2)子午线轮胎的结构特点及生产工艺

1、子午线轮胎的结构特点及生产工艺陈志宏(北京橡胶工业研究设计院)目 录1 子午线轮胎的结构特点及生产工艺2 子午线轮胎结构设计3 子午胎生产工艺及相关设备第一章 子午线轮胎的结构特点及其优越性1.1 子午线简介（Radial）所谓子午线是地球从北极到南极通过格林威治天文台的那条经线，叫做0°经线，又叫本初子午线，其他经线通称子午线（图1-1），轮胎的两个胎圈，尤如南北极胎体帘线按子午线方向排列，并有接近周向的带束层箍紧胎体的结构，叫做子午线轮胎。根据胎体和带束层使用的帘线材料的不同，子午线轮胎分为三类：（1） 胎体和带束层全部采用钢丝帘线的子午线轮胎，叫做全钢丝子午线 轮胎，这种轮胎的

2、胎体钢丝帘线只需用一层；（2） 胎体用纤维材料，如人造丝、尼龙、聚酯等等，而带束层用钢丝帘线的子午线轮胎，叫做钢丝带束（纤维）子午线轮胎，简称半钢丝子午线轮胎。这种轮胎的胎体帘线层数也比斜交胎少得多：轿车轮胎多用12层；轻型载重汽车轮胎一般用23层；而载重汽车轮胎最多也只用56层；（3） 胎体和带束层全用纤维材料的子午线轮胎，简称全纤维子午线轮胎。 它的带束层纤维材料也要求伸长小、强度大、刚性高，如芳纶。1.2 子午线轮胎的变形特点“刚性”胎冠和“柔性”胎侧在子午线轮胎整体上协同作用的结果，使子午线轮胎在内压、负荷和外力作用下的变形与斜交胎相比，具有二大（侧向变形大，法向变形大）、四小（胎冠周

3、向变形小、胎冠周向滚动变形小、高速旋转下轮胎断面变形小，轮胎材料剪切变形小）的特点，下面简单加以说明。二大： 轮胎侧向变形大，即在轮胎断面宽方向上的变形大； 轮胎法向变形大，即轮胎垂直于地面方向上的变形大，胎体下沉量大。四小： 胎冠周向变形小，即轮胎胎冠圆周方向上的变形小，也叫纵向变形小； 胎冠周向滚动变形小，即轮胎在地面每滚动一周所产生的胎冠周期变形小； 高速旋转下的轮胎变形小（图1-3）； 轮胎材料剪切变形小。1） 子午线轮胎的体帘线呈子午线方向(径向)排列，胎冠带束层接近周向排列。轮胎胎侧和胎冠的主要受力变形方向同帘线的排列方向以及帘线的受力变形方向相同或基本相同，“剪刀”效应小，因此，

4、材料的剪切变形很小，材料内摩擦就小。2） 子午线轮胎胎体帘线层数少，全钢丝子午线轮胎只有一层钢丝帘线。因此，一则剪切变形极小，再则参与变形的材料量也少。 子午线轮胎的这六个主要变形特征，决定了子午线轮胎具有优越的使用性能。带束层角度小,几乎是周向排列,剪刀效应小,周向变形小周向变形小、刚性大、强度高的带束层带束层帘线与胎体帘线交叉排列,形成三角形,限制了变形刚性胎冠带束层帘线(钢丝等)伸长小,刚性大,强度高胎体帘线子午线一个方向排列，不是多层交叉排列充气和负荷下的侧向和法向变形大，胎体柔软柔性胎侧胎体帘线层数少胎侧薄1.3 子午胎的优越性 滚动阻力低、节省燃料 高速安全、生热低 耐磨、耐刺、耐

5、用 减震、舒适 操纵稳定性好（1）滚动阻力低、节省燃料在汽车燃料消耗中，轮胎的滚动阻力又是重要影响因素之一。一般来说，在硬路面上，轮胎滚动阻力将消耗汽车发动机输出功率的30%40%；而轮胎滚动阻力每降低5%，一般可以降低油耗1%，因此，降低滚动阻力是降低汽车油耗的重要措施。一般子午胎比斜交胎节油达6%12%，新一代子午胎更节油，如绿色轮胎进一步降低滚动阻力23%26%。轮胎的滚动阻力可以在试验机上或牵引车上直接测量，也可以用在道路上测得的轮胎滑行距离间接表征，滑行距离长则表明轮胎滚动阻力小。图1-4、表1-1表1-5分别为国产轿车子午线轮胎、轻型载重子午线轮胎和载重汽车子午线轮胎与同类斜交轮胎

6、的滚动阻力、滚动阻力系数或滑行距离以及油耗的对比来测定结果。表1-1 轻型载重子午线轮胎的滚动阻力和滚动阻力系数（f值是用牵引法测定）轮胎类型汽车总量/kg轮胎气压/kPa滚动阻力/N滚动阻力系数/f滚动阻力降低值/%6.50R 166.50 - 16407540754504124235830.01060.014627.40表1-2 轻型载重子午线轮胎的滑行距离测定轮胎类型汽车总量/kg滑行时间/s滑行距离/m滑行距离比较/%6.50R 166.50 - 166.50R 166.50 - 164075407540754075150109146109910574868670158.5100.01

7、29.0100.0表1-3 轻型载重轮胎油耗试验轮胎类型机场道路油耗试验公路实用油耗试验油耗/(L100km)节油率/%平均油耗/(L100km)节油率/%6.50 R 166.50 - 1611.4112.8711.3012.3113.216.80表1-4 载重子午线轮胎滑行距离测定轮胎类型初速/(kmh-1)滑行时间/s滑行距离/m滑行距离比较/%9.00R20-14PR9.00-20-14PR50 50199.91 151.631090.25805.03135.4100.0表1-5 载重子午线轮胎油耗试验轮胎类型机场道路油耗试验公路实用油耗试验油耗/(L100km)节油率/%平均油耗/(

8、L100km)节油率/%9.00R20-14PR9.00-20-14PR21.4023.8110.1023.8526.369.520可以看出：(A) 子午线轮胎的滚动阻力明显的低于斜交胎，而且进入高速行驶以后，它们的差别急剧增大。据有的资料介绍，子午线轮胎的滚动阻力一般比斜交轮胎低20%30%；(B) 子午线轮胎的滑行距离也明显大于斜交轮胎，相差35%左右；(C) 与同规格斜交胎相比，节油率为6.8%11.3%。（2 ） 高速安全，生热低轮胎的生热和热破坏是轮胎在高速行驶条件下损坏的主要原因之一。图1-5和表1-6列出了子午线轮胎与同类斜交胎在负荷下的行使温度情况。从中可以看出，斜交轮胎的行使

9、温度一般比子午线轮胎高出300C左右。表1-6 不同结构(9.00R20，9.00R20-14PR 9.00-20-14PR )轮胎的机床试验温度测定厂牌胎型室温/0C胎面温度/0C带束层温度/0C12345平均法国米其林日本普利斯通意大利倍耐力日本东洋国产双钱全钢子午胎全钢子午胎半钢子午胎半钢子午胎斜交胎192218171646454845526575837610265657274102786772738774627491976069849511068687782101(3) 耐磨，耐刺，耐用子午胎磨耗寿命比一般斜交胎提高75%120%，综合里程也相应提高。从国内当前的实际使用来看，以充分体

10、现了它的耐磨性，耐刺扎性，有不少地区使用较好的，综合里程提高30%50%，但载重子午胎仍存在一些问题，影响翻新率，翻新技术也未完全跟上，以至于在综合里程方面在一些地区尚未完全体现其优越性。表1-7 9.00R20里程试验结果厂牌试验条数/条花纹深度/mm新胎里程/km一次翻新率/%累计磨耗主要损坏Km/mm指数M5412.077331778409114冠空爆，冠空S5413.6955109310591143冠空爆P5414.193726529223125冠空爆，冠空D5414.6994521008870120D(斜交胎)5416.792285947392100注：中国的广东阳春，浙江杭州，湖北

11、荆州三个地区的实际里程试验平均值(4) 减震，舒适子午胎具有很好的缓冲，减震效果，乘坐舒适性好，对汽车的零配件也能延长使用寿命。噪音也是影响承租舒适性的一个内容。世界上工业发达的国家高速公路比较普及，因此，他们对车辆和轮胎的噪音都有要求。表1-8的测定结果表明，在胎面花纹型式相同的条件下，子午线轮胎的噪音也低于斜交轮胎。表1-8 载重子午线轮胎在EQ-140汽车上的噪音测定结果轮胎类型花纹型式噪音/dB40/(kmh-1)50/(kmh-1)60/(kmh-1)70/(kmh-1)斜交轮胎烟斗77.174.481.485.9半钢子午胎烟斗70.973.377.180.8全钢子午胎条形69.17

12、0.073.375.0(5) 操纵稳定性好装用子午线轮胎的汽车，操纵性能比装斜交轮胎的汽车好。首先，表现在起步速度快，加速效应灵，制动效率高。表1-9表1-11列出了轻型载重子午线轮胎的部分动力性能测定数据。表1-9 轻型载重子午线轮胎全油门加速试验结果轮胎类型档位加速中止速度/(kmh-1)加速油耗/(L100km)加速时间/s加速时间/%6.50-16471.832.5640.2100.0562.026.6047.5100.06.50R16475.029.2038.796.3565.025.2044.994.5表1-10 载重轮胎直接档(2060/kmh-1)加速试验结果轮胎类型加速时间/

13、s加速距离/m加速效应比值/l(sm)-19.00-20-14PR66.50767.501009.00R20-14PR56.92676.83132表1-11轻型载重轮胎制动性能测定结果轮胎类型刹车时速度/(kmh-1)刹车距离/m刹车距离比值/%6.50-16405.893.56.50R16406.2100.0同时，根据其他一些试验资料，大致可以得出这样一个概念，载重子午线轮胎的起步速度比斜交胎快3.5%15%；加速效应比斜交胎快30%；制动效率比斜交胎高10%左右。其次，据某些驾驶员反映，同斜交胎比较，子午线轮胎还具有方向盘操纵轻便，转向比较稳定，直线行驶性能和爬坡性能都比较好等特色，但是转

14、向时的侧倾现象却比斜交胎明显。轮胎与路面附着是否良好，是行车安全的一个重要条件。不同结构的轮胎。它们的附着性能是有差别的。表1-12 表示出了不同结构轿车轮胎的附着系数。从中可以看出，不管是在什么路面条件下，子午线轮胎对地面的附着性能都优于斜交轮胎。而且，从图1-6中还可以看出，子午线轮胎的横向滑移与纵向滑移都比斜交胎小，但从子午线轮胎本身来说，则横向滑移大于纵向滑移。综上所述，子午线轮胎也是一种操纵稳定性的安全轮胎。表1-12 不同结构轿车轮胎附着系数比较轮胎类型 气压/kPa道 路 水泥路沥青路硬雪路光滑冰路干燥潮湿干燥潮湿165R152161.190.991.221.100.450.25

15、5.90 - 151571.130.841.021.070.270.24提高效率/%5.317.719.62.866.74.2第二章 子午线轮胎结构设计 2.1轮胎的标识及规格的表示方法2.1.1 轮胎胎侧标识2.1.1.1 轿车轮胎胎侧标识 商标；轮胎规格；负荷指数；速度符号；无内胎轮胎标记；生产地；胎侧帘线层数和结构；胎冠帘线层数和结构；花纹代号；轮胎制造厂商；美国轮胎品级标记（3T标记）：胎面温度等级、胎面牵引等级、胎面磨耗指数；适合澳大利亚、加拿大、美国使用的气压和负荷值；巴西认证标记；美国交通安全认证标记、产品代码；欧盟安全认证批准代码；子午线轮胎标记；生产日期；CCC认证标记。2.

16、1.1.2 载重汽车轮胎胎侧标识 （1）载重汽车子午线轮胎胎侧有以下标识：轮胎制造厂商及商标；巴西认证标记；美国交通安全认证标记、产品代码、生产日期（周/年）；子午线轮胎标记；安全警告；花纹代号；可再刻花纹标记；胎冠帘线结构和材料；胎侧帘线结构和材料；轮胎规格；负荷指数；负荷等级；轮胎的最大单/双胎气压和负荷；速度符号；附加税的负荷指数；附加的速度符号；负荷/速度耐久性试验气压；欧盟安全认证批准代码；无内胎轮胎标记；生产地；CCC认证标记。 （2）载重汽车斜交轮胎胎侧有以下标识：商业名称；花纹代号；商标；生产地；生产编号；轮胎制造厂商；标准轮辋规格；轮胎规格；帘线骨架材料；层级；轮胎的最大单/

17、又胎气压和负荷；负荷等级；有内胎轮胎标记；CCC认证。2.1.1.3 工程机械轮胎胎侧标识 轮胎制造厂商及商标；胎体帘线结构；无内胎轮胎标记；层级；生产地；胶料类型/胎体结构类型；有内胎轮胎标记；CCC认证标记。 子午线轮胎主要有两种表示方法：公制法和英制法2.1.2 轮胎规格的表示方法2.2 子午线轮胎的部件组成:胎面、胎侧、胎肩垫胶、胎圈填充胶、子口护胶、内衬层和气密层、胎体、胎圈包布、钢丝圈、带束层、2.3 子午线轮胎的结构设计2.3.1 载重子午胎 （全钢丝子午线轮）2.3.1.1断面轮廓设计特点 负荷能力得计算W=K×0.425×P0.585×Sd1.3

18、9×(DR+ Sd) 断面轮廓的基本设计尺寸:(1) 轮胎外直径D的确定： D=D/1.0-1.01(2) 胎圈着和直径d的确定胎圈着和直径的确定,原则上应满足轮胎装卸方便和着和紧密,一般平底轮辋的胎圈着和直径比轮辋直径小1-3mm,(3) 轮胎断面高H的确定H=(D-d)/2(4) 设计轮辋宽度C和断面宽B的确定B=( B+5)/0.99-1.01(5) 水平轴高度H1的确定H1=(0.51-0.53) ×H(6) 行驶面宽度b和胎冠弧度高h的确定 b=B×(0.70.85)而行驶面弧度 h=H×(0.0250.04)(7) 胎冠曲率半径的确定胎冠的曲

19、面可以只用一个半径获得,也可以采用双弧度。(8) 花纹沟底部曲率半径R3、R4的确定R3是花纹沟底处的半径,R3=R1-IR4是胎肩花纹沟处的半径(9) 花纹沟深度i的确定花纹沟深度是根据轮胎的规格、花纹类型、以及预计的行驶里程、车辆的行驶速度等综合考虑的。(10) 胎侧的曲率半径R5、R6、R7的确定上胎侧弧度半径R5的圆心在断面水平轴上,其大小与断面宽成比例,下胎侧弧度半径R6的圆心也在断面水平轴上，可采用绘图的方法确定。(11) 胎圈部位尺寸G、r1、r2、a的确定胎圈部位的尺寸应根据轮辋尺寸进行设计r2=R2-（0.52.0）mmr1一般比轮辋胎圈座园角半径R1大24mmr1=R1+（

20、24）mmh即r2圆心高度，比轮辋轮缘弧度R2的圆心高度低0.52.0mm, (12) 胎圈底部角度a的确定：为保证胎圈与轮辋的配合，通常胎圈底部都设计有一定的角度， 2.3.1.2 载重子午胎的花纹设计 胎面花纹设计的基本要求胎面花纹必须与路面有良好的接着性能。胎面花纹要耐磨、滚动损失小。 胎面花纹的类型胎面花纹可以分为三大类，条形花纹、越野花纹、混合花纹。 花纹沟深度花纹沟深度是根据轮胎规格、花纹类型等设计的。 花纹沟宽花纹沟宽度是根据对轮胎耐磨性和抓着力要求设计。 花纹角度设计花纹角度应使其与带束层帘线角度不能一致，以免造成花纹沟底部应力集中，造成花纹沟底裂口，产生早期损坏。 花纹沟断面

21、形状花纹沟两侧应设计成具有一定的倾斜角度，该形状硫化易起模，使用中自洁性好、支撑性高、抓着力大。 花纹设计中的几个计算(1) 行驶面弧长LL=0.01745×Rn×a(2) 行驶面中心线花纹一节距长l1l1=×D/n(3) 行驶面胎肩圆周线花纹一节距长l2l2=×(D-h)/n(4) 行驶面花纹一周节面积SS=(l1+l2) ×L/2(5) 花纹块面积占行驶面面积之比KK=S1/S×100%子午线轮胎花纹一般采用变节距设计,节距采用无序排列。2.3.1.3 带束层结构 带束层的箍紧系数箍紧系数Fr的表达式为：Fr=（SH-SHc）/S

22、h 带束层材料的选取为提高带束层的刚性，一般选择破断强力高的钢丝帘线。 带束层角度及角度方向带束层角度的选取对轮胎性能有很大影响； 带束层角度方向的搭配，要考虑各个国家交通规则而异。 带束层帘线密度、层数及结构带束层帘线密度的影响主要是提高带束层的刚性。一般全钢丝子午线轮胎采用三层、四层、三层帘布加零度冠带条的设计。 带束层的宽度一般带束层的最大宽度与行驶面宽度的关系为：（A-B）/A=（16%-20%） 带束层安全倍数的计算K=n M×B×cosa/（R×P）2.3.1.4 胎体结构胎体由一层钢丝胎体帘线构成。 胎体钢丝帘线密度胎体钢丝帘线密度应根据轮胎的规格，

23、帘线的直径、压延的工艺性能来确定。 压延帘布的厚度胎体帘布压延厚度至少比胎体帘线直径大0.8mm以上。 胎体帘线规格的选取胎体帘线要有好的耐屈挠性。 胎体帘线的角度胎体帘线的角度为90度。 胎体帘布的宽度根据轮胎的材料分布图可计算胎体帘布的宽度。 胎体安全倍数的计算K=2×B×Rd×M/（P×（R2A-R2B）2.3.1.5 胎圈结构胎圈部位的设计应使胎圈部位的刚性由胎圈至胎侧均匀过渡，避免产生应力集中造成胎圈部位早期损坏。 胎圈填充胶全钢丝子午胎胎圈填充胶一般来说，普通断面结构采用两种胶料复合而成，而低断面结构采用一种胶料。 钢丝圈钢丝圈采用单根缠绕成

24、型，钢丝圈形状有六角形、圆形等形状。 胎圈包布为了提高胎圈部位的刚性，在胎圈部位设计了胎圈钢丝包布. 子口护胶因此为了保护胎圈部位，设计了子口护胶。 钢丝圈安全倍数的计算K=2×M×B/P×sina×（RB-RC）2.3.1.6 钢丝帘线的结构、品种和发展钢丝帘线具有强度高、受温度影响小、伸长小、传热快的特点，是子午线轮胎的理想骨架材料。 钢丝帘线的化学成分 钢丝帘线结构的表示方法钢丝帘线结构可用下式表示：（N×F）×D+（N×F）×D+（N×F）×D+F×D最内层 + 中间层 + 最

25、外层 +外缠层 钢丝帘线的制造过程简介 钢丝帘线的术语和定义单丝，外缠丝，股，钢丝帘线，捻向，捻距。 钢丝帘线的分类钢丝帘线按其强度等级划分可分为：普通强度钢丝帘线 、高强度钢丝帘线、超高强度钢丝帘线 。 胎体用钢丝帘线胎体用钢丝帘线的要求是强度高，耐屈挠性好，结构均匀性、粘和性能、粘和保持性及耐久性好。 带束层用钢丝帘线对带束层用钢丝帘线的特定要求包括：良好的橡胶渗透性、低伸长、芯线不迁移、良好的粘和保持性、适当的刚度。 胎圈钢丝胎圈钢丝要有较高的断裂伸长率和强度。2.3.2 轿车和轻卡子午胎2.3.2.1断面轮廓设计特点 模型断面高及断面宽的确定D/D=1.01-1.05, B/B=0.9

26、9-1.10 胎圈着合直径的确定模型轮辋的胎圈着合直径应比轮辋公称直径小1.0-2.0mm。 模型断面高的确定 断面水平轴位置的确定一般取H1/H2为0.9-1.1之间， 行驶面宽及弧高的确定行驶面的宽度与轮胎断面宽的比在0.7-0.9之间。行驶面弧度高与断面高之比通常为0.025-0.05之间。 胎冠弧度的确定Rn=b2/8h+h/2 胎侧弧度的确定上下胎侧采用不同的弧度半径，上胎侧弧度半径可用下式计算：R=（H2-h）2+1/4（B-b）2-L2）/（B-b）下胎侧弧度半径可用下式计算：R=（1/4（B-C-2a）2+（H1-Hc）/（B-C-2a） 胎圈部位弧度的确定胎圈曲线弧度应根据轮

27、缘曲线设计，要求两者吻合较好，一般轮缘部位曲线比轮辋轮缘曲线小0.5-1.0mm,胎踵部位半径应大于轮辋胎圈座圆角半径0.51.0mm。胎圈底部通常采用两个角度，使之与轮辋有适当的过盈量， 2.3.2.2 胎面花纹设计半钢子午胎的花纹设计应能保证轮胎的牵引性、制动性并具有耐磨性能，在雨天泥泞路面上行驶还要求有好的自洁性，抓着力，轿车胎还要求有低的滚动阻力，低噪音和优良的乘坐舒适性。2.3.2.3 带束层和冠带层结构 带束层和冠带层结构半钢丝子午胎带束层一般由2-3层钢丝帘布组成， 带束层钢丝帘线选取钢丝帘线要求有高的强度、刚性和抗冲击性能 尼龙冠带层材料的选取一般尼龙冠带层采用尼龙66帘线。2

28、.3.2.4 胎体结构半钢丝子午胎胎体一般由1-3层纤维帘布组成。胎体骨架材料半钢丝子午线轮胎胎体骨架材料主要尼龙、人造丝和聚酯帘线。2.3.2.5 胎圈结构为提高胎圈刚性，在设计中胎圈部位采用加大胶芯和子口耐磨胶的硬度，或采用不同的包圈方法。2.3.2.6 各部位安全倍数的计算 胎体全倍数的计算K=2×S×N×i×r/（P×（R2K-R02） 带束层安全倍数的计算K=D×B×cosa/（P×R） 钢丝圈安全倍数K的计算K=2×N×S/P×（R2K-R20）2.3.2.7 轮胎成型机头

29、宽度的计算子午线轮胎成型工艺分一次法和二次法成型工艺：成型机头宽度BS按下式计算：BS=2L/×cos-2（I×cos-C）一次法平鼓式成型机头宽度的计算 BS=2L/ 2.3.2.8 胎体纤维材料的性能特点半钢子午线轮胎所用胎体纤维骨架材料主要有三种：尼龙、聚酯、人造丝，对胎体骨架材料的要求为：强度和初始模量要大，有良好的耐热性，在湿热条件下不降解，耐疲劳性能要好，尺寸稳定性好等。2.3.3 国外几种轮胎设计理论简介2.3.3.1 RCOT理论该理论用来解决轿车子午胎产生侧偏角时引起胎面与路面接触不充分而发生一种皱曲现象，提高其行驶性能。使轮胎具有更好的乘坐舒适性和更优异

30、的制动性。2.3.3.2 TCOT理论该理论适用于载重子午线轮胎，在不改变轮胎原有结构和材料的前提下，通过控制轮胎充气后胎体应力分布和充气形状的变化来改善轮胎性能。2.3.3.3 DSOC-T理论它运用DSOC理论，其轮胎模型形状由内轮廓线R1、R2和胎冠半径TR来决定，同时增加了肩部胎冠半径SR，利用这四个基本参数来控制行驶时轮胎的内部变形和接地状态，从而达到提高性能的目的。2.3.3.4 SCL理论SCL理论是为确保乘坐舒适性和提高操纵稳定性而提出的，2.3.3.5 CSSOT理论CSSOT理论是由前苏联于1988年提出的。2.3.3.6 STEM 理论STEM理论为了解决载重子午胎的带束

31、层端部和帘布层反包端部容易出现应力集中，在这些部位的应变能也大的问题。2.3.3.7 PSP和PSP-F理论是针对载重子午胎的设计提出的，主要是为了改进耐偏磨性提高胎面耐磨性，同时减少带束层端部的剪切应变，延长使用寿命。第三章 子午胎生产工艺及相关设备3.1 概 述子午线轮胎简称子午胎，国际代号为“R”，其结构特点是：胎体帘线排列像地球的子午线的形式，而小角度带束层接近于周向排列，像刚性环带一样紧紧箍在呈子午线排列的胎体上。子午线轮胎结构上的特点，给它带来如下许多实际使用上的优越性和显著的技术经济效果：1、 减震性能好。2、 耐磨性好3、 抓着性好。4、 行驶温度低。5、 高速性能好。6、 滚

32、动阻力低，节油。7、 使用子午线轮胎的汽车尾气排放量减少，对空气的污染减轻，噪 音也比斜交胎低。8、 使用寿命长。子午线轮胎主要由胎冠、胎侧、胎圈三大区域组成。胎冠部分有胎面、带束层、帘布层和胎肩垫胶；胎侧部分有胎侧胶、帘布层；胎圈部分有钢丝圈、钢丝圈填充胶、帘布层和胎圈钢丝加强层等。轮胎的胎里一般都有气密层。子午胎各部件组成示意图如下：子午线轮胎与斜交胎相比制造精度高，制造工艺也更加复杂，具体可概述如下：1、 制造精度要求高2、材料分布均匀性要求高3、工艺粘合性要求高轿车子午胎外胎制造工艺流程图如下所示：主要制造工艺分为：生胶混炼，胎面、胎侧、胎肩垫胶和胶芯制造，胎体、带束层制造，各种型胶部

33、件制造，胎圈制造，外胎成型，外胎硫化，外胎成品的在线检测等。子午线轮胎生产所涉及的主要设备如下表所示：胶料、部件及生产工序选用的主要装备混炼胶密炼生产线胎面、胎侧、胶芯及肩垫胶等多复合挤出生产线胎体四辊压延生产线带束层纤维材料采用四辊压延生产线，钢丝材料采用挤出或四辊压延生产线气密层及粘合胶片压延或辊筒机头挤出生产线钢丝圈胎圈钢丝挤出机各种型胶挤出机或出型压延机胎圈贴合钢圈贴合机成型一次法成型机，两次法成型机硫化硫化机成品在线检测均匀性试验机，静平衡试验机，动平衡试验机，X光试验机等子午线轮胎生产工艺条件：1、 对温度和湿度的要求2、 对紫外线和臭氧的要求3、对灰尘的要求3.2 炼胶工艺及密炼

34、机发展3.2.1 子午线轮胎胶料生产的主要工艺过程3.2.1.1 原材料生产前的准备A 阶段：到达仓库B 阶段：在仓库卸料和储存C 阶段：取样和控制 D 阶段：混合和热空气加温室E 阶段：密炼机储斗F 阶段： 密炼机储油罐G 阶段：称量 H 阶段：在密炼生产线上使用当原材料通过了前述的所有阶段，就可用于母胶和终炼胶的制造。3.2.1.2 混炼胶的生产工艺简介一段母炼胶：用台式切刀和胶料称手工称量橡胶，之后投入密炼机中，橡胶必须无冻块，硬块，发霉和潮湿，不能有杂质。将已称量好的聚乙烯袋装的化工原料投入400型密炼机中。碳黑和浅色填料依靠解包机和气动输送系统装入密炼机日储斗，然后自动称量并自动投入

35、400型密炼机。油装入储罐后自动称量，并可自动注入400型密炼机。密炼机卸料后，胶料由辊筒机头挤出机挤出，胶片浸入隔离剂并在冷却装置上冷却后，在铁板上码放，通常叠片，落片温度应小于40，胶片厚度应控制在0.6至1.0厘米之间，宽度在80cm左右。再炼胶和二段母胶： 二段混炼前，将一段母胶在胶料秤上称量，胶片导开时服从两板胶并用的原则。其后的操作方法与一段母胶相同。终炼胶：一段母胶、二段母胶或再炼胶在胶料秤上称量时均应服从两板胶并用的原则，之后与预先称量的EVA袋装的促进剂和硫化剂一同加入到270型密炼机中。密炼机卸料后，混炼胶在26"×84"压片机上补充加工，胶片

36、浸入隔离剂并在冷却装置上冷却后，在铁板上码放，通常叠片，落片温度应小于35，胶片厚度应控制在0.6至1.0厘米之间，宽度在80cm左右，用于下工艺挤出机冷喂料供胶的胶片宽度按规定执行。快速检验：在混炼胶通过压片机进入到胶片隔离冷却装置的过程中，每车胶料割取一个一定重量（通常约300克）的试样送往实验室进行快速检验，以确认胶料能否正常使用。快速检验项目包括：流变特性：ML1+4/100；门尼焦烧时间；流变仪曲线等。物理性能：硬度；比重；定伸应力；拉伸强度；扯断伸长率等。通常用于骨架材料覆胶的胶料还要进行金属粘合的检验。3.2.1.3 混炼规程及炼胶注意事项a )母胶和终炼胶的混炼规程必须根据生产

37、配方和胶料的性能要求来制订，影响炼胶质量的主要工艺参数包括装胶容量、加料顺序、混炼周期中各阶段的转子转速及上顶栓压力，以及排胶时间及温度。b )母胶和再炼胶：母胶的生产可由上位机控制密炼机主机按预先设定的混炼规程来实现，主机的动作中包括： ·密炼周期开始计时或能量初始化。 ·加料门的开启和关闭。 ·来自胶料秤及储斗中的原材料称量后按操作步骤依次投入密炼机中。 ·周期执行期间密炼机上顶栓的上下移动。 ·卸料门的开启和关闭。c )终炼胶：由上位机控制密炼机主机按照预先设定的混炼规程来实现，密炼机的动作包括：周期开始记时或能量初始化。加料门的开启和关

38、闭。胶料秤上的母胶及化学品投入密炼机。周期执行期间，上顶栓的上下移动。开启和关闭卸料门。d )密炼机每个操作步骤可由混炼规程中设定的时间、温度或累计能耗三种参数单一或协同控制。e) 原材料称量公差按有关技术规定执行。f) 母胶和混炼胶的停放条件： 母胶： ·使用温度：保持在20至40的温度范围内。 ·停放时间：8小时至1个月。 终炼胶： ·停放时间：8小时至1个月；粘合胶最多停放15天。 ·使用温度：保持在15至35的温度范围内。3.2.2 密炼生产设备简介3.2.2.1密炼生产线密炼生产线是由上辅机组、密炼机主机和下辅机组组成。上辅机组是指将粉状、液状

39、、颗粒状等原材料储存、称量、输送后投入密炼机中所需要的装置；密炼机是用于生产塑炼或混炼胶的加工设备；下辅机组是指将密炼机排出的胶料压片、浸隔离液、冷却直至叠片存放这一过程所需要的一系列装置。a) 上辅机组碳黑系统：主要由碳黑粉料双管气力输送系统、碳黑日储斗、螺旋给料机、碳黑电子秤、检量斗及破拱装置组成。采用双管气力输送系统将碳黑输送到碳黑大储仓存放，后者根据生产需求再将一定量的碳黑压送到上辅机碳黑日储斗中，也可不经过碳黑大储仓而采取风动直接输送到碳黑日储斗中的方式。日储斗内的不同品种的碳黑按照加料次序通过螺旋给料机依次投入悬挂秤称量，放入检量斗中备用，然后投入密炼机混炼室中。液体软化剂系统：主

40、要由油料储罐、输油泵、油料电子秤、备料斗和注油装置组成。桶装或槽车装运的液体软化剂泵入油料储罐中加温储存备用，生产时微机控制油料经油料秤程量，放入备料斗中备用，后由螺杆注油泵直接注入密炼机混炼室中。注油后要用压缩空气清扫注油管道，以保证油料重量的准确性。小料自动称量系统：可以分为在线和离线程量两种形式。该生产线主要由解包斗、储料斗、电磁震荡或机械螺旋给料器、破拱装置、电子配料秤及校核秤、运输辊道及控制系统组成。各种原材料分别存放在依次排列的储斗内，由微机控制称量，称量物存放于聚乙烯袋中，按照炼胶规程的要求投入密炼机混炼室中。胶料称量系统：主要由胶片供料装置、胶料电子秤、投料运输带组成。生胶可直

41、接于胶料秤上称量，母胶可经过胶片供料机送到胶料秤上称量，此后按照炼胶规程的要求经投料运输带送入密炼机混炼室中。b） 密炼机组较大规模的轮胎厂一般采用400型密炼机生产母胶，270型生产终炼胶的组合。密炼机组是由密炼机主机、冷却水温控系统（TCU）、传动系统、润滑系统、液压系统及电控系统等组成。主机：一般包含密炼装置、加料装置、压料装置、连接座、卸料装置、锁紧装置等；密炼装置主要由前、后混炼室、转子轴承支架、转子、滚子轴承、转子端部油压密封装置等组成。密炼机胶料测温热电偶通常位于卸料门上部，也有的安装于混炼室的肩部。密炼机的注油器可位于密炼室的侧壁上，也有的位于卸料门的顶部。密炼装置中与胶料接触

42、的表面的耐磨性能也是影响密炼机性能的关键因素。因此在上下顶栓的胶料接触面、混炼室侧壁上均堆焊了硬质合金。大多数密炼机制造厂家在转子的棱锋处堆焊硬质合金，转子的其余部分镀硬铬；有的甚至在整个转子表面以及耐磨板上均堆焊了硬质合金。传动系统：由电机通过减速机驱动密炼机转子。由直流电机或交流变频电机驱动可实现转子在0-40 rpm或0-60 rpm范围内实现无级变速；由交流电机驱动通常可实现两速（15/30 rpm或20/40 rpm）或四速（20/30/40/60 rpm）驱动转子。液压系统：主要包括以下几部分液压主泵、加料门控制部分、上顶栓控制部分、卸料门及锁紧装置控制部分以及手动泵等部分。分别控

43、制加料门和卸料门的开启和关闭以及卸料门的锁紧、上顶栓的升降等动作。其中，上顶栓液压装置中含有闭环比例阀等元件，可控制上顶栓压力在一定范围内无级调节。冷却水温控系统：一般由三个独立的冷却水通构成，分别对应着转子、混炼室、卸料门和上顶栓。每个回路上均有热交换装置，可以对回路中的冷却水加热或冷却。冷却水温度及允许波动范围可在水温控制柜上人为设定或通过PLC自动控制。C) 下辅机组压片机：压片机一般可划分为开放式压片机和螺杆辊筒机头挤出式压片机，目前比较流行的配置是：生产母胶的400型密炼机配置一台双螺杆挤出压片机，主要由挤出机、辊筒机头、调距装置、温控系统、润滑系统和控制系统等组成。生产终炼胶的27

44、0型密炼机配置2-4台660×2100mm开放式压片机，压片机由辊筒、支架、驱动电机、减速机、润滑系统、调距和翻胶装置等组成，速比为1：1.108-1:1.112，冷却方式为前辊钻孔、后辊中空喷淋的方式。胶片冷却装置：该装置用于胶片涂隔离剂、冷却、吹干、切片及摆放。用于母胶的胶片冷却装置与用于终炼胶的相比，除风机数量和胶片最大储量不同外，其余基本相同。当代轮胎工业使用的密炼机主要包括美国Farrel公司的F系列Banbury密炼机、德国维尔那和普夫德尔（WP）公司（现已成为Krupp公司的子公司）的GK系列密炼机、英国Francis Show的K系列密炼机、日本Kobe Steel公

45、司的BB系列密炼机和意大利Pomini公司的PX系列密炼机等。中国生产自己的国产密炼机的历史也有很长时间了。至今，已有数家企业除能够生产中型的270型密炼机外，还可以制造400型重型密炼机。目前国产的270型密炼机已基本可以满足国内子午胎生产的要求，可以替代国外的同类产品。 3.3 钢丝覆胶钢丝帘线的覆胶可采用压延和压出两种方法，压延法又可分为热压延法和冷压延法两种方法。1324567891011121314153.3.1 钢丝帘布压延法覆胶A、钢丝帘布压延法覆胶工艺钢丝帘布四辊Z型压延机覆胶热压延工艺流程示意图1-线盘架；2-张力测量辊；3-双层接头机；4-整经辊；5-四辊Z型压延机组；6-

46、测厚装置；7-张力控制辊；8-冷却辊筒；9-牵引辊；10-储布器；11-牵引辊；12-卷取传送辊；13-横向裁断机；14-双工位旋转卷取机；15-胶片钢丝帘线从锭子房内锭子架上通过钢丝帘线制动控制、张力测量、导向、接头、整经、压延、测厚、张紧控制、冷却、牵引、储布、牵引、传送、裁断、卷取等生产工序而制成覆胶钢丝帘布。生产线速度最高可达到40m/min。锭子房内有两组相邻排列的锭子架，一组用于生产，另一组备用。锭子房内的配置主要有锭子架、独立的锭子张力控制器、前穿线板、主穿线板、支撑辊等。锭子房内的温、湿度要求十分严格。钢丝帘线在进入压延机前，要通过整经辊整经和压力辊。 胎体胶料要经过热炼，具有

47、一定的塑性后方可用于压延生产。 压延过程中2#、3#表面上的胶片中容易混进气泡，因此要配备划气泡装置。此外还装备有胶片测厚装置，用于保证钢丝帘布上下表面覆胶的厚度符合规定的要求。 压延机配有自动供胶系统，胶片的宽度可自动调节。 钢丝帘布出压延机后，钢丝帘布测厚装置可以测定其总厚度和上、下胶层的厚度，如需要也可测定帘布中钢丝的位置及排列情况。张力调节辊控制帘布的张力。此后在帘布两面加贴聚乙烯塑料保鲜膜，防止胶料表面被氧化或污染。 钢丝帘布经过冷却鼓进行冷却，冷却温度采用从高到低的方式。储布器是液压控制的储布装置，最大储布能力为40m。储布器之后装有液压和光电管控制的定中心装置。在牵引辊和卷取装置

48、之间安装有帘布长度计数器和横向裁刀，用来控制每批压延帘布的长度。 由直流电机或交流变频电机驱动帘布卷取装置，与前面的牵引辊一道，共同控制卷取张力恒定。 B、钢丝帘布热压延法覆胶关键设备简介该生产线主要由四辊压延机（包括整径和压力辊）、供料系统（金属探测器及堆积胶控制装置也包括在其中）、塑料垫布导开贴合装置、冷却系统、储布系统、帘布夹持裁断机构、送布装置及双工位卷取系统等组成；并配有液压系统、润滑系统、辊温控制系统、刺气泡装置、辊筒挠度补偿系统（预应力、预弯曲、轴交叉和中高度装置）、修边装置、张力控制系统。3.3.2 钢丝帘布挤出法覆胶主要工艺为钢丝帘线在锭子房内的锭子架上通过张力控制、导向、排

49、列、整经、压出覆胶、测厚、牵引、冷却、储布、送布、接头、裁断、布端包胶片、垫布导开装置、定中心卷取等。挤出机一般为60-90冷喂料或销钉式冷喂料挤出机，带有口型板和E形机头。 全钢载重子午胎0带束层的生产比上述生产线要简单的多，一次可同时挤出两条覆胶钢丝带束条，没有裁断、接头、包边等装置。半成品检验：混炼胶要进行硬度、比重、流变仪曲线、门尼黏度、金属粘合等快速检验试验以及物性检验；钢丝覆胶帘布还要进行剥离试验、自粘性试验及空气含量试验等。3.4 纤维帘布压延其流程如下图所示：12345671718891011121314151、导开装置；2、接头机；3、送布传送辊；4、导开储布器；5、夹持辊组

50、；6、张力调节浮动辊；7、烘燥辊；8、压延机；9、张力调节浮动辊；10、冷却辊；11、夹持辊；12、导气纱筒；13、卷取储布器；14、卷取传送辊；15、双卷取装置；17、胶片输送运输带；18、胶片测厚装置；该流程主要分导开、接头、储布、夹持、张力调节、烘燥、压延、张力调节、冷却、夹持、储布、卷取等工序。3.5 钢丝和纤维帘布的裁断当前，覆胶纤维帘布的裁断主要采用卧式高台裁断设备，胎体帘布的裁断角度为90，。覆胶胎体钢帘用90裁断机裁断；覆胶带束层钢帘用15-70裁断机裁断。覆胶钢丝帘布裁断所使用的裁刀可分为铡刀式裁刀和圆盘刀加巨型刀式裁刀，目前多采用铡刀式裁刀。一、 纤维帘布的裁断覆胶纤维帘布

51、裁断的工艺流程主要有：帘布导开储布送布裁断接头卷取等工序。裁断使用圆盘锯齿裁刀。二、 钢丝帘布的裁断工艺流程>1、胎体钢帘90裁断：帘布导开塑料垫布剥离帘布修边递布定长裁断90转向帘布接头贴胶片、包边卷取。2、带束层钢帘15-70裁断：帘布导开塑料垫布剥离递布定长裁断帘布接头贴胶片、包边卷取。3.6 内衬层生产气密层有压出法和压延法两种制造方法。3.6.1压出法内衬层制造工艺内衬层生产线由一台辊筒机头挤出机组及其联动线组成。该生产线上配有温控系统、压力控制系统、速度调节系统、自动测厚系统、自动调整系统、胶片双工位表面卷取装置、双工位导开及卷取装置等。内衬层的制造所采用的辊筒机头挤出机组是

52、由辊筒机头销钉式冷喂料挤出机和两辊压延机组成。胶料从供胶机经变速运输带送入挤出机喂料斗。辊筒机头位于挤出机顶头，使螺杆挤出的圆柱形胶料流导成扁而宽的胶片，接着对准两辊压延机辊筒间隙使压延出所要求的胶片，经冷却鼓或风冷后用塑料垫布卷取。割掉的胶边可以通过传送皮带返回挤出机与正常胶料掺混使用。在某些载重子午胎气密层制造中，可将压延机1#辊外套筒换成有型套筒，首先生产出过渡层型胶，用聚酯垫布卷取；然后将上述型胶与生产的气密层型胶在线复合，在卷取站得到中部厚、两边薄的带有差级的有型内衬层胶片。也可将压延机的1#辊筒的型辊换成平套筒，以生产粘合胶片等制品，并采用联动线上的双工位表面卷取装置进行卷取。内衬

53、层制造工艺要点：1) 型胶横截面在整个生产线方向上的均匀一致性 2) 胶温控制3) 复合及卷取时的对中性3.6.2 压延法内衬层制造工艺 混炼胶经供胶机进入到破胶机破胶，之后进入热炼机细炼、向压延机供胶。也可采用销钉式冷喂料挤出机直接向压延机供胶。 内衬层的压延法制造采用两辊筒为一组共两组的四辊压延机，两辊筒分别接受不同的热炼胶片并各自压延出胶片后立即热贴合，达到内衬层在不同部位上有不同厚度的要求。辊筒温度一般控制在85左右。贴合后的胶片经自然冷却或风冷后用塑料垫布卷取。也可采用三辊压延机出片、冷却、卷取制造胶片，然后层贴成内衬层部件。3.7 胎面、胎侧等部件的挤出3.7.1 压出部件的制造工艺3.7.1.1胎面部件制造工艺流程a) 热喂料供胶的制备一般是由3-4台热炼机组提供。两台速比较大、后辊表 面带有横向勾槽的破胶机负责胶料破胶；两台速比较小的平辊热炼机，一台负责细炼，一台负责供胶，通过传送运输带将热炼好的胶料送进热喂料挤出机的喂料斗。冷喂料供胶是将2-3个托架上的胶片混合并通过自动供料装置直接喂入