

2.1 胎面厚度的计算过程

从2.75-17结构轮廓（图1）看，其高宽比在1：1左右，属于普通型轮胎。参数设置如下： 紧贴胎面的帘线最大伸张直径：K D =570.8㎜； 轮胎设计着合直径：RD =432.8㎜；

帘线为伸张时的成型鼓缩鼓直径：0D =446.35㎜； 帘线假定伸张值：1δ=1.035； 胎冠帘线角度：K β=50°；

计算过程中胎面轮廓等分段S V 取10㎜。 由式（1-5）得到：

帘布裁断角度：0α=38.32≈38°（修正） 成型鼓上帘线角度：0c αα=

图4：胎面断面图之一

图5：胎面断面图之二

通过以上所设定的参数及公式，整个计算过程如下表：

表1：2.75-17某花纹胎面平均厚度i H 计算过程

从表1中，可以得到胎面宽度B ：

B ＝2×92.79≈185mm （实际作业中取182±2mm ）。

表1中已经得出了i L 和i H 数据，可以作出i H ——i L 图（图6）：

从图6中，以10为单位均分i L ，得到胎面厚度j h ，见表2： 表2：胎面厚度j h 值

图6：i H ——i L 胎面形状图