子午线轮胎设计与制造 第一节 子午线轮胎结构特点
1948 年，法国米其林轮胎公司试制生产了全世界第一条全钢丝子午线轮胎。 由于子午线轮胎具有耐磨、节油、乘坐舒适、牵引性，操纵稳定性及高速性能好等优点，使其获得了极快的发展。
子午线轮胎与普通斜交轮胎相比，具有许多斜交轮胎不具有的优点。而赋予子 午线轮胎优越性能的根本原因，则在于子午线轮胎与普通斜交轮胎的结构不同。 子午线轮胎的主要结构特点有以下几点。
①胎体帘线各层间相互平行地由一胎圈到另一胎圈成子午线方向（与胎冠中心 线呈90o）排列。轮胎内压对胎体帘线产生的应力比普通斜交轮胎少一半，而且所有帘线按照受力方向排列，每根帘线充分受力，因而子午线轮胎可以减层，一般比斜交轮胎少40～50%，轮胎层数可以为偶数，也可以为奇数。而斜交轮胎胎体帘线
则按48o～50o 交叉排列，胎体承受内压盈利的80～90%，且必须为偶数层。 ②子午线轮胎带束层（缓冲层）是主要受力部件，承受轮胎内压总伸张应力的 60～75%，采用70o～75o 大角度，像一个刚性环带沿周向禁箍在子午排列的胎体帘线上，极大的限制了胎体周向变形，故耐磨性、稳定性极好。而斜交轮胎缓冲层只起保护胎体、缓和冲击的作用。因此，子午线轮胎设计主要是带束层设计，使轮胎在力学性能上获得平衡。
③由于胎体帘线子午排列，能最大限度发挥帘线强力作用，但胎体侧部因层数少柔软且刚性不足，法向变形较斜交轮胎增大25～30%，胎侧部位屈挠变形大，不耐刺穿，同时，子午线轮胎的胎圈部位承受内压伸张应力比斜交轮胎高30～40%，胎圈易早期损坏，故胎圈部位设计是子午线轮胎设计中的另一个重点。子午线轮胎构造
轮胎工业的发展应追溯到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。
1833 年有人利用高弹性的橡胶尝试减弱马车行驶时所承受的冲击。 1839 年美国科学家固特异发明了硫化技术，使得橡胶制品广泛应用。 1888 年英国医生约翰?布义的邓禄普发明了充气轮胎。 1889 年美国人巴尔特列取得楔宁轮胎专利权。
1890 年又成功研制出由外胎和内胎组成的力车轮胎，为充气轮胎的发展打下良好基础。
1895 年发明汽车，扩大的充气轮胎的应用范围。
1933 年法国米其林公司首创出钢丝斜交胎后，于1948 年相继生产出钢丝子午线轮胎，震动世界各国，促使子午线轮胎的迅速发展。
1970 年美国费斯通公司试制橡塑并用的浇注轮胎，未获成功。奥地利LIM 公司经过20 多年的研制，于80 年代生产出首批农业浇注轮胎，轮胎浇注工艺的突破，将有可能导致轮胎生产技术上的根本变革。
轮胎工业近年来发展迅速，轮胎产量、质量、品种、设备均有较大的提高与发展， 但与国外先进水平相比，差距仍然很大。
国外比较知名的轮胎企业有：法国的米其林，日本的普利斯通，美国的固特异，德国的大陆，韩国的锦湖，新加坡的佳通等。
我国的橡胶工业起步晚，创始于1915 年，比资本主义国家晚了近100 年，我国的轮胎企业是在建国后才获得了新生。现在已打出品牌的有青岛黄海集团的黄海牌，威海三角集团的三角牌，华南轮胎厂的万力牌，贵州轮胎厂的前进牌，中国台湾的正新等。 一、子午线轮胎的优点
1． 胎面耐磨 胎体帘线角度为0o，带束层帘线角度为15o～24o，角度小、刚
性大。带束层中的每根帘线的长度大于胎面接地长度，轮胎滚动时的移动小。当汽车转弯时，扭转方向盘的角度小，可减少轮胎的侧滑。子午线轮胎的滚动周长大于斜交轮胎。它的胎面耐磨性比斜交轮胎高40～120%。
2． 滚动阻力小 因为子午线轮胎胎体角度为0o，滚动时帘线之间无剪切应 力，滞后损失小。
3． 牵引性能好 胎体中带束层的纵向刚性大，刹车距离短，胎面不歪扭，使之 在干温路面上的性能都比较优越。
4． 转弯能力大 子午线轮胎的侧向力比斜交轮胎高。侧向力的大小与带束层的 材料有关，选用钢丝帘线可提高70%，采用纤维帘线可提高50% 5． 舒适性好
6． 生热小、散热快、高速行驶性能好
胎体层数少，胎侧柔软，胎冠变形小，附着性能好。特别是低系列的子午线轮胎， 它的操纵性和稳定性明显的优于斜交轮胎。 7． 耐刺扎（耐机械损伤） 二、子午线轮胎的结构特征
1． 子午线轮胎与斜交轮胎结构的对比 a．断面结构
斜交轮胎：由胎面胶、胎侧胶、胎体帘布层、缓冲层、钢丝圈（包括三角胶芯及包布）、油皮胶、隔离胶及胎圈包布等组成。
子午线轮胎：由胎面胶、胎侧胶、胎体帘布层、带束帘布层、胎肩垫胶、胎束帘布层差及胶、内衬层（油皮胶）、三角胶芯（有时分上下胶芯）、胎圈包布（或加强层）、钢丝圈（包括钢丝圈包布或包胶）以及各种填充胶等。 b．子午线轮胎与斜交轮胎结构特征对比 斜交轮胎 子午线轮胎 1
胎体层+缓冲层
胎体层为主要受力部件， 承担内压应力的80～90% 胎体层+带束层
带束层为主要受力部件，承担内压应力 的60～75%，胎体层所受应力小，因此 胎体层数少
2 胎体强力随轮胎规格增大而增大 带束层的强力随轮胎规格增大而增大 3 胎体层数为偶数 胎体各层帘线呈交叉排列
胎体层数可偶可奇胎体各层帘线平行排列 4胎体帘线，胎冠角度α=34o～42o（β =48o～56o）
缓冲层的角度一般与胎体相同，有时 比胎体层大1o～2o
带束层帘线角度α=15o～24o （β=66o～75o）
胎体帘线胎冠角度 α=90o
5 钢丝圈个数为1～3 格，使轮胎规格的 大小层数而定，其断面为方形或长方 形一般为单钢丝圈，其断面形状为六角形 或圆形（轿车子午胎，现多用方形或长 方形）
6 胎圈所受应力比子午胎小，钢丝圈中 的钢丝根数较子午线轮胎少
胎圈所受应力比斜交胎大30～40%，钢 丝圈中的钢丝根数比斜交胎多
7 胎侧较厚，变形较小 胎侧薄、变形大，胎侧胶相对比斜交轮 胎厚
2．子午线轮胎与斜交轮胎应力与变形对比 A. 在充气状态下
a .斜交轮胎 胎体各层帘线交叉排列成菱形，缓冲层的角度与胎体层帘线角度 相似。胎体为主要受力部件，承担内压应力的80～90%，决定轮胎的形状 子午线轮胎 胎体帘线相互平行，帘线角度为90o，带束层帘线排列接近周向， 为15o～24o，带束层为主要受力部件，承担内压应力的60～75%，它的结构决定轮胎的形状。
b .斜交轮胎充气时，外直径和断面宽膨胀较大。一般外直径膨胀～1%，断面宽膨胀8～17%。
子午线轮胎充气后，外直径变化很小，或基本不变，断面宽膨胀的大小，随胎体 帘线的类型及高宽比的变化而有不同，但尼龙斜交轮胎小很多。人造革基本不变2%
c .在内压作用下，斜交轮胎胎体帘线应力，在胎冠部达到最大，然后由胎冠向胎圈逐渐减小，胎圈部的内压应力最小。
子午线轮胎胎体帘线内压应力在断面各点上基本相等。因此，胎圈部的内压应 力高于斜交轮胎，通常高30～40%，胎圈必须加强。由于带束层承担大部分内压应力，在断面上各点的连线内压应力又相同，说明子午胎胎体帘线应力比斜交轮胎小，所以胎体帘布层的层数比斜交胎少。 B. 在负荷状态下
_子午胎设计及制造
