轮胎的现状以及发展趋势

轮胎的现状以及发展趋势

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班级：高分子1131班

组别：第七组

：白林涛37

指导老师：黄勇2013年4月13日

一、子午线轮胎的产生及发展

子午线轮胎的发明是法国米其林公司的贡献。曾于1946年6 月4 日在巴黎申请了子午线轮胎结构的专利，并于1951年把专利容公布于众，专利号是1001585。其实，子午线轮胎的构想早在1913年由英国的两位发明者申请了专利（据邓录普公司著《充气轮胎的历史》一书中介绍）。采用钢丝增强胎面（简称为“束缚腰带”）携在径向排列帘线的胎体上，但当时缺乏橡胶与钢丝黏合的复合材料技术，则使此发明未能得到开发。

子午线轮胎问世已有半个多世纪了。它以独特的结构带来了优异的性能，它是汽车工业发展中的一项杰出成就，引起了汽车悬挂系统的大改革，它为轮胎行业开辟了一条崭新的道路。子午线轮胎的投产使用也是轮胎工业中一场真正的技术革命。

米其林公司自1938年开始进行大规模生产的一种叫“梅达利克”的轮胎，是一种全钢丝斜交载重轮胎，用2层或4层钢丝帘布层替代了12~20 层的棉线帘布层。为了生产这种轮胎，米其林公司在从事钢丝生产的同时，还调动了一切有关橡胶专门技术的人力来研究橡胶与钢丝的黏合、钢丝帘线的制造以及钢丝的拉拔方法，还研制出了各个生产环节中的高精度工艺。这为后来生产子午线轮胎奠定了坚实的基础。

为了更好地认识轮胎的散热和热流量问题，研究人员努力想区分一些在胎侧和胎面中暴露出来的现象，设计了一种无胎侧的轮胎，但失败了。后来又设想使胎侧减薄甚至只有大间隙的钢丝帘线围绕着钢

丝圈反包，轮胎很快暴露出由于散热不良而产生的大量问题，但不是出现在胎冠处，而是在胎肩部位产生大量的热量，因此处频繁地发生弯曲运动。这种实验性轮胎行驶稳定性极差，于是轮胎技术人员又进一步地改进，设计出一种由2 层钢丝帘线构成的坚固轮胎，胎面下帘线排列角度较小，约为20°，是采用公司部现成的材料制成。子午线轮胎就这样诞生了。这种轮胎的结构仍有许多不够完美的地方，迅速得到了改进和完善。将精致的钢丝帘线胎体改为一层或二层的织物帘线胎体，排列角度为90°，由薄层的胎侧胶来保护。带束层是三层钢丝帘线，使胎体帘线的三角结构更加完善。新开发的子午线轮胎于1946 年在巴黎申请了专利。

从公布的专利中可知，子午线轮胎的工业化生产出现在20世纪40年代末。公司动员了企业里所有的人力、物力投入到这个工业化生产中。仅在一年多的时间里，这种子午线轮胎就大量地行驶在法国的公路上。1949年米其林公司生产的两种规格的轮胎（165-400 和185-400）参加了在巴黎举办的汽车博览会，大家都称它们为X轮胎。其中一个规格的轮胎装备在了雪铁龙11CV 型的前轮驱动轴上。轮胎和车辆互相辉映，成为具有重大历史意义的一套装备。泊若公司、阿尔发一罗梅奥公司及其他用户立刻就采用了X轮胎。从那时起，子午线轮胎的质量和特性对欧洲汽车的式样和设计都起了非常重要的作用。

子午线轮胎的优点是：

1)接地面积大，附着性能好，胎面滑移小，对地面单位压力也小，

因而滚动阻力小，使用寿命长。

2)胎冠较厚且有坚硬的带束层，不易刺穿；行驶时变形小，可降低油耗3%～8%。

3)因为帘布层数少，胎侧薄，所以散热好。

4)径向弹性大，缓冲性能好，负荷能力较大。

它的缺点是：因胎侧较薄，胎冠较厚，在其与胎侧的过渡区易产生裂口。侧面变形大，导致汽车的侧向’稳定性差，制造技术要求高，成本也高。

由于子午线轮胎明显优越于普通斜交胎，因此在轿车上已普遍采用，在货车上也越来越多地采用了子午线轮胎，如东风EQ1090E型、EQ2080E型、解放CAl091型、黄河JNll82型等载货汽车和越野汽车上的轮胎，均为子午线轮胎。

二、子午线轮胎的发展方向

1.扁平化

由于子午线结构的轮胎帘线方向是径向排列的，所以胎侧柔软刚性低，而影响了轮胎的侧向稳定性，因此降低断面高或增加断面宽H/B趋于扁平化对子午线轮胎体现出显著的优越性：

①提高胎侧刚性，改善行驶操纵稳定性；

②提高轮胎的高速性能，例如速度为V级的轿车子午胎扁平比至少为60系列以下的系列，一般速度越高扁平比系列越低；

③减轻轮胎重量和降低轮胎滚动阻力，节省油耗，减少废气排放

量；

④改善磨耗均匀性，从而提高轮胎使用寿命；

⑤减小轮胎噪声。

虽然轮胎扁平化显示出许多优点，但也存在一些不足之处。降低轮胎断面的高宽比（H/B）后，胎侧的刚性提高，导致缓冲性能下降，因此轮胎的舒适性受一定影响，此外，由于轮胎断面和行驶面的增宽，导致接地面中心的水不易排出，所以湿滑性能也会有所下降，但可以采用花纹设计增加中央沟槽来解决。轮胎扁平化虽有上述的不足之处，但还是以优点为主，所以轮胎扁平化趋势发展很快。

将来轿车子午线轮胎的扁平化趋势是走向越来越低的系列，其主要原因是为了满足车辆的高速性和操纵稳定性等方面的性能要求。为了实现低扁平比，轮辋直径朝增大方向发展，从17～20 甚至增大到21、22。这将会有益于车辆高速行驶时的制动性能。因增大轮辋直径可相应地增大刹车鼓直径，从而提高车辆的制动性能。

2.无胎化

子午线轮胎推进无胎化的原因，除无胎轮胎本身所具有的优点外，还取决于子午线轮胎结构上的特点。

①子午线轮胎从结构上需要一层较厚的衬层，只需将它换成气密性好的丁基胶层，就可成为无胎轮胎的气密层了，无需增加任何材料或增添任何工艺操作，即可改为无胎轮胎。无胎轮胎对高速性、长距离行驶等方面的性能均有无比的优越性；

②因子午线轮胎使用钢丝帘线做胎体层和带束层，所以一般比尼

龙斜交轮胎要重约10％以上，而采用无胎结构可减轻轮胎重量（减少胎和垫带的重量约7.5%），从而降低了滚动阻力。以载重胎为例可降低5％左右；

③子午线轮胎因胎侧柔软，故下沉量大。轮胎缺气不易觉察，因此对压保持性要求很高，月泄率为1.5％，只有用无胎轮辋与轮胎的紧密配合才能达到这种要求。

3.高速化

由于轮胎子午化后，无论是轿车胎还是载重胎都向无胎化和扁平化发展，近几年来，特别是轿车子午胎的断面扁平比已达到30、35 系列，这对汽车速度的提高创造了有利条件。一般来说，相应扁平比越低系列的轿车子午胎，其速度级别就越高。

4.环保化

由于世界各国的汽车产量增长很快，因此环境污染问题显得十分重要。在未来的汽车发展中，最紧迫的问题是环境相容性问题。通过降低行驶噪声、降低油耗、减少废气排出和及时将旧轮胎回收和翻新，可对环境保护起到非常重要的作用。

5.功能化

随着高科技，特别是电子学的发展以及人们对轮胎功能要求的不断提高，轮胎功能化的时代已越来越近了。目前除智能轮胎外，还有“计算机化的轮胎”、“会说话的轮胎”、“可控轮胎”及“灵敏轮胎”等。这里主要介绍智能轮胎。

智能轮胎的研究与开发是目前汽车技术新的发展方向之一。这一

概念的出现是近年来电子计算机和信息技术在汽车产品上广泛深入应用的直接结果。是实现安全驾驶、经济行车和减少汽车使用对环境冲击的关键技术，也是发展未来汽车电子的基础性工作。

智能轮胎的主要特点是：轮胎置有计算机芯片或芯片与胎体相连接；能自动监控轮胎行驶温度、气压、摩擦以及把行驶期间轮胎突然发生问题的信息传递到互联网上，从而不仅提高了驾驶安全性，还有助于降低油耗、延长轮胎使用寿命，对环境保护也起到了作用。6.生产智能化

目前轮胎生产工艺自动化的发展方向有两个：一是现有传统工艺的不断完善；二是全新概念或革命性技术即全自动生产技术的开发。世界各大轮胎公司都在投资研究子午线轮胎的全自动化生产技术，并已逐步投入使用。为提高产品质量和降低成本，以获得更大的经济效益。我国在20世纪80～90年代引进子午线轮胎生产技术都属于传统生产方法，如何提高我国轮胎的国际竞争力和缩短差距值得思考。