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前言:無論做簾線鋼,還是它的下游產(chǎn)品鋼簾線,我們都要對輪胎做一定的了解,才能對產(chǎn)品有更高的認識,上期: 子午線輪胎——簾線鋼專輯(1)我們對輪胎的歷史和發(fā)展做了簡介,這期將說說斜交輪胎和子午線輪胎的區(qū)別對比。
斜交輪胎和子午線輪胎的基本構(gòu)造
斜交輪胎(Bias tire)的結(jié)構(gòu)與子午線輪胎基本結(jié)構(gòu)非常相似,都是由胎面、胎體層(簾布層)、緩沖層(帶束層)和胎圈組成;下圖為子午線輪胎的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖1 全鋼圈子午線輪胎結(jié)構(gòu)圖
胎面(Tread)被細分成了胎冠、胎肩和胎側(cè)(sidewall)三部分,其中胎冠是用耐磨的橡膠制成,它直接承受摩擦和全部載荷,減輕簾布層所受的沖擊,并保護簾布層和內(nèi)胎,以免其受到機械損傷。 胎面上有各種凹凸花紋(日常生活中大家叫它“輪胎花紋”),以保證輪胎與地面的附著性能,防止輪胎滑移;胎肩是較厚的胎冠與較薄的胎側(cè)之間的過渡部分。它除了起到保護簾布層的作用外,表面一般還制有各種花紋,以利于防滑和散熱;胎側(cè):胎側(cè)是貼在簾布層側(cè)壁的較薄的一層橡膠層,它可承受較大的扭曲變形,其作用是保護簾布層免受機械損傷和水分侵蝕。 胎體層(carcass),它是外胎的骨架,也稱胎體。其主要作用是承受載荷,保持外胎的形狀和尺寸,使外胎具有一定的強度。胎體層通常由多層掛膠簾線(ply)用橡膠粘合而成。為了使負荷均勻分布,簾布層數(shù)多為偶數(shù)。簾布層數(shù)越多,其強度越大,但相應它的彈性隨之降低。一般簾布層數(shù)都標在外胎的表面上。 緩沖層(breaker)位于胎面和簾布層之間,一般用兩層或數(shù)層較稀疏的簾線(belt)和彈性較大的橡膠制成,所以其彈性較大,能緩和汽車在不平路面上行使時所受的沖擊,并防止汽車在緊急制動時胎面與胎體簾布層脫離。 最后是胎圈,它由鋼絲圈(bead)、簾布層包邊和胎圈包布組成,具有很大的剛度和強度,可使輪胎牢固地裝在輪輞上。
圖2 斜交輪胎和子午線輪胎的對比(左為子午線輪胎,右為斜交輪胎)
普通斜交輪胎的簾布層和緩沖層各相鄰層簾線交叉,且與胎面中心線呈小于90°排列,斜交輪胎是胎面花紋呈交插狀,有防滑作用。 子午線輪胎胎體的簾線排列不同于斜交輪胎,這些簾線不是相互交叉排列的,而是與外胎斷面接近平行,像地球子午線排列,簾線角度小,一般為0°,胎體簾線之間沒有維系交點,當輪胎在行駛過程中,冠部周圍應力增大,會造成周向伸張,胎體成輻射狀裂口。 因此子午線輪胎的緩沖層采用接近周向排列的打交道簾線層,與胎體簾線角度成90°相交,一般為70°到78°,形成一條幾乎不能伸張的剛性環(huán)形帶,把整個輪胎固定,限制輪胎的周向變形,這個緩沖層承受整個輪胎60%到70%的內(nèi)應力,成為子午線輪胎的主要受力部件,故稱之為子午線輪胎的帶束層。 斜交胎的主要受力部件不在緩沖層上,其80%到90%的內(nèi)應力均由胎體的簾布層承擔。由此可見,子午線輪胎帶束層設(shè)計很重要,必須具有良好的剛性,可采用多層大角度,高強度而且不易拉伸的纖維材料,如鋼絲或者芳綸纖維等。 子午線輪胎根據(jù)材料不同可以分為全鋼絲子午線輪胎、半鋼絲子午線輪胎和全纖維子午線輪胎三種類型,簡而言之,以半鋼絲子午線輪胎為標準版,通常使用在轎車上,2層鋼絲帶束層,胎體使用纖維布;全鋼絲子午線輪胎就是“加強版”,這種子午線輪胎擁有3~4層帶束層,胎體多數(shù)使用鋼絲簾布,外加更堅固的胎圈,如此加強的堅不可摧,當時搭配的是重型工程車;而全纖維子午線輪胎就是“閹割版”,它的胎體采用二至三層纖維組成,帶束層選用二層鋼絲簾線,因速度不象轎車胎那樣高,所以一般無需胎冠層,所以也就只能使用在拖拉機上了。
子午線輪胎的應用
子午線輪胎與斜交輪胎具有不同的彈性特性,在轉(zhuǎn)向時會有不同程度的滑動。采用子午線輪胎的一個好處,是可以減輕汽車的重量,因為他們不必再為斜交輪胎的缺陷進行必要的彌補。 然而,汽車駕駛者并不習慣這種感覺,因此汽車的懸架系統(tǒng)必須進行改裝。為此,1960年代福特汽車公司的工程師Jack Bajer對福特Falcon汽車進行了試驗,通過提高駕駛時轉(zhuǎn)向的柔和性,并在驅(qū)動軸安裝隔振器和在懸掛系統(tǒng)上安裝襯套用來吸收行駛在混凝土道路瀝青伸縮縫上時發(fā)出的砰砰聲,來改善駕駛體驗。 子午線輪胎偶爾也會在1980年代的Miyata旅行自行車上使用,型號為1000和610,最近的使用案例是在2009年的Maxxis Radiale。Panaracer子午線輪胎也是1985年Jamis Gentry型號自行車的標配。 子午線輪胎中的鋼絲會隨著使用而被磁化,因此,當車輪旋轉(zhuǎn)時,會產(chǎn)生交變磁場。當車輪旋轉(zhuǎn)時,靠近車輪的電磁場測量裝置可以很好地測量這種磁場,其諧波高達幾百赫茲。
子午線輪胎相對于斜交輪胎的優(yōu)勢
1)接地面積大,附著性能好,胎面滑移小,對地面單位壓力也小,因而滾動阻力小,使用壽命長。 2)胎冠較厚且有堅硬的帶束層,不易刺穿;行駛時變形小,可降低油耗3%~8%。 3)因為簾布層數(shù)少,胎側(cè)薄,所以其徑向彈性大,緩沖性能好,負荷能力較大。 4)散熱性能好,可適應高溫、高速行駛。
圖 3 斜交輪胎和子午線輪胎正常行駛和轉(zhuǎn)向時胎冠的變化特點