轮胎各部件结构设计.ppt

轮胎各部件结构设计 2 外胎技术设计 外胎断面轮廓曲线的设计 胎面花纹形状的设计 外胎材料分布图的绘制 外胎技术设计 1 外胎断面轮廓曲线的设计 着合宽度C的确定 着合宽度C是根据轮辋宽度Rm确定 现在流行的设计C Rm 1 0 1 5 一般情况下 较小规格 1 0 1 1 中等规格 1 3左右 较大规格 接近1 5 以12 00R20S81118P R为例Rm 8 50 取C 252mm 9 9213 增加9 9213 8 50 1 4213 断面宽B的确定 根据一般规律 英制系列轮胎 轮辋每增大0 5 断面宽增大0 2 公制系列轮胎 轮辋每增大0 5 断面宽增大5mm 结合其它方法途径搜集的数据 综合权衡确定B的数据 以12 00R20S81118P R为例断面宽B增加宽度应为 9 9213 8 50 0 5 0 2 0 5685 14 44mmB 315 3 5 mm 考虑充气膨胀比率 取B 312 14 44 326 44mm 326mm 外直径 的确定 根据整体设计的需要 一般B取值较小 D就要取值较大 结合其它方法途径搜集的数据 综合权衡确定D的数据 以12 00R20S81118P R为例D 1125 1 mm 考虑充气膨胀比率 取D 1121mm 着合直径d的确定 根据轮胎装配的轮辋尺寸来确定着合直径d以12 00R20S81118P R为例 d 511mm 断面水平轴位置的确定 断面高H 1 2 D d H1由轮辋点到平衡轴距离H1 和由轮辋点到胎体冠中心点距离H 的比值来确定 一般H1 H 0 3 0 5 以12 00R20S81118P R为例H 1 2 1121 511 305mmH1 H 110 24 234 02 0 4711确定H1 150 5mm 行驶面宽b和弧度高h的确定 行驶面宽b的确定以轮辋宽Rm为基准 一般情况下 b Rm 15mm 根据实际需要来确定具体数值 高速路和路况较好的条件下 b值较小 较差和恶劣路况 速度较低 b值较大 h的选取与b数值的确定是相关的 行驶面较宽 相应h较大 行驶面较窄 相应h较小 以12 00R20S81118P R为例b 216 15 201 231mm 取b 226mm h 7 7mm 胎冠弧度半径 n的确定 一般情况下 胎冠弧度半径 n 1 75 2B 具体数值根据需要来确定 b值较小 h值较小 Rn值较大 b值较大 h值较大 Rn值较小 对于较小规格轮胎 胎冠一般采用一段弧设计 对于较大规格 胎冠一般采用中间一段弧 两端为切线设计 以12 00R20S81118P R为例Rn B 650 326 1 9939 肩部形状的确定 根据具体需要来确定 本地运输 拐弯较多 一般肩部采用圆弧设计R 长途运输 直线行驶 一般肩部采用直角设计 以12 00R20S81118P R为例 根据实际需要采用直角设计 上胎侧圆弧半径 1的确定 1 H H1 h 2 1 4 B b 2 L2 B b 结合其它方法途径搜集的数据 综合权衡确定R1的数据以12 00R20S81118P R为例R1 305 150 5 7 7 2 1 4 326 226 2 86 52 326 226 165 7mm结合其它方法途径搜集的数据 综合权衡确定R1的数据为165mm 肩下反弧R的确定对于全钢载重子午胎 肩下一般不采用切线 而采用一反弧 反弧R过肩部端点和R1相切 一般b较大 R较小 b较小 R较大 以12 00R20S81118P R为例结合其它方法途径搜集的数据 综合权衡确定R为180mm 下胎侧圆弧半径 2的确定 2 1 4 B C 2a 2 1 c 2 B C 2a 式中a为轮辋曲线宽的2 3 c为轮辋曲线高 一般情况下 R2弧的延长线与着合位置线的交点距离着合宽度端点大约0 5mm 以12 00R20S81118P R为例 2 1 4 326 252 2 24 5 2 150 5 46 2 326 252 2 24 5 443 06mm 取R2 353mm 下胎侧弧度半径 3的确定 根据R2和轮辋曲线 结合其它方法途径搜集的数据 综合权衡确定R3的数据 以12 00R20S81118P R为例取R3 90mm 胎圈部位弧度曲线设计 根据轮辋曲线尺寸来考虑子口部位的设计 原则 即与轮辋结合紧密 又要容易装胎 一般R4 轮辋相应部位尺寸 R5 轮辋相应部位尺寸 r 轮辋相应部位尺寸 根据轮辋相应部位尺寸来确定 以12 00R20S81118P R为例取 4 21 5mm 轮辋23mm 取 5 9mm 轮辋 8mm 取Hr 21 5mm 轮辋23mm 2 5 轮辋5 W 35mm 经实际绘图 确定12 00R20S81118P R轮胎断面轮廓图如下 2 胎面花纹形状的设计 花纹类型的选取 根据使用环境需要 结合公路车辆使用状况及轮胎使用经验 来确定花纹样式 适合于高速或较好路面的条形花纹适合于较好或较差路面的以条形为主的混合花纹适合于较差或泥土路面的以横沟为主的混合花纹适合于泥土或沙石路面的越野花纹适合于雪泥路面的M S花纹等等 条形花纹以条形为主以横沟为主越野花纹M S花纹混合花纹混合花纹 花纹形状及尺寸的确定 根据已确定的花纹类型 来确定其形状及尺寸 花纹沟走向与带束层钢丝走向至少差5 以12 00R20S81118P R为例轮胎主要用于较好或一般路面 花纹沟深度的确定 根据新设计轮胎的使用条件 花纹类型 参照国内外情况和全面权衡综合性能 来确定花纹沟深度 条形花纹花纹深度较浅 混合花纹花纹深度较深 越野花纹一般是加深型 M S花纹超加深型 花纹沟倾斜角度尽可能大些10 15 以12 00R20S81118P R为例花纹深度确定为16 5mm 花纹沟占地面积的计算 不同的花纹类型 花纹沟占地面积是不同的 条形花纹一般19 25 混合花纹一般24 35 越野花纹和M S花纹30 以上以12 00R20S81118P R为例经计算花纹沟占地面积为29 3 外胎材料分布图的绘制 绘制材料分布图前 对胎体 带束层和胎圈所承受的力进行计算 来确定胎体 带束层和胎圈采用何种钢丝材料 平衡轴上边几个主要尺寸的确定 冠部总厚DT 花纹沟深度 基部胶厚度 四层带束层厚度 胎体厚度 内衬层厚度DI 基部胶厚度根据花纹深度和实际使用情况来确定 一般 5 5mm 带束层和胎体厚度根据所用材料和半成品压延厚度来确定 内衬层厚度DI 2 5mm 气密层厚度 1 2mm 以12 00R20S81118P R为例冠部总厚 16 5 5 5 7 5 2 2 5 34mm 肩部总厚DJ的确定 一般DJ DT 1 25 以12 00R20S81118P R为例肩部总厚 42mm 42 34 1 2353 带束层宽度的确定 一般2 带束层宽B2 行驶面宽b 0 8 根据实际需要来确定 如果对带束层强度要求较高 就可以取宽些 但端点离肩下胶面要 10mm B1 B3与B2相临端点的差级 10mm B4最窄 端点尽量避开花纹沟底 以12 00R20S81118P R为例带束层宽度2 204mm 1 176mm 3 180mm 4 110mm2 b 204 226 0 9027 胎侧总厚度DC 胎侧胶厚度 胎体厚度 内衬层厚度 胎侧胶厚度根据实际使用环境和路况来确定 高速路况可以薄点 较差路面可以厚些 胎体厚度根据所用材料和半成品压延厚度来确定 内衬层厚度 2 5mm 气密层厚度 1 2mm DF为侧板和活络块分型处厚度 以12 00R20S81118P R为例胎侧总厚度 5 2 2 5 9 5mm 侧板和活络块分型处厚度 21mm 平衡轴下边几个主要尺寸的确定 胎体反包点高度HF 参考轮辋高度和实际使用情况来确定 一般到第三条防水线的高度 子口包布外端点高度HB1 与HF至少保证10mm的差级 胎体反包点到下胎侧轮廓线的距离DW 根据不同的规格和胎体反包点的走式 一般6 12mm 胎体反包点到胎体帘线的距离DN 根据不同的规格和胎体的走式 下胎侧胎体帘线一般较直 一般8 14mm 填充胶的高度HS 一般参考平衡轴的高度H1和实际应用来确定 HS H1 0 85 1 以12 00R20S81118P R为例胎体反包点高度 65mm子口包布外端点高度 50mm胎体反包点到下胎侧轮廓线的距离 10mm胎体反包点到胎体帘线的距离 13mm填充胶的高度 140mm140 150 5 0 9302 子口包布内端点高度HB2 尽量不要高于轮辋高度 子口耐磨胶内端点高度HZ 稍高于钢丝圈最上层钢丝的高度 一般 5mm 钢丝圈内径 着合直径d 胎体厚度 子口包布厚度 内衬层端部厚度 子口耐磨胶厚度 2子口耐磨胶厚度最少保证2 5mm以上 子口轮辋点处厚度DL和子口宽度W根据做图和材料分布确定 以12 00R20S81118P R为例子口包布内端点高度 40mm 轮辋高度 46 44 5mm子口耐磨胶内端点高度 30mm钢丝圈内径 511 2 1 5 4 25 2 526 5mm子口轮辋点处厚度 32mm子口宽度 35mm 以12 00R20S81118P R为例 材料分布尺寸确定如图 应用FEM等力学分析软件进行静态和动态下的力学分析 确定设计是否合理 如不合理 应对原设计进行修正 三 新产品的施工设计 1 外胎帘布层结构的确定 帘布种类的选取 综合考虑实际使用环境 产品性能 生产成本和产品重量等 来选用胎体钢丝种类 往加强 加密 加细方向发展 从材料分布图测量两胎圈外侧胎体长度L 胎圈外侧到反包端点长度L 一般胎体伸长率 为1 2 2 即确定半成品帘布宽度为L 1 2L 以12 00R20S81118P R为例 胎体采用0 25 6 12 0 225HT 测量L 818 6mm L 61 2mm 选取 1 74 可确定半成品帘布宽度为 818 6 1 1 74 2 61 2 927mm 胎体中鼓直径 493 5mm 内衬层中厚5 7mm 故选用胎体帘布长度为 493 5 6 2 3 14 1587 3 1590mm 胎体强力安全倍数的计算 张力T P RA2 RB2 P为单胎充气压力 RA D 2 DT RB d 2 H1 抗张强度 帘线根数 单根钢丝帘线抗张强度安全倍数 抗张强度 张力T 最少5倍以上 以12 00R20S81118P R为例 RA 1 121 2 0 034 0 5265mRB 0 511 2 0 1505 0 4065mT 3 14 840 0 52652 0 40652 295 31kN抗张强 1 590 550 2 350 2055 1kN安全倍数 2055 1 295 3 6 96倍 2 1 2 3 4 带束层的确定 成型工序辅助鼓周长的确定 全钢轮胎的假定伸张比一般1 018 1 022 辅助鼓周长 D DS 2 假定伸张比以12 00R20S81118P R为例 辅助鼓周长 1121 29 7 2 3 14 1 02 3268 06mm取3268mm 带束层参数确定及帘线种类的选取 带束层的确定 1 带束层为过渡层 一般采用48 70 的大角度 半成品宽度 B1 8mm 长度 辅助鼓周长 1 带束层厚度 2 2 3 为工作层 为主要受力层 一般采用15 22 的小角度 2 为最宽层 与行驶面宽的比值一般大于0 8 半成品宽度 B2 5mm 长度 1 带束层周长 2 带束层厚度 2 3 半成品宽度 B3 5mm 长度 2 带束层周长 3 带束层厚度 2 4 为调整层 一般情况下最窄 一般采用15 22 的小角度 半成品宽度 B4 5mm 长度 3 带束层周长 4 带束层厚度 2 1 2 3 4 钢丝排列方向为左 左 右 右 以12 00R20S81118P R为例 1 带束层采用3 0 20 6 0 35HT帘线 550根 m 50 半成品宽度 176 8 184mm 长度 3268 2 2 3 14 3280mm 2 3 采用3 8 0 33HT帘线 550根 m 18 2 半成品宽度 204 5 209mm 长度 3280 2 4 2 3 14 3295mm 3 半成品宽度 180 5 185mm 长度 3295 2 4 2 3 14 3310mm 4 采用3 0 20 6 0 35HT帘线 550根 m 18 半成品宽度 110 5 115mm 长度 3310 2 2 3 14 3322mm 带束层强力安全倍数的计算 张力T P RA b b 为最宽带束层宽度抗张强度 帘线根数 单根钢丝帘线抗张强度 宽度 密度 cos角度 单根强度 sin角度 1 宽度 密度 cos角度 单根强度 sin角度 2 宽度 密度 cos角度 单根强度 sin角度 3 宽度 密度 cos角度 单根强度 sin角度 4 安全倍数 抗张强度 张力T一般要达到10倍左右 以12 00R20S81118P R为例 张力 840 1 121 0 034 2 0 204 180 44kN抗张强度 0 176 550 cos50 1 8 sin50 0 204 550 cos18 2 65 sin18 0 180 550 cos18 2 65 sin18 0 110 550 cos18 1 8 sin18 2203 88kN安全倍数 抗张强度 张力 12 21倍 3 胎圈部结构设计 根据轮辋形状 使用5 平底轮辋的有内胎轮胎 一般胎圈采用正六角型设计 使用15 深槽轮辋的无内胎轮胎 一般胎圈采用斜六角型设计 采用的钢丝根数根据胎圈安全性能的计算来确定 以12 00R20S81118P R为例采用79根 1 55HT钢丝 7 8 9 10 11 10 9 8 7方式排列 胎圈强力安全倍数的计算 张力T P RB2 RC2 2 RB d 2 H1 RC d 2抗张强度 钢丝根数 单根钢丝抗张强度安全倍数 抗张强度 张力T 最少5倍以上 以12 00R20S81118P R为例张力 840 0 511 2 0 1505 2 0 511 2 2 2 41 98kN抗张强度 79 3 900 308 1kN安全倍数 308 1 41 98 7 34倍 子口包布的确定 从材料分布图来测量子口包布的宽度L 考虑到加工工艺过程中的拉伸 一般子口包布半成品宽度比成品宽度稍宽 钢丝排布角度一般20 45 以12 00R20S81118P R为例测量子口包布成品宽度L 101 8mm 确定半成品宽度 105mm 钢丝排布角度为30 采用3 9 0 22 0 15规格钢丝帘线 密度550根 m 长度1570mm 4 胎面胶参数的确定 根据材料分布图 利用AUTOCAD UG等 计算出成品胎面胶体积 根据材料分布图 计算出成品花纹沟体积 成品胎面胶实有体积 成品胎面胶体积 成品花纹沟体积 胎面半成品体积跟成品体积比相仿或较大一些 一般不超过0 3dm3 再根据成品胎面各部宽度和厚度来计算半成品各部位宽度和厚度 半成品长度 4 长度 半成品胎面中厚 以12 00R20S81118P R为例成品胎面胶体积 19 03dm3 成品花纹沟体积 3 06dm3 成品胎面胶实有体积 19 03 3 06 15 97dm3 半成品长度 3322 16 3 14 3370mm 半成品胎面胶体积 16 00dm3 5 胎侧和子口耐磨胶参数的确定 根据材料分布图 利用AUTOCAD UG等 计算出成品胎侧胶 子口胶体积 胎侧胶 子口胶半成品体积跟成品体积比相仿或较大一些 再根据成品胎侧胶 子口胶各部宽度和厚度来计算半成品各部位宽度和厚度 半成品长度根据成型机中鼓直径来确定 12 00R20S81118P R为例两鼓成型机中鼓直径 493 5mm 周长 1550mm 考虑到成型过程中的拉伸 取半成品长度 1530mm 平衡轴处对应胎侧半成品厚度的计算 只考虑周向拉伸 511 150 5 2 3 14 5 1530 8