輪胎課堂：斜交胎和子午胎的區(qū)別！

 

    輪胎有多種分類(lèi)。斜交胎和子午胎都屬于充氣輪胎，它們是根據(jù)胎體簾布的貼合形式不同而被分別命名的。

 

    充氣輪胎主要由橡膠部件和簾布層構(gòu)成。別看外表上輪胎“渾身”都是橡膠，但橡膠在輪胎胎體中只起有組合胎體各部件、密封、耐磨、抗刺扎及部分緩沖等作用，并不真正“出力”，真正“出力”的是隱藏在橡膠里面的簾布。

 

    簾布，又稱(chēng)簾子布或簾子線(xiàn)、簾線(xiàn)。雖然叫做布，但簾布卻根本就不像是布。這是一種經(jīng)線(xiàn)較粗且編織較密，緯線(xiàn)較細(xì)且編織較疏的織物。如果鋪展開(kāi)來(lái)，簾布有些像“竹簾子”——你可以把其經(jīng)線(xiàn)想象成竹條、緯線(xiàn)想象成把竹條編連在一起的棉線(xiàn)。就因這種相象，所以它才有了與“簾子”結(jié)緣的名字。

    常用的簾布有棉簾布，尼龍簾布、人造絲簾布、聚酯簾布、鋼絲簾布等。

    簾布在輪胎中被用作骨架材料，是輪胎的主要受力部件。也就是說(shuō)，輪胎所受的充氣壓力和車(chē)輛負(fù)荷，阻止內(nèi)胎充氣后的膨脹、保護(hù)內(nèi)胎免受機(jī)械損傷、傳遞牽引力和制動(dòng)力等“出力”的活兒，幾乎全都是由簾布這位隱藏在輪胎橡膠之中的“無(wú)名英雄”來(lái)承擔(dān)的。在這方面，出頭露面的橡膠出力并不大。

 

    因輪胎要靠“簾布”來(lái)出力，簾布經(jīng)線(xiàn)的強(qiáng)度大小便決定著輪胎的性能，并進(jìn)而影響了輪胎制造工藝的發(fā)展。

 

    斜交胎的特點(diǎn)

 

    早期，人們用棉纖維來(lái)紡織簾布。由于棉纖維簾布強(qiáng)度偏低，為了減少簾線(xiàn)的受力，人們一方面增加簾布的層數(shù)，一方面使胎體中的簾布層經(jīng)線(xiàn)按一定的角度相互交叉排列。因相鄰兩層的簾布經(jīng)線(xiàn)相互傾斜交叉，故而人們便把這種簾布貼合形式的輪胎稱(chēng)為“斜交胎”。

 

    人們把簾線(xiàn)與胎冠中心線(xiàn)垂直相交的角度稱(chēng)為“胎冠角”。“斜交胎”的胎冠角一般在“48～54°范圍內(nèi)。

 

    為了標(biāo)識(shí)輪胎在規(guī)定使用條件下所能承受的最大允許負(fù)荷強(qiáng)度，在早期的輪胎中引入了層級(jí)這一概念。它源起于棉簾布層所能承受的最大允許負(fù)荷，如果這條輪胎是由四層簾布貼合而成，即為四層級(jí)，它標(biāo)志著這條輪胎所能承受的是四層級(jí)范圍內(nèi)的負(fù)荷。

 

    隨著合成纖維簾線(xiàn)等一些強(qiáng)力更高的簾線(xiàn)的出現(xiàn)并在輪胎中的普及使用，使用新纖維簾線(xiàn)的輪胎的層級(jí)數(shù)便高出了其實(shí)際的層數(shù)。也就是說(shuō)，層級(jí)數(shù)便再不能反映輪胎簾布層的實(shí)際層數(shù)。一般來(lái)說(shuō)，實(shí)際層數(shù)都低于層級(jí)數(shù)。如10層級(jí)的輪胎，其簾布層可能只有6層或8層。

 

    為了使輪胎內(nèi)的簾線(xiàn)受力均勻，斜交胎的簾布層層數(shù)都是偶數(shù)。因此，斜交胎的層級(jí)也都是偶數(shù)。機(jī)動(dòng)車(chē)輪胎的層級(jí)一般在4～20層級(jí)之間，也有高于20層級(jí)的。 斜交胎是受簾線(xiàn)強(qiáng)力不足的限制下而發(fā)展定型下來(lái)的一類(lèi)輪胎，也是到目前為止沿用時(shí)間最長(zhǎng)，使用較廣的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)輪胎。這類(lèi)輪胎的優(yōu)點(diǎn)是胎體堅(jiān)固，負(fù)荷變形小，胎側(cè)不易損傷，轉(zhuǎn)向與制動(dòng)等性能良好；此外生產(chǎn)歷史長(zhǎng)、技術(shù)好掌握、生產(chǎn)效率高、加工費(fèi)用低。

 

    因這種輪胎內(nèi)在結(jié)構(gòu)直接影響輪胎的使用性能，所以斜交胎也帶有與生俱來(lái)的不足，這就是：原材料消耗多，在使用過(guò)程中磨損大，抓著性能差，行駛起來(lái)滾動(dòng)阻力大，胎體內(nèi)升溫高。汽車(chē)安裝這種輪胎，不但油耗大，而且行駛速度和連續(xù)行駛里程均受到相當(dāng)大的限制。在國(guó)外發(fā)達(dá)地區(qū)上世紀(jì)六十年代初期斜交胎的生產(chǎn)還占主要地位，從六十年代中期開(kāi)始特別是到六十年代末期其所占比例便直線(xiàn)下降，目前在發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)已降至20%以下，而我國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)用斜交胎的產(chǎn)量尚占同規(guī)格輪胎產(chǎn)量的60%以上。

 

    子午胎的特點(diǎn)

 

    隨著社會(huì)的進(jìn)步，不斷有新的強(qiáng)度更高的簾子線(xiàn)纖維材料被研制出來(lái)并投入使用，由此也帶來(lái)了輪胎胎體結(jié)構(gòu)的革新。子午線(xiàn)輪胎就是在這種背景下，成了斜交胎的換代產(chǎn)品。

 

    子午線(xiàn)輪胎，簡(jiǎn)稱(chēng)子午胎。這也是以簾子線(xiàn)為骨架材料經(jīng)貼合工藝而制造的一種充氣輪胎。

 

    在地球儀表面的圖形上，常標(biāo)有一條條連接南北極極點(diǎn)的線(xiàn)，這就是子午線(xiàn)。如果把子午線(xiàn)輪胎經(jīng)過(guò)胎側(cè)的簾子線(xiàn)暴露出來(lái)，并把其端點(diǎn)想象延伸至輪胎軸線(xiàn)位置，這時(shí)再看這種輪胎的簾線(xiàn)排列，就非常像地球儀上的子午線(xiàn)排列。子午線(xiàn)輪胎也就因此而得名。又因?yàn)樽游缇�(xiàn)是地球的經(jīng)線(xiàn)，早年也有人稱(chēng)子午胎為“經(jīng)線(xiàn)胎”。

 

    子午胎的英語(yǔ)名稱(chēng)為“radial tire”，其中“radial”的意思是“幅射狀的”，則“radial tire”直譯就是幅射狀輪胎。這也很形象。如果你把輪胎投影形成的兩個(gè)圓環(huán)的內(nèi)圓環(huán)當(dāng)作太陽(yáng)，那么，胎側(cè)排列的簾線(xiàn)就非常像光芒四射的幅射線(xiàn)。稱(chēng)之為“radial tire”可謂名符其實(shí)。

 

    就因子午胎的英語(yǔ)名稱(chēng)為“radial tire”，所以，其國(guó)際間通行的標(biāo)識(shí)中都以“R”作為子午胎的代號(hào)。例如，某輪胎上標(biāo)有“900R20”標(biāo)記，這就是說(shuō)它是子午胎；若標(biāo)識(shí)的是“900—20”，則說(shuō)明它是斜交胎。

 

    子午胎簾線(xiàn)的經(jīng)線(xiàn)在胎體內(nèi)從輪胎趾口的一邊伸向另一邊，呈不封口的圓環(huán)狀。其胎冠角在0～15°范圍內(nèi)。這些簾線(xiàn)構(gòu)成的輪胎骨架層，專(zhuān)業(yè)上稱(chēng)之為 “簾布層”。 因?yàn)楹熅�(xiàn)全靠經(jīng)線(xiàn)來(lái)產(chǎn)生強(qiáng)力，緯線(xiàn)只起連接相鄰經(jīng)線(xiàn)的作用，用手輕輕一扯就會(huì)斷開(kāi)。如果僅靠簾子線(xiàn)的緯線(xiàn)和橡膠產(chǎn)生的強(qiáng)力，在被充以氣體或被驅(qū)動(dòng)、制動(dòng)時(shí)，子午胎便極易從兩經(jīng)線(xiàn)間斷開(kāi)。為了根治這“薄弱環(huán)節(jié)”，沿輪胎的周向，在胎冠膠與簾布層之間，給簾布層箍上了一圈由若干層簾線(xiàn)組成的“束帶”，稱(chēng)為“帶束層”。帶束層通常以強(qiáng)度很高、拉伸變形很小的纖維簾布(如玻璃纖維、聚酰胺纖維等高強(qiáng)度材料)或鋼絲簾布來(lái)制成。

 

    一般的，簾布層的材料均為鋼絲，帶束層的材料卻有可能是鋼絲，也有可能是尼龍之類(lèi)的纖維材料。凡簾布層與帶束層均為鋼絲簾布的，稱(chēng)為全鋼絲子午線(xiàn)輪胎，簡(jiǎn)稱(chēng)“全鋼胎”；若簾布層為鋼絲簾布，帶束層為尼龍一類(lèi)纖維材料簾布的，則稱(chēng)為半鋼胎。通常，乘用機(jī)動(dòng)車(chē)安裝的多是“半鋼胎”；而載重機(jī)動(dòng)車(chē)則或是安裝“全鋼胎”，或是安裝斜交胎。

 

    斜交胎沒(méi)有鋼絲簾線(xiàn)的，當(dāng)然也就沒(méi)有全鋼或半鋼斜交胎之說(shuō)。只要說(shuō)“全鋼胎”或半鋼胎，那肯定是指子午胎。因棉纖維等天然纖維類(lèi)簾線(xiàn)強(qiáng)力偏低不宜用來(lái)制造子午胎，所以今天也沒(méi)有用棉簾線(xiàn)等天然纖維簾線(xiàn)制造子午胎的。這就在骨架材料的材質(zhì)上，使二者具有了部分區(qū)別。

 

    如果把橡膠看作水泥的話(huà)，胎體內(nèi)的簾線(xiàn)就像鋼筋。這樣就使以橡膠為肌肉以簾線(xiàn)為骨架的輪胎具有了承受各種力的強(qiáng)力。

 

    早在l913年，英國(guó)人格雷(Gray)和斯洛珀(Sloper)就已經(jīng)發(fā)明了子午線(xiàn)輪胎，但技術(shù)上并不成熟。直到法國(guó)的米其林公司研究用多層小角度鋼絲帶束層從胎體上對(duì)胎體形狀給以固定，并于1948年首先投入生產(chǎn)，子午線(xiàn)輪胎才正式步入取代斜交胎的歷程。

 

    子午線(xiàn)輪胎與普通斜交輪胎在結(jié)構(gòu)與性能上的比較

 

    (1)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

 

    ①簾布層簾線(xiàn)的排列方向與輪胎子午斷面的夾角為0度

    (即與胎面中心線(xiàn)的夾角為90度)。簾線(xiàn)的這種排列很象地一球的子午線(xiàn)(即經(jīng)線(xiàn))，故稱(chēng)子午線(xiàn)胎。簾線(xiàn)的這種排列，使簾線(xiàn)的強(qiáng)度得到充分的發(fā)揮和利用，故子午線(xiàn)胎簾布層數(shù)一般比普通斜交胎少40%一50%。一般只有1-4層，鋼絲子午線(xiàn)輪胎一般只有一層簾布層，

 

    ②簾線(xiàn)之間僅靠橡膠來(lái)保持圓周方向的聯(lián)系。為了承受行駛時(shí)所產(chǎn)生的較大的切向力，子午胎采用了多層、大角度(與子午斷面的夾角為70-75度) ,高強(qiáng)度、不易拉伸的類(lèi)似緩沖層的帶束層(也稱(chēng)硬緩沖層或.箍緊層)，來(lái)加強(qiáng)胎冠部，就象一剛性環(huán)帶，緊箍于胎 ③子午線(xiàn)輪胎的斷面較寬，其斷面的高寬比(H/B)為辦0.7左右。

 

    (2)性能特點(diǎn)

 

    與普通斜交胎相比，具有彈性大，耐磨性好(使用壽斷可提高30%-50%);滾動(dòng)阻力小(可降低車(chē)的油耗量8%左右)，附著性能好(在泥濘松軟路面不易打滑)，承載能力大，不易被刺穿，緩沖性能好，可更好地提高灑水車(chē)的行駛平順性。其缺點(diǎn)是:胎側(cè)易裂口，由于娜面變形大，導(dǎo)致灑水車(chē)的側(cè)向穩(wěn)定性較差，制造技術(shù)要求高，成本較高。

 

    使用中最好都裝用子午線(xiàn)輪胎，或單獨(dú)后橋上使用，但不能單獨(dú)前橋使用子午胎，后橋用普通斜交胎，也不能與普通斜交胎混裝于一個(gè)車(chē)橋，使用中應(yīng)嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)氣壓充氣，不允許虧氣使用，轉(zhuǎn)彎時(shí)車(chē)速要低，制動(dòng)不要過(guò)猛等。

 

    當(dāng)然，子午線(xiàn)輪胎也并不十全十美，它也存有一些不易克服的缺點(diǎn)。如側(cè)向穩(wěn)定性較差、胎側(cè)易裂口、制造工藝復(fù)雜，生產(chǎn)效率較低、成本較高等。由于制造難度大，成本高，同規(guī)格的子午胎售價(jià)也遠(yuǎn)高于斜交胎。

 

    子午線(xiàn)輪胎骨架結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)，賦予了這種輪胎許多優(yōu)異性能，并由之產(chǎn)生了一些顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。

 

    子午線(xiàn)輪較之斜交胎，它有如下優(yōu)點(diǎn)：

 

    1．節(jié)省原材料。由于胎體簾線(xiàn)依子午向排列，和輪胎變形方向一致，可更有效地利用簾線(xiàn)強(qiáng)度，因而可以減少簾布層數(shù)和相應(yīng)的橡膠用量。與斜交胎相比，簾布層數(shù)可減少40～50%，橡膠用量可減少約20%，使輪胎重量減輕5～8%。

 

    2．減振性能好。由于胎體薄，柔軟，故而可明顯降低震動(dòng)沖擊，使行駛平穩(wěn)，乘坐舒適；并可減少因劇烈震動(dòng)引起的機(jī)件磨損，減少維修費(fèi)用。

 

    3．耐磨性能好。周向排列的帶束層加固了胎冠，使周向不能伸張，大幅度減少了輪胎滾動(dòng)過(guò)程中胎面沿路面的滑移摩擦，顯著提高了胎面的耐磨性能和抗機(jī)械損傷性能。耐磨性能較斜交胎可提高30～70%左右。

 

    4．抓著性好。胎體柔軟，下沉大，胎面與路面接觸面積大，接觸壓力分布均勻。此外胎冠剛性大，胎面周向滑移小，因此，胎面與路面抓著性能好，較斜交胎抓著力可提高10～50%。牽引性能和越野性能好，行駛安全。在泥濘路面和冰雪路面行駛時(shí)，打滑現(xiàn)象少，通過(guò)性好；在山區(qū)行駛時(shí)，爬坡性能很好。

 

    5．運(yùn)行升溫低。子午胎簾線(xiàn)的排列方式，消除了斜交胎交叉排列層間剪切移動(dòng)造成的內(nèi)部磨擦，因此生熱低，消耗能量少。此外，由于胎體簾布層數(shù)較少，胎側(cè)較薄，也便于內(nèi)部積熱的散發(fā)。所以，這種輪胎較斜交胎在運(yùn)行時(shí)胎內(nèi)的積熱低，在一般情況下，可低30～70%。例如斜交胎以69公里／小時(shí)速度行駛，內(nèi)部積溫可達(dá)120℃；子午線(xiàn)輪胎以110公里／小時(shí)速度行駛，內(nèi)部積溫僅為104℃。由于運(yùn)行積溫低，可以提高車(chē)輛行駛速度；在通常情況下，可以提高20～30%。伴隨著能量消耗的減少，耗油量相應(yīng)降低；和斜交胎相比，耗油量可降低5～13%。這不僅節(jié)約燃料費(fèi)用，而且也有利于減少空氣污染。

 

    6．使用壽命長(zhǎng)。各項(xiàng)優(yōu)越性能綜合反映在使用壽命上，子午胎行駛里程和普通結(jié)構(gòu)輪胎相比，可提高50～100%，一般路面可達(dá)10萬(wàn)公里以上，好路面可達(dá)14萬(wàn)公里，壞路面可達(dá)7萬(wàn)公里左右。

 

    如果斜交胎是輪胎生產(chǎn)技術(shù)史上第一階段的代表產(chǎn)品的話(huà)，那么子午胎則無(wú)疑是輪胎生產(chǎn)技術(shù)史上第二階段的代表產(chǎn)品。將來(lái)，很有可能會(huì)有輪胎生產(chǎn)技術(shù)史上第三階段的代表產(chǎn)品來(lái)取代子午胎。這是肯定的。因?yàn)槭澜缑刻於荚谶M(jìn)步，輪胎制造業(yè)也是！

 

 

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