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1、橡 胶 工 业 902002年第49卷带束层对轮胎性能的影响刘 勇,杨卫民(北京化工大学机电工程学院,北京 100029) 摘要:从子午线轮胎带束层的材料、结构形式、宽度和帘线角度等方面探讨其对轮胎性能的影响,重点介绍了钢丝、芳纶等材料及叠层式、包边式、不对称式等带束层结构的影响,并利用ANSYS力学仿真软件研究带束层帘线角度对轮胎充气轮廓形状和垂直载荷下轮胎应力的影响。结果表明,对所模拟的轮胎,带束层帘线角(17°～23°)每增加1°,其充气断面宽减小012mm(近似呈线性递减趋势),其充气外直径增加约013mm;带束层
2、帘线角减小,第一主应力的最大值也减小。 关键词:子午线轮胎;带束层结构;帘线角度;帘线;仿真+ 中图分类号:TQ336111文献标识码:A文章编号:10002890X(2002)0220090204 带束层是子午线轮胎结构的核心,承受了越高,芳纶(芳香族聚酰胺纤维)帘线在子午线轮60%～70%的轮胎应力,是子午线轮胎具有一系胎带束层中的用量越来越大。芳纶纤维既具有高[1]列优点的关键因素,因此,它一直是子午线轮模量、高强度、耐高温及变形小的刚性,又具有相胎的研究重点。本工作重点探讨了带束层的材对密度小、耐疲劳、耐剪切的柔性,兼备了钢丝帘料、结构形
3、式、宽度和帘线角度对轮胎性能的影线和尼龙、聚酯帘线的优异性能,同时比其它化学响。纤维的动态性能好,但因其价格较贵,且难于生产,应用并不广泛。登录普公司用芳纶替代钢丝1 带束层材料用于制造子午线轮胎的带束层、胎体和冠带层,在111 钢丝胎圈中以树脂为粘合材料制成芳纶胎圈,得到“全 带束层要求采用刚性大、伸长小的材料。从纺织品增强轮胎”,质量较传统轮胎减小了25%[4]20世纪40年代末,法国米其林公司首次将钢丝～30%,成为轮胎中的高科技产品。帘线应用于轿车子午线轮胎的带束层和胎体,到113 其它材料目前为止,钢丝仍是最常用的材料。钢丝帘线的 聚酯(
4、涤纶)帘线具有高模量、低伸长、高强力优点是拉伸强度和模量较高(有利于轮胎保持尺和耐热性好等特点,综合性能优于人造丝,有完全寸稳定)、耐热性极好、蠕变为零、耐冲击性较好、替代人造丝的趋势,但其用于带束层的数量很少。[2]滞后性低、生热小及轮胎高速耐久性好;缺点用聚酯制造的轮胎,其质量比人造丝轮胎小是易锈蚀,与橡胶的粘合性不好。不同结构的钢10%,侧向刚性比尼龙轮胎高,操纵稳定性和乘坐丝具有不同的性能,因此不同规格轮胎的带束层舒适性好。所用钢丝也不同。国外某些轮胎公司轿车子午线 为了适应子午线轮胎发展的需要,人造丝品[3]轮胎带束层所用钢丝帘线结构见表1
5、。种发展很快,相继发展了一超、二超、三超和高定112 芳纶伸等帘线品种,其中一部分用于制造带束层。虽 随着轮胎对轻量化和高速耐久性能要求越来然人造丝帘线的强度和耐疲劳性能不如尼龙和聚基金项目:北京市科技新星计划资助项目(954811600)酯帘线,但其伸长率比尼龙帘线小,摩擦生热比聚作者简介:刘勇(1973-),男,山东阳谷人,北京化工大学在酯帘线低,热收缩性和尺寸稳定性比尼龙和聚酯读硕士研究生,主要从事轮胎性能仿真方面的研究。帘线好,因此应用于子午线轮胎仍占有一定市场。©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.
6、,Ltd.Allrightsreserved.第2期 刘 勇等1带束层对轮胎性能的影响 91表1 国外轮胎公司轿车子午线轮胎带束层使用的钢丝帘线结构轮胎规格帘线结构155SR13165/70HR13175/70HR13185/70SR13185/70SR14195/70HR141×4×0122森贝特——森贝特——克莱伯——固特异——1×4×0125倍耐力大陆大陆大陆吉斯拉维德费尔斯通登录普—费尔斯通—倍耐力通用费尔斯通—固特异—固特异登录普1×4×0128—————尤尼罗伊尔—————固特里奇
7、—————阿姆斯特朗1×5×0125普利司通普利司通普利司通普利司通登录普—登录普—东洋倍耐力普利司通—阿里亚斯—登录普—横滨—2+7×0122米其林米其林米其林—米其林米其林+1×0115—森贝特——费尔司通 尼龙6和尼龙66都大量应用于轮胎工业,但端点用粘合胶料薄片包住。近年来随着高速公路在子午线轮胎带束层中应用极少。玻璃纤维具有的增加和汽车动力的增大,要求高速行驶的轮胎初始模量高、伸长率低、耐热性好等优点,但其耐具有良好的操纵性和稳定性,因而逐渐采用图1屈挠性能和耐磨性能差限制了其在轮胎带束层中(c)的结构形式。的应用。有报道[5]说新开发的维
8、纶帘线初始模[1]212 包边式带束层量高、干热收缩小、加工处理和工艺性能良好,可 包边式带
