课程安排 轮胎简要介绍轮胎结构轮胎简要介绍一、轮胎的性能先举例说明，900-20轮胎，车速60KM/H，则轮胎各部位的变形达2万次/小时，传递90马力以上的功率，胎面表面温度70～100℃，缓冲层可达100℃以上。

我们不难想象车速达100KM/H以上的情况。

总之使用条件对轮胎性能要求是非常苛刻的，从社会、轮胎用户及生产厂家的要求出发，可归纳以下方面的要求：1.经济性（要求使用寿命长，耐磨，节油）；2.行驶安全（要求轮胎抓地力好）；3.舒适性（低噪音，高缓冲性）；4.承载能力强（超载）；5.行驶速度高；6.气候的要求（高纬度地区耐寒，低纬度地区耐热）；7.路况的要求（良路面耐疲劳，低生热，耐热，低噪音）；（差路面耐切割、刺扎、撕裂）；8.低成本的要求。

轮胎能同时满足以上要求很困难，因为一些要求是矛盾的，例如轮胎抓地力好，其耐磨性就下降。

我们根据不同用途的轮胎所要求的性能侧重点，来进行轮胎的配方设计与结构设计，以达到较好的平衡。

二、轮胎的一般常识一套有内胎轮胎包括外胎、内胎、垫带。

内胎有天然胶内胎（价格低，气密性差）与丁胶内胎（价格高，气密性优良，丁胶内胎能提高外胎寿命，为什么？），外胎有斜胶胎bias与子午胎radial两种结构，子午胎多为无内胎轮胎。

1.轮胎的功用：a承载；b传递牵引力、制动力；c缓冲冲击、振动；d控制行驶方向。

2.轮胎的分类(粗黑字体为简称)3.轮胎规格的标识（举例）斜交胎的标识层级轮辋直径（英寸）斜胶胎结构轮胎断面宽度（英寸）大卡、客车子午胎的标识层级轮辋直径（英寸）子午线结构代号轮胎断面宽度（英寸）层级轮辋直径（英寸）子午线结构代号扁平率（%）胎断面宽度（mm）轿车子午胎的标识速度级别代号负荷指数轮辋直径（英寸）子午线结构代号扁平率（%）胎断面宽度（mm）轻卡子午胎的标识商务（commercial）轮辋直径（英寸）子午线结构代号胎断面宽度（mm）速度级别代号负荷指数轮辋直径（英寸）子午线结构代号扁平率（%）胎断面宽度（mm）31×10.50 R 15轮辋直径（英寸）子午线结构代号胎断面宽度（英寸）轮胎外直径（英寸）摩托车胎的标识速度级别代号负荷指数轮辋直径（英寸）斜交胎结构代号扁平率（%）胎断面宽度（mm）4.关于几个相关概念的介绍：部分速度级别代号举例：扁平率扁平率=轮胎高度H/轮胎宽度W×100%扁平率越小，操控性越好，滚动阻力越小，为什么？层级：层级为轮胎强度的标示。

最初轮胎胎体以棉纱制层，后因胎体材料不断进步，强度大为增加，故现在仅10层（也许8层、6层）制成的轮胎其强度即可达到过去以棉纱14层所制成的轮胎。

此轮胎标为14PR。

负荷指数：指1在标准规定的使用条件下，按速度符号标明的速度行驶时，轮胎所能承受最大负荷的数字代号。

负荷指数越大，代表承载能力越强。

全钢丝子午线轮胎简称全钢子午胎：指胎体和带束层全部采用钢丝帘线的轮胎。

半钢丝子午线轮胎简称半钢：指胎体用纤维材料，带束层采用钢丝帘线的轮胎。

5.轮胎花纹1)功用：a.保证车辆与路面有良好的附着力，以发挥车辆的牵引性能和制动效果。

b.具有排水功能，防止车辆打滑，实现安全行驶。

c.有助于轮胎行驶中散热。

2)花纹类型6.常见汽车使用轮胎规格轮胎结构一、轮胎结构剖面图胎冠二.轮胎各部件介绍1）.胎冠因与地面直接接触，要耐磨、耐撕裂、耐刺扎，抓地力好。

2）.胎肩应力集中的部位，此处橡胶较厚，散热性差，故要求有较高强伸性，较低的生热、较快的散热性、耐热性、高定伸。

3）.胎侧保护胎体，要求耐屈挠龟裂和耐老化。

4）.胎体轮胎承载的主要部件，要求尺寸稳定、耐疲劳、耐冲击。

5）.缓冲层加强胎冠的强度，提高抗冲击耐刺伤，保护胎体。

6）.胎圈（BEAD）:使轮胎牢固地固定在轮辋上。

7）.油皮胶：保护胎体与内胎。

以上为斜胶胎的各部件，子午胎还有带束层，它就象履带一样，承载轮胎的大部分力量。

以上各部件性能的要求是笼统的，即使定出物性指标，也不能说明轮胎的耐磨性、耐久性，所以美国74年就取消了部件物性要求，取而代之的是测试轮胎的强度、耐久性、抗湿滑性、滚动阻力、噪音….等。

三、两种结构轮胎的比较胎体 缓冲层气密层 胎体带束层 胎侧胎冠轮胎配方一、外胎是由胶料、骨架材料组成的。

骨架材料的主要作用是承受轮胎内部、外部的应力，保持轮胎的形状；对骨架材料的要求是：强度、模量高，耐热性好，耐疲劳性好，尺寸稳定，与橡胶的粘合性好，价廉，比重小等。

骨架材料品种较多，常见的有：1.合成纤维：如N66 1260D/2 52E表示：帘线密度（37根/5CM）2股加捻成帘线尼龙子口布：N66 420D/1×420D/1表示：由1股组成的纱线66）N6 1260D/1表示：1股1帘线组成聚脂帘布：如1500 D/2 60E表示：帘线密度（60根/5CM）2股加捻成帘线2.钢丝，如：2+2×0.25 HT表示：钢丝直径为0.25mm每股钢丝由2根钢丝加捻而成由2股加捻而成3.胎圈钢丝ф0.95 mm二、轮胎配方1. 一般配方的组成 参考用量（PHR ） 用途A. 生胶 100 提供物性的主体B. 补强剂、填充剂 35～80 提高物性、降低成本C. 软化剂 0～25 改善物性、加工性、降低成本防老剂 0～3 防止、减缓胶料老化活性剂 2～8 加快硫化、提高物性 其它（增粘剂、增塑分散剂、增硬剂、着色剂）G. 硫化剂 1.5～6 使橡胶交联、架桥 H. 促进剂 0.7～1.5 加快硫化、提高物性 2. 配方的表示A. 以生胶的重量的为100份，其余配合剂占其重量份数（PHR ）；B. 各材料占胶料的重量的百分数；C. 各材料按其体积占胶料总体积的百分数。

例如：二、原材料介绍1.生胶轮胎用生胶一般为：●天然胶（RSS1#、RSS3#、SCR5、SCR10、SMR5、SMR10、SMR20、SIR10、SIR20、SVR5L、SVR3L等）。

天然胶与合成胶相比，其强伸性能、生热、耐撕裂、工艺性都较优，耐热性稍逊。

因天然胶的产地、加工方法不同，其品质差异也很大。

根据轮胎性能、成本的要求，我们把不同品质的天然胶区分使用。

例如胎肩胶要求高强伸性、较低的生热、耐热性、高定伸，可选用RSS1#、RSS3#；斜交胎胎侧及油皮胶的要求不太高，可选用SCR10、SIR20等级较低的天然胶。

一般天然胶比通用合成胶价格高，根据各合成胶特性，不同的配方并用不同的合成胶，以降低成本。

并用合成胶，亦有改善性能的考虑。

●合成胶✓丁苯胶（SBR1500、SBR1502、SBR1712、SBR1721等）：生热大，弹性、强力低，耐屈挠性、耐磨性较差，必须高补强炭黑补强，加工工艺性较差；但其抓地力好，耐热性强，价格低。

如轿车轮胎要求安全，胎体较薄，胎面可选用丁苯胶。

✓顺丁胶（BR9000、BR0153等）：生热低，耐屈挠性、耐磨性好，定伸低，加工工艺性较差，耐湿滑性差。

如顺丁胶与天然胶并用可用于胎侧胶。

✓氯化丁基胶（CIIR1066）：优良的气密性、耐老化性、耐屈挠性，但生热大，弹性低，适于气密层胶。

✓三元乙丙胶（Roylene 505）：优异的抗臭氧性能及天候老化性能。

如用在彩色胎侧是为了弥补取消污染性防老剂而产生的防老效果的不足。

2.补强剂、填充剂：补强剂对橡胶有补强功能，无机补强剂主要有白碳黑，有机补强剂主要是炉法炭黑，其余无机补强剂的补强较差，视为填充剂。

其实炭黑亦有补强性强的，常称硬质炭黑（如N220、N330）；补强性差的，称软质炭黑（如N660、N990）；炭黑名称的含义：如：（N220）表示正常硫化速度的炭黑炭黑粒径越小，补强性越强，但炼胶时分散越困难；炭黑的结构度越大，补强性亦越大，炼胶时分散容易。

3.软化剂液体软化剂石油系列最常用是芳烃油，还有环烷烃油、链烷烃油（石蜡基油）。

芳烃油有污染性，环烷烃油、链烷烃油为非污染性，用在浅色胶料中。

软化剂能够改善胶料的加工性能、物理机械性能，以及通过加入软化剂可以较大量的使用补强、填充剂，降低成本。

4.防老剂有物理防老剂和化学防老剂。

物理防老剂如微晶蜡2122、P型蜡等，它在胶料中能逐渐迁移到胶料的表面，形成一层均匀的蜡膜，把空气中的O3、O2隔离，起到防老作用。

化学防老剂有耗O3型与活性基终止型。

综合防老效果最佳的应是对苯二胺类（如4010、4010NA、4020等），其它防老剂如RD防热老化较佳，防老剂AW防O3老化较佳，为提高防老效果，常几种防老剂并用。

5.活性剂活性剂能够降低橡胶交联所需要的活化能，提高硫化速度及交联密度。

常用的有氧化锌、硬脂酸。

它们能生成硬脂酸锌在胶料中起作用。

6.其它a增粘剂：如C5树脂、SP1068、炭氢树脂1102B、松香等；b增塑分散剂：如SJ-103、增塑剂A、M50、FL-PLUS、T-78等；c增硬剂：如SP6700；d着色剂：如钛白粉、群青；e钢丝-橡胶粘合剂：环烷酸钴、硬脂酸钴。

7.硫化剂常用的硫化剂为硫磺，它又分为普通硫磺与不溶性硫磺。

普通硫磺也称硫磺粉，其结构规则，在胶料中溶解，易于析出覆盖在胶料表面，造成喷霜，降低胶料粘性。

不溶性硫磺如HD OT20、IS-60等，其为无规则结构，不熔于橡胶。

不喷霜。

但在较高温度下不溶性硫磺会转变成普通硫磺，失去不喷霜的作用。

这就是为什么有不溶性硫磺的胶料加工温度不宜超过105℃的原因。

（如Z110、Z113等）8.促进剂促进剂能够加快硫化速度、提高物性。

最常用的是次磺酰胺类，如CZ、NOBS、DZ、TBBS，我厂亦用噻唑类，如DM、M；胍类如DGP。

9.防焦剂能够延迟焦烧时间，防止胶料早期硫化。

如CTP、PVI，尽管CTP对胶料物性无不利影响，但它也能推迟正硫化时间。

我们可以利用它进行各胶料硫化速度匹配的调整。

三、轮胎配方原则1.各部件胶料满足相应性能的要求，胎面胶耐磨，胎侧胶耐屈挠、老化，钢丝胶要硬度高、与钢丝粘合好等；2.各部件胶料定伸或硬度的匹配，目的使轮胎各部位的应力均匀过度，避免应力集中及符合设计者的想法；a如斜交胎定伸的匹配（举例）：胎面胶：10Mpa（12Mpa胎肩胶：12Mpa外帘胶：10Mpa内帘胶：8Mpa油皮胶：6Mpab如子午胎硬度的匹配（举例）：胎面胶：65带束层：79 Array Array肩垫胶：64胎体胶：63（全钢77）气密层：55胎侧胶：55三角胶：76子口护胶：76钢丝胶（胎圈）：90由此看出斜交胎与子午胎的设计要求差别很大。

3.各部件胶料硫化速度的匹配，目的使轮胎各部位硫化度均匀，避免局部欠硫或过硫；因轮胎是厚橡胶制品，在加温硫化受热很不均匀，我们必须将受热效应大的胶料硫化速度慢一些，将热效应小的胶料硫化速度快一些，以保证各部分同步硫化。