Page 39 - 《橡塑智造与节能环保》2024年9期

综述与专论

的油耗约占7.1%。降低胎面的滚动阻力并保证抗湿滑 胶厚度与胎面胶厚度之比为0.25～0.70。通过用有限元
性能良好将是绿色轮胎最基本的要求。绿色轮胎技术 法分析轮胎的水滑现象，可设计出能够明显改善水滑
主要从选择合适的胶种和配合剂，改进胎面胶料配方 现象的胎面花纹。轮胎结构大体可分为两种，即子午
入手，再辅以减薄胎体、优化轮胎轮廓等结构设计手 线结构和斜交结构。子午线结构与斜交结构的根本区
段，来达到降低轮胎滚动阻力的目的。可以预料，计 别在于胎体。胎体是轮胎的基础，它是由帘线组成的
算机辅助设计技术的介入和聚合物分子定向设计成果 层状结构。胎体层上部有帘线为周向排列的带束层，
的推出，无疑将加速绿色轮胎开发进程。子午化、无 这种结构使帘线强度能够得到充分利用，故子午胎的
内胎化和扁平化是轮胎结构设计发展的方向，也是绿 帘布层数比斜交轮胎少40～50%。从设计上讲，斜交
色轮胎的首选。 轮胎有很多局限性，由于斜交轮胎交叉排列的帘线强
从设计上讲，斜交轮胎有很多局限性，由于斜 烈摩擦，使胎体容易生热，而且加速胎面花纹磨耗，
交轮胎交叉排列的帘线强烈摩擦，使胎体容易生热， 其帘线布局也不能很好地提供优良的操纵性能和乘坐
而且加速胎面花纹磨耗，其帘线布局也不能很好地提 舒适性；而子午线轮胎的钢丝带束层则有较好的柔韧
供优良的操纵性能和乘坐舒适性；而子午线轮胎的钢 性以适应路面的不规则冲击，且经久耐用。它的帘布
丝带束层则有较好的柔韧性以适应路面的不规则冲 层结构还意味着在行驶中有小得多的摩擦，从而获得
击，且经久耐用。它的帘布层结构还意味着在行驶中 较长的胎面寿命和较好的燃油经济性。
有小得多的摩擦，从而获得较长的胎面寿命和较好的 由于轮胎是集多种类型、多种特性骨架材料以及
燃油经济性。子午线轮胎本身的优点使轮胎无内胎化 多种形状、多种性状胶料部件构成的极其复杂的复合
成为可能。无内胎轮胎有一个公认优点，当轮胎被扎 体，且在胎面又辅以形状不规则的花纹。所以，各类
破后，不是像有内胎的轮胎(普通的斜交胎是有内胎 辅助设计软件目前还要依赖大量先进的检测手段和试
的)那样爆裂，而是在一段时间内保持气压，从而提 验设备加以验证和修正。只有通过大量、长期、专业
高了安全性。由于子午线轮胎胎体的特殊结构，使得 的反复验证，这些辅助设计软件才能不断升级，最终
在行驶中轮胎的路面抓力大、效果好，装有子午线轮 真正实现轮胎仿真设计的理想目标，即只要借助各种
胎的汽车与装有斜交轮胎的汽车相比，其耐磨性可提 先进的仿真设计软件就能定性、定量地设计和制造出
高50~100%，滚动阻力降低20~30%，可节约油耗约 预先所需要的、具有适应特定使用环境和寿命的理想
6~8%。也正因为这样，同样车型选用子午线轮胎比 轮胎。这一目标的实现会大大提升产品的开发效能，
选用斜交轮胎操纵性好，有较好的驾驶舒适性。轮胎 提高产品的使用性能，降低产品的开发成本。目前世

断面宽度增大时，滚动阻力呈下降趋势。这是因为轮 界轮胎设计软件趋向于使用虚拟模拟设计软件，在轮
胎断面宽增加而使胎侧部刚性减小，而对滚动阻力影 胎进入实质制造阶段前，对轮胎的各项性能要求进行
响较小的侧部的变形增加，对滚动阻力影响较大的胎 计算机模拟实验，以改进轮胎设计。
面部的变形减小所致。另外，随着轮胎断面宽度的加 轮胎断面宽度增大时，滚动阻力呈下降趋势，
宽，胎面、带束层等主要部位的能量损失减小。因此 这是因为轮胎断面宽增加而使胎侧部刚性减小，而对
加大轮胎断面宽度对降低滚动阻力有利。 滚动阻力影响较小的侧部的变形增加，对滚动阻力影
在国外，以产品结构设计技术为例，对于速度级 响较大的胎面部的变形减小所致。另外，随着轮胎断
别（N级以上即时速达到140km以上）较高的轮胎，一 面宽度的加宽，胎面、带束层等主要部位的能量损失
般都采用以动态平衡轮廓设计理论为基础的设计软件 减小。因此加大轮胎断面宽度对降低滚动阻力有利。
来设计轮胎的内、外轮廓曲线。而以降噪设计和抗湿 如果胎圈部的填充胶条高度增高，则滚动阻力亦增
滑设计等理论为基础的设计软件被用来支撑轮胎的花 加。因为随着填充胶条高度增高，产生滞后损失的物
纹设计。整体轮胎的力学特性又借助于有限元力学分 质体积增加，胎侧下部的能量损失亦增加。另外，填
析软件和各种模拟试验软件加以验证、改良。 充胶条高度增加会因胎侧的刚性增加而使胎侧部变形
绿色轮胎胎面一般由胎面胶和胎面基部胶两部分 减小，而对滚动阻力影响较大的胎面部的变形相对增
组成，胎面胶的动态模量大于胎面基部胶，胎面基部 大，这会导致滚动阻力增加。目前，胎体结构设计是

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