輪胎課堂:斜交胎和子午胎的區別!

發布時間:2017-10-17 11:34:52   人瀏覽 來源: 橡膠技術網

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     什么叫做斜交胎,什么叫做子午胎,這是朋友們經常問到的問題。

 
    輪胎有多種分類。斜交胎和子午胎都屬于充氣輪胎,它們是根據胎體簾布的貼合形式不同而被分別命名的。
 
    充氣輪胎主要由橡膠部件和簾布層構成。別看外表上輪胎“渾身”都是橡膠,但橡膠在輪胎胎體中只起有組合胎體各部件、密封、耐磨、抗刺扎及部分緩沖等作用,并不真正“出力”,真正“出力”的是隱藏在橡膠里面的簾布。
 
    簾布,又稱簾子布或簾子線、簾線。雖然叫做布,但簾布卻根本就不像是布。這是一種經線較粗且編織較密,緯線較細且編織較疏的織物。如果鋪展開來,簾布有些像“竹簾子”——你可以把其經線想象成竹條、緯線想象成把竹條編連在一起的棉線。就因這種相象,所以它才有了與“簾子”結緣的名字。
    常用的簾布有棉簾布,尼龍簾布、人造絲簾布、聚酯簾布、鋼絲簾布等。
    簾布在輪胎中被用作骨架材料,是輪胎的主要受力部件。也就是說,輪胎所受的充氣壓力和車輛負荷,阻止內胎充氣后的膨脹、保護內胎免受機械損傷、傳遞牽引力和制動力等“出力”的活兒,幾乎全都是由簾布這位隱藏在輪胎橡膠之中的“無名英雄”來承擔的。在這方面,出頭露面的橡膠出力并不大。
 
    因輪胎要靠“簾布”來出力,簾布經線的強度大小便決定著輪胎的性能,并進而影響了輪胎制造工藝的發展。
 
    斜交胎的特點
 
    早期,人們用棉纖維來紡織簾布。由于棉纖維簾布強度偏低,為了減少簾線的受力,人們一方面增加簾布的層數,一方面使胎體中的簾布層經線按一定的角度相互交叉排列。因相鄰兩層的簾布經線相互傾斜交叉,故而人們便把這種簾布貼合形式的輪胎稱為“斜交胎”。
 
    人們把簾線與胎冠中心線垂直相交的角度稱為“胎冠角”。“斜交胎”的胎冠角一般在“48~54°范圍內。
 
    為了標識輪胎在規定使用條件下所能承受的最大允許負荷強度,在早期的輪胎中引入了層級這一概念。它源起于棉簾布層所能承受的最大允許負荷,如果這條輪胎是由四層簾布貼合而成,即為四層級,它標志著這條輪胎所能承受的是四層級范圍內的負荷。
 
    隨著合成纖維簾線等一些強力更高的簾線的出現并在輪胎中的普及使用,使用新纖維簾線的輪胎的層級數便高出了其實際的層數。也就是說,層級數便再不能反映輪胎簾布層的實際層數。一般來說,實際層數都低于層級數。如10層級的輪胎,其簾布層可能只有6層或8層。
 
    為了使輪胎內的簾線受力均勻,斜交胎的簾布層層數都是偶數。因此,斜交胎的層級也都是偶數。機動車輪胎的層級一般在4~20層級之間,也有高于20層級的。 斜交胎是受簾線強力不足的限制下而發展定型下來的一類輪胎,也是到目前為止沿用時間最長,使用較廣的傳統結構輪胎。這類輪胎的優點是胎體堅固,負荷變形小,胎側不易損傷,轉向與制動等性能良好;此外生產歷史長、技術好掌握、生產效率高、加工費用低。
 
    因這種輪胎內在結構直接影響輪胎的使用性能,所以斜交胎也帶有與生俱來的不足,這就是:原材料消耗多,在使用過程中磨損大,抓著性能差,行駛起來滾動阻力大,胎體內升溫高。汽車安裝這種輪胎,不但油耗大,而且行駛速度和連續行駛里程均受到相當大的限制。在國外發達地區上世紀六十年代初期斜交胎的生產還占主要地位,從六十年代中期開始特別是到六十年代末期其所占比例便直線下降,目前在發達國家和地區已降至20%以下,而我國機動車用斜交胎的產量尚占同規格輪胎產量的60%以上。
 
    子午胎的特點
 
    隨著社會的進步,不斷有新的強度更高的簾子線纖維材料被研制出來并投入使用,由此也帶來了輪胎胎體結構的革新。子午線輪胎就是在這種背景下,成了斜交胎的換代產品。
 
    子午線輪胎,簡稱子午胎。這也是以簾子線為骨架材料經貼合工藝而制造的一種充氣輪胎。
 
    在地球儀表面的圖形上,常標有一條條連接南北極極點的線,這就是子午線。如果把子午線輪胎經過胎側的簾子線暴露出來,并把其端點想象延伸至輪胎軸線位置,這時再看這種輪胎的簾線排列,就非常像地球儀上的子午線排列。子午線輪胎也就因此而得名。又因為子午線是地球的經線,早年也有人稱子午胎為“經線胎”。
 
    子午胎的英語名稱為“radial tire”,其中“radial”的意思是“幅射狀的”,則“radial tire”直譯就是幅射狀輪胎。這也很形象。如果你把輪胎投影形成的兩個圓環的內圓環當作太陽,那么,胎側排列的簾線就非常像光芒四射的幅射線。稱之為“radial tire”可謂名符其實。
 
    就因子午胎的英語名稱為“radial tire”,所以,其國際間通行的標識中都以“R”作為子午胎的代號。例如,某輪胎上標有“900R20”標記,這就是說它是子午胎;若標識的是“900—20”,則說明它是斜交胎。
 
    子午胎簾線的經線在胎體內從輪胎趾口的一邊伸向另一邊,呈不封口的圓環狀。其胎冠角在0~15°范圍內。這些簾線構成的輪胎骨架層,專業上稱之為 “簾布層”。 因為簾線全靠經線來產生強力,緯線只起連接相鄰經線的作用,用手輕輕一扯就會斷開。如果僅靠簾子線的緯線和橡膠產生的強力,在被充以氣體或被驅動、制動時,子午胎便極易從兩經線間斷開。為了根治這“薄弱環節”,沿輪胎的周向,在胎冠膠與簾布層之間,給簾布層箍上了一圈由若干層簾線組成的“束帶”,稱為“帶束層”。帶束層通常以強度很高、拉伸變形很小的纖維簾布(如玻璃纖維、聚酰胺纖維等高強度材料)或鋼絲簾布來制成。
 
    一般的,簾布層的材料均為鋼絲,帶束層的材料卻有可能是鋼絲,也有可能是尼龍之類的纖維材料。凡簾布層與帶束層均為鋼絲簾布的,稱為全鋼絲子午線輪胎,簡稱“全鋼胎”;若簾布層為鋼絲簾布,帶束層為尼龍一類纖維材料簾布的,則稱為半鋼胎。通常,乘用機動車安裝的多是“半鋼胎”;而載重機動車則或是安裝“全鋼胎”,或是安裝斜交胎。
 
    斜交胎沒有鋼絲簾線的,當然也就沒有全鋼或半鋼斜交胎之說。只要說“全鋼胎”或半鋼胎,那肯定是指子午胎。因棉纖維等天然纖維類簾線強力偏低不宜用來制造子午胎,所以今天也沒有用棉簾線等天然纖維簾線制造子午胎的。這就在骨架材料的材質上,使二者具有了部分區別。
 
    如果把橡膠看作水泥的話,胎體內的簾線就像鋼筋。這樣就使以橡膠為肌肉以簾線為骨架的輪胎具有了承受各種力的強力。
 
    早在l913年,英國人格雷(Gray)和斯洛珀(Sloper)就已經發明了子午線輪胎,但技術上并不成熟。直到法國的米其林公司研究用多層小角度鋼絲帶束層從胎體上對胎體形狀給以固定,并于1948年首先投入生產,子午線輪胎才正式步入取代斜交胎的歷程。
 
    子午線輪胎與普通斜交輪胎在結構與性能上的比較
 
    (1)結構特點
 
    ①簾布層簾線的排列方向與輪胎子午斷面的夾角為0度
    (即與胎面中心線的夾角為90度)。簾線的這種排列很象地一球的子午線(即經線),故稱子午線胎。簾線的這種排列,使簾線的強度得到充分的發揮和利用,故子午線胎簾布層數一般比普通斜交胎少40%一50%。一般只有1-4層,鋼絲子午線輪胎一般只有一層簾布層,
 
    ②簾線之間僅靠橡膠來保持圓周方向的聯系。為了承受行駛時所產生的較大的切向力,子午胎采用了多層、大角度(與子午斷面的夾角為70-75度) ,高強度、不易拉伸的類似緩沖層的帶束層(也稱硬緩沖層或.箍緊層),來加強胎冠部,就象一剛性環帶,緊箍于胎 ③子午線輪胎的斷面較寬,其斷面的高寬比(H/B)為辦0.7左右。
 
    (2)性能特點
 
    與普通斜交胎相比,具有彈性大,耐磨性好(使用壽斷可提高30%-50%);滾動阻力小(可降低車的油耗量8%左右),附著性能好(在泥濘松軟路面不易打滑),承載能力大,不易被刺穿,緩沖性能好,可更好地提高灑水車的行駛平順性。其缺點是:胎側易裂口,由于娜面變形大,導致灑水車的側向穩定性較差,制造技術要求高,成本較高。
 
    使用中最好都裝用子午線輪胎,或單獨后橋上使用,但不能單獨前橋使用子午胎,后橋用普通斜交胎,也不能與普通斜交胎混裝于一個車橋,使用中應嚴格按標準氣壓充氣,不允許虧氣使用,轉彎時車速要低,制動不要過猛等。
 
    當然,子午線輪胎也并不十全十美,它也存有一些不易克服的缺點。如側向穩定性較差、胎側易裂口、制造工藝復雜,生產效率較低、成本較高等。由于制造難度大,成本高,同規格的子午胎售價也遠高于斜交胎。
 
    子午線輪胎骨架結構上的特點,賦予了這種輪胎許多優異性能,并由之產生了一些顯著的技術經濟效果。
 
    子午線輪較之斜交胎,它有如下優點:
 
    1.節省原材料。由于胎體簾線依子午向排列,和輪胎變形方向一致,可更有效地利用簾線強度,因而可以減少簾布層數和相應的橡膠用量。與斜交胎相比,簾布層數可減少40~50%,橡膠用量可減少約20%,使輪胎重量減輕5~8%。
 
    2.減振性能好。由于胎體薄,柔軟,故而可明顯降低震動沖擊,使行駛平穩,乘坐舒適;并可減少因劇烈震動引起的機件磨損,減少維修費用。
 
    3.耐磨性能好。周向排列的帶束層加固了胎冠,使周向不能伸張,大幅度減少了輪胎滾動過程中胎面沿路面的滑移摩擦,顯著提高了胎面的耐磨性能和抗機械損傷性能。耐磨性能較斜交胎可提高30~70%左右。
 
    4.抓著性好。胎體柔軟,下沉大,胎面與路面接觸面積大,接觸壓力分布均勻。此外胎冠剛性大,胎面周向滑移小,因此,胎面與路面抓著性能好,較斜交胎抓著力可提高10~50%。牽引性能和越野性能好,行駛安全。在泥濘路面和冰雪路面行駛時,打滑現象少,通過性好;在山區行駛時,爬坡性能很好。
 
    5.運行升溫低。子午胎簾線的排列方式,消除了斜交胎交叉排列層間剪切移動造成的內部磨擦,因此生熱低,消耗能量少。此外,由于胎體簾布層數較少,胎側較薄,也便于內部積熱的散發。所以,這種輪胎較斜交胎在運行時胎內的積熱低,在一般情況下,可低30~70%。例如斜交胎以69公里/小時速度行駛,內部積溫可達120℃;子午線輪胎以110公里/小時速度行駛,內部積溫僅為104℃。由于運行積溫低,可以提高車輛行駛速度;在通常情況下,可以提高20~30%。伴隨著能量消耗的減少,耗油量相應降低;和斜交胎相比,耗油量可降低5~13%。這不僅節約燃料費用,而且也有利于減少空氣污染。
 
    6.使用壽命長。各項優越性能綜合反映在使用壽命上,子午胎行駛里程和普通結構輪胎相比,可提高50~100%,一般路面可達10萬公里以上,好路面可達14萬公里,壞路面可達7萬公里左右。
 
    如果斜交胎是輪胎生產技術史上第一階段的代表產品的話,那么子午胎則無疑是輪胎生產技術史上第二階段的代表產品。將來,很有可能會有輪胎生產技術史上第三階段的代表產品來取代子午胎。這是肯定的。因為世界每天都在進步,輪胎制造業也是!
 
 
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