第一章 概述
1.1 概述
轮胎是供给车辆、农业机械、工程机械行驶和飞机起落等用的圆环形弹性制品。它是车辆、农业机械、工程机械和飞机等的主要配件，能吸收因路面不平产生的震动和外来冲击力，使得乘坐舒适。轮胎是橡胶工业中的主要制品，其消耗的橡胶量占橡胶总用量的50%-60%,是一种不可缺少的战略物资。 一. 轮胎工业发展史
轮胎工业的发展可以追溯到16世纪初，在巴西发现天然橡胶后，古人用胶乳制成原始的胶球、胶鞋及各种橡胶制品。
1839年固特异发明了硫化技术，改善了橡胶的使用价值，橡胶制品得到了广泛应用。
1845年研制出硫化橡胶实心轮胎。
1890年成功试制出外胎和内胎组成的力车轮胎，胎圈内部装有金属圈，轮胎与轮辋紧密固 着得以初步解决，这就是近代直角形胎圈轮胎的雏形。
1895年发明了汽车，扩大了充气轮胎的应用范围。
1904年马特发现了炭黑对橡胶具有补强作用。
1914年-1919年发明了橡胶用的有机促进剂、防老剂和帘布胶乳浸渍技术，使得轮胎的生产技术日趋成熟和完善，轮胎的质量也大为改观。 1933年法国米其林首创了用钢丝帘布制造汽车轮胎。
1948年法国米其林生产出钢丝帘布的子午线结构轮胎，并在轮胎主要设备上进行了重大的改造。子午线结构轮胎对轮胎结构作了根本变革，是轮胎工业的一场革命。
1960年-1970探针天线年出现了聚酯纤维和芳纶纤维，并试用于轮胎。
1970年美国费尔斯通公司首先在乘用胎上试验了橡胶塑料并用的浇注轮胎,成为塑料与橡胶并用的先驱.
车模门 二. 轮胎工业的现状
目前我国轮胎总产量达2.1亿条左右,轮胎生产继美国,日本之后排名世界第三位,子午化率在58%.
目前,米其林、固特易、普利司通、住友、韩泰、锦湖、佳通等合资企业的轮胎产量占轮胎企业总产量的50%以上。
三. 轮胎技术的发展趋势
1. 子午线轮胎
装有子午线轮胎的汽车与装有斜交胎的汽车相比,其耐磨性可提高50%-100%,滚动阻力降低20％-30%, 可以节约油耗约6%-8%.
2. 轻量化轮胎
如果轮胎的滚动阻力减少25%,则燃料消耗可减少5%.
3. 防滑轮胎4. 泄气保用轮胎5. 绿轮胎(低噪音,低滚动阻力轮胎)6. 具有传感器功能的智能轮胎7. 仿生轮胎8. 轮胎的时尚式样
1.2 轮胎的分类与结构组成
一. 常用的几种轮胎分类法有:
1. 压脉带按结构不同分类
可分为斜交轮胎和子午线轮胎.
分为棉帘线轮胎、人造丝帘线轮胎、尼龙帘线轮胎、聚酯帘线轮胎、钢丝帘线轮胎、浇注轮胎 3. 按有无内胎分类
分为有内胎轮胎和无内胎轮胎两类
4. 按规格大小范围不同分类
汽车轮胎可分为巨型轮胎、大型轮胎、中型轮胎和小型轮胎等。
5. 按用途不同分类
1汽车轮胎2工程机械轮胎3工业车辆轮胎4农业轮胎5航空轮胎6摩托车轮胎7畜力车轮胎8力车轮胎9特殊用途轮胎
二. 轮胎的组成及各部分作用
轮胎一般为内胎、垫带和外胎组成。
1. 内胎 内胎位于外胎和轮辋之间。
2. 垫带 垫带是具有一定断面形状的无接头的环形胶带，置于轮辋和内胎接触部位。
3. 外胎 外胎由胎面、胎体和胎圈三大部分组成。胎面包括胎面胶和胎侧胶，胎体包括帘布层和缓冲层。
（1）胎面：是指外胎与地面接触部位，要求耐磨性能，耐切割性能，较高的强度，并具有一定形状、一定深度的花纹作保证。
胎侧：是指外胎断面两侧帘布层外的胶层。胎侧经常在屈挠状态下工作，其厚度宜薄，便于屈挠变形。
（2） 帘布层：帘布层是胎体的骨架层，使外胎具有必要的弹性和强度，承受轮胎的载荷和行驶过程中的反复变形。帘布层一般由多层挂胶帘布组成，使胎体强度增高，并可固定外胎的外缘尺寸规格。
（3）缓冲层：缓冲层位于胎面胶和胎体帘布层之间，由挂胶帘布或胶片制成。应力最大，温度也最高，缓冲层可采用尼龙帘线、人造丝帘线或钢丝帘线制成。
（4）胎圈：胎圈是外胎与轮辋紧密固定的部位，由帘布层、钢圈和胎圈包布三个主要部分。
1.3 几种不同结构特点的轮胎品种
一. 斜交轮胎
斜交轮胎的胎体是由数层挂胶帘布组成,相邻的帘线角度相同,相互交叉排列,帘布层
数一般取偶数,这样能使胎体帘布层负荷均匀分布.斜交轮胎胎冠帘线角度通常取48º-55º,胎冠帘线角度是指帘线与胎冠中心线垂线的夹角。内帘布层是胎体的主要骨架层，其特点是层数多，帘线密度较密，使胎体强度增大。外帘布层位于内帘布层和缓冲层之间，起过渡层作用，又称为胎体的辅助层。其特点是层数少,通常只有两层,帘线密度较内帘布层稀, 附胶量较多,粘着强度较高.
二. 子午线轮胎
称为子午胎,其胎体帘线与外胎断面接近平行,象地球子午线形式排列,帘线角度小,一般为轻触开关电路0º,胎体帘线间无维系交点.
由于行驶时轮胎要承受较大的切向作用力，为保证帘线的稳固，在其外部又有若干层由高强度、不易拉伸的材料制成的带束层(又称箍紧层)，其帘线方向与子午断面呈较大的交角(70º-75º)，材料多选用玻璃纤维、聚酰胺纤维或钢丝等高强度材料，既起到固定帘线的作用，同时又利用束带来提高胎面的刚性。
子午线轮胎与普通斜交轮胎相比，弹性大，耐磨性好，滚动阻力小，附着性能好，缓冲性
能好，承载能力大，不易刺穿；缺点是胎侧易裂口，由于侧向变形大，导致汽车侧向稳定性稍差，制造技术要求高，成本高。
子午线轮胎根据胎体材料不同，可分为全钢丝子午线轮胎、半钢丝子午线轮胎和全纤维子午线轮胎三种类型。
全钢丝子午线轮胎的胎体和带束层均采用钢丝帘线，一般用于载重及工程机械车辆上。
半钢丝子午线轮胎的胎体采用人造丝或其他纤维，带束层采用钢丝帘线，这种类型的子午线轮胎一般用于轿车或轻型载重车辆上。
全纤维子午线轮胎的胎体及带束层全采用人造丝或其他纤维帘线，带束层帘线应采用低伸长帘线，这类子午线轮胎一般用于低速轿车或拖拉机上。
● 轿车子午胎断面示意图
1.4 子午线轮胎结构及材料
一. 结构：
1、胎面：是一个厚厚的橡胶层，提供了与地面的接触界面，还具有排水和耐旧的性能。
2、胎冠带束层：附加在带束层上面，为双层或三层加强带束层，具有垂直方向上的柔韧度和极高的横向刚性，提供了转向力。
3、带束层：是子午胎的主要受力部件，一般由两层钢丝帘布组成。
4、胎体帘布层：一般由纤维帘布组成胎体，帘线角度为90º，呈径向（断面轮廓方向）排列。
5、胎侧：容纳并保护胎体帘布层。
6、内衬层：是有内胎子午胎的胎里胶层。
7、钢丝圈：是由数根覆胶钢丝绕成的圈，断面为矩形、方形、U化石工艺品形等。
8、三角胶：为了提高胎圈区的刚性而采用的半硬质胶制成的三角胶条。
9、子口胶：主要用于保护胎圈，以免轮辋磨损胎圈。
二. 材料
制造子午线轮胎时每个轮胎部位应根据其不同功能而选用的胶料：
● (1) 胎面胶：因为轮胎的胎面要直接和路面接触，因此，它的耐磨性要好，滚动阻力和噪声要小，同时还要具备极好的耐热性和耐刺穿性能。
● (2) 胎侧胶：子午线轮胎胎侧的弯曲变形比斜交胎要大得多，因此，必须选用耐弯曲变形的橡胶才行。此外，胎侧在臭氧作用下很容易产生龟裂，同时，胎侧还承受较大的机械变形，所以，胎侧胶还应具有较低的定伸强度、优良的耐疲劳性能和耐臭氧性能。
● (3) 带束层胶：子午线轮胎的带束层比斜交胎缓冲层要承受更高的剪切应力，同时，还要实现硬缓冲层的平缓过渡和避免胎肩部位的脱空现象。所以，带束层胶应具有较高的强度、耐疲劳性、耐热性和粘合性。
● (4) 胎体帘布胶：子午线轮胎胎体的周向伸张变形和沿帘线的剪切变形比斜交胎大，因此，帘布胶应具有较高强度、耐疲劳性、耐热性和粘合性。同时，帘布胶还应具有高度的内聚力。
● (5) 胎肩垫胶：胎肩垫胶用以将帘布层和缓冲层端头隔开，使硬的胎面平缓地过渡到柔软的胎侧，并转移和吸收动态条件下集中于胎肩部的应力，减少胎肩脱空的危险。由于胎肩垫胶位于高应力区，因此，应具有优异的耐疲劳性能和良好的粘合性能。
● (6) 胎圈三角胶：为了加强胎圈部位，使胎圈能够稳定成形，并形成胎圈向胎侧的刚性过渡，一般采用由一种硬度较大或两种不同硬度的三角胶条来填充钢圈和加强胎圈部分的胎侧，保证子午胎钢丝圈向柔软胎侧的平缓过渡。此外，这种胶还要具有良好的粘合性能。
1.5 其他类型轮胎
● 1. 无内胎轮胎
无内胎轮胎的主要特点是不必用内胎及垫带，压缩空气直接充入外胎内腔中，同时
承担外胎和内胎的作用。无内胎轮胎内腔设有一定厚度的气密层，采用良好气密性的胶料制作，使轮胎保持稳定的内压。
胎圈部外侧设有许多条形沟或各种形状的密封胶层，用以增大外胎与轮辋边缘的接着面。
无内胎轮胎的着合直径小于轮辋直径，使轮胎与轮辋紧密接触，保证轮胎各部位气密程度良好。轿车轮胎的轮辋圈座带有5º斜度，适合用无内胎轮胎，因此轿车无内胎化发展迅速。
2. 调压轮胎
调压轮胎属于越野轮胎的一种类型，在软质地带难以通过时，可在驾驶室内控制轮胎的内压。可比一般轮胎的标准气压低25%-50%，调压轮胎断面宽比一般轮胎大25％-40%。
3. 宽断面轮胎
宽断面轮胎属行驶性能轮胎，断面很大，比一般斜交轮胎宽0.5-1.0倍，断面高宽比为0.6-0.75。内压很低，比一般轮胎标准气压低30%-50%。可代替双胎，提高车辆的行驶性能。
4. 拱形轮胎
保鲜膜切割盒拱形轮胎直径比较小，断面大，其断面宽比一般斜交轮胎大1.5-2.5倍，断面高宽比为0.45-0.5，胎圈呈圆弧形。
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