第八章 胎圈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與鋼絲圈應(yīng)力計(jì)算

1、子午線輪胎,第八部分 胎圈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與鋼絲圈應(yīng)力計(jì)算,胎圈部位必須加強(qiáng)子午胎胎體簾線呈徑向排列，胎體簾布層數(shù)少，胎側(cè)柔軟，胎圈剛性不足，受力又大，輪胎行駛時(shí)，穩(wěn)定性較差。胎圈與柔軟的胎側(cè)之間適宜的剛性過(guò)渡怎樣使增強(qiáng)的胎圈與柔軟的胎側(cè)之間有一個(gè)適宜的剛性過(guò)渡，防止產(chǎn)生應(yīng)力集中，引起胎圈脫層、斷裂或折斷等其他類型的損壞，并改善輪胎的行駛性能。,第一節(jié) 胎圈結(jié)構(gòu)1子午胎的胎圈部件要多，也比較復(fù)雜。2應(yīng)用大而硬的三角膠芯，還要?jiǎng)傂?/p>

2、較高的加強(qiáng)層。3常采用鋼絲簾布、尼龍等纖維簾布，同時(shí)需用不同形狀的填充膠來(lái)使剛性的胎圈逐步過(guò)渡到柔軟的胎側(cè)。4子口護(hù)膠：防止胎圈磨損，在與輪輞接觸的胎圈部位增貼一層耐磨性好的子口護(hù)膠，也可采用既耐磨又氣密性好的無(wú)紡掛膠布層。,一、鋼絲加強(qiáng)層胎圈結(jié)構(gòu)常用于鋼絲胎體載重子午胎，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝操作方便。鋼絲加強(qiáng)層一般為一層，也有為二層的，貼合位置在胎圈外側(cè)（也可在內(nèi)側(cè)），有時(shí)還貼在內(nèi)外兩側(cè)。,外側(cè)單層鋼絲加強(qiáng)層結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：布層少，差級(jí)

3、少，產(chǎn)生端點(diǎn)脫層裂口的可能性??；與胎側(cè)的剛性過(guò)渡容易配合。適用于一次成型法鋼絲子午線輪胎。鋼絲加強(qiáng)層高度一般要比輪輞的輪緣約高l0mm以上。,圖8-1外側(cè)單層鋼絲加強(qiáng)層胎圈結(jié)構(gòu)1-胎體簾布層；2一軟三角膠；3-硬三角膠；4-鋼絲圈；5-加強(qiáng)層；6-子口護(hù)膠,2.單層鋼絲加強(qiáng)層貼在內(nèi)外兩側(cè)結(jié)構(gòu)這種結(jié)構(gòu)可提高胎圈剛性，胎圈結(jié)構(gòu)的材料布置比較均勻?qū)ΨQ，適用于一次或二次法成型工藝。為了提高鋼絲載重子午胎胎圈剛性并防止胎圈脫層，又提出

4、對(duì)胎圈結(jié)構(gòu)進(jìn)一步改進(jìn)的方案，其主要特點(diǎn)是胎體簾布層反包外側(cè)的兩層鋼絲加強(qiáng)層5之間加有填充膠條7，使兩層鋼絲加強(qiáng)層隔開，以防層間內(nèi)摩擦和類似的損傷，但工藝操作上要比前兩種結(jié)構(gòu)復(fù)雜困難。,,圖8-2 內(nèi)外兩側(cè)單層鋼絲加強(qiáng)層胎圈結(jié)構(gòu)1-胎體簾布層；2軟三角膠；3-硬三角膠；4-鋼絲圈； 5加強(qiáng)層；6-子口護(hù)膠；7差級(jí)填充膠,3.重型載重子午線輪胎的胎圈結(jié)構(gòu)該結(jié)構(gòu)屬專利發(fā)明，要求既不增加輪胎重量，也不降低輪胎生產(chǎn)率，只是改進(jìn)胎圈結(jié)

5、構(gòu)，來(lái)抑制車輛行駛過(guò)程中胎圈的徑向位移，從而改善輪胎耐久性和翻新輪胎的胎圈耐久性。本專利發(fā)明共有三種結(jié)構(gòu)方案。,（1）胎圈結(jié)構(gòu)1方案發(fā)明方案的第一種胎圈結(jié)構(gòu)。H-胎圈基準(zhǔn)線O到輪胎最大斷面之間的距離；L表示第1層加強(qiáng)層的長(zhǎng)度；l表示第1、2層加強(qiáng)層間的重疊長(zhǎng)度；10表示第1層加強(qiáng)層；20表示第2層加強(qiáng)層；K1表示內(nèi)側(cè)胎體；K2表示外側(cè)（反包）胎體層；S表示膠料；B表示鋼絲圈。,H1=0.53H，H2=0.43H，a=

6、0.28H，l=0.70L。第1層加強(qiáng)層簾線角向右成65°，第2層加強(qiáng)層簾線角向左成60°。,(2)胎圈結(jié)構(gòu)2方案 結(jié)構(gòu)差異在第2層加強(qiáng)層為一整體層，而1方案在鋼絲圈底部的第2層加強(qiáng)層斷開。另外，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)不同，其中，H1=0.67H，H2=0.50H，a=0.25H，l=0.65L。第1層加強(qiáng)層簾線角向右成60°，第2層加強(qiáng)層簾線角向左成60°。,(3)胎圈結(jié)構(gòu)3方案 結(jié)構(gòu)差異仍在第

7、2層加強(qiáng)層為一窄條，放置于胎圈內(nèi)側(cè)不包住鋼絲圈。另外，胎圈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)也不同。其中，H1=0.60H．H2=0.52H，a=0.36H，l=0.80L。第1層加強(qiáng)層簾線角向右成50°,第2層加強(qiáng)層簾線角向左成60°。,與對(duì)比方案進(jìn)行胎圈耐久性試驗(yàn)，其試驗(yàn)結(jié)果發(fā)明輪胎與對(duì)比輪胎相比，胎圈耐久性提高38%～65%。,表8-1 對(duì)比不同方案的胎圈耐久性,二、鋼絲-尼龍加強(qiáng)層結(jié)構(gòu)避免下胎側(cè)與胎側(cè)中部之間剛性過(guò)渡不發(fā)生突

8、然變化，同時(shí)不使鋼絲加強(qiáng)層的上端進(jìn)入較高的下胎側(cè)區(qū)內(nèi)以免產(chǎn)生脫層。,圖8-6 鋼絲-尼龍加強(qiáng)層胎圈結(jié)構(gòu)1-胎體簾布層；2-尼龍加強(qiáng)層； 3-鋼絲加強(qiáng)層；4-鋼絲圈； 5-子口護(hù)膠；6-硬三角膠； 7-軟三角膠；8-端部包膠,,讓鋼絲加強(qiáng)層的上端低于胎體簾布層的反包高度，而兩層尼龍加強(qiáng)層延伸至下胎側(cè)，使剛性高的胎圈與柔軟的胎側(cè)逐步平穩(wěn)地過(guò)渡。此胎圈結(jié)構(gòu)比較適用于全鋼絲載重子午線輪胎。,倍耐力公司為

9、提高子午胎的胎側(cè)剛性，改進(jìn)穩(wěn)定性（特別是高速穩(wěn)定性），提出了新型胎圈設(shè)計(jì)方案。主要改進(jìn)措施：加強(qiáng)層由兩層纖維（尼龍或人造絲）簾布和一層鋼絲簾布組成。兩層纖維簾布的簾線角度均為68º，鋼絲簾布層其角度約65º。鋼絲層往胎側(cè)上方延伸的高度，約為輪胎斷面高的35%；而纖維層內(nèi)外層上端延伸高度。分別比鋼絲層低約10～20mm。這使加強(qiáng)層最上端不包含鋼絲和纖維簾布相互交叉層，可以避免使下胎側(cè)區(qū)和胎側(cè)較高區(qū)之間的剛性不致發(fā)生

10、突然變化。,加強(qiáng)層的放置方法有兩種：一種是每個(gè)加強(qiáng)層都從內(nèi)側(cè)到外側(cè)包住鋼絲圈，并由下胎側(cè)區(qū)延伸出去，直到胎體簾布層反包端部之上，但鋼絲層只包到鋼絲圈為止，見圖8-7 (a)。另一種是從胎側(cè)的外側(cè)到包住鋼絲圈為止，而鋼絲層只到鋼絲圈為止，見圖8-7(b)。,,,圖8-7(a)尼龍-鋼絲加強(qiáng)層胎圈結(jié)構(gòu) 圖8-7(b)人造絲-鋼絲加強(qiáng)層胎圈結(jié)構(gòu)1-單層尼龍簾布

11、層；9-鋼絲圈；3-簾層反包；4-三角膠芯；5-由尼龍簾布6、7及鋼絲簾布8組成的加強(qiáng)層；9-鋼絲簾布層下端點(diǎn)；10-高硬度膠件；11-低硬度膠件；12-高硬度膠件 15-單層尼龍簾布層；16-鋼絲圈；17-簾布層反包；18-三角膠芯；19-由人造絲兩層20、21和鋼絲簾布層22組成的加強(qiáng)層；23-簾布包邊；24低硬度膠件；25高硬度膠件,加強(qiáng)層放置于兩個(gè)高硬度（邵氏80～90）橡膠部件之間，具有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：第一，從下胎側(cè)區(qū)至

12、胎側(cè)較高區(qū)，剛性變化平緩；第二，高硬度膠件能使加強(qiáng)層上端受力減少，此外，還可降低具有不同定伸強(qiáng)力部件之間相互滑移，防止這些部件之間可能發(fā)生脫層的危險(xiǎn)。,三、半鋼載重子午線輪胎胎圈結(jié)構(gòu)由多層纖維（一般4～7層）簾布層組成的半鋼載重子午線輪胎，其胎圈結(jié)構(gòu)如胎體簾布為5層以上可采用雙方形鋼絲圈足以保持胎圈的穩(wěn)定性和抗屈撓疲勞性能。胎圈結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是在外鋼絲圈與子口護(hù)膠之間增加一個(gè)特制的加強(qiáng)型小鋼圈。,圖8-8半鋼載重子午線輪胎胎圈結(jié)構(gòu)

13、1-胎體簾布層；2簾布層反包差級(jí)，3鋼絲圈；4-外包布；5-鋼絲加強(qiáng)層;6-三角膠芯；7-子口護(hù)膠,這種小鋼圈是以單根鋼絲為芯，用鋼絲簾布斜交折疊包合而成。該增強(qiáng)型鋼圈有二個(gè)作用：一是對(duì)胎圈起固定作用；二是能提高整個(gè)胎圈的剛性和抗屈撓性能，從而增強(qiáng)子午線輪胎的縱向和側(cè)向穩(wěn)定性能。據(jù)介紹，抗屈撓能力可以提高25%左右。,,四、無(wú)內(nèi)胎鋼絲載重子午胎胎圈結(jié)構(gòu)胎圈中的三角膠芯由兩種硬度的膠料組成，接近鋼絲圈部分為硬膠(邵氏A硬度85～

14、95)，并向胎側(cè)上方延伸高度至少等于輪胎斷面高的1/4，以增強(qiáng)輪胎在使用中的抗側(cè)向力性能。軟膠芯（邵氏A硬度55～65）的起始位置與硬膠芯相同，也在與鋼絲圈相近的上方，但上端延伸高度超過(guò)硬膠芯，軟膠芯的作用是將簾布層和硬膠芯隔開。從而大大減少胎圈區(qū)內(nèi)部脫層的可能性。,鋼絲加強(qiáng)層5的上端比輪輞凸緣高度約高35mm，其簾線角度為30°。子口護(hù)膠6（膠片硬度約為邵氏A90)的上端比加強(qiáng)層5的高度約高15mm。三角膠芯軟膠8的上端可

15、延伸至胎側(cè)達(dá)l00mm左右；硬膠9上端點(diǎn)超過(guò)加強(qiáng)層5的高度約20mm，因而能降低加強(qiáng)層所承受的應(yīng)力。,,,圖8-9無(wú)內(nèi)胎鋼絲載重子午胎胎圈結(jié)構(gòu) 1-胎體簾布層；2-鋼絲圈；3-簾布反包；4-輪輞；5-鋼絲加強(qiáng)層；6-子口護(hù)膠；7-由軟膠8和硬膠9組成的三角膠芯,五、轎車子午胎胎圈結(jié)構(gòu) 轎車子午胎的胎體一般為1～2層纖維簾布組成，鋼絲圈被簾布層末端向外反包住，胎圈部件少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。三角膠為一個(gè)硬膠芯，鋼絲圈設(shè)有內(nèi)包布纏住

16、，以防在硫化過(guò)程中產(chǎn)生鋼絲圈變形。胎圈還設(shè)有外包布（無(wú)紡布）或采用子口護(hù)膠。,圖8-10 轎車子午線輪胎胎圈結(jié)構(gòu)1-硬三角膠芯；2鋼絲圈；3-鋼絲圈內(nèi)包布；4-鋼絲圈外包布,第二節(jié) 鋼絲圈斷面形狀及鋼絲性能 由于子午線輪胎的胎圈應(yīng)力大于斜交輪胎，所以不應(yīng)像斜交輪胎那樣使用簡(jiǎn)單整排擠出纏成的鋼絲圈，而需采用單根纏繞改變鋼絲圈斷面形狀，增加單根鋼絲的直徑和強(qiáng)度以及改變單根鋼絲斷面的形狀（如矩形）等措施來(lái)保證胎圈的強(qiáng)度。以下分

17、鋼絲圈斷面形狀和單根鋼絲的性能和形狀來(lái)介紹。一、鋼絲圈斷面形狀 為適應(yīng)載重子午線輪胎胎圈結(jié)構(gòu)的需要，鋼絲圈斷面形狀比較多樣，例如有圓形、六角形、橢圓形、矩形（平行四邊形）、寶塔形、U形和方形等，后兩種形狀用于轎車子午線輪胎為多。1.圓形斷面鋼絲圈為圓形斷面強(qiáng)度高、排列緊密，可使胎圈設(shè)計(jì)寬度減小，從而使胎圈與胎側(cè)的過(guò)渡平穩(wěn)，因子午線輪胎的胎側(cè)較薄，若胎圈寬度很寬，則下胎側(cè)的輪廓就不易平滑地接連過(guò)渡。另外，圓斷面鋼絲圈在成型過(guò)

18、程中便于鋼絲圈的轉(zhuǎn)動(dòng)。鋼絲圈結(jié)構(gòu)排列見圖8-11所示。中間鋼絲芯直徑較粗約為φ2～3mm，外面纏繞鋼絲直徑可取φl(shuí)mm，然后根據(jù)鋼絲圈強(qiáng)度應(yīng)力計(jì)算的根數(shù)分為幾層進(jìn)行纏繞編織而成。由于圓斷面鋼絲圈加工制造困難，生產(chǎn)效率低，故許多廠家不采用此種結(jié)構(gòu)，但法國(guó)米其林公司的載重子午線輪胎仍采用圓斷面鋼絲圈。,,,,圖8-11 圓形鋼絲圈斷面,,圖8-11 圓形鋼絲圈斷面,2．六角形斷面目前載重子午胎中廣泛使用的胎圈結(jié)構(gòu)，優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度高，工藝制

19、造方便，生產(chǎn)效率高，特別是對(duì)無(wú)內(nèi)胎輪胎可保證胎圈底部接觸面與輪輞曲線良好的配合。六角形斷面可分為正六角形，用于有內(nèi)胎載重子午線輪胎，扁六角形底面還帶有15°斜度的六角形鋼絲圈，主要用于無(wú)內(nèi)胎載重子午線輪胎，常用鋼絲規(guī)格直徑為φ1.3～1.6mm。,圖8-12 六角形鋼絲圈斷面 (a)有內(nèi)胎鋼絲圈（正六角形）；(b)無(wú)內(nèi)胎斜底15。鋼絲圈（扁六角形）,,,,,(a)正六角形 (b)扁六角形圖8-1

20、2 六角形鋼絲圈斷面 (a)有內(nèi)胎鋼絲圈（正六角形）；(b)無(wú)內(nèi)胎斜底15。鋼絲圈（扁六角形）,3．橢圓形斷面前聯(lián)邦德國(guó)HANN公司生產(chǎn)無(wú)內(nèi)胎載重子午線輪胎裝配15°深槽輪輞采用橢圓形鋼絲圈。斷面形狀類似扁六角形底面．也帶有15°斜度，中間為扁平的鋼絲圈芯，外層用普通圓斷面鋼絲，直徑約φ1mm，按胎圈結(jié)構(gòu)計(jì)算應(yīng)力所需的根數(shù)進(jìn)行排列纏繞而成。,圖8-13 橢圓形鋼絲圈斷面,,4．矩形斷面 在矩

21、形鋼絲圈中的單絲斷面可為正方形、矩形、平行四邊形以及梯形等，見圖8-14所示。在外層鋼絲鋼絲圈芯矩形鋼絲圈中單絲短邊為徑向，排列組合后的四個(gè)角最好成圓角。此種形式鋼絲圈使相鄰鋼絲之間的力傳遞均衡。由于相鄰鋼絲之間的空隙小，減少滑移提高胎圈強(qiáng)度，改善胎圈的穩(wěn)定性。矩形鋼絲圈斷面小，有利于在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上安排胎圈部位的材料布置，提高設(shè)計(jì)精度，改善胎圈的耐磨性和耐撕裂性。采用矩形鋼絲制造斜底15°矩形鋼絲圈時(shí)，不需在矩形單根鋼絲的外表

22、面覆膠，而是直接用光面矩形鋼絲多層、多股緊密纏繞，用薄片鋼帶捆扎制成鋼絲圈，例如11R22.5的鋼絲圈排列為5層，每層8根鋼絲，其斷面見圖8-15所示。鋼絲規(guī)格為2mm×1.3mm。制成的胎坯經(jīng)硫化后，該鋼絲圈就被一圈邵爾A型硬度大于90。的膠料牢牢地固定住。在輪胎行駛過(guò)程中，由于鋼絲圈各層鋼絲之間沒(méi)有可被擠壓變形的膠料，而且各層鋼絲之間是平面接觸，鋼絲層與層、根與根之間根本不可能錯(cuò)位，因此，各層鋼絲會(huì)同時(shí)進(jìn)入受力狀態(tài)，這樣胎

23、圈對(duì)輪輞的箍緊力就相當(dāng)穩(wěn)定，不僅能可靠地傳遞汽車功率，極大限度地減小胎圈部位的疲勞應(yīng)力，而且又保證了胎圈與輪輞之間良好的氣密性，其安全可靠性對(duì)無(wú)內(nèi)胎全鋼載重子午線輪胎而言是圓斷面鋼絲制成的斜底15°扁六角形鋼絲圈所無(wú)法比擬的。,,,,圖8-14 不同單絲斷面形狀組成的鋼絲圈 圖8-15斜底15°矩形鋼絲圈斷面,5．寶塔形斷面20世紀(jì)80年代初，西德某輪胎公司的無(wú)內(nèi)胎全鋼載重子午線輪胎采用寶塔形鋼絲圈，列舉

24、11R22.5的鋼絲圈斷面形式。單根鋼絲排列方式如下：第一層 2根 1排 第二層 4根 1排第三層 8根 3排 第四層 11根 3排第五層 14根 3排合計(jì) 105根 11排,圖8-16 寶塔形鋼絲圈斷面,6．U形斷面斷面是介于圓形與方形之間，鋼絲圈下半部為圓形，使鋼絲圈在成型過(guò)程中容易轉(zhuǎn)動(dòng)，保證成型質(zhì)量。U形鋼絲圈生產(chǎn)制造工藝簡(jiǎn)單，已頗為廣泛

25、采用，多數(shù)用于轎車子午線輪胎的胎圈結(jié)構(gòu)中。例如165/70SR13轎車輪胎的U形鋼絲圈排列形式。,圖8-17 U形鋼絲圈斷面,二、胎圈鋼絲性能過(guò)去斜交胎時(shí)代，汽車輪胎的胎圈鋼絲千篇一律都是圓形斷面，直徑為φl(shuí)mm，而現(xiàn)在子午胎時(shí)代，輪胎的胎圈鋼絲已從圓形斷面發(fā)展為矩形、方形、梯形等其他斷面形狀，鋼絲的強(qiáng)度也從普通強(qiáng)度型發(fā)展到高強(qiáng)度型。,1、圓形斷面鋼絲 （1）普通強(qiáng)度 胎圈鋼絲普通強(qiáng)度型的規(guī)格與性能,表8-2普通強(qiáng)度鋼絲規(guī)格與

26、性能,(2)高強(qiáng)度胎圈鋼絲 高強(qiáng)度型的規(guī)格與性能見表8-3所示。,表8-3 高強(qiáng)度鋼絲規(guī)格與性能,2.矩形斷面鋼絲胎圈矩形鋼絲的規(guī)格與主要性能，列舉全鋼載重子午線輪胎采用的胎圈鋼絲，見表8-4所示。另外，對(duì)意大利倍耐力公司采用圓形斷面鋼絲和法國(guó)米其林公司采用矩形斷面鋼絲，兩家生產(chǎn)的11R22.5全鋼載重?zé)o內(nèi)胎子午線輪胎的鋼絲圈進(jìn)行分析對(duì)比。,表8-4矩形鋼絲規(guī)格與主要性能,表8-5對(duì)11R22.5全鋼載重?zé)o內(nèi)胎子午線輪胎鋼絲圈的對(duì)

27、比,第三節(jié) 鋼絲圈應(yīng)力計(jì)算子午線輪胎胎體簾線呈徑向排列，受內(nèi)壓作用時(shí)胎體簾線對(duì)鋼絲圈的拉力較大，因此子午線輪胎的胎圈應(yīng)力要比普通斜交輪胎的大，但計(jì)算鋼絲圈的應(yīng)力公式仍與斜交輪胎相同，都是來(lái)源于薄膜-網(wǎng)絡(luò)理論。另外，鋼絲圈應(yīng)力除受充氣壓力作用外，有時(shí)還與胎圈和輪輞的配合密切相關(guān)。如有內(nèi)胎輪胎的平底或5°斜底式輪輞與胎圈配合情況，見圖8-18所示。(a)為平底式輪輞與胎圈曲線的配合，(b)為5°斜底式輪輞與胎圈曲的

28、配合，可采用平底胎圈曲線或用5°斜底胎圈曲線與輪輞曲線相同。計(jì)算鋼絲圈應(yīng)力，只需考慮充氣內(nèi)壓的作用力。有關(guān)無(wú)內(nèi)胎轎車輪胎的深槽式輪輞與胎圈的配合見圖8-19所示。胎圈底部曲線設(shè)計(jì)可分成兩個(gè)斜度，其角度為8°左右和20°左右。計(jì)算鋼絲圈應(yīng)力，除考慮充氣內(nèi)壓的作用力之外，還須附加計(jì)算輪胎胎圈對(duì)輪輞的過(guò)盈力。,,,圖8-18有內(nèi)胎輪胎輪輞與胎圈配合 圖8-19無(wú)內(nèi)胎轎車輪胎輪輞與胎圈配合1-輪輞

29、曲線；9-胎圈曲線 1-輪輞曲線；2一胎圈曲線；E胎圈寬度,一、應(yīng)力計(jì)算公式1.僅受內(nèi)壓作用的應(yīng)力計(jì)算 在內(nèi)壓作用下對(duì)一側(cè)鋼絲圈所產(chǎn)生的應(yīng)力To的公式(8-1)。是按斜交輪胎的鋼絲圈應(yīng)力計(jì)算公式，將胎體簾線角度α=90°（或β=o°）代人得出：,式中 p-充氣內(nèi)壓，kPa; rk-胎冠點(diǎn)半徑，m; rm -斷面最寬點(diǎn)半徑，m; K-校正系數(shù)，（對(duì)子

30、午線輪胎K=0. 95）。,2.配有過(guò)盈量的應(yīng)力計(jì)算輪胎與輪輞配合有過(guò)盈量情況下的鋼絲圈總應(yīng)力Tb，鋼絲圈除承受內(nèi)壓作用下的應(yīng)力T0，之外，還須加上對(duì)輪輞的過(guò)盈力TH。過(guò)盈力TH的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式為式(8-2)。TH =E1·bc·rc·δH/2△(N) (8-2)式中 E1—鋼絲圈底部材料的平均壓縮模量(一般為30～50MPa)，MPa; bc—鋼絲圈寬度，m; rc—鋼絲圈

31、中心半徑，m; △—鋼絲圈底部材料厚度，m；（見示意圖） δH—胎圈對(duì)輪輞的過(guò)盈量，m。,胎圈對(duì)輪輞過(guò)盈量δH的計(jì)算公式如下：δH =dr-dt+2a(tanαt -tanαr)式中dr—輪輞標(biāo)定直徑，m; dt-輪胎著合直徑，m; αt—胎圈底部?jī)A斜角，(。)； αr—輪輞底部?jī)A斜角，(。)； a—輪輞邊緣到胎圈中心的距離，m。 鋼絲圈總應(yīng)力Tb等于鋼絲圈在內(nèi)壓作用下所產(chǎn)生的

32、應(yīng)力To加上對(duì)輪輞過(guò)盈力TH之和，如公式(8-3)所示。 Tb=To+TH=[103·K·p（r2k-rm2）／2]+[E1·b·rc·δH／2△] (8-3) [公式中的參數(shù)說(shuō)明符號(hào)見公式(8-1)和公式(8—2)],3．彼德爾曼計(jì)算公式 按彼德爾曼提出輪胎與輪輞配合帶有過(guò)盈量時(shí)，鋼絲圈總應(yīng)力Tb的計(jì)算公式見公式(8-4)所示。 Tb=[To +(

33、E1·b·r·／2△) δH]／[1+(E1·b·rc2/E·F·△)] (8-4)式中 E-鋼絲彈性模量(2×l05Pa)，MPa; F-鋼絲圈中鋼絲斷面面積的總和，m2。 [公式中的其他參數(shù)說(shuō)明符號(hào)與公式(8-1)和式(8-2)中的相同] 從計(jì)算中表明E1·b．r：/E．F．△值小于1甚多，所以近似計(jì)算鋼絲圈

34、總應(yīng)力Tb可以忽略此項(xiàng)，公式(8-4)則可簡(jiǎn)化為： Tb=To+[(E1·b·rC/2△)δH] 上式與公式(8-3)相同，將,代入即可得出。,二、安全系數(shù)計(jì)算與取值安全系數(shù)是的計(jì)算公式 式中 tn—胎圈鋼絲破斷力，N/根； n1-胎圈中的鋼絲根數(shù)，根； Tb-鋼絲圈總應(yīng)力，N。 選用公式(8-1)計(jì)算僅由內(nèi)壓引起的鋼絲圈應(yīng)力，其安全

35、系數(shù)k取值為5～7。對(duì)高安全系數(shù)適用于輪胎在高荷載、高速度或路況工作條件差的情況下。選用公式(8-3)算鋼絲圈總應(yīng)力（帶有過(guò)盈力的無(wú)內(nèi)胎輪胎），其安全系數(shù)k取值為2.5～4.0。如果輪胎在山路或急轉(zhuǎn)彎的公路上，又在高載、高速情況下使用，則其安全系數(shù)必須提高。子午輪胎鋼絲圈安全系數(shù)一般采用與斜交輪胎相同，由于子午線輪胎在滾動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的附加應(yīng)力很小，因而可以適當(dāng)降低安全系數(shù)，但這要根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)來(lái)定。,三、實(shí)例計(jì)算列舉轎車子午線輪胎165/

36、70SR13的鋼絲圈應(yīng)力和安全系數(shù)計(jì)算。已知數(shù)據(jù)如下：鋼絲規(guī)格19# φ1.0mm;破斷力tn=1400N/根；充氣內(nèi)壓p= 250kPa;胎冠點(diǎn)半徑rk =26.7×10-2m;斷面最寬點(diǎn)半徑rm =22.8×10-2m;鋼絲圈寬度b=0.7×10-2m；,鋼絲圈中心半徑rc=17.1×10-2m;鋼絲圈底部材料厚度△KP =0.6×10-2米;鋼絲圈底部材料平均壓縮模

37、量E1i=40×106Pa；胎圈對(duì)輪輞過(guò)盈量δH =0. 148×10-2m；輪輞標(biāo)定直徑dr=32.94×10-2m;輪胎著合直徑dt=32.8×10-2m;輪輞邊緣到胎圈中心的距離a=0.8×10-2m;胎圈底部?jī)A斜角αt=8°；輪輞底部?jī)A斜角αr=5°,165/70SR13是無(wú)內(nèi)胎轎車子午胎，應(yīng)按附有過(guò)盈量的(8-3)公式計(jì)算一側(cè)胎圈中的鋼絲圈總應(yīng)力

38、Tb。1．Tb=TO+TH (1) To=103×250(26.72 -22.82)10-4×0.95/2=2292.47 (N); (2) δH=32.94×10-2-32.8×10-2 +0.8×10-2 (tan8°- tan5°)=0.148×l0-2 (m); (3) TH=40×106×0.7×l0-2&