摘要
本文论述了汽车子午线轮胎的结构特征、力学性能、技术要求及使用性能，并对IVECO汽车 子午胎的性能要求作了详细描述。
叙词：子午线轮胎结构性能
1 前言
轮胎是汽车的安全件，作为汽车与路面的介质，它的性能对汽车的动力性、燃油经济性、制 动 性、、操纵稳定性、平顺性和越野性等都有着直接的影响。轮胎的正确选用可保证汽车有最 佳的使用性能。当前世界轮胎发展的总趋势归结为“三化一体”，即轮胎的子午化、扁平化 及无内胎化，并往往在同一条轮胎上体现。本文就子午线轮胎的结构、性能测试及在IVECO 汽车上的应用(下称子午胎)进行论述。
2 子午胎的结构特征
斜交胎的结构特征是：相邻帘布层的帘线交错排列，帘布层的层数都是偶数，且具有 一定的胎冠角，其缓冲层主要起保护胎体的作用。 子午胎的结构与斜交胎的根本区别在于子午胎其胎体帘线不是相交排列，而是各层间互相平 行地由一胎圈到另一胎圈排列，就象地球上的子午线，子午线轮胎因此而得名。因此，子午 胎胎体比较柔软。这样排列帘线的强力就能得到充分利用。子午胎胎冠的带束层是由几乎不 伸长的，沿周向大角度钢丝帘线所组成，具有足够的刚性，它象坦克履带一样在路面上延展 ，因此子午胎胎面与路面接触时，很少产生周向或横向的滑动，从而提高了轮胎的各项性能 。
3 子午胎的力学性能
车辆在道路上行驶时，轮胎的受力和变形是相当复杂的，除了受内压所引起的应变外，大致 可以归结为受到三个力(即牵引力、径向力、侧向力)和三个力矩(即滚动阻力矩、翻转力矩 、回正力矩)。由轮胎结构特征所决定，子午胎和斜交胎在胎体力学性能上有很大差别。斜 交胎是依靠胎体获得最佳性能，而缓冲层不起主要作用。相反，子午胎更重要的是带束层起 作用。斜交胎是由胎体帘布层承受80%～90%内压应力，应力从胎冠至胎圈逐渐减小。子午胎 主 要不是胎体帘布层承受内压应力，而是冠部的带束层。它承受65%～75%的内压应力，胎体帘 布 层所承受的较小内压应力，在轮胎断面范围内恒定不变。所以，子午胎胎圈受力要比斜交胎 高30%左右。由于子午胎胎冠、胎圈的受力均大于斜交胎，因此在子午胎设计和制造上，必 须增强胎冠和胎圈，以大大提高它们的刚性，使轮胎在力学性能上获得最佳平衡。这也是子 午胎的设计特点。子午胎的胎侧是承受曲挠变形的主要部位，呈柔性。胎冠和胎圈呈刚性。胎肩是刚性胎冠和 柔性胎侧交接过渡区域，且是带束层所在位置。因此，可以说子午胎是刚柔并存的弹性体。
子午胎在内压和负荷作用下的变形，有以下几方面特点：
1) 径向变形大 轮胎径向变形是指轮胎在负荷下的下沉、压缩。由于子午胎的胎体帘线呈径向排列，它的下 沉、压缩要比斜交胎大。在标准内压和负荷下，斜交胎的压缩变形为10%～16%，而子午胎的 压缩变形为17%～20%。
2) 侧向变形大 子午胎另一个特征是侧向刚性小。由于子午胎胎侧薄而柔软，故在外力的作用下轮胎的侧向 变形也大。
3) 周向变形小 这是由于子午胎沿周向有几乎不能伸张的钢丝带束层紧紧地箍着胎体。可以明显地从子午胎 和斜交胎的滚动周长的变化上看出这点。倘若两种轮胎具有相同的负荷下静半径，又旋转相 同的转数，那么斜交胎每行驶100km，子午胎则可行驶104km，即提高了4%。斜交胎之所以滚 动距离小，是因为轮胎除了滚动外，还有局部不易觉察的滑移。
4) 高速旋转下的轮胎变形小 旋转物体的离心力与它的转动速度平方成正比，因此，高速旋转下，轮胎离心力将急剧地增 加。对于子午胎，由于钢丝带束层最大限度地限制了它的周向伸张，故轮胎断面径向变形小 ，而斜交胎则不然，轮胎旋转速度愈快，径向变形也愈大。处于这种状态下的轮胎，断面变 窄，断面高变大，温度急骤升高，轮胎极易破损。
4 子午胎的使用特性
子午胎的结构特点和力学特性，使其具有下列几方面的性能：
1)胎面耐磨，行驶里程高 轮胎滚动时，一部分圆弧被压缩成弦，轮胎着地面的印痕内不仅有变形，而且还有滑移。这 种滑移大大加速了胎面的磨损。如上所述，子午胎冠部刚性大，周向变形小，而且几乎没有 滑移。此外，子午胎胎面宽，着地面积大，单位压力小，且印痕内压力均匀，从而减少了胎 面的磨损，所以子午胎的行驶里程较斜交胎高。
2) 滚动阻力小，节省燃料 子午胎胎侧薄，变形后很容易恢复，参与变形的橡胶少，因此它的能量损耗也少；另如上所 述，印痕内的切向变形滑移也小得多，所转换成热能的无用功也少，所以子午胎的滚动阻力 小于斜交胎。
3) 胎体生热低，适应高速行驶，安全可靠 轮胎的生热和热破坏是高速轮胎损坏的主要原因之一。由于子午胎摩擦变形小，行驶生热低 ，胎体的帘布层少，散热也快。因此行驶温度比斜交胎低。
4) 缓冲性能好，乘座舒适 由于子午胎帘线呈径向排列，法向变形大于斜交胎，胎体柔软，弹性好，有很好的缓冲性能 ，故提高了车辆行驶平顺性。
5 子午胎的技术要求和检测
随着高速公路的发展和汽车速度的提高，对轮胎的要求，愈来愈苛刻。因此，为了严格控制 轮胎产品质量，保证使用性能和行车安全，必须对子午胎进行强度、耐久性、高速性、平衡 性、跳动量、无内胎轮胎脱圈阻力(对无内胎子午胎)、静负荷及外缘尺寸测量、滚动阻力系 数等项目的检测。前四项是安全性要求，这是每个轮胎必须保证的最基本的要求，均匀性、 平衡性、跳动量、滚阻系数等是进一步考核轮胎设计和制造工艺水平的指标。每只子午胎出 厂时，必须进行X射线探伤，及时发现轮胎的内部质量问题。
1) 强度 强度是衡量轮胎性能的一项最基本、最简单的指标。通过强度试验来测定轮胎胎冠和帘线强 度 ，用最低破坏能来反映。轮胎的胎冠部是与地面接触的，在行驶中经常可碰到石头等尖锐碍 物，因而会引起冠部刺穿。子午胎的强度主要靠带束层起作用。强度试验可检查子午胎带束 层的帘线是否符合设计要求，其角度和密度在工艺加工中有无变化等。 轮胎强度是按不同层级以不同指标来检验的，一定层级的轮胎在规定的使用条件下，只要达 到足够的安全倍数，求得技术安全、经济合理就可以了。无须过高的指标，增大安全储备， 致使超越层级界限造成浪费。
2) 耐久性 轮胎的耐久性是考核在规定条件下的耐疲劳性能。试验后，轮胎不应发生胎面、胎侧、帘布 层裂缝达到下层帘线、接头裂开、胎面或胎侧胶掉块等现象，且轮胎气压不应低于规定的初 始气压。
3) 高速性 轮胎高速性指标是用来考核轮胎在规定条件下的耐热性能。这对高速行驶的轮胎具有重要意 义。高速试验后，轮胎不应出现的现象如同耐久性试验的规定。
4) 均匀性 轮胎的均匀性指标主要用来控制子午胎生产工艺的精确性。通过试验测得的数据，判断子午 胎的制造工艺是否符合设计要求，判定轮胎内部的不均匀程度。表示均匀性的主要指标有径 向力变量、侧向力变量、锥度效应等。径向力变量主要反映胎冠的跳动力，其值越大，汽车 乘座舒适就愈差；侧向力变量主要反映轮胎的摆动性，其值过大，就会使汽车在行驶中摇摆 ，方向盘把握不住，影响操纵性能。
5) 平衡性 轮胎的平衡性如同高速性、均匀性一样，对于高速行驶的汽车尤为重要。分动不平衡和静不 平衡二种情形。不平衡的产生往往是由于胎面接头、帘线接头集中在一起；胎侧接头及帘线 反包高度不对称引起。不平衡对轮胎和汽车的性能影响很大，会引起胎面磨耗不均，汽车行 驶时振动大，舒适性差，驾驶易疲劳等。
6) 跳动量 跳动量是从几何形状上控制轮胎制造质量，分径向跳动和侧向跳动二种情形。其中，径向跳 动影响最大，直接涉及乘座舒适性。径跳超过一定数值，汽车行驶时，振动就大，舒适性就 差。实际上，它与平衡性要求也是相关联的。几何形状偏差大，必然带来质量分布的不均匀 ，造成不平衡量值增大。 需指出的是，由于轮胎是安全件，各国对轮胎成品性能测试都很重视，均制定了相应的产品 标准，我国也已颁布多项轮胎成品性能检测标准。为了使自己的产品在国际市场上具有竞争 力，几乎每个国家都在达到有关最低水平要求的基础上进行必要的“安全储备试验”，或者 称之为“超负荷、加时试验”。如耐久性试验和高速试验。
6 子午胎在IVECO汽车上的应用
NAVECO现生产的Daily系列汽车总质量共有六个吨位级，即3000kg、3500kg、4000 kg、4500kg、5000kg、6000kg，均装用无内胎子午胎。
为了保证IVECO汽车的使用性能，我们对其轮胎的性能作了严格规定，具体要求如下：
(1) 轮胎强度 轮胎经强度试验后，每点的破坏能不得小于表中规定值 轮胎规格最小破坏能值Nm 215/75 R14C225/75R16C515 650R16C576
(2) 轮胎耐久性 轮胎须通过下表3规定的为87h耐久性试验。 试验阶段负荷率%试验时间h 1757 29516 311524 412510 513510 614510 715010
(3) 轮胎高速性 轮胎须通过下表4规定的高速试验。 轮胎规格215/75 R14C225/75R16C650R16C 轮胎速度级别N(140km/h) 充气压力kPa轮胎最大负荷对应气压 试验负荷N最大负荷×1275 试验阶段试验速度×试验时间(ｋｍ／ｈ×ｈ) 180×2 290×2 3100×2 4110×2 5120×2 6130×2 7140×2
(4) 无内胎轮胎脱圈阻力 轮胎任何测试点上的脱圈阻力不得低于下表5规定值。 表5 轮胎规格215/75 R14C225/75R16C650R16C 脱圈阻力值Nｍｉｎ110748918
(5) 轮胎均匀性 轮胎的均匀性指标应符合下表6规定值 表6 轮胎规格径向力变化值N侧向力变化值N锥度效应N 215/75R14C 225/75/6C650R16C≤150≤130≤120
(6) 轮胎的平衡性、跳动量及滚动阻力系数 平衡性和跳动量及滚阻系数指标应符合下表7的规定值, 动态最大允许不平衡量 单面双面总和径向跳动量(指轮胎 胎面中心处)滚动阻力系数 215/75R14C 650R16C70ｇ120ｇ≤1.5ｍｍ≤0.01
(7) 无内胎轮胎的气密性 轮胎应保证装于标准轮辋上有良好的气密性。 以上所述技术要求，强度和脱圈阻力等同采用国家标准。耐久性和高速性指标均高于国 家标准要求，加严控制。均匀性、平衡性、跳动量，国家标准均未作规定， 我们从IVECO汽车整车出发，对均匀性、平衡性、跳动量作 了较为严格合理的规定。使得IVECO汽车在高速公路或高等级公路上快速行驶时，安全、舒 适、平稳。
7 结语
(1) 子午胎是性能优越的高速轮胎，它的应用使车辆的性能得以改善和提高。
(2) IVECO汽车国产子午胎的性能指标具有一定的先进性。
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