轮胎设计与工艺学 9 第三章 普通轮胎结构设计PPT课件

方法：因帘线分布在胎体，各部位受力情况不 同，在内压作用下，受张力最大的部位是胎 冠部，从冠部向胎圈部位逐渐减小，计算单 根帘线所受张力应以胎冠点为基准。 帘布层数必须通过计算单根帘线所受张力 以及安全倍数来合理确定。
帘布层数及其安全倍数计算
帘布层数及其安全倍数计算
单根帘线所受张力计算 帘线密度的计算 帘线安全倍数确定
1400dtex/2为215.6N/根，1870dtex/2为269.5N/根，人造丝帘线 1840dtex/2为147N/根)，N/根。
表2-9 轮胎安全倍数取值范围
项目
安全倍数（K）
项目
安全倍数（K）
载重轮胎 良好路面
10～12
轿车轮胎 良好路面
10～12
不良路面
14～18
不良路面
12～14
长途汽车轮胎
仅下降20%左右，高温强力保持率高 ✓耐冲击性和耐疲劳性等都比棉帘线高很多 ✓提高了汽车的行驶速度，并降低了轮胎的滚
动阻力，从而使轮胎的质量和性能都提高了 一大步。
3、尼龙帘线 早在1942年尼龙帘线就用于制造军用车胎，但直 到1947年才开始转入民用轮胎的制造。
它具有强力高、密度小、弹性好、吸湿率 低、耐冲击强度高等优点。非常适宜于做轮 胎的骨架材料。采用尼龙帘线可减少胎体帘 布层数，减轻轮胎的重量，降低了轮胎的滚 动阻力，节约能源。
1．胎面胶和胎侧胶厚度、宽度的确定
胎侧胶的作用:保护胎体免受机械损伤及大气
侵蚀，而且便于屈挠变形，胎侧胶厚度宜薄， 可根据轮胎规格和类型确定。 胎面胶厚度＝花纹沟深度＋基部胶厚度； 胎肩胶厚度=胎冠胶厚度×1.3～1.4倍(不超 过1.5倍)。
轿 车轮胎为1.5～2.5mm， 小型载重轮胎为2～2.5mm， 中型载重轮胎为2.5～3.5mm， 重型载重轮胎为4～5mm，苛刻条件下作 业的轮胎，厚度可高达6mm左右 胎侧胶宽度应延伸至轮辋边缘内侧处，保护 胎圈以免被磨损。
骨架材料的发展演变 计算实例
A.单根帘线所受张力计算
目前广泛应用“彼得尔曼”计算公式，方法简 单而且合理。
表2-8 轮胎安全倍数取值范围
项目
载重轮胎 良好路面
不良路面
长途汽车轮胎 矿山挖掘和
森林采伐等轮胎
安全倍数（K）
10～12 14～18 16～18 18～20
项目 轿车轮胎
良好路面 不良路面 高速轿车轮胎
2.胎身帘布层和胶片的结构和尺寸
帘布层和胶片 结构和尺寸
帘布层 确定
胶片 设计
层数及其 安全倍数
挂胶帘 布厚度
隔离胶
油皮胶
缓冲胶片
（1）帘布层确定 ① 帘布层数及其安全倍数计算
依据：斜交轮胎的帘布层是保证胎体强度的骨架主体， 承受轮胎80～90%的内压总应力,胎体强度与帘布 层数，密度和帘线强度有关，层数增加或选用密度 大、高强度帘线均有助于提高胎体强度，而帘布层 数又取决于轮胎规格、结构及内压等因素。
采用棉帘线的缺点： ✓ 棉帘线的强力低（最高只有100N/根），而且在高
温下(120℃)其强力下降至原来的50%以上。 ✓ 耐冲击性能也很差，在坏路面上行驶容易发生爆破。
特别是大型卡车和矿山用汽车轮胎帘布层数多，引 起行驶过程中生热高，易造成帘布间脱层。 ✓ 棉帘线轮胎重量大，汽车的燃料消耗多，随着汽车 速度的提高，已不能满足汽车对轮胎性能的要求而 淘汰。
安全倍数（K）
10～12 12～14 12～14
外胎胎体单根帘线所受张力计算图见图，单根帘 线所受张力计算公式为彼得尔曼公式:
N0.1P(RK 2 R02) 2RK nki c
1
o2sk
式中 N —单根帘线所受张力，N/根
P—内压，kPa
Rk—胎里半径(胎冠部第一帘布层半径) R0—零点半径(外胎断面水平轴至旋转轴间的距离)，cm； βk—胎冠帘线角度(一般48°～56°)，度；
nik —胎冠各层帘线密度之和，根/cm。
B.帘线密度的计算
帘线密度包括内、外帘布层和缓冲层帘线密度的计算， 公式为:
ik
i0
r0 RK
COS0 COSK
s
in0
1r0
Rk
s
ink
n ik n 1 ik 1 n 2 ik2 n 3 ik 3
式中
—i k 胎冠帘线密度，根/cm；
—i k 2 内帘布层的胎冠帘线密度，根/cm；
人造丝帘线取1.03～1.045).
C.帘线安全倍数确定
轮胎在充气状态下单根帘线所受张力的计算是以静态为基 准，不考虑轮胎实际使用中的动态因素。为保证轮胎在动态条 件下安全行驶，不发生爆破和损坏，必须选取合理的安全倍数, 如表2-9中所列。
K S N
式中 k—帘线安全倍数； S—单根帘线强度(尼龙帘线930dtex/2为137N/根，
2、人造丝帘线 ✓1932年第一次出现人造丝帘线 ✓1938年美国轮胎工业开始采用人造丝代替棉
帘线，大大提高了轮胎的质量 ✓40、50年代的小轿车和卡车的轮胎大多采用
人造丝帘线为骨架材料 ✓到六十年代初当时的联邦德国使用人造丝的比
例高达93%，而且整个欧洲都广泛应用。
采用人造丝帘线的特点： ✓人造丝的高温强力降低少，在120℃时强力
—i k 1 外帘布层的胎冠帘线密度，根/cm；
—i k 3缓冲层的胎冠帘线密度，根/cm；
0
—i 0 帘布层帘线原始密度，根/cm； n—帘布层数；
—n 1 内帘布层数；
—n 2 外帘布层数；
—r 0 第一层半成品帘布筒半径cm；
— 0 帘布裁断角Leabharlann Baidu，度；
— 1帘线假定伸张值(尼龙帘线值一般取1.105～1.035,
轮
第第
胎三
五 节
结章
构结
设
构 设
外 胎 内 轮 廓
计计 设 计
学习目的与要求
▪ 通过学习掌握斜交轮胎的结构设计程序，掌 握技术设计内容：外胎外轮廓设计、胎面花 纹设计、内轮廓设计；
▪ 掌握斜交轮胎的施工设计；了解内胎、垫带、 水胎和胶囊设计。
第五节、外胎内轮廓设计
设计内容： 1、确定胎面胶、胎侧胶的厚度和宽度； 2、胎身帘布层和胶片的结构和尺寸； 3、胎圈结构设计； 4、特征点厚度计算； 5、内轮廓曲线绘制。
矿山挖掘和 森林采伐等轮胎
16～18 18～20
高速轿车轮胎
12～14
D.骨架材料的发展演变 1、棉帘线 ➢充气轮胎出现后，开始是用帆布制造轮胎； ➢1892年Dunlop提出应用无纬线的织物试制轮
胎的设想； ➢Welch根据无纬帘布的特点试制出了轮胎，并
于1894-1895年获得专利。 ➢采用棉帘线促进了轮胎质量的提高