爆胎及安全轮胎技术.pdf

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1、2011年第5期商丘职业技术学院学报Vo1．10，No．5第l0卷(总第56期)JOURNALOFSHANGQIUVOCATIONALANDTECHNICALCOLLEGEOct．，2011文章编号：1671—8127(2011)05—0074—03爆胎及安全轮胎技术王旭，曹阳，曹军(1．兰州交通大学机电工程学院，甘肃兰州730070；2．哈尔滨工程大学机电工程学院，黑龙江哈尔滨150001；3．黄河水利职业技术学院机电工程系，河南开封475004)摘要：安全轮胎是指在泄气状态下仍然能够保持行驶轮廓、以一定速度安全行驶一段

2、距离的轮胎．为避免爆胎造成严重的交通事故，相继开发出各种类型的安全轮胎，从不同角度避免了爆胎现象的发生．关键词：安全轮胎；爆胎；多腔型；自密封型；自支撑型；内支撑型；构型轮胎中图分类号：U463．341文献标识码：A轮胎是车辆的重要组成部分，它不仅起到承受车体重量，传递作用力的作用，还有缓冲吸震功能，从而影响着车辆的安全性、舒适性以及操纵性等．汽车产业的蓬勃发展和公路质量的提高，推动了轮胎各项技术的进一步革新，其中轮胎安全技术显得尤为重要．调查表明，目前我国高速公路交通事故中，因爆胎而引发的交通事故已占意外原因引发事故总数

3、的30％以上，当车速超过160km／h时发生爆胎，车内人员死亡率接近是100％．1爆胎原因随着公路质量的提高，汽车行驶速度大幅度增加，爆胎现象日益严重．导致爆胎发生的原因主要有以下5个方面：_1其一，爆胎的直接原因是轮胎扎破或穿孔．其二，胎压过高或过低都会缩短轮胎的使用寿命，并会影响油耗以及行车安全．当轮胎内气压高于标准气压值时，由于内压的增加，轮胎各部位变形和所受内应力也相应增加．内压增加使轮胎刚性增大，载荷下的变形变小，轮胎接地面积小，胎面磨损加剧；当轮胎内气压低于标准气压值时，高速运转中，轮胎的屈挠度过大，形变增大，

4、受力发生变化，会造成轮胎过快老化，内部结构松散．易使胎壁帘布层呈环状断裂、胎面磨损不均、胎肩的磨损急剧增大；同时，各部件胶与帘布层、帘布层之间剪切力增大，生热加剧，使胶层与帘线的物理性能下降，轮胎使用寿命缩短．胎压过低时，轮胎变形加大，胎体做功增加，导致轮胎生热老化．其三，超载、超速．车辆超载行驶时，轮胎承受的负荷、形变增大，胎面与路面的接触面增大，相对滑移加剧，磨损加快．每种轮胎都有其规定的速度级别，超速行驶时，压缩变形来不及恢复，轮胎磨损加快，胎体温度升高，易造成轮胎爆破；超载使轮胎变形增大，接地面滑移加剧，从而轮胎引

5、起温升增大，磨损加快．轮胎易出现高速驻波现象，同样造成轮胎磨损加剧，温度升高，易造成轮胎早期爆破．其四，轮胎的结构上的固有缺陷以及制造上的缺陷也是爆胎的一个主要原因．现行汽车轮胎边缘的接触部位一般都是两种性能差异很大的材料，在受力变形的情况下会产生应力集中，从而导致局部大变形、产生热．当局部温度过高时，导致材料的结合性能劣化并由此引发分离、熔断等缺陷．胎圈与轮辋之间的异常摩擦是引起胎圈损伤或者轮胎与轮辋脱离形成爆胎的最大隐患．其五，日常维护不当也会造成轮胎爆胎．例如超长距离的高速行驶，易造成胎面橡胶老化、帘布层断裂．或是轮

6、辋规格选用不当，轮胎轮圈规格要相互配合，若选用不配合的轮胎轮辋也会增加爆胎的机率．爆胎时发生的车辆跑偏、碾胎、脱圈等问题导致车辆无法继续行驶，甚至造成人员亡．为了避免爆胎所引起的交通事故，安全轮胎应运而生．收稿日期：2011—02—18作者简介：王旭(1986一)，男，河南商丘市人，兰州交通大学在读硕士研究生，主要从事机械强度与设计研究。·74·商丘职业技术学院学报构型轮胎是近几年来才出现的一种新型轮胎．这种轮胎颠覆了普通充气轮胎的概念，无需再为轮胎充气，从根本上防止了爆胎的发生．例如米其林公司在几年前研发出的由聚氨酯和塑

7、料等弹性材料制成的Tweel概念轮胎，如图3所示．图3Tweel概念轮胎该轮胎的特别之处在于不再像普通充气轮胎一样依靠气压来支撑车体，而是依靠特殊弹性材料制作的轮毂和轮辐来支撑车体．另外，辐条的变形和回复还可起到吸收地面冲击的作用．但这种轮胎对材料的要求很高，聚氨酯这种物质虽然耐磨性和负荷能力都有橡胶无法比拟的性能，但是它生热大，耐热性欠佳．另外米其林公司还表示，该轮胎噪声较大、造价高，目前还不适用于普通轿车．4安全轮胎的发展前景针对目前发展趋势较好的内支撑型安全轮胎，最理想的材料是聚氨酯材料．因为该材料不仅可以满足强度要

8、求，加人阻燃剂后还可制成自熄性产品，避免轮胎泄气状态下由于高温升而产生自燃．另外，其密度小、吸水率低的特点也符合内支撑对材料的要求．内支撑的结构限制着安全轮胎的续跑能力，随着有限元技术的发展，内支撑的结构设计利用有限元分析软件，对结构进行设计、仿真及优化，节省了产品的开发成本，缩短l『其研发周期．安全轮