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东洋轮胎标题：轮胎知识（三）
2005-4-20
 
 
内容
 
 
 
3 轮胎的构造  提起轮胎的构造，我们不妨先回顾一下轮胎的发展史。这对于我们加深对轮胎的了解和认识是十分重要的。  　最早的轮胎是由木头制造的，这从我国古代的战车上和国外的绅士马车上都能看出。后来，当探险家哥伦布在1493-1496年第二次探索新大陆到达西印度岛中的海地岛时，发现了当地小孩所玩的橡胶硬块，这使他大吃一惊。后来他把这个奇妙的东西带回了祖国，若干年以后，橡胶得到了广泛的应用，车轮也逐渐由木制变成了硬橡胶制造。但这时的橡胶轮胎却还是实心的，走起来还很不舒服，而且噪声也很大。直到1845年，出生于苏格兰的土木技师R·w·汤姆生发明了世界上第二条充气轮胎，并以《马车和其他车辆的车轮改良》为题，获得了英国政府的专利。同年12月10日第一条充气轮胎诞生。第一个买充气轮胎的人叫罗列，是个贵族，四个轮胎的价钱合计为四十四磅二先令。1847年《科学·美国》杂志介绍了汤姆生的充气轮胎，称其为划时代的改良。但是，当时的英国，过于注重传统的绅士化，为了保护马车，限制蒸汽车的发展，汽车的速度在市区被限定为时速2mile(约3．2km)，郊区为4mile(约6．4km)。这样，汤姆生的发明便没有了市场，因此，慢慢地也就被人们遗忘了。也就是说，汤姆生的第一次轮胎革命，并未给人类带来太阳一样的光明，因为人类所应经受的黑暗似乎还没有到头。但是太阳总是要出来的，因为人类以及万物都需要它，40多年以后的1888年，在爱尔兰当兽医的医格兰人J·B·邓禄普先生取得了充气轮胎的专利。当时，J·B·邓禄普先生10岁的儿子强尼买了一辆三轮自行车，但是因为当时的轮胎还都是用硬橡胶做的实心轮胎，因此，在满是石头的路上行走时很不舒服，儿子的抱怨激发了邓禄普先生的灵感，因此，被遗忘了四十多年的充气轮胎再次问世。随着时代的进步，邓禄普先生发明的充气轮胎很快在自行车上得到了应用，并迅速迈向了汽车领域，为世界汽车工业的发展做出了巨大贡献。  初期的充气轮胎，使用的是用涂有橡胶的帆布当胎体，因为帆布的纵线和横线互相交叉，行走时由于轮胎的变形，导致线的互相摩擦，这样，线就很容易被磨断，这时的轮胎只能跑200-300km。1903年，J·F·帕玛先生发明了斜纹纺织品，这种斜纹纺织品的发明促成了交叉层轮胎的发展，使轮胎的寿命向前跨了一大步。因为斜叉的胎体不会再因轮胎的行走而引起摩擦，帘线不容易被磨断，所以寿命大大加长。1930年米其林制造了第一个无内胎轮胎；1946年又发明了举世闻名的子午线轮胎。因此，轮胎的发展是经历了一个漫长的历程，在这漫漫长夜里，不知有多少代人为之付出了艰辛的劳动和高超的智慧。  在介绍轮胎的构造之前，我们再来了解一下制造轮胎的原材料。有很多驾驶员可能会认为轮胎主要是由橡胶制成的，其实不然，橡胶在整个轮胎原材料中所占的比例只有不足一半，而其它材料均为各种添加物等。  　橡胶内加入各种化学物品后，可使橡胶具有所需要的特性。添加在橡胶内的化学物品称为添加物。添加物有各种种类：强化剂、硫化剂、硫化加速剂、硫化减速剂、粘性剂、抗衰老(老化)剂等。其中的强化剂和硫化剂具有特殊的功能。橡胶添加上强化剂以后，密度会增加几倍，从而大大增加了橡胶的耐磨性。而橡胶一旦经过硫化过程，就会使橡胶的塑性改变成橡胶的弹性。因为轮胎的每一个部位受力和作用不同，所以需要不同性能的橡胶，而各种添加剂就能满足人们的不同需要(关于这一点，在后面还有详细的介绍)。 ●斜交轮胎的构造  斜交轮胎是由多层帘布斜交而成。斜交轮胎因为胎体帘布层材料不同又可分为棉帘线轮胎、人造丝帘线轮胎、尼龙帘线轮胎、聚酯帘线轮胎和钢丝帘线轮胎五类。  它们的特点分别如下： ①棉帘线轮胎。棉帘线轮胎的胎体是用棉花织品做为轮胎的胎体而制成的。棉线是最早用来做为胎体材料的，但因它的原始强力较低，胎体需要较多的帘布层。棉帘线胎体发热高、散热慢，翻新次数低，又容易吸水，因此，现在已不再使用。但虽然已不再使用棉帘线做为胎体，但不论以什么材料做为胎体，其胎体强度都是以棉帘线做为基准，这已成为世界惯例，也足可以让棉线永垂不朽了。 ②人造丝帘线轮胎。紧随棉帘线之后被轮胎厂家广泛使用的是人造丝帘线。人造丝是在1889年的巴黎博览会上出现的一种新的纤维，它虽然不是丝，但它却具有和丝一样的光泽和触感。它是由法国的生理学家依雷鲁·多·夏鲁东尼发明的。人造丝的问世，因为它的韧性极强，比棉花强度更好，又耐热并且耐疲劳，因此，很快成为轮胎帘线的主要材料。以人造丝为帘线制造的轮胎，较之棉帘线为胎体的轮胎其综合性能强很多，因此使轮胎又向前跨了一大步。但人造丝也容易吸湿，在潮湿状态下强力降低。  ③尼龙帘线轮胎。尼龙是由美国化学家渥勒·修姆·卡洛札斯发明的，由他所属的杜邦公司于1938年发表。尼龙问世以后，又一次引起世界轰动，当时有人称赞尼龙“比钢铁强硬，比蜘蛛丝更细，由煤、空气和水做成，具有相当好的弹性和光泽，是一种类似蛋白的纤维”。尼龙被用做轮胎的胎体，使轮胎的强度更强，耐冲击、有弹性，密度小，胎温上升慢，并可多次翻新，而且不容易吸水。但它具有热胀冷缩的缺点，胎体容易变形。冬天车辆在室外停放时间稍长，轮胎就出现“平点”，即是此种原因。 ④聚酪帘线轮胎。强度和尼龙差不多，伸缩度及热依存性则比尼龙好，因此，在国外被广泛用于乘用车轮胎的骨架。 ⑤钢丝帘线轮胎。钢丝帘线轮胎是1946年由法国米其林轮胎公司发明的，这种轮胎的胎体强度大，滚动损失小，耐冲击，耐磨性能好，行驶安全，翻新率高。但它的胎体刚性较强，缓冲性能较差。了解了轮胎不同胎体的性能，有助于选择轮胎。比如行驶的地区较为潮湿，那就应避免选用人造丝帘线为胎体的轮胎。如果从翻新角度考虑，那么就可以选择能够多次翻新的尼龙帘线轮胎。总之应该并可以根据需要及使用范围决定购买和使用哪一种胎体的轮胎。 ●子午线轮胎的构造子午线轮胎是在1946年由世界著名的轮胎厂一米其林轮胎厂发明的。米其林轮胎厂是1830年由米其林(MICH—ELIN)兄弟的祖父巴比尔(BARBIER)与表兄弟多伯利(DAUBREE)合股，在法国科列蒙一费昂(CLERMONT FERRAND)开办的一间小型农业机械厂，最开始生产橡皮球，1889年发明并制造了一个可在15min内拆换的自行车胎，在自行车赛上屡获冠军。1946年发明了子午线轮胎。子午线轮胎的诞生，标志着轮胎业的发展进入了一个新的时代，它开创了轮胎发展史的新纪元。米其林轮胎厂为世界轮胎史的发展做出了卓越贡献，在此特为其列一小传。子午线轮胎帘布层内的帘线以轮胎中心点为中心成辐射状排列，然后在帘布上面用10°-20°(钢皮带内钢线的角度)的钢皮带箍住。子午线轮胎的胎体多用尼龙和人造丝制成，而卡车等载重车用于午线轮胎的胎体则多用钢丝线层。此外，子午线轮胎因其每个部位所承受的力及功能不同，因此，所选用的胶料也不同。  下面是制造子午线轮胎时每个轮胎部位根据其不同功能而选用的胶料。 ①胎面胶。因为轮胎的胎面要直接和路面接触，因此，它的耐磨性要好，滚动阻力和噪声要小，同时还要具备极好的耐热性和耐刺性能。此外，子午线轮胎的缓冲伸张小，使胎面的承受负荷增大，特别是在较差的路面上更为明显，因此，胎面胶还要具有良好的弹性、耐疲劳性和较高的耐老化性能。所以，胎面胶的用料是十分讲究的。 ②胎侧胶。子午线轮胎胎侧的弯曲变形比斜交胎要大的多，因此，必须选用耐弯曲变形的橡胶才行。此外，胎侧在臭氧作用下很容易产生龟裂，同时，胎侧还承受较大的机械变形，所以，胎侧胶还应具有较低的定伸强度、优良的耐疲劳和耐臭氧性能。 ③带束层胶。子午线轮胎的带束层比斜交胎缓冲层要承受更高的剪切应力，同时，还要实现硬缓冲层的平缓过渡和避免胎肩部位的脱空现象。所以，带束层胶应具有较高的强力、耐疲劳性、耐热性和粘合性。 ④胎体帘布胶。子午线轮胎胎体的周向伸张变形和沿帘线的剪切变形比斜交胎大，因此，帘布胶应具有较高强力、耐疲劳性、耐热性和粘合性。同时，帘布胶还应具有高度的内聚力。 ⑤胎肩垫胶。胎肩垫胶用以将帘布层和缓冲层端头隔开，使硬的胎面平缓地过渡到柔软的胎侧，并转移和吸收动态条件下集中胎肩部的应力，减少胎肩脱空的危险。由于胎肩垫胶位于高应力区，因此，应具有优异的耐疲劳性能和良好的粘合性能。 ⑥胎圈三角胶。为了加强胎圈部位，使胎圈能够稳定成形，并形成胎圈向胎例的刚性过渡，一般采用由一种硬度较大或两种不同硬度的三角胶条来填充钢圈和加强胎圈部分的胎侧，保证子午胎钢丝圈向柔软胎侧的平缓过渡。此外，这种胶还要具有良好的粘合性能。从以上这些制造子午线轮胎所需的不同胶料即可看出，制造子午线轮胎是非常的复杂和不容易。  　另外，子午线轮胎的生产技术要求十分严格，必须有先进的设备、精细的原料、严格的工艺管理及可靠的检测手段才行。可以说，子午线轮胎是人类智慧的结晶。  子午线轮胎根据带束层和胎体用的帘线品种不同，子午 线轮胎可以分为三类：全钢丝子午线轮赂、钢丝带束纤维胎体子午线轮胎(半纲丝子午胎)和全纤维子午线轮胎。  重型载货汽车用子午线轮胎大多为全钢丝子午线轮胎或半钢丝子午线轮胎；轻型载货汽车用子午线轮胎通常是半钢丝的子午线轮胎；轿车用的子午线轮胎有半钢丝的，也有全纤维的。  许多驾驶员并不了解自己车上用的或准备购买的是什么类别的轮胎。如果同一辆车上用了不同胎体的轮胎，会影响车的使用性能。因此，在换轮胎时最好先了解一下自己车上使用的是什么胎体的轮胎，如果是半钢丝的，仍然选用半钢丝的，如果是全纤维的，就仍然选用全纤维的。下面是钢丝、尼龙和纤维的表示方法，它们铭刻在轮胎的胎壁上。 STEEL——钢丝；NYLON——尼龙；POLYESTER——纤维。  每一条轮胎的胎壁上都镌着该条轮胎的构造详情。也就是说，这条轮胎的胎冠是由几层xx制成，而胎侧是由几层xx构成，使人一目了然，一看便知。例如：日本东洋轮胎195／50R15 T1花纹轮胎胎侧上的“PLIES(2POLYESTER+2STEEL+NYLON)即指此轮胎为半钢丝子午线轮胎，它的胎冠是由二层纤维帘布和二层钢丝及一层尼龙制成。又如上海回力185／70R13轮胎，它在胎侧是这样刻的： TREAD：2PLIES POLYESTER (胎冠) (层级) (纤维帘布) 2PLIES STEEL (层级) (钢丝) SIDEWALL：2PLIES POLYESTER (胎侧) (层级) (纤维帘布) 也就是说这条轮胎的胎冠是由二层纤维帘线和二层钢丝制造的；而它的胎侧则是由二层纤维帘线制成。 又比如日本横滨轮胎185／70R14(88H707花)是这样表示的： TREAD：POLYESTER1 + STEEL2 + NYLON2 (胎冠)(一层纤维帘布)(二层钢丝)(二层尼龙) 也就是说这条轮胎的胎冠是由一层纤维帘线和二层钢丝及二层尼龙帘线制成。又比如美国固特异185/70R13(86S)轮胎，它是这样表示的： TREAD：3PLIES 1POLYESTER+2STEEL SIDEWALL：1POLYESTER 也就是说，这条轮胎的胎冠共有三层，即一层纤维帘线和二层钢丝制成；而胎侧是由一层纤维帘线制成。  再如，山东威海的三角牌轮胎165／70R13(79S·TR266花纹)是这样表示的：4PLIES(2STEEL+2POLYESTER)，也就是说这条轮胎的胎冠是由二层钢丝和二层纤维帘线共4层组成。  胎冠和层级数越多，它的耐刺、载重等性能越优秀，但散热较慢。胎侧的层级数太少，一是胎体强度不够好，显得胎侧太软，容易被割伤，一是抗撞击能力差，极易被坚硬物撞击坏。但散热和吸震性能好。了解了轮胎的制造详情以后，就可以根据自己掌握的方法，购买到适合自己使用的轮胎。 ●有内胎轮胎的构造  有内胎轮胎的构造和无内胎轮胎的构造大体一样，只不过无内胎轮胎的“内胎”和外胎溶为了一体，而有内胎轮胎的内胎是独立的，因为内胎起到了轮胎的“胎胆”作用，所以，外胎和轮圈的结合并不十分紧密，一旦内胎被尖硬物刺破，空气就会从胎口和圈口的结合部位突然流失，车速慢时可能会碾断轮胎胎侧帘布，使整个轮胎报废，车速快时，往往造成如翻车、“打横”等恶性事故。 ●无内胎轮胎的构造  无内胎轮胎(TUBELESS)也称真空胎，有的地方也叫空心胎。顾名思义，无内胎轮胎也就是轮胎里面没有内胎。有些驾驶员不了解无内胎轮胎的构造，因此，总觉着使用无内胎轮胎心里没底、不踏实，其实，无内胎轮胎并不是没有内胎，它只不过是把内胎，更科学、更进步地用另外一种材料、另外一种方法和外胎溶为了一体。  无内胎轮胎的内侧表面附有一层高密封性的密封胶膜(一般多用氧化丁基胶)，紧紧地贴在轮胎的内部。当钉子等物一刺入，空气在从洞口外泄时，胎内膜立刻随着空气的外流而收缩堵住洞口。胶膜与轮胎一体，其间没有漏气的空隙。另外，进气口只有一个，轮胎口和轮圈的严密咬合，也不会漏气。因此，当轮胎被铁钉等物刺入以后，空气不是突然流失，只能从被刺的地方慢慢地漏出(因为内膜收缩堵住了洞口，所以空气流失很慢)，可以给驾驶员充裕的时间进行处理，这样，既不会因为空气的突然流失而发生车祸(车速快时，前轮突然漏气，往往造成车辆侧翻等恶性事故)，也不会因突然漏气而碾坏外胎。  　使用无内胎轮胎，对于轮圈的要求比较严格，轮圈必须没有碰撞过，没有锈蚀，必须经过气密性试验，不能有“沙眼”，否则，轮胎口和轮圈的咬合不严，无法充气。
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