子午线轮胎中骨架结构的剖析研究

徐 凯，王爱盛，孙艳玲，李 宁

（山东华盛橡胶有限公司，山东 广饶 257300）

自1946年米其林公司发明子午线轮胎以来，子午线轮胎逐渐替代斜交轮胎成为世界范围内应用最广泛的轮胎类型。子午线轮胎与斜交轮胎的根本区别在于骨架材料的排列方式不同。骨架材料主要包括纤维帘线、钢丝帘线和胎圈钢丝[1-3]。

通过对知名品牌轮胎进行剖析，可以快速了解其结构设计特点，掌握其结构设计参数，为后续轮胎设计与性能提升积累数据与经验，同时还能跟踪国内外轮胎生产新技术与新材料的应用进展[4-8]，对于研究轮胎先进制造工艺、结构设计以及产品质量问题反馈具有重要指导意义。

1 实验

1.1 样品

载重子午线轮胎、轻型载重子午线轮胎和轿车子午线轮胎，进口品牌产品。

1.2 主要设备和仪器

GX-YLQ-15B型轮胎断面切割机（见图1），青岛高测科技股份有限公司产品；台钳、钢丝钳、尖嘴钳、砂轮机、角磨机和打磨机，世达工具公司产品；刀具，自制产品。

图1 GX-YLQ-15B型轮胎断面切割机

1.3 试样制备

用轮胎断面切割机制备轮胎断面。将切割好的轮胎断面固定于台钳上，使用适当的刀具、钳具和电动设备进行解剖和打磨，制备成结构层次分明的立体断面，同时剖取帘线与胎圈钢丝，从而对断面结构的设计参数与特点进行分析研究。轮胎断面解剖工作流程见图2。

图2 轮胎断面解剖工作流程

2 结果与讨论

2.1 全钢载重子午线轮胎

M公司11R22.5全钢载重子午线轮胎断面见图3，冠部层级与带束层端点见图4，胎圈部位见图5。

图3 M公司11R22.5全钢载重子午线轮胎断面

图4 M公司11R22.5全钢载重子午线轮胎冠部层级与带束层端点

图5 M公司11R22.5全钢载重子午线轮胎胎圈部位

从图3—5可以看出：该轮胎含有3层钢丝帘线带束层和1层钢丝帘线胎体层；1#带束层钢丝帘线规格为2＋7×0.34HT，排列方向为向左24°，宽度为196 mm，帘线密度为44根·dm-1；2#带束层钢丝帘线规格为2＋7×0.34HT，排列方向为向右17°，宽度为174 mm，帘线密度为44根·dm-1；3#带束层钢丝帘线规格为4×2×0.35HE，排列方向为向右16°，宽度为137 mm，帘线密度为36根·dm-1；胎体层钢丝帘线规格为3＋9×0.22＋0.15HT，胎冠部位排列角度为89°，胎侧部位排列角度为88°，胎圈部位排列角度为90°；胎体帘线长度为746 mm，胎体帘线反包高度为42 mm，胎圈加强层上端点高于胎体反包端点8 mm，胎体帘线反包前后位置相差0—1根帘线；胎圈钢丝圈整体形状为平行四边形，由48根钢丝以8×6方式排列缠绕而成，单根钢丝规格为2.00 mm×1.30 mm；钢丝圈有圆形外包胶，外缠纤维帘布，角度为75°，帘线密度为100根·dm-1。

2.2 轻型载重子午线轮胎

F公司35×12.50R20LT轻型载重子午线轮胎断面见图6，冠部层级与带束层端点见图7，胎圈部位见图8。

图6 F公司35×12.50R20LT轻型载重子午线轮胎断面

图7 F公司35×12.50R20LT轻型载重子午线轮胎冠部层级与带束层端点

图8 F公司35×12.50R20LT轻型载重子午线轮胎胎圈部位

从图6—8可以看出：该轮胎含有2层锦纶帘线冠带层、2层钢丝帘线带束层和3层聚酯帘线胎体层；1#和2#冠带层锦纶帘线规格均为1440dtex/2，周向排列角度均为0°，宽度均为265 mm，帘线密度均为106根·dm-1；1#带束层钢丝帘线规格为2×0.19＋5×0.37（直径为0.94 mm），排列方向为向左21°，宽度为260 mm，帘线密度为48根·dm-1；2#带束层钢丝帘线规格为2×0.19＋5×0.37（直径为0.94 mm），排列方向为向右21°，宽度为245 mm，帘线密度为48根·dm-1；1#胎体层聚酯帘线规格为1670dtex/2，胎冠部位帘线密度为62根·dm-1，胎侧部位帘线密度为80根·dm-1，胎圈部位帘线密度为96根·dm-1；2#胎体层聚酯帘线规格为1670dtex/2，胎冠部位帘线密度为66根·dm-1，胎侧部位帘线密度为82根·dm-1，无胎圈部位；3#胎体层聚酯帘线规格为1670dtex/2，胎冠部位帘线密度为66根·dm-1，胎侧部位帘线密度为82根·dm-1，胎圈部位帘线密度为100根·dm-1；1#胎体层胎冠部位排列角度为89°，胎侧部位排列角度为90°，胎圈部位排列角度为90°，胎体帘线长度为740 mm；2#胎体层胎冠部位排列角度为89°，胎侧部位排列角度为90°，无胎圈部位，胎体帘线长度为510 mm；3#胎体层胎冠部位排列角度为89°，胎侧部位排列角度为90°，胎圈部位排列角度为90°，胎体帘线长度为774 mm；胎圈钢丝圈形状为多边形，由24根直径为1.30 mm的单根钢丝缠绕而成，排列结构为4＋5＋5＋5＋5。

2.3 轿车子午线轮胎

B公司225/65R17轿车子午线轮胎断面见图9，冠部层级与带束层端点见图10，胎圈部位见图11。

图9 B公司225/65R17轿车子午线轮胎断面

图10 B公司225/65R17轿车子午线轮胎冠部层级与带束层端点

图11 B公司225/65R17轿车子午线轮胎胎圈部位

从图9—11可以看出：该轮胎含有1层锦纶帘线冠带层、2层钢丝帘线带束层和2层聚酯帘线胎体层；冠带层锦纶帘线规格为1260dtex/2，周向排列角度为0°，宽度为180 mm，帘线密度为96根·dm-1；1#带束层钢丝帘线规格为2＋2×0.25HT，排列方向为向左25°，宽度为172 mm，帘线密度为82根·dm-1；2#带束层钢丝帘线规格为2＋2×0.25HT，排列方向为向右26°，宽度为161 mm，帘线密度为84根·dm-1；1#胎体层聚酯帘线规格为1100dtex/2，胎冠部位帘线密度为72根·dm-1，胎侧部位帘线密度为84根·dm-1，胎圈部位帘线密度为106根·dm-1；2#胎体层聚酯帘线规格为1100dtex/2，胎冠部位帘线密度为72根·dm-1，胎侧部位帘线密度为84根·dm-1，胎圈部位帘线密度为106根·dm-1；1#胎体层胎冠部位排列角度为90°，胎侧部位排列角度为89°，胎圈部位排列角度为90°，胎体帘线长度为598 mm，帘线反包高度为79 mm；2#胎体层胎冠部位排列角度为89°，胎侧部位排列角度为89°，胎圈部位排列角度为90°，胎体帘线长度为482 mm，帘线反包高度为21 mm；胎圈钢丝圈形状为多边形，由16根直径为1.30 mm的单根钢丝缠绕而成，排列结构为3＋4＋5＋4。

3 结语

本工作剖析了全钢载重子午线轮胎、轻型载重子午线轮胎和轿车子午线轮胎3种进口品牌轮胎，对其骨架材料和结构设计特点进行分析。结果表明：11R22.5全钢载重子午线轮胎采用3层带束层和1层胎体层，35×12.50R20LT轻型载重子午线轮胎采用2层冠带层、2层带束层和3层胎体层，225/65R17轿车子午线轮胎采用1层冠带层、2层带束层和2层胎体层；钢丝帘线主要用于全钢载重子午线轮胎的带束层和胎体层、轻型载重子午线轮胎和轿车子午线轮胎的带束层，而纤维帘线多用于轻型载重子午线轮胎和轿车子午线轮胎的冠带层和胎体层。这些轮胎的骨架材料、结构设计特点对于我国子午线轮胎的设计和制备都具有指导意义。