轮胎设计与工艺学 10 第三章 普通轮胎结构设计

n 1 i 1
L S K i S n K n
1 Ki cos i
Di sin i sin k DK
L S K i S n K n
i 1
' i
n 1
K
cos i
1
D sin i i sin 0 d0
成型机头宽度计算 1.主要技术参数的确定
2.成型机头宽度Bs的计算
1.主要技术参数的确定 主要技术参数的确定 (1)第一帘布筒直径d0 (2)帘线的假定伸张值δ1 (3)胎冠角度βk (4)成型机头的帘线角度αc 计算
(1)第一帘布筒直径d0 一般半芯轮式成型机头常用套筒法成 型，帘布提前制成帘布筒备用，第一帘布 筒直径小于成型机头直径,便于操作，第一 帘布筒至机头直径的伸张为5～15%,即 Dc/d0=1.05～1.15。
50
29 120 24 25 415~505 300
50
31 120 22 25 465~560 320
50
33 130 22 23 540~600 350
50
34 135 27 27 470~570 350
55
36 135 35 27 510~603 90
b
R1 R2
R3
Bs 盖板宽度
270~340 340~420 200 250
确定成型机头直径，还需考虑成型机头直径与
胎坯胎圈直径的比值，此比值大小对型后能否顺利卸
胎有直接的影响。半芯轮式成型机头的卸胎方法有自
动折叠、缩折和卸鼓肩后折叠等几种，其中以自动折
叠方法卸胎最为便利。外胎成型后，机头的折叠周长
必须小于胚胎胎圈内周长才能顺利地将胎胚卸下。
一般半鼓式成型机头的机头直径与胎圈直径之比
帘线品种 棉帘线 人造丝帘线 尼龙帘线 帘线假 伸张值δ1 1.08～1.10 1.03～1.04 1.01～1.03 帘线品种 聚酯帘线 钢丝帘线 帘线假定 伸张值δ1 1.02～1.04 1.01
(3)胎冠角度βk
普通斜交轮胎胎冠角度βk取值范围为48°～55°，载重
轮胎一般偏高值，约为50°～54°，胎冠角度βk计算公式 为:
12．00-18 6．50-20 7．50-20 8．25-20 9．00-20 10．00-20 11．00-20 12．00-20 13．00-20 14．00-20 12．00-24 11．25-24 14．00-24
机头 直径，Hale Waihona Puke Baidum
700 635 635 660 660 690 690 740 740 740 790 790 830
3.半鼓式成型机头肩部轮廓曲线设计及绘制方法
肩部轮廓曲线设计步骤如下所述。
①首先画一条水平直线Ⅰ-
Ⅰ，代表成型机头直径DC
②平行于Ⅰ-Ⅰ线，绘出外
胎钢丝圈直径Dg的Ⅱ－Ⅱ
线。 ③作一Ⅲ-Ⅲ线垂直于Ⅰ-Ⅰ 与Ⅱ-Ⅱ线上。
④通过Ⅱ-Ⅱ与Ⅲ-Ⅲ线的交点，作一倾斜角5°
的Ⅳ-Ⅳ线。 ⑤在Ⅱ-Ⅱ线上，以半径约为6mm的R3切于IV-IV 线作圆弧。 ⑥取适当的半径R1(25～35mm左右)作弧，与Ⅰ-
(2)帘线的假定伸张值δ1
帘线假定伸张值δ1：轮胎成型及硫化定型过
程中假定的轮胎帘线长度与实际尺寸的变化率。 不同于拉断伸长率，与帘线品种和压延工艺有
直接关系。
此值过小时，硫化过程中帘线伸张不足，
帘线过长造成帘线打弯，不能充分发挥胎体帘
线的作用，以致使胎体脱层、爆破。
若δ1值取得过大时，硫化过程中，帘线伸张过大，帘 线长度不足易造成帘线上抽、胎圈变形，影响轮胎的 使用寿命。 各种骨架材料帘线假定伸张值的取值范围
成型机头宽度Bs的计算
(1)机头宽度Bs计算公式
(2)计算过程及设计步骤
2.成型机头宽度Bs的计算
此种方法较为简单，可通过查表计算。
(1)机头宽度Bs计算公式
BS 2Lc cos c 2L cos c 2c
换算为:
BS 2L
1
cos c 2( L cos c c)
肩部轮廓曲线设计步骤如下所述。 ①画出表示成型机头直轻DC的水平直线Ⅰ-Ⅰ线，若 机头上有盖板，应减去盖板厚度(3mm)，则鼓肩直径 D1=Dc-2×3(mm)。
②平行于Ⅰ-Ⅰ线，以钢丝圈内直径 Dg值绘出Ⅱ-Ⅱ线。
③作一垂直于Ⅰ-Ⅰ和Ⅱ-Ⅱ线上的
Ⅲ-Ⅲ线段 ④作一平行于Ⅲ-Ⅲ线的Ⅳ-Ⅳ，两 线之距离为机头肩部深度b，通常 可取20～30mm。
因从第一帘布筒至成型机头的帘线只有角度发生 变化，不必考虑帘线的伸张，也可采用公式：
DC sin c 1 sin k DK DC 1 c sin ( 1 sin k ) DK
式中
Dc—成型机头直径，mm； αc—成型机头上的帘线角角度，度。
2.成型机头宽度Bs的计算
半芯轮式成型机头由近似外胎内轮廓的芯轮式
机头演变而成，其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
过程中，胎圈部位基本不变，此种型式的成型机头 适宜成型双钢丝圈或多钢丝圈的中、大型载重轮胎。
第二节、成型机头直径的确定
成型机头直径：根据胎里直径和胎坯冠部伸张值δ确定。
式中
—成型机头宽度，㎜； L —胎冠中心至钢丝圈底部帘线长度，mm； LC —成型机头上半成品外胎胎冠由中心至钢丝圈底部帘线长度，mm； L —成型机头肩部曲线部分的帘线长度，mm； C—机头肩部宽度，mm； DK —外胎胎里直径,mm； Di —胎里等分段平均直径，mm ； Di —机头曲线部分每等分段平均直径，mm； d 0—第一层帘布筒直径，mm； k —胎冠角度,度； 0 —帘布裁断角度，度； c —成型机头上的帘线角度，度； i —胎里每等分段帘线角度，度； K i —胎里每等分段帘线长度，mm； K i —机头肩部曲线部分每等分段帘线长度，mm； S —胎里每等分段长度，mm； S —机头肩部曲线部分每等分段的长度，mm。
k sin 0 1
DK d0
式中 k —胎冠帘线角度，度; 0 —半成品帘布裁断角度，度; 1 —帘线假定伸张值 δ —第一帘布筒至胎里的伸张值 Dk —胎里直径，mm; d0 —第一帘布筒直径，mm。 增大胎冠角度，能提高轮胎冠部刚性，因此临界速度要求 高的赛车轮胎的胎冠角度宜取高值，如60°～65°
δ在1.05～1.25，半芯轮式的δ在1.3～1.5。
断面大而胎圈直径小的轮胎，成型机头 直径与其胎圈直径比值超过1.5时，成型后机 头自动折叠也难以将胎圈卸下，此时，只能 采用卸除鼓肩后再折叠的卸胎方法。 因此，确定成型机头直径，应在不影响 胎体强度和便利操作的前提下， Dc尽可能取 小值。 各种规格成型机头直径见表2-13所列。
板厚度一般为3mm。各种机头 肩部曲线设计参数见图2-25
及表2-13所列。
表2-13 各种成型机头肩部曲线统一设计参数
轮 胎 规 格
32×6 7．50-20 8．25-20 9．00-20 10．00-20 11．00-20 11．00-20 12．00-20
DC
635 629 528 495
635 629 528 495
650 644 530 495
692 686 531 495
692 686 533 495
692 686 535 495
715 709 537 495
715 739 544 495
D1
Dg
db
c
30
25 95 13 16
30
25 95 13 16
40
26 100 15 19 385~470 280
第四节、成型机头宽度计算
成型机头宽度:BS是指机头两端最宽点间的距离，即等 于机头中部平筒宽度加上两端机头肩部宽度。 机头宽度合理的确定，能使胎体帘线均匀伸张， 充分发挥帘线的作用，保证轮胎质量。 计算成型机头所需用的主要参数:为第一帘布筒 直径d0，帘线的假定伸张值δ1,胎冠角度βk和机头 上的帘线角度αc等。
轮胎规格
20．5-25 23．5-25 10-28 13．00-28 14-28 13．6-32 11-32 9．00-36 11-38 12-38 13．6-38
机头 直径， mm
922 922 825 875 900 985 985 1090 1090 1090 1093
第三节、成型机头肩部轮廓曲线设计
1.成型机头肩部轮廓曲线设计原则
①机头肩部轮廓曲线与外胎胎圈内轮廓曲线接近一致 ②半芯轮式机头肩部深度b尽可能取小值，便于成型 操作，保证成型质量。 ③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之差尽可能为小值PH-PB＜
20mm为宜;
2.半芯轮式机头肩部轮廓曲线设计及绘制方法
表2-12 各种规格成型机头直径
机头 直径，mm
386 415 415 525 540 465 445 500 525 600
轮胎规格
6．00-12 7．00-12， 8．25-12 7．50-15 8．25-15 6．00-16 6．50-16 7．00-16 7．50-16 9．75-18
轮胎规格
Ⅰ线相切，交于IV－Ⅳ线上，R1圆心位臵至
Ⅲ-Ⅲ线的距离为机头肩部宽度C。
⑦以半径为10mm的R2作弧，切于R1 弧与IV-IV 线上，形成半鼓式机头肩部轮廓曲线。 ⑧为便于成型操作，在曲线下端作与Ⅱ-Ⅱ线
成26°角并切于R3圆弧的切线，此切线投影
长度a约为3Omm，采用机械包边半鼓式成型机
头可不必设计此角度。
作弧切于IV－IV线上，R3值与胎圈相应部位尺寸接
近，约为18～25mm。
⑦R2与R3两个弧度不应彼此相切，以免该处曲线凹陷，
不利于成型操作，影响成型质量。应取一段公切线 与R2、R3弧度相切，切线与水平线的夹角为40°～ 50°。 ⑧成型机头内径db应小于胎坯内径，以保证成型质量， 但此值过小则增大鼓肩高度，使机头折叠周长增大， 卸胎困难，一般内径为520mm的轮胎，成型机头内 径db约为495～500mm。
4.成型机头肩部曲线设计参数
成型机头肩部轮廓曲线设计完毕，应将半成品按各部件厚 度和布层差级分布位臵在机头肩部上绘制胎胚断面图，测量 PH和PB值，从多种机头肩部设计方案中,优选最佳方案。 轮胎成型机头有十余种
规格统一设计，形成标准。
新设计的半芯轮式成型机头 均为不设盖板的腰带式机头，
传统沿用的带盖板机头，盖
轮 胎 结 构 设 计
第 三 章
第 二 部 分 施 工 设 计
结 构 设 计
学习目的与要求
通过学习掌握斜交轮胎的掌握斜交轮胎的施 工设计；掌握成型机头类型、成型机头直径 的确定、成型机头肩部轮廓曲线设计。了解 内胎、垫带、水胎和胶囊设计。
第二部分 施 工 设 计
外胎施工设计：外胎成型机头选型，成型机头 直径及肩部轮廓曲线的确定，宽度计算，外 胎断面材料分布图绘制和外胎施工表的制定 等。
施 工 设 计 第一节、成型机头类型
第二节、成型机头直径的确定
第三节、成型机头肩部轮廓曲线设计 第四节、成型机头宽度计算 第五节、绘制外胎材料分布图 第六节、外胎施工标准表的制定
第一节、成型机头类型
各种成型机头主要区别在于机头肩部轮廓不同，常用
的为半鼓式和半芯轮式成型机头。
机头类型
鼓式
半鼓式
芯轮式
DC
式中
DK
Dc—成型机头直径，mm； Dk—胎里直径，mm； δ—成型胎坯冠部伸张值。

通常半鼓式成型机头的δ值取1.30～1.65；半芯轮式成型机头 的δ值取1.30～1.55。
成型机头直径越小，越能保证外胎的成型质量，提高生产 效率，但是，成型机头过小，胎冠部伸张值增大，则导致胎体 强度降低。
⑤机头肩部曲线一般由两个半径相切绘制。首先以ⅢⅢ为标线，绘出以C为距离的平行线Ⅴ-Ⅴ，C表示
机头肩部宽度，此数值较肩部深度b大10～30mm左
右。在Ⅴ-Ⅴ线上取R1作弧切于Ⅰ-Ⅰ线，R1约为
100～200mm，再取R2切于R1弧与Ⅲ-Ⅲ线上，R2约
为15～30mm。
⑥机头肩部下方的弧度半径R3在Ⅱ－Ⅱ线上取圆心点，
设计半成品帘布裁断角度α0 ,可依据选定的βk求取，计算公式为：
1 sin 0 sin k
或
d0 sin 0 1 sin k DK
计算裁断角度α0,应从裁断操作便于控制方面考虑，取整数值。
(4)成型机头的帘线角度αc 计算公式为：
DC sin c sin 0 d0
半芯轮式
半鼓式成型机头由鼓式演变而成，其机头肩部
轮廓曲线与轮胎胎圈形状差异较大。半鼓式机头成
型的半成品外胎，在预定型过程中，胎圈部位帘布
层必须围绕钢丝圈转动，使胎圈形状改变，因此， 此种型式的机头，一般适宜成型单钢圈和胎体帘布 层数较少的外胎。
半鼓式成型方法工艺简单，生产效率高， 有利于发展，近年来，胎体骨架材料强度不 断改进，己出现由双钢丝圈改为单钢丝圈的 载重轮胎，可采用半鼓式成型方法。