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轮胎 一 轮胎概述 轮胎是各种机动车辆的重要部件之一 其性能的优劣会直接影响车辆的性能 轮胎固定在车辆的轮辋上 支撑着负载的车辆重量 传递着车辆的牵引力 制动力和侧向力 转向力 减轻和吸收车辆在行驶时来自路面的振动和冲击 保证车辆与路面的附着性能 适应车辆的高速性能并降低行驶时的噪音 因此 车辆对轮胎提出许多严格并苛刻的要求 这些功能性能要求基本上可以下几个方面 安全性 操纵稳定性 行驶性 乘坐舒适性和节能经济性等 轮胎结构参数的变化会直接影响机车的工作性能 国内的轮胎工业与国外相比 无论从品种到质量上差距较大 目前我国的轮胎工业发展是以提高产品质量为中心和产品更新换代 对尼龙斜交胎提出优质轻量化 换代产品的趋向是子午胎化 无内胎化和扁平化 轮胎发展史 很早以前轮胎是用木头 铁等材料制成的1845年英国人罗伯特 汤姆逊发明第一个空心轮子1888年约翰 邓录普制成了橡胶空心轮胎随后托马斯又制造了带有气门开关的橡胶空心轮胎 可惜的是因为内层没有帆布 而不能保持一定的断面形状和断面宽 1895年在法国出现汽车轮胎样品 这是由平纹帆布制成的单管式轮胎 虽有胎面胶而无花纹 直到1908年至1912年间 轮胎才有了显著的变化 即胎面胶上有了提高使用性能的花纹 从而开拓了轮胎胎面花纹的历史 1892年英国的伯利密尔发明了帘布 1910年用于生产 这一成就除改进了轮胎质量 1913 1926年 因发明了帘线和炭黑轮胎技术 为轮胎工业发展奠定了基础 轮胎外缘的标准化 制造工艺的逐渐完善 轮胎的产量与日俱增 随着汽车工业的发展 轮胎技术一直不断地改进与提高 如20年代初至30年代中期轿车胎由低压轮胎过渡到超低压轮胎 40年代开始轮胎逐步向宽轮辋过渡 40年代末无内胎轮胎的出现 50年代末低断面轮胎问世等等 许多新技术的出现都莫过于1948年法国米西林公司首创的子午线结构轮胎 这种轮胎由于使用寿命和使用性能的显著提高 特别是在行驶中可以节省燃料 而被誉为轮胎工业的革命 二 轮胎的分类 依工作原理不同 轮胎可分为充气和实芯轮胎两大类 充气轮胎依靠压缩空气形成的充气垫弹性原理工作 因而一方面具有良好的缓冲弹性另一方面又可承受超过它自身重量几十倍的负荷能力 适应于较高的行驶速度 广泛应用于汽车 电车 拖拉机 工程车和飞机等高速交通工具上 实心轮胎由环状橡胶块固着于轮辋上构成 依靠橡胶弹性原理工作 不会发生因泄漏压缩而停止工作 使用简单 负荷能力大 但滚动阻力大 不适应高速行驶 可用于起重铲车 载货拖车等特殊用途的车辆上 轮胎的分类一般是指按轮胎用途来分的 大致可分为以下几种类型 1 轿车轮胎是装于轿车上的轮胎 它主要用于良好路面上高速行使 最高行驶速度可达200千米 小时以上 要求乘坐舒适 噪声小 具有良好的操纵性和稳定性 轮胎结构多数采用子午线结构 根据行驶速度的要求分为不同系列 在标准与手册中常见的有95 88系列为斜交轮胎 80 75 70 65系列为子午线轮胎2 轻型载重汽车轮胎通常指轮辋直径16英寸及其以下的断面宽9英寸及其以上的载重汽车轮胎 这类轮胎主要行驶于公路 行驶速度一般可达80 100km h 3 载重和公共汽车轮胎通常指轮辋直径18 24英寸 断面宽7英寸及其以上的载重汽车 自卸货车 各种专用和拖车等轮胎 其行驶路面较为复杂 行驶速度一般不超过80km h 4 工程机械轮胎工程机械轮胎是装于专用性作业的工程机械车辆上 例如装载机 推土机 挖掘机等 行驶速度不高 但使用的路面条件和载荷性能要求苛刻 轮胎主要采用斜交胎结构 从轮胎断面宽度分类可分为标准轮胎和宽基轮胎两种系列 5 越野汽车轮胎越野车主要行驶在坏路面上 如沙漠 泥泞地 松软土壤或其它无路面道路 要求轮胎具有较高的通过性能 越野轮胎往往采用低气压 有的还采用调压轮胎 根据路面条件来调节轮胎气压的大小 为了提高越野通过性 一般采用加宽轮胎断面和轮辋宽度 及降低轮辋直径等措施 以便增大接地面积和降低接地压力 轮胎结构除采用斜交胎结构外 也用子午线结构 6 农业和林业机械轮胎农用轮胎主要装在拖拉机 联合收割机和农机具车辆上 林业机械轮胎装在林业拖拉机和林业机械上 进行林业的采伐 集材 铲运和挖掘等作业 这两种轮胎的特点都是行驶速度要求不高 但其使用条件苛刻 轮胎易被划伤或割破 另一个特点是间歇作业 里程短 但使用期较长 因此要求轮胎具有较好的耐屈挠龟裂和耐老化性能 轮胎以斜交结构为主 但也采用子午线结构 7 工业车辆轮胎主要用于工业车辆上的充气轮胎 半实心轮胎和实心轮胎 分电瓶车轮胎 叉车轮胎和平板车轮胎等 8 摩托车轮胎用于摩托车上的轮胎 包括摩托车轮胎 轻便摩托车轮胎和小轮径摩托车轮胎 9 航空轮胎用于航空飞行器上的充气轮胎 10 特种车辆轮胎包括炮车轮胎 坦克轮胎 装甲车轮胎 沙漠轮胎 防爆车辆轮胎等 11 人力车轮胎用于自行车 三轮车和手推车的充气轮胎 三 轮胎的构成 一 有内胎的轮胎有内胎的轮胎是由外胎 内胎和垫带组成 外胎是一个弹性胶布囊 它能使内胎免受机械损坏 使充气内胎保持规定的尺寸 承受汽车的牵引力和制动力 并保证轮胎与路面的附着力 内胎是一个环形橡胶筒 置于外胎内 其中充入压缩空气 在内胎和轮辋之间有一条垫带 在深式轮辋上使用的轮胎则不用垫带 垫带是具有一定断面形状的环形胶带 保护内胎不受磨损 有内胎轮胎的主要缺点是行驶温度高 不适应高速行驶 不能充分保证行驶的安全性 使用时内胎在轮胎中处于伸张状态 略受穿刺便形成小孔 而使轮胎迅速降压 二 无内胎轮胎空气直接充入外胎内腔 轮胎的密封性是由外胎紧密着合在专门结构的轮辋上而实现的 为了防止空气透过胎壁扩散 轮胎的内表面衬贴有专门的密封层 这样在穿刺时空气只能从穿孔跑出 但是 穿孔受轮胎材料的弹性作用而被压缩 空气只能从轮胎中徐徐漏出 所以轮胎中的内压是逐渐下降的 如果刺入无内胎轮胎的物体 钉子等 保留在轮胎内 物体就会被厚厚的胶层包紧 实际上轮胎中的空气在长时间内不会跑出 无内胎轮胎的优越性不仅是提高行驶安全性 这种轮胎穿孔较小时能够继续行驶 中途修理比有内胎轮胎容易 不需拆卸轮辋 所以在某些情况下可以不用备胎 无内胎轮胎有较好的柔软性 可改善轮胎的缓冲性能 在高速行驶下生热小和工作温度低 可提高轮胎的使用寿命 三 外胎的构造外胎是由胎体 缓冲层 胎面 胎侧和胎圈组成 外胎断面可分成几个单独的区域 胎冠区 胎肩区 胎面斜坡 屈挠区 胎侧区 加强区和胎圈区 1 胎体 使外胎具有强度 柔软性和弹性的挂胶帘布主体称为胎体 胎体需要有充分的强度和弹性 以便承受强烈的震动和冲击 胎体由一层或多层挂胶帘布组成 这些帘布能使胎体以及整个外胎具有必要的强度 2 缓冲层 胎体和胎面之间的胶片或挂胶帘布 胶片复合结构称为缓冲层 缓冲层用来预防胎体受到振荡和冲击 子午线结构轮胎的缓冲层由于其作用不同 一般称为带束层 3 胎面外胎最外面与路面接触的橡胶层称为胎面 通常 把外胎胎冠 胎肩 胎侧 加强区部位最外层的橡胶统称为胎面胶 胎面用来防止胎体受机械损伤和早期磨损 向路面传递汽车的牵引力和制动力 增加外胎与路面 土壤 的抓着力 以及吸收轮胎在运行时的振荡 轮胎在正常行驶时直接与路面接触的那一部分胎面称为行驶面 行驶面表面由不同形状的花纹块 花纹沟构成 凸出部分为花纹块 花纹块的表面可增大外胎和路面 土壤 的抓着力和保证车辆必要的抗侧滑力 花纹沟下层称为胎面基部 用来缓冲震荡和冲击 胎面花纹可分为三种基本类型 普通花纹 越野花纹和混合花纹 普通花纹用于硬路面行驶的轮胎 花纹分横向 如烟斗 和纵向 如锯齿 两种 花纹块总面积占胎面行驶面的70 80 花纹应使轮胎与路面有良好的纵向和侧向抓着力 行驶低噪音和高耐磨 越野花纹用于无路面条件下行驶的轮胎 花纹分无向 如马牙 和有向 如人字 两种 花纹块总面积占胎面行驶面的40 60 花纹块粗大 以使轮胎具有高行驶性能和良好的自洁性 混合花纹既用于硬路面 也用于土路面上行驶的轮胎 胎面的行驶部分由普通花纹块和越野花纹块构成 花纹块总面积占胎面行驶部分总面积的70 左右 这种花纹的外侧可保证外胎与土壤有良好的抓着力 使车辆能在坏路面行驶 比普通花纹胎面的磨损要大 4 胎侧 贴在胎体侧壁部位 用来防止胎体受机械损伤和其它外界作用 如泥 水等 的橡胶覆盖层称为胎侧 胎侧与胎面的不同是不承受大的应力 不与地面接触 因而不受磨损 胎侧主要是在屈挠状态下工作 因此胎侧的厚度可以稍薄 但它能有效地承受多次屈挠应力 并应有很好的耐光老化和耐臭氧老化的性能 胎侧上标有轮胎的商标等 5 胎圈 用来使外胎固定在轮辋上而又不易伸张的刚性部分称为胎圈 胎圈能使外胎牢固地固定在轮辋上 并在车辆运行时抵抗使外胎脱离轮辋的作用力 胎圈朝向胎内腔的一边称为胎趾 与轮辋边缘相接触的一边称为胎踵 胎圈由钢圈 包圈胎体帘布及胎圈包布等组成 钢圈则由钢丝圈 三角胶及钢圈包布组成 钢丝圈使钢圈具有刚性和强度 子午线轮胎 胎体帘布层帘线与胎冠中心呈90 或接近90 角排列 并以带束层箍紧胎体的充气轮胎斜交轮胎 帘布层和缓冲层各相邻层帘线交叉 且与胎冠中心呈小于90 角排列的充气轮胎 轮辋宽度 轮辋两边轮缘内侧之间的直线距离 测量轮辋 为了确定轮胎基本尺寸而给各规格轮胎规定的轮辋 也是能与轮胎获得最佳配合 充分发挥轮胎性能的标准轮辋 理论轮辋 宽度与轮胎名义断面宽度具有规定比值的轮辋 轮辋名义直径 轮辋名义直径是一种仅供轮胎尺寸计算参考用的表示轮辋直径代号的数字 即在轮胎和轮辋规格名称中标记的轮辋直径 新胎设计尺寸 在测量轮辋上确定的新胎充气后基本设计尺寸 并与该规格轮胎的负荷 气压相配套新胎尺寸 用规定的方法测定的新胎尺寸 包括设计和制造公差在内 新胎设计外直径 安装在测量轮辋上的轮胎充气后最外表面的圆周直径 新胎设计断面宽度 安装在测量轮辋上的轮胎充气后断面两外侧之间的最大距离 不包括标志 装饰和防擦线所增加的宽度 新胎设计断面高度 安装在测量轮辋上充气后的轮胎设计外直径与测量轮辋名义直径之差的一半 名义断面宽度 安装在理论轮辋上的充气轮胎断面宽度 即在轮胎规格名称中标记的断面宽度 断面高度 按规定充气后 轮胎外直径与轮辋名义直径之差的一半 断面宽度 按规定充气后 轮胎断面两外侧之间的最大距离 不包括标志 装饰和防擦线所增加的宽度 外直径 轮胎按规定充气后 轮胎最外表面的圆周直径 轮胎名义外直径 安装在理论轮辋上的充气后的轮胎胎面最外表面的直径 即在轮胎规格名称中标明的轮胎外直径 高宽比 扁平率 轮胎断面高度与断面宽度的比率 名义高宽比 安装在理论轮辋上的轮胎断面高度与断面宽度的比值乘以100 总宽度 按规定充气后 轮胎断面两外侧之间的最大距离 包括标志 装饰和防擦线所增加的宽度 充气压力 轮胎在环境条件下所充入的气压 不包括轮胎在使用时所增加的气压 负荷能力 在规定的使用条件下 允许轮胎承受的最大负荷 负荷指数 轮胎负荷能力的数字代号 它表明在规定的使用条件下 轮胎按速度符号表示的最高速度行驶时 速度在210km h以上的轿车轮胎和摩托车轮胎除外 所能承受的最大负荷 层级 轮胎在规定的使用条件下 能够承受最大负荷的特定强度标记 它不一定代表帘布层的实际层数 速度符号 最高速度的特定字母代号 它表明在规定的使用条件下 轮胎承受负荷指数相应负荷时 速度在210km h以上的轿车轮胎和摩托车轮胎除外 所能达到的最高速度 下沉量 轮胎按规定充气后 在静负荷作用下 断面高度的减量 下沉率 轮胎下沉量与断面高度的比率 轮胎最大使用尺寸 轮胎在使用中的永久胀大尺寸 包括因负荷和侧向力及离心力作用而产生的变化 该尺寸是供车辆制造者设计轮胎间隙时用的 最小双胎间距 双胎并装时 两轮胎中心平面间的最小距离 最高速度 在规定使用条件下 车辆行驶过程中允许轮胎使用的最大速度 四 轮胎测量和长度计量单位 1 轮胎测量静负荷半径的测量 测量静负荷半径时用最大负荷 如果有双胎和单胎两种情