沈阳化工大学学士学位毕业设计 第一章 文献综述
了极大便利,促进了充气橡胶轮胎的推广。1908年,米其林公司研制出并装轮胎,有效解决了重型汽车的轮胎负荷问题。这些轮胎史上的标志性发明最终催生了子午线轮胎的出现。1946年,子午线轮胎由米其林公司发明,并取得专利。子午线轮胎克服了斜交轮胎滚动阻力大、使用寿命短和缓冲性能差的缺点。1951年米其林公司将子午线轮胎专利内容公布于世,从此子午线轮胎在全世界范围内开始推广开来。
子午线轮胎由于性能优异在世界范围内得到了迅速发展。目前世界轮胎产量已达
[8]20亿条,其中子午线轮胎已占90%以上。欧洲轮胎子午化率已达100%,且高性能子午
线轮胎占相当大的比例,子午线轮胎已成为全球轮胎工业的标准。1970,1980,1990,2000和2010年世界轮胎子午化率分别达到15%,54%,75%,90%和95%(预计)[9]。由此可以看出,子午线轮胎已经成为轮胎工业的发展方向,而且这种发展趋势在不断加强,成为轮胎工业发展中一种不可逆转的潮流。[9]
1.5.2.2 世界主要轮胎生产国子午线轮胎的发展
法国是最早生产子午线轮胎的国家,同时也是全部实现子午化最早的国家。1948 年,米其林公司试制生产出世界第1条全钢子午线轮胎并推向法国市场。1952 年米其林公司把所有研究力量和经费用于改进子午线轮胎的性能。从那时起,他们所建造的新轮胎厂都是按照子午线轮胎生产工艺而设计的。1965年,米其林公司生产出胎面具有不对称花纹的XAS 系列轮胎,子午线轮胎也第1 次用到越野车上，为了满足赛车日益提高的要求,米其林公司开始生产一系列赛车用子午线轮胎。1968年,新型VR 系列轮胎能使车速达到240km/h,极限速度甚至超过300km/h,安全和舒适性同样十分出色。1976年,TRX系列轮胎的发明是子午线轮胎发展过程中的一座里程碑, 由于其与轮辋新的配合形式增大了胎侧的变形区,性能大为改进。1980年,米其林公司发明摩托车用BIBTS 系列轮胎。1981年米其林公司首次推出航空子午线轮胎。1985年, 米其林公司推出M 系列轿车子午线轮胎,并将其一直发展演进至今。
20世纪90年代以来,米其林公司为满足轮胎工业日益提高的要求,相继推出了低滚动阻力、抗湿滑性好的绿色轮胎MXT和MXV3A 等产品。绿色轮胎比普通子午线轮胎滚动阻力降低22%～24%,从而轿车可节省燃料3%～5%,载重汽车可节省燃料6%～8% 。1993年,米其林公司开发的C3M 一体化全自动轮胎生产系统使轮胎厂基建投资节省50%、占地面积和操作人员减少50%～90%、原材料消耗减少9%,目前已在法国、美国、瑞典、西班牙和巴西等工厂投产使用。2000 年, 米其林公司的X one载重轮胎以单胎
7
沈阳化工大学学士学位毕业设计 第一章 文献综述
替代并装双胎,从而提高了车辆的承载能力并且可减少油耗。2003年,米其林公司在中国推出绿色环保轮胎Energy MXV8,该轮胎能有效降低燃油消耗,从而减少车辆的尾气排放,对节能和环保具有重要意义。[10]
近年来, 米其林公司先后在轿车和载重轮胎市场上推出XICE冬季轮胎及Energy XM1+,Latitude,XZY3和XDY3等安全性能卓越的新产品。
日本发展子午线轮胎的起步时间比较晚,到1966年才开始生产子午线轮胎,但发展速度相当快。1967年,日本子午线轮胎产量仅占其轮胎总产量的0.5%；1975年,轿车轮胎子午化率达到39%,载重轮胎为15%；1980年,前者升至65%,后者为38%；1990年分别为95%和80%；2000年实现了轮胎生产的完全子午化。[11]
作为意大利最大的子午线轮胎生产企业,倍耐力公司是最早发明全织物纤维子午线轮胎的公司。倍耐力公司在1948年发明 Cinturato子午线轮胎, 并于1951年取得专利,随后又获得了几个有关全织物纤维子午线轮胎的专利。20世纪70年代,倍耐力公司率先为高性能轿车专门设计生产出低断面子午线轮胎。80年代初,作为环保运动的积极倡导者和响应者,倍耐力公司又推出减少油耗，节约能源的低滚动阻力子午线轮胎。P6和P7系列轮胎是倍耐力公司最值得骄傲的类子午线轮胎,第1代P7系列轮胎在70 年代诞生,作为最早的低断面轮胎,它不仅开创了历史性的技术革命,而且还有起源于赛车运动的超高性能汽车轮胎之父的尊称P7系列轮胎包括80年代推出的超高性能轮胎P700Z和90年代推出的专用于车辆改装的P7000轮胎,到2001年又推出新型P7系列轮胎,使该系列产品不断得到完善,成为倍耐力公司超高性能轮胎的代表产品之一。比P7系列更注重舒适性的P6系列轮胎在1977年推出,是世界上第1款高性能超低断面子午线轮胎。在此基础上倍耐力公司发展出专门为豪华轿车配套的低断面子午线轮胎P600和目前销售业绩最好的P6000及P6000Powergy,这即是著名的倍耐力公司高性能系列轮胎。2007年,倍耐力公司在迪拜向全球市场推出PZero TheHero轮胎,该款专为超级跑车开发的全新超高性能子午线轮胎代表了倍耐力公司最先进的技术研究成果,轮胎工业的革新为最挑剔车手在各方面提供了史无前例的卓越性能。
美国子午线轮胎研究工作最早可以追溯到20世纪60年代初期,但由于经济原因,子午线轮胎生产在美国直到70年代才得到快速发展。1975年,美国轿车轮胎子午化率为66%,1978年为77%,1990年增至95%,1995年完成了轿车轮胎完全子午化；载重轮胎子午化水平也经历了类似的发展,1970为1% ,1975年为9%,1985年为64%,1990年为95%,
8
沈阳化工大学学士学位毕业设计 第一章 文献综述
同样在1995年实现了载重轮胎完全子午化。目前,美国最大的两个子午线轮胎生产企业是固特异公司和固铂轮胎橡胶公司。按2006年全球销售额计算,固特异公司以175亿美元排名第3,固铂轮胎橡胶公司以21.55亿美元排名第8,在世界子午线轮胎生产中占据重要地位。
除了上述子午线轮胎生产大国以外,一些新兴的发展中国家和地区借助于外国技术和资金支持,也在大力发展子午线轮胎,并且产量逐年增大。以韩国锦湖轮胎公司为代表的一批新兴轮胎公司正在迅速崛起。
[12]
1.5.2.2 中国子午线轮胎的发展
轮胎的子午化率和子午线轮胎技术可以反映一个国家的轮胎生产技术水平。近年来，我国汽车工业的快速发展有力推动了子午线轮胎的技术进步，目前我国子午线轮胎已发展成为一个较完整、较先进的工业产品体系。经过多年的努力，我国轮胎工业已发展成为一个较成熟的工业体系。20世纪90年代后期，随着外资企业的进人和引进技术的日趋成熟，我国子午线轮胎生产技术发展很快。2000-2004年，我国轮胎总产量年均增长率超过10%，子午线轮胎产量年均增长率超过30%。目前，我国汽车轮胎年总产量已超过2亿条，成为世界第二大轮胎生产国。我国子午线轮胎从20世纪60年代初开始研制以来，已有近40年的历史。与国外相比，我国起步并不晚，但进展缓慢，步履艰难。直到80年代后期，国家下决心大力支持子午线轮胎发展，并取得较大的进展，为我国加速发展予午线轮胎打下犷良好的基础。纵观我国子午线轮胎的发展经历，大体可概括为:60年代起步，70年代缓慢前进，80年代加快步伐，90年代以后迅速发展。[13]
下面将几个比较重要的阶段介绍如下。 ① 开始起步，组织科研
我国子午线轮胎开发研究的萌芽时期可追溯到1958年，当时天津橡胶工业研究所的科技人员以敢想敢干的精神开始了研究工作。直到1960年院、所(天津橡胶工业研究所与北京橡胶工业设计院)合并为化工部北京橡胶工业研究设计院之后，继续开展了全钢丝斜交载重胎和活胎面载重胎以及半钢丝载重子午线轮胎的研制工作。后来到了1964年，由中国橡胶工业总公司下达科研项目，以北京橡胶工业研究设计院为龙头在四个点同时开展不同品种子午线轮胎的研制:桦林橡胶厂搞活胎面载重子午胎；
9
沈阳化工大学学士学位毕业设计 第一章 文献综述
上海大中华轮胎厂搞全钢丝载重子午线轮胎；青岛橡胶二厂搞半钢丝载重子午线轮胎；北京橡胶工业研究设计院除自己研制子午线轮胎以外，还配合各厂开展工作。
②不断实践，缓慢前进
在摸索研制的基础上，逐步积累了经验，产品投人试用，获得初步效果。在20世纪70年代初，大中华、青岛、桦林各厂的子午线轮胎先后通过产品鉴定并转入小批量生产，也就陆续有一定数量的子午线轮胎投放到社会使用。这期间子午线轮胎生产工艺和装备水平还很差，原材料品种和质量也不能满足要求，产品设计仅是模仿国外的老产品结构，因此轮胎质量水平不够高，不够稳定。即使如此，子午线轮胎的优越性仍能明显地表现出来，并逐步得到了用户的认识和欢迎。但是各厂生产线的水平提高缓慢。
② 明确方向，决心攻关
由国家科委组织专家们在全国进行了系统调查，召开会议进行论证。专家们根据掌握的大量科学实验和实际使用数据，得出了明确的结论，在中国也应该发展子午线轮胎。这个结论对进一步统一认识、明确子午线轮胎的发展方向，起了很好的作用。但由子汽车工业在那个时代主要生产载重汽车，轿车产量极少，所以对配用子午线轮胎的要求不高(因子午胎价格高于尼龙斜交胎)。直到上海大众、一汽、二汽引进轿车牛产线才认识到了配用子午线轮胎的必要性。再加上高速公路的修建迫使要采用子午线轮胎。为了要立足于国内发展，必须要提高子午线轮胎的质量和生产水平，国家将子午线轮胎列人了“六五”（1980--1985年)科技攻关项目，由北京橡胶工业研究设计院和上海大中华轮胎厂为主要攻关单位，组织了全国卜几个配合单位联合攻关。两个主要承担攻关项目单位分别完成了任务，达到了攻关指标，通过了鉴定验收，使国产子午线轮胎达到了一定水平，为今后推广使用国产化子午线轮胎的生产技术奠定了良好的基础。
近年来,由于我国子午线轮胎的快速发展, 轮胎生产结构调整成效显著, 目前轮胎的子午化率已达70%左右。????
10
沈阳化工大学学士学位毕业设计 第二章 轮胎负荷能力的计算
第二章 轮胎负荷能力的计算
2.1 负荷计算基本公式
轮胎的负荷能力，是轮胎质量的重要指标。其最大负荷能力与行驶速度、内压、
充气断面宽、轮辋直径和宽度有关。常用负荷计算公式为海尔近似式，是一个在轮辋宽度为充气轮胎断面宽度之比等于62.5%的标准条件下得出的实验式。
载重轮胎负荷计算基本公式及负荷系数K值的选取。 负荷计算基本公式
W =0.231?K?0.425?0.98?103? (1.02?10-2 P)0.585 ?Bm1.39 ?(Bm+DR) Bm =Bˊ?(180°-arcsinW1/Bˊ)/141.3°
式中：W —轮胎计算负荷，kg；
K —负荷系数，单胎K=1.14，双胎K=1.10；
P —充气压力，kPa；
Bm —W1/Bˊ为62.5%的理想轮辋上的轮胎充气断面宽，cm； DR —轮辋名义直径，cm W1 —设计轮辋宽度，cm Bˊ—充气断面宽，cm
0.231 —采用公制计算的换算系数，若用英制计算，此公式不必乘0.231.单胎负荷应为双胎负荷的1.14倍，气压应相应增加70kPa。双胎并装的载重汽车应计算双胎负荷，双胎负荷能力较单胎负荷能力小。?15?
2.2 基本参数选取
骨架材料：钢丝帘线
K=1.10（双胎）
轮辋规格:9.0英寸，轮辋宽度C=228.6mm
轮辋名义直径：22.5英寸，轮辋类型为15°深槽轮辋（载重无内胎）
11