HMLS帘子线的模量和轮胎耐久的关系

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胎基布主要控制指标

胎基布主要控制指标

胎基布主要控制指标一、胎基布的定义和作用胎基布是一种纺织品材料,通常用于制作轮胎的内层结构,即胎体。

它的主要作用是增强轮胎的结构强度和稳定性,提供支撑和保护轮胎内部的胎面和胎体,使轮胎能够承受车辆的重量和路面的冲击。

二、胎基布的主要控制指标胎基布的质量和性能取决于一系列控制指标,以下是胎基布的主要控制指标:1. 纱线密度纱线密度是指在单位长度内纱线的重量。

胎基布的纱线密度直接影响着其强度和刚度。

一般来说,高纱线密度的胎基布具有更高的强度和刚度,能够提供更好的支撑和保护作用。

2. 纱线强度纱线强度是指纱线在拉伸过程中能够承受的最大力量。

胎基布的纱线强度决定了其抗拉强度和耐久性。

高纱线强度的胎基布能够更好地抵抗外部冲击和拉伸力,延长轮胎的使用寿命。

3. 纱线刚度纱线刚度是指纱线在受力时的变形程度。

胎基布的纱线刚度对轮胎的稳定性和操控性能有着重要影响。

较高的纱线刚度能够提供更好的支撑力和抗侧滚倾向,提高轮胎的操控性和稳定性。

4. 织物结构织物结构是指胎基布中纱线的排列方式和交织方式。

不同的织物结构会影响胎基布的强度、柔韧性和透气性。

常见的织物结构包括平纹、斜纹和提花等,每种结构都有其特定的优点和适用场景。

5. 纱线粘胶剂含量纱线粘胶剂含量是指纱线中添加的粘胶剂的重量占纱线总重量的比例。

粘胶剂能够增加纱线的粘合力,提高胎基布的整体强度和耐磨性。

适量的粘胶剂含量能够提供良好的纱线粘合效果,过高或过低的含量都会影响胎基布的性能。

三、胎基布控制指标的意义胎基布的控制指标直接关系到轮胎的质量、性能和使用寿命。

合理控制胎基布的纱线密度、纱线强度和纱线刚度,能够提高轮胎的结构强度、抗拉强度和稳定性,增加轮胎的使用寿命和安全性。

同时,科学选择合适的织物结构和纱线粘胶剂含量,能够进一步优化胎基布的性能,满足不同类型轮胎的需求。

四、胎基布控制指标的测试和评估为了确保胎基布的质量和性能,需要进行一系列的测试和评估。

常见的测试方法包括纱线密度测试、纱线强度测试、纱线刚度测试和织物结构分析等。

轮胎用钢帘线生产工艺

轮胎用钢帘线生产工艺

轮胎用钢帘线生产工艺钢帘线是采用优质高碳钢线材制成的表面具有黄铜镀层且具有特殊用途的细规格钢丝股或绳。

国际合成纤维标准化局对钢帘线的定义是:“作为最终产品,由两根或更多根钢丝组成的,或者由股与股的组合或者由股与丝的组合所形成的结构。

”钢帘线主要用于轿车轮胎、轻型卡车轮胎、载重型卡车轮胎、工程机械车轮胎和飞机轮胎及其他橡胶制品骨架材料。

以钢帘线为骨架材料制造的轮胎具有很多优点,如重量轻省油、耐磨性好、不易爆胎、耐穿刺、弹性好、使用寿命长、翻新次数多等。

钢帘线在金属制品中生产难度大,技术含量高的产品,被称为“线材皇冠上的明珠”。

1 钢帘线的分类1.1 按强度等级划分普通强度钢帘线NT(可不标注);高强度钢帘线HT。

1.2 按结构特性划分普通结构钢帘线;开放型钢帘线(OC);密集型钢帘线(CC);高伸长型钢帘线(HE)。

2 钢帘线对盘条的要求钢帘线的原料必须是控制冷却热轧盘条,金相组织必须是索氏体组织,奥氏体晶粒度2~5级(ASTM),必须能经受90%以上总压缩率,不许用铝脱氧。

化学成分见表1。

盘条储存:不能露天存放,盘条库要清洁干燥,通风良好,防锈蚀。

盘条要分类存放、标识清楚。

3 钢帘线的生产工艺钢帘线生产总工艺流程:盘条预处理→粗拉→中间热处理→中拉→最终热处理电镀→湿拉→合股→检验包装入库。

3.1 盘条预处理——粗拉盘条放线架→乱线开关→反复弯曲法去皮→水冲洗→电解酸洗→水洗→热水洗→涂硼砂→干燥→粗拉→校直→收线。

反复弯曲法去皮主要是因弯曲而造成盘条表面的反复延伸和压缩促成表面铁皮疏松剥落,除去盘条表面绝大多数铁皮,盘条再经酸洗,能大大缩短酸洗时间,降低酸耗和防止过酸洗。

阴-阳交替电解酸洗:电解槽被绝缘材料分隔成阳极区和阴极区,在整个系统中,钢丝处于中性极。

钢丝上电化学反应产生的气体对钢丝表面的氧化铁皮及污物起疏松及剥离作用,同时酸液对氧化铁皮也产生化学溶解作用,从而达到去除氧化铁皮的目的。

涂硼砂:硼砂在温度达60.6℃时生成5个结晶水的硼砂(Na4B4O7·5H20),五水硼砂不但润滑性能好,而且对钢丝腐蚀性最小。

子午线轮胎结构设计222

子午线轮胎结构设计222

由此可见钢丝帘线规格不同,带束层强 度亦不同,但无论采用何种结构帘线,国际上 所用的钢丝帘线粗度都不低于0.22mm。
为提高带束层刚度,一般载重胎采用以 下结构的钢丝帘线作带束层:3×0.20+6×0.35; 3×0.20+6×0.38;3×9×0.22;3+9+15×0.22;7 ×4×0.22
第4层称保护层,一般采用高伸长帘线,角度与工作层相仿, 是起着保护工作层的作用,也起着防止胎面与带束层之间 产生脱空现象,提高轮胎的使用寿命和翻新率。
B、三层结构
国外载重子午线轮胎多数采用3层结构的带束层,仅 把A的第4层取消(见图),它具有减轻轮胎质量和简化生产 工艺等优点。
C、下三层半结构
将第1层过渡层分为两个边部,中间部分被断开(见 图)。这是法国米西林公司的子午线轮胎常用的带束层结构, 优点是能降低胎冠中央部位的刚性,使轮胎接地印痕面积 中的单位压力分布得较为均匀,从而提高胎面磨耗的均匀 性。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
带束层帘线密度要根据帘线的直径及所受应 力而定。一般而言,第1层密度可稀一些,主要是 便与胎体具有良好的粘附强度,可选用4~5根/cm; 第2、3层密度为5~6根/cm,主要是确保轮胎的受 力强度(安全倍数)和带束层间的粘合强度,所用 胶料的含胶率为50~60%;第4层密度不宜太大, 约为3~4根/cm,因为须与胎面胶具有良好的粘 合性。
带束层帘线角度的取值,既要考虑到带束 层对胎体的箍紧系数,又要照顾到便于加工。据 报道带束层角度大于20°,就不能使胎体获得必要 的箍紧效果。但角度太小,不仅使带束层的裁断 和接头等工艺操作复杂化,而且对轮胎的使用性 能不利,容易产生带束层脱层的危险。对子午线 轮胎耐磨性来说,带束层帘线的最宜角度为15~ 20°。但在很大程度上取决于帘线的模量和胶料的 粘附强度,且与轮胎规格有关。

第六部分 带束层设计子午线轮胎设计

第六部分   带束层设计子午线轮胎设计
第六章 子午线轮胎带束层设计与计算
带束层的设计与计算是子午胎结构设计中的核心问题
带束层是子午线轮胎主要受力部件,它在很大程度上
决定着充气轮胎形状及轮胎各部位由内压引起的初始
应力。
文献报道,载重子午线轮胎带束层约承受此种应力约
60%~75%,而斜交轮胎则胎体承受80%~90%。
带束层帘线中由内压引起的应力,在带束层全宽范围
肩刚性,减少变形生热,保护带束层免受由应
力应变作用产生的疲劳损坏和热破坏。保证在 高速行驶时具有稳定的尺寸,提高胎面稳定性、 减少不均匀磨耗。
与普通结构带束层子午胎相比,有以下方面改善:
a.降低滚动阻力,节省燃料,约节油5%;
b.降低生热,轮胎耐久安全,有更好的高速性能;
c.胎面稳定,减少变形滑移,不易产生偏磨,提
二、子午线轮胎的箍紧系数
1.箍紧系数 箍紧系数K一般用来表征子午线轮胎的断面形状和带
束层受力的状况。由于带束层的作用使断面高减小, 箍紧系数也是表示带束层对胎体箍紧的程度,其表达 式为:
H0 H K H0
式中 H0 -无带束层充气轮胎断面高度;
H-有带束层充气轮胎断面高度。

实验证明,随着箍紧系数的变化,胎体和带束层
帘线应力亦随之改变,见图6-7所示。从图中看出,
在条件相同时,增大子午胎的箍紧系数可导致胎体
帘线应力减小,带束层应力增大,带束层承受的周
向总应力增大,轮胎径向刚度γ是随箍紧系数增大而
减小。
图6-7
箍紧系数对帘线应力和轮胎刚性的影响 1-胎体帘线应力T; 2-带束层帘线应力T1; 3-带束层周向应力To; 4-轮胎径向刚度γ。
另外,试验表明,箍紧系数对轮胎的耐磨耗性

0_22_6_12_0_20HT钢帘线在全钢子午胎胎体中的应用

0_22_6_12_0_20HT钢帘线在全钢子午胎胎体中的应用

CHINARUBBER第24卷第1期0.22+6+12×0.20HT钢帘线在全钢子午胎胎体中的应用冯跃岭科技资讯工艺技术随着我国高速公路和高等级公路的迅速发展,大大加快了子午线轮胎替代斜交轮胎的速度,因此国内新建的全钢子午线轮胎厂家在迅速增加。

同时,由于各大国际轮胎公司进入中国市场,原材料价格不断上扬,以及国家对车辆超载的限制,市场竞争越来越激烈。

轮胎生产厂家只有在质量、成本和规模等诸多方面具有整体优势,才能在激烈的市场竞争中生存下来,并发展壮大。

市场竞争需要高性价比的子午线轮胎,因此必须对轮胎结构进行相应调整才能适应用户的要求。

胎体是载重子午线轮胎的关键部件之一,钢丝帘线作为胎体的骨架材料,要求具有较高的断裂强力、耐曲挠性好、抗疲劳和磨损以及良好的橡胶粘合力,其中最主要的是其抗疲劳、抗磨损性能。

为达到此目的,就需要采用更高强度、更小直径的钢丝,而好的抗磨损能力则意味着更多地采用无外缠绕丝、内外层捻向一致的帘线及紧密型帘线,同时还应考虑中国货物运输严重超载的实际情况。

1+6+12HT结构帘线继承了3+9+15+1的结构优势,有较高的承载能力,正好满足了上述两方面的要求。

根据强度要求,我们选择了0.22+6+12×0.20HT代替3+9+15×0.22+0.15用于胎体进行试验。

现将对比试验情况进行简要介绍。

一、0.22+6+12×0.20HT与3+9+15×0.22+0.15钢丝帘线特性0.22+6+12×0.20HT钢帘线和3+9+15×0.22+0.15钢帘线相比有如下特点:1.3+9+15×0.22+0.15钢帘线为普通结构帘线,不同层之间钢丝的捻向和捻距均不相同,而0.22+6+12×0.20HT钢帘线为紧密型结构帘线,除芯股外,其余由18根直径0.20mm的单丝分层加捻而成,捻距不同,但捻向相同,具体结构对比见图1。

4+3×0.33ST超高强度钢丝帘线在全钢载重子午线轮胎带束层中的应用 

4+3×0.33ST超高强度钢丝帘线在全钢载重子午线轮胎带束层中的应用 

4+3×0.33ST超高强度钢丝帘线在全钢载重子午线轮胎带束层中的应用邵先行1,郑 宾1,杨 丽1,郑茂森1,孙 凯1,王 明2(1.八亿橡胶有限责任公司,山东枣庄 277800;2.江苏兴达钢帘线股份有限公司,江苏兴化 225721)摘要:研究4+3×0.33ST钢丝帘线替代2+7×0.30ST钢丝帘线在全钢载重子午线轮胎带束层中的应用。

结果表明:与2+7×0.30ST钢丝帘线相比,4+3×0.33ST钢丝帘线单丝直径大,刚度高,可增强轮胎冠部刚性,减少不规则磨损;采用4+3×0.33ST钢丝帘线生产的成品轮胎的外缘尺寸和强度性能均符合国家标准要求,耐久性能更优,轮胎使用寿命延长,同时由于帘布厚度减小,胶料质量减小,生产成本降低。

关键词:全钢载重子午线轮胎;钢丝帘线;带束层;耐久性能中图分类号:U463.341+.3/.6;TQ330.38+9 文章编号:1006-8171(2023)09-0553-04文献标志码:A DOI:10.12135/j.issn.1006-8171.2023.09.0553轮胎作为车辆的重要部件之一,担负着长途运输的重任,安全性和耐久性能显得尤为重要,但随着时代的发展,市场对轮胎的环保性和节油性等又提出新的要求[1-4]。

为了更好地满足车主对绿色轮胎、经济适用的需求,同时响应国家对新能源、新材料使用的号召,我公司始终坚持以广大用户为中心,不断进行技术革新,致力于环保节能轮胎技术和产品的开发,重视环境保护和经济效益的有机结合。

基于此,我公司与江苏兴达钢帘线股份有限公司开展合作,研究4+3×0.33ST超高强度钢丝帘线在全钢载重子午线轮胎带束层中的应用,以减小轮胎质量,降低滚动阻力,提高车辆的燃油效率,延长轮胎使用寿命。

1 带束层用钢丝帘线的性能要求国内全钢载重子午线轮胎带束层根据其性能与作用分为工作层和保护层,其所用钢丝帘线的性能要求如下[5-10]。

东洋公司延长载重轮胎胎体保修期

图2 2 3 . 5 R 2 5 A 2 2 3 6轮 胎 下沉 量 一 负荷 曲 线
于2 3 . 5 R 2 5全钢工 程机 械 子 午线 轮 胎胎 体 , 轮胎 外 缘尺 寸 符合 国 家标 准要 求 ; 耐久 性 能 和 静 负荷 性 能满 足 客户 要求 , 提升 了产 品市 场竞 争力 。
东 洋 公 司 延 长 载 重 轮 胎 胎 体 保 修 期
中图分类号 : U4 6 3 . 3 4 1 文 献标 志 码 : D
美 国《 现代轮 胎经销商 》 ( ww w. mo d e r n t i r e —
d e a l e r . c o m) 2 0 1 3年 1 2 月 5日报道 : 日本 东洋 轮胎美 国公 司已推 出一个 延长 商用
翻新 性 得到 了美 国独 立 轮 胎 经销 商 持 续 好 评 , 这 次延 长 保修 期进 一 步 说 明 , 由于 质 量 和耐 久 性 能 的提高 , 使用 东 洋 品 牌商 用 轮 胎 将 有 助 于 降低 车 队和独 立运 营商 单位 里程 的运 行费 用 。 自2 0 1 3年 1 0月 1 0日后 购 买 的东 洋 商 用 载 重 轮胎 均享 有 6 6个 月 的保 修期 。
( 肖 大玲 摘 译 吴淑 华校)
米其 林 公 司称 , 遇 到 此 类 问题 的美 国顾 客 不
到 总数 的 0 . 0 1 5 , 即少于 2 0 0条 轮 胎 。美 国 之 外未 见 发 生 此 类 问 题 的 轮 胎 。召 回 轮 胎 生 产 于
2 0 1 0年 1月至 2 0 1 2年 6月 。
这些 轮 胎既 作 为 一 些新 车辆 的原 配 胎 , 同 时
( 肖大玲摘 译 吴淑 华校 )

子午线轮胎设计、制造技术汇总

子午线轮胎设计与制造第一节子午线轮胎结构特点子午线轮胎是由米其林公司首次于1946年发明,其名因结构而得名,胎体材料(帘子线层)呈径向排列,垂直于轮胎行驶方向,类似于径纬线,因此形象的将其称为子午线轮胎。

子午线轮胎胎冠结构和胎体结构是不同的,胎体具有良好的减震、散热、操控等性能;胎冠的结构比较强壮,抗冲击能力、稳定性能等比较好。

目前轿车所用轮胎基本上为子午线轮胎。

由于子午线轮胎具有耐磨、节油、乘坐舒适,牵引性,操作稳定性及高速性能好等优点,使其获得了较快的发展。

目前,国际上子午线轮胎占轮胎市场的80%。

子午线轮胎与普通斜交轮胎相比,具有许多斜交轮胎不具有的优点。

而赋予子午线轮胎性能的根本原因,则在于子午线轮胎与普通斜交轮胎的结构不同。

图示为子午线轮胎的构造。

它由1-胎圈,2-帘布层,3-带束层,4-胎冠;5-胎肩组成,并以带束层箍紧胎体。

其特点是:1. 帘布层帘线排列的方向与轮胎的子午断面一致。

由于帘线如此排列,使其强度得到充分利用。

子午线轮胎的帘布层数一般可比普通斜交胎诚少约40%~50%,胎体较柔软。

2.帘线在圆周方向上只靠橡胶采联系,因此,为了承受行驶时产生的较大切向力,子午线胎具有若干层帘线与子午断面呈大角度(交角为70度~75并)、高强度、不易拉伸的周向环形的类似缓冲层的带束层。

带束层通常采用强,度较高、拉伸变形很小的织物帘布(如玻璃纤维、聚酰胺纤维等高强度材料)或钢丝帘布制造。

子午线轮胎的优点是:1.接地面积大,附着性能好,胎面滑移小,对地面单位压力也小,因而滚动阻力小,使用寿命长。

2.胎冠较厚且有坚硬的带束层,不易刺穿;行驶时变形小,可降低油耗3%~8%。

3.因为帘布层数少,胎侧薄,所以径向弹性大,缓冲性能好,负荷能力较大。

它的缺点是:因胎侧较薄,胎冠较厚,在其与胎侧的过渡区易产生裂口。

侧面变形大,导致汽车的侧向稳定性差,制造技术要求高,成本也高。

由于子午线轮胎明显优越于普通斜交胎,因此在轿车上已普遍采用,在货车上也越来越多地采用了子午线轮胎,如东风EQ1090E型、EQ2080E型、解放CAl091型、黄河JNll82型等载货汽车和越野汽车上的轮胎,均为子午线轮胎。

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HMLS帘子线的模量和轮胎耐久的关系 先说说半钢子午线轮胎为何要用HMLS帘子线: 如果帘子线是一种弹性材料,那么在转弯时,我们转动方向盘,轮毂也随之转动,如果帘线没有模量,轮胎的外壳与地面接触,依然保持向前运动,这样汽车就会失控。因此帘线的模量越高,轮胎的可操纵性能STEERING越好。 由于半钢子午胎主要是轿车轮胎,高速转动中,容易升温,如果骨架材料随着温度的提高,模量就会大幅度下降。断裂伸长变大,定负荷伸长也变大,就将严重影响轮胎对转向的反应能力,方向打小了,转弯不足,打大了,则会转向过度,来不及复位,造成事故。 因此早先开发子午线轮胎使用的帘子线是人造丝的,目前依然在高速轮胎上使用。而当今子午线轮胎大量使用聚酯工业丝,其主要原因是价格成本的因素,聚酯的生产成本远远低于人造丝,而且也低于锦纶工业丝,因此聚酯占据了半钢子午线轮胎胎体骨架材料的90%以上的市场空间: 那么人造丝和聚酯工业丝的差异在哪里?我们可以从下图看出其中的差异:

rayon 人造丝 aramid 芳纶 PA66 锦纶66 PA6 锦纶6 PET HMLS 聚酯高模低收缩 PET regular 聚酯普通高强 上述材料中,人造丝和芳纶是热固性材料,因此在高温下,会分解,不会熔融,而聚酯、锦纶均为热塑性材料,超过玻璃化温度以后,材料的机械性能会接近橡胶。在高温下材料会熔融。 从上图可见,在常温下,除了芳纶外,所有的骨架材料似乎没有很大的本质差异,人造丝的模量并没有想象的高,但到了130℃后,人造丝中的水分完全干燥了,模量反而高了,热固性材料,不会随温度的提高,而出现模量的大幅度下降。而聚酯和锦纶纤维是热塑性材料,玻璃化温度在50-80℃之间,因而在高温下,模量和断裂伸长均发生了变化,模量显著下降,而断裂伸长明显变大。 因为我们轮胎在高速下的温度会由于橡胶、帘线的滞回特性,出现温升,温度可达100温度左右,显然轮胎帘线在高温下的模量就显得十分重要了。那么如何提高聚酯在高温下的模量就成为聚酯替代人造丝的关键:我们再来比较不同的聚酯的特性:

1 - 在20℃时的强伸曲线 2 - 自由收缩后在20℃ 时的强伸曲线 3 - 自由收缩后在80℃ 时的强伸曲线 4 - 自由收缩后在120℃ 时的强伸曲线

所谓自由收缩是是模拟帘线在橡胶中的硫化过程,因此模拟190度的硫化温度,让聚酯工业丝在烘箱中受热15分钟,受热过程中不施加任何张力。 那么,对比左右两张图,我们可以明显看到,模拟硫化前,两种帘线没有很大的本质差异,而模拟硫化后,帘线的模量差异就明显体现出来;而且是受热状态下,温度越高,差异越明显。

普通工业丝 HMLS 那么我们再把不同聚酯帘线拉伸曲线的起始段放大做个比较: 轮胎帘线的高温特性,一般厂家不检测。 目前的纺丝技术,已经可以生产出完美的超模低收缩了,我们可以更加明显地看到它在高温下的模量,比普通聚酯提高了一倍。 我们可以说,HMLS工业丝的发展进程,就是尽可能提高在高温下的模量,接近人造丝。 如果大家同意上述观点,那么评价HMLS帘子线最为核心的关键就是高温下的模量,很可惜,国内轮胎厂,这个实验是不做的。其实很简单,就是在硫化温度下,进行热处理15分钟,随后测定纱线缩短的程度(干热收缩率),再测定拉伸强度和模量。由于纱线热收缩变粗了,此时我们要进行修正的。这才是评价帘子线机械性能最好的方法,我受到的培训是这样的。

轮胎是个充气材料,轮胎的耐压后的抗爆破能力的大小,是决定轮胎抗冲击和耐重载的关键。因此帘线的强度是个重要因素,但断裂伸长的大小,比强度更加重要。 比如轮胎充气前胎体的表面积为1个平方,充气后由于帘线模量低,象气球一样变大了,变成2个平方,那么单位面积中的帘线就会减少1半,自然轮胎的耐压性能降低至少一半。因此,轮胎的耐压是与帘线的强度F成正比例关系,与(1+ E%)2成反比例关系。 P ≈ F / (1+E%)2 E: 断裂伸长; F:帘线总强力 如果帘线的数量一定,那么,轮胎的耐压与单根帘线的强度有关,更与这根帘线的断裂伸长有关。我们的轮胎行业的同事,过于注重帘线的强度。其实轮胎帘线的断裂伸长更为重要,而且往往是断裂伸长降低,模量提高。

普通型 高模低收缩 超高模低收缩 因为汽车轮胎是一旦轮胎的温度升高,胎压也会升高,轮胎的受力提高,而聚酯帘线模量下降,轮胎胎体会胀大,轮胎的耐压性能会下降。 有一个奇怪的现象,聚酯的高模低收缩性能越好,强度越低,断裂伸长也低,我可以大胆的告诉大家,如果帘子线的强度降低的同时,模量依然保持,或断裂伸长可以大幅度降低,轮胎的耐久性能反而更好。 此时,可以总结性地说:HMLS是生产高性能高速轮胎的关键材料,其模量高低,决定了轮胎的可操纵性能。确定帘线性能的好坏,更要注重帘线在高温下的特性。 我们强调一点,采用HMLS工业丝是为了提高轮胎的高速性能,半钢子午线轮胎,常常需要在高速公路上跑高速的,因此必须使用高温下依然保持高模量、低伸长的HMLS。

但是,我们的汽车轮胎往往并不总是在高速上运行,因此有了另外一个问题,在低速状态下的耐久性能。我想告诉大家,模量越高,轮胎的耐久性能越差。 我们看一下生活中的常见现象,硬的的东西容易折断开裂,比如,男人穿的硬皮的皮鞋,是在褶皱处断裂的,女人穿的羊皮皮鞋,很少在褶皱处断裂,就是说,弯曲模量大的东西最容易出现褶皱,也容易压缩疲劳损坏。 我们分析一下轮胎主要损坏的部位,一个胎肩,一个就是胎圈,这两个部位就是轮胎受到压缩挤压处,胎肩处的挤压力来自带束层钢丝更多一些,而胎侧胎圈处的损坏主要与帘线有关,特别是与帘线的模量有关。 我们先来分析一下,胎圈处的状况: L1-L4分别是胎侧的聚酯帘线。从上面的三角胶处的形变看,在正常情况下,轮胎的帘线分别为L1,反包长度为L3,轮胎一旦接地后,轮胎就会下沉变形, L2就会比L1长,而L4就会比L3短。也就是说,L1L4,表示外层反包部分的帘线必须能够压缩,或者如上图红色线条所示为原来帘线的长度L1和L3。如果帘线不会伸长变形,那么胎体帘线和反包的帘线,会出现最大的剪切变形处就是三角胶起点处。显然,帘子线的模量不能太高,如果不能伸长或压缩,反包起点处的帘线显然是有问题的。 如果反包帘线不能压缩,而内层帘线模量过高,不能伸长,则在反包端点存在非常大的长度差异,也就是剪切变形量非常大。此时内外层帘线的贴胶层比较薄,在巨大的剪切力作用下,橡胶反复拉伸压缩从而疲劳,同时帘线和橡胶的压缩生热。随着温度的提高,使得帘线与橡胶粘合力变差,一旦脱层,将迅速扩展,整个圆周方向出现脱层。同时脱层后,生热量急剧上升,导致帘线熔融,我在某些轮胎厂亲眼所见,反包帘线出现熔融的,而内层帘线依然良好。 更为可怕的是,反包帘线在三角胶端点有个支撑作用,如果反包帘线端点也恰好在这个位置,那么胎体在反包起点处的变形量会更大,应力集中点就在这里,这样胎体容易生热。而反包端点的贴合状态,往往不是非常理想的,该位置出现脱层,最后导致整圈起鼓。 为了避免这个现象,轮胎结构设计上就要主要反包端点处帘线之间增加缓冲橡胶的弹性和厚度了。 而帘子布的解决方法是:提高捻度,降低帘子线的模量。听起来好像有些反了,这就是我说的,帘子线在高温下的模量一定要高,在常温下,模量就尽可能要低了。加捻的结果就是把细钢丝绕成弹簧,这样弹簧就可以拉伸,也可以有一定的压缩。这就是提高轮胎耐久的方面,帘子线唯一可做的的事情了。此外帘线的刚度不能太硬,太硬将导致反包困难,同时反包端点处的应力更加容易集中,造成严重问题。 因此,比较BS等厂家的帘线,其捻度要比国内厂家高5-10%,比如1000D/2,捻度要达到485捻/米。 如果负载越大,下沉变形越大,轮胎越容易出事。 如果要解决这个问题: 1、减层,用更粗的帘线,降低层数,可以降低内层帘线和外层反包帘线的结合处的厚度,从而降低内外层的形变量,从而降低剪切应力。 2、反包端点不要留在三角胶端点,因为三角胶所抵抗的变形,在端点处集中,如果帘线也在那个压缩模量突变的地方,必然应力集中。所以可以放低反包端点。或者反包端点过中线。 3、降低反包高度,提高三角胶硬度,利用三角胶的硬度逐步变形,同时也利用橡胶的拉伸应变能力强的优点,防止帘线之间的出现巨大的剪切力。 4、降低帘线的模量,最好进一步提高捻度,这样可以降低帘线的初始模量。如果是高模低收缩,我们不用担心高温下的模量。 5、对于轻载轮胎,层数必须多,不妨用普通聚酯帘子线,因为其模量比较低。 6、三层胎体,应用锦纶66帘子线生产的成功,说明低模量对改善轮胎耐久是有帮助的。 7、如果反包端点提高,适当提高反包帘线与内层帘线之间的缓冲胶厚度,有利于减轻变形后的帘线之间的剪切应力。

我们再分析一下捻度对帘线的耐疲劳性能如何? 右图是测试帘子线耐疲劳性能的方法之一: 其测试结果如下图: 纵坐标为帘线的强度保持率,横坐标为捻系数,捻系数越大,表示捻度越高。在反复拉伸压缩试验一定的时间后 从图表中可以看出,模量越高的材料,比如芳纶和人造丝,如果捻度太低,是绝对不耐压缩的,而锦纶则相对无事,所以形变复杂的斜交轮胎是不可能用高模量的材料的。聚酯则必须加有一定的捻度。压缩量越大,对材料的损伤越大。人造丝和芳纶如果加很少的捻度,强度保持率不到30%, 因此低模量的锦纶材料,耐疲劳性能最好,而人造丝、芳纶,必须给与很高的捻度,才能解决压缩疲劳损伤。 加捻就是将钢丝绕成螺旋形弹簧的过程相类似,捻度越大,弹簧的圈数越多,也就就越容易压缩,或者也越容易伸长,就是模量下降。总之一点,为了提高耐疲劳性能,高模量一定要想办法做成低模量。 但捻度越高,而帘线的强度就会下降,这又是一个两难的选择。 如果轮胎厂,强调帘线的强度,那么牺牲的就是耐疲劳性能了。

通常,我们将干热收缩率 + 定负荷伸长率,评价帘子线的一个重要指标,这两项指标相加,基本为常数,也就是说,我们可以用同一种原料做出干热收缩率低而定负荷伸长高的帘子布(模量低),或者干热收缩高,而定负荷伸长高的帘子布(模量高)。 这两项指标相加的数值越低越好,但更好的做法是评价帘子线在高温下热收缩率和模量。

其实我们需要细细地评价帘子线在高温下所必须的耐高温特性,以及在常温需要的耐久特性,两者是有些相反的。其实也是不矛盾的,用好的HMLS来获得最好的高温性能,(提高高温下的模量)。通过加捻、浸胶改善常温下的物理性能,(降低常温下的模量)。

此外,我们轮胎厂家喜欢评价单根帘线的强度,但单根帘线强度确实重要,其实断裂时的曲线形态也是很重要的。 单根强度高,并不意味整体强度高,如下图,如果材料存在伸长差异。那么伸长小的材料会最先断裂,发挥了最大的强度,伸长大的晚断裂的材料,就无法与前一根纱线协同发挥出最大强度,其中的差值,就是多根纱线协同时的强度损失。而高模低收缩如右图,纱线断裂时,比较平坦,所以意味纱线可以协同发挥出最大的强度,因而强度损失小。

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