屈灿明，甘坚南
（万力轮胎股份有限公司，广东广州510940）
摘要：研究带束层帘线角度和骨架材料强度变化对轿车子午线轮胎滚动阻力的影响。试验结果表明：在其他工艺参数相同的情况下，带束层帘线角度增大，轮胎滚动阻力增大；钢丝帘线强度增大，轮胎滚动阻力降低；而轮胎质量增大，轮
胎滚动阻力增大。
关键词：轿车子午线轮胎；带束层；钢丝帘线角度；钢丝帘线强度；滚动阻力
中图分类号：U463.341＋.4/.6；TQ336.1 文献标志码：B 文章编号：1006-8171（2018）01-0029-02
带束层是子午线轮胎主要受力部件，在很大程度上决定着胎体变形。由轮胎充气压力引起的应力在带束层全宽范围是不均匀分布的，带束层边端帘线的初始应力为零，中心部位则达最大值。带束层刚性对轮胎使用性能影响很大，不仅影响着轮胎的行驶平稳性及与路面的接触情况，而且影响着轮胎的滚动阻力。本工作就带束层结构对轿车子午线轮胎滚动阻力的影响进行分析。
1 带束层结构设计
带束层结构主要涉及帘布层数，帘线排列角度和密度，排列方式，带束层厚度、宽度和长度以及所采用的帘线结构与类型等，这些参数决定了带束层的刚性。
带束层的结构设计形式很多，视轮胎类型和使用条件不同以及所用材料性质等因素而异。1.1 材料种类
轿车子午线轮胎发展至今，钢丝帘线是带束层的主要骨架材料，目前也有一些厂家尝试使用高分子材料，如芳纶帘线。目前国内外在带束层上使用比较多的钢丝帘线规格有2×0.30，3×0.30，4×0.18，2＋2×0.25和2＋2×0.30等，强度多为HT或ST级别。
1.2 基本参数
带束层的基本参数主要指帘布层数、帘线排列角度和密度。
钢丝帘线带束层一般为2—3层，帘线角度通常取15°～35°。带束层帘线角度与轮胎的速度级别有关，行驶速度不同，轮胎所受离心力引起的内应力就有差异。
带束层帘线密度不仅与材料的强度有关，以保证轮胎有足够的安全倍数和里程，而且帘线之间需有一定的渗胶间隙，以使帘线之间有良好的粘合性能。采用不同强度的钢丝帘线，带束层钢丝帘线密度不同，通常为70～100 根·dm-1。1.3 排列方式
常见的钢丝帘线带束层分别为如下两种排列方式。
（1）叠层式。钢丝带束层交叉排列，两边端部保持一定的级差。这种带束层结构的优点是工艺操作简便，同时具有良好的耐久性能、抗刺扎性能和牵引性能，行驶温度低。
（2）包边式。在带束层边缘冷贴或热贴1层胶片，以层叠式贴在一起。这种带束层边缘包边的方式减少了因胎肩部位应力集中所引起的带束离层现象，有利于提高轮胎的耐久性能，延长轮胎的使用寿命。
2 带束层刚性
带束层的刚性对子午线轮胎性能影响极大，与轮胎的充气轮廓和接地面积等都有着密切的关系。带束层刚性的影响因素包括带束层帘线角度和密度、带束层宽度、层数、排列方式及其对胎体的箍紧系数等。带束层刚度低，轮胎断面增高变
作者简介：屈灿明（1985—），男，广东广州人，万力轮胎股份有限公司工程师，学士，主要从事轮胎产品开发和结构设计工作。
30 轮 胎 工 业2018年第38卷
窄、胎面曲率增大、接地面积增大，磨耗性能变差，舒适性提高[1]。
3 带束层设计对轮胎滚动阻力的影响
试验轮胎规格为205/55R16，通过同一台滚动阻力测试设备、同一天进行滚动阻力测试，试验方法遵循ISO 28580—2009《轮胎滚动阻力测试方法》。
3.1 帘线角度万力轮胎
带束层钢丝帘线规格为2×0.3HT，在其他工艺参数相同的情况下，带束层帘线角度分别为：方案1 21°，方案2 24°，方案3 27°，方案4 32°。相应滚动阻力系数（N·kN-1）为：方案1 8.76，方案2 8.86，方案3 9.02，方案4 9.25。
可以看出，随着带束层帘线角度逐渐增大，轮胎滚动阻力系数呈增大的趋势。随着带束层帘线角度的增大，帘线间的纵向拉力增大，导致带束层受力后更加偏斜，对胎体的横向约束作用增大，而周向约束作用降低，故断面宽减小、外直径增大[2]。调整带束层帘线角度可以在一定程度上提高轮胎的刚性，减小周向变形，使轮胎具有较大的滚动半径，降低胎面胶滞后损失以及在地面上的滑移，从而起到降低轮胎滚动阻力的效果。
3.2 钢丝帘线规格
带束层帘线角度为24°，在其他工艺参数完全相同的情况下，钢丝帘线规格分别为：方案5 2×0.27ST，
方案6 2×0.3HT，方案7 3×0.3HT，方案8 2＋2×0.3HT。相应滚动阻力系数（N·kN-1）为：方案5 8.56，方案6 8.84，方案7 8.78，方案8 9.10。
可以看出，带束层采用2×0.27ST钢丝帘线的滚动阻力系数最小，采用2＋2×0.3HT钢丝帘线的滚动阻力系数最大。
一般情况下，带束层钢丝帘线强度高有利于降低轮胎的滚动阻力，但是试验方案5—8的测试结果却相反，方案8的滚动阻力反而最大。这是由于在子午线轮胎中，带束层的质量占轮胎质量的15%～20%，因此，不能忽略带束层质量对轮胎滚动阻力的贡献。
表1示出了方案5—8的带束层压延厚度和单位面积质量。
表1 带束层压延厚度和单位面积质量
项 目方案5方案6方案7方案8压延厚度/mm0.95 1.15 1.25 1.35单位面积质量/（kg·m-2） 2.03 2.25 2.68 2.95由表1可以看出：方案5轮胎采用更轻量化的带束层结构，带束层质量比方案8减小了31%，同时滚动阻力比方案8减小了6%。因此，使用更轻量化、高强度的带束层有利于使轮胎具有更低的滚动阻力。
4 结论
通过调整带束层结构可以改变轮胎的滚动阻力，带束层结构参数与轮胎滚动阻力的关系如下：
（1）帘线角度增大，轮胎滚动阻力增大；
（2）钢丝帘线强度增大，轮胎滚动阻力降低；
（3）带束层钢丝帘线强度增加，通常导致带束层质量增大，从而影响轮胎质量，而随着轮胎质量的增大，轮胎滚动阻力增大。
参考文献：
[1]俞淇.子午线轮胎结构设计与制造技术[M].北京：化学工业出版
社，2006：122.
[2]刘勇，杨卫民.带束层对轮胎性能的影响[J].橡胶工业，2002，49
（2）：90-93.
收稿日期：2017-08-09
横滨橡胶制造出轻量低油耗轮胎
中图分类号：TQ336.1 文献标志码：D
横滨橡胶株式会社开发出轻量低油耗轮胎，该款轮胎采用最新的轻量化设计技术，旨在为环境保护做出贡献。
该款轮胎采用最新的轻量化技术以降低油耗，同时减少原材料消耗。该轮胎采用了横滨最新开发的专用胶料和尖端橡胶密炼技术，具有薄、高硬度的特点，整体质量减小约25%。在日本轮胎标签制度中获得滚动阻力AAA等级，湿地抓着性能获得最高评级A等级。
（摘自《中国化工报》，2017-11-16）
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