轮胎胎面形状的确定

-1-图 1：外胎断面轮廓胎面形状计算图轮胎胎面形状的确定姜位文（杭州中策橡胶有限公司车胎研究室）摘要：采用成型鼓宽度的计算方法，运用计算机软件作图，计算轮胎胎面的合理形状；参考类似规格轮胎胎面挤出的膨胀率，制作并修正口型板，使最终符合轮胎胎面的设计要求，从而达到降低由于胎面原因引起的轮胎病疵。关键词：轮胎胎面；断面轮廓；胎面形状轮胎主要由胎面、帘布、钢丝圈等部份组成；而胎面形状对轮胎的质量有着举足轻重的关系。例如，轮胎胎面的形状对于产品的外观及内在合格率有很大的影响，易出现诸如缺胶、气泡、胎里露线等缺陷。轮胎胎面形状的确定是在完成轮胎结构设计的基础上做的生产前期的准备工作之一，包括胎面形状的计算及胎面的出型。本文着重讲述其计算方法以及用实例作简单介绍。1计算方法参照成型鼓宽度的计算方法 1，设计轮胎胎面形状。1.1 计算公式如图 1，紧贴胎面的帘布最大伸张直径 ，胎冠帘线kD角度 （普通规格取 4852）与第 点帘线角度 存kii在以下关系：（1-1）sinsikD(1,2.)in轮胎断面轮廓紧贴胎面第 个点的帘布伸张直径 ：i iD（1-2）2HRDii(1,2.)n胎里每等分段胎面长度系数 ：iK（1-3）1cosiiK(1,2.)in胎冠中心至第 点的胎面帘线长度 ：iL（1-4）ini=1LSA(,2.)in式中 S胎里每等分段的长度。帘布裁断角度 与胎冠帘线角度 存在下列关系：0ki=1=n-2-图 2：胎面轮廓体积计算图 图 3：胎面花纹沟计算图 （1-5）01sinsinkkD式中 帘线假定伸张值（一般情况下尼龙帘线取 1.035） ；1帘线未伸张前的缩鼓直径。0胎冠到第 点的胎面宽度 可由下面的公式得到：i12iB（1-6）1cos2CiLB(,.)n式中 成型鼓上帘线角度， 。c 0c1.2 等分段实体体积 计算iV如图 2，断面轮廓每等分段 第 点与 点间胎面体积 （计算机作图：圆周旋转可直接得到SA1ii1iV精确的胎面体积） 。取得每个 上胎面弧长 ，在图 3 上，阴影部份为弧长 段上每个节距的花纹沟形状。可由花纹沟SAil il的深度和形状通过简单计算得到阴影部份体积 ，则在弧长 段上，花纹沟体积2i节 i，那么我们就可以得到弧长 段上的实体胎面体积 。2iVl节 花 纹 节 数 l 12iiV1.3 等分段 胎面平均厚度 和 计算SAiHjh（1-7）12iiiHlB胎 面 长 度 (,2.)n式中 第 点与 点间的弧长 段在成型鼓上iAil的胎面宽度，由式（1-8）计算可得到。11iiiBAV2i节 节距-3-（1-8）(1,2.)in通过式（1-4） ，相应的得到第 点与 的胎面长度 ：1iiiLA（1-9）1iiLA(,2.)n在通过计算得出了 和 后，就可以列表作如下图（图 4）：iLAH由于 的不规则性，不利于对胎面的分析和改善。在此基础上，从胎面中心向两端以 10 为单位均iLA分，重新取得 m 个点，得到第 个点的相应胎面高度为 ，再次作胎面形状图，如图j jh(0,1.)m5：2 以摩托车胎规格 2.75-17 某花纹进行胎面形状的计算参照图 1、图 2、图 3 以及相关的计算公式，以摩托车胎 2.75-17 某花纹为例进行对照计算。2.1 胎面厚度的计算过程从 2.75-17 结构轮廓（图 1）看，其高宽比在 1：1 左右，属于普通型轮胎。参数设置如下：紧贴胎面的帘线最大伸张直径： =570.8；KD轮胎设计着合直径： =432.8；R帘线为伸张时的成型鼓缩鼓直径： =446.35；0帘线假定伸张值： =1.035；1胎冠帘线角度： =50；K计算过程中胎面轮廓等分段 取 10。SA由式（1-5）得到：帘布裁断角度： =38.3238（修正）0图 4：胎面断面图之一图 5：胎面断面图之二-4-成型鼓上帘线角度： 0c通过以上所设定的参数及公式，整个计算过程如下表：表 1：2.75-17 某花纹胎面平均厚度 计算过程iHNo. S Hi Di=RD+2Hi sini=Di/Dk*sinkKi=cos-1i kiLi= S*Ki1/2*Bi=Li/1*cosc轮廓体积 V1花纹沟体积 V2实体体积 V厚度Hi1 10 68.4 569.62 0.76 1.54 1.54 15.36 11.70 181210 56279 124931 7.52 10 66.1 564.90 0.75 1.52 3.06 30.55 23.26 181484 43922 137562 8.33 10 61.0 554.86 0.74 1.49 4.54 45.41 34.57 173734 64887 108847 6.74 10 53.4 539.62 0.72 1.44 5.98 59.80 45.53 130308 28929 101379 6.55 10 44.1 521.02 0.69 1.39 7.37 73.70 56.11 46798 1486 45312 3.06 10 34.2 501.20 0.67 1.34 8.71 87.13 66.34 40517 0 40517 2.87 10 24.3 481.48 0.64 1.30 10.02 100.17 76.27 39018 0 39018 2.78 10 16.0 464.84 0.62 1.27 11.29 112.91 85.97 34755 0 34755 2.59 7.2 7.2 447.27 0.60 1.25 12.54 121.88 92.79 20100 0 20100 2.0从表 1 中，可以得到胎面宽度 B：B292.79185mm（实际作业中取 1822mm） 。表 1 中已经得出了 和 数据，可以作出 图（图 6）：iLiHiiL从图 6 中，以 10 为单位均分 ，得到胎面厚度 ，见表 2：iLjh表 2：胎面厚度 值jh 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90j 12h34h56h78h9Data 7.5 7.8 8.0 6.7 6.5 3.3 2.8 2.5 2.2 2.0图 6： 胎面形状图iHi-5-2.2 胎面形状确定根据表 2 的数据，对胎面厚度 进行一定的调整后，我们已经可以作出胎面形状图，如图 7。其中，jh口型尺寸的确定需要胎面膨胀率，在此我们选用了最为接近的已知规格口型的膨胀率数据。通过简单计算得出规格 2.75-17 某花纹的口型尺寸，绘制在同一图中加以比较。距离 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90hj 2 2.2 2.5 2.8 3.3 6.5 6.7 8 7.8 7.5 7.8 8 6.7 6.5 3.3 2.8 2.5 2.2 2修正值 2 2.2 2.5 2.8 3.3 6.2 6.8 7.8 7.8 7.8 7.8 7.8 6.8 6.2 3.3 2.8 2.5 2.2 2口型 1.7 1.8 2.1 2.3 2.5 4.4 4.9 5.2 5.2 5.2 5.2 5.2 4.9 4.4 2.5 2.3 2.1 1.8 1.7上图中的“距离”为图形的横坐标，以 10 为均分，胎面左右对称；图形曲线中的纵坐标数据分别为胎面和口型的厚度值。3 结束运用不同的计算方法计算出的胎面厚度有着轻微的差别，鉴于在厚度的公差范围之内