《橡胶制品复习提》PPT课件.ppt

1 层级plyrating在规定的使用条件下 轮胎所能承受的最大负荷的特定强度标记 它不代表轮胎帘布层的实际层数 相当于棉帘线的骨架材料层数 2 零点半径datumradius轮胎按规定充气后 从轮胎旋转轴中心到断面最宽点之间的距离 3 胎冠帘线角度crowncordangle轮胎胎冠周向中心线与胎冠部位的胎体帘线排列方向所构成夹角的余角 4 帘线密度cordsdensity轮胎各部件的帘布 沿垂直于帘线方向每lOcm宽度所含的帘线根数 5 自由半径 轮胎在自由状态下 不承受负载 轮轴中心线至胎面的距离 名词解释 6 动半径 轮胎在负荷行使中 当倾角为零度时 从轮轴中心到支撑面的距离 7 法向形变 在法向负荷作用下 轮胎发生断面宽增加和断面高减小的形变 一般用压缩系数K来表示 K r0 rc H 其中r0为自由半径 rc为静半径 H 为标准气压下轮胎的充气断面高 8 侧向变形 轮胎在转向行驶或是在横向坡上行驶过程中 由于侧向力的作用 使轮胎断面发生倾斜的变形 9 周向变形 轮胎在驱动过程中 由于法向负荷的作用 使轮胎断面发生扭曲的变形 变形主要发生在轮胎的下半圆周 对称于轮胎的垂直直径 周向形变使轮胎行驶一周的距离小于轮胎胎面的长度 产生滑移摩擦 10 帘线假定伸张值 是帘线在定型 硫化工序所发生的伸张 1 L Lc 即成品两钢丝圈底线间帘线长度与半成品两钢丝圈底线间帘线长度的比值 1过小 硫化时伸张不够 容易弯曲 脱层 1过大 帘线伸张大 胎圈位移 钢丝圈底余胶多 1范围为1 03 1 05 11 外胎制造工艺伸张值 指外胎在成型 定型 硫化等一系列加工工艺过程中其胎里直径的变化值 12 断面水平轴 通过断面最宽点位置的直线 它是负荷下法向形变最大的部位 用H1 H2来表示 H1 胎圈底部到水平轴距离 H2 胎冠顶点到水平轴距离 13 负荷指数loadindex在规定的使用条件下 轮胎按照速度符号标明的速度行驶时 所能承受的最大负荷 速度在210km h以上的轿车轮胎和摩托车轮胎除外 的数字代号14 负荷能力loadcapability在规定的使用条件下 轮胎所能承受的最大负荷 15 自由半径freeradius无负荷旋转轮胎的轮轴中心至胎面中心的距离 16 动负荷半径dynamicloadedradius轮胎在负荷下行驶且倾角为零时 从轮轴中心至支撑平面的垂直距离 1支撑车辆重量2传递各种力 牵引力 转向力 制动力 3吸收因道路不平产生的震动 轮胎的作用 一有内胎轮胎的组成及作用外胎 固着于轮辋上 与路面接触 承受内胎充气压力与车辆载荷 阻止内胎充气后膨胀 保护内胎免受机械损坏 内胎 装于外胎与轮辋之间环形胶筒 充入空气后可以支撑和分散载重 垫带 安装于内胎和平底轮辋之间 保护内胎不受磨损和挤压 第一节 轮胎的组成和作用 1 外胎的组成及作用胎体 帘布层 缓冲层胎面 胎面胶 上层冠部胶 下层基部胶 缓冲地面传导的振动和冲击 胎侧胶胎圈 钢丝圈 三角胶条 胎体帘布层 包边包布 缓冲层 增加胎冠强度 加强胎面与胎体粘合 承受和分散冲击力 振动和剪切力 其构造因胎体帘布层结构 轮胎规格而异 帘布层 轮胎骨架 承受内压负荷 牵引力 转向力 制动力 由数层挂胶帘布构成 胎面胶 上层冠部胶 下层基部胶 缓冲地面传导的振动和冲击 胎侧胶 从侧部保护胎体帘布层 使之免受高障碍物损伤胎圈 将轮胎固着于轮辋之上 由钢圈 三角胶条 胎体帘布层及其包边包布构成 钢丝圈 给胎圈提供必要的强度与刚度 9 轮胎组成及外胎断面结构示意图 2 缓冲层 3 帘布层 6 钢丝圈 5 三角胶条 4 胎侧胶 1 胎面胶 斜交胎 外胎断面结构示意图 轮胎组成 5 10 二按结构不同分类 k为决定因素 胎冠角 k 胎体帘线和胎冠中心线垂线夹角 2子午胎优点及缺点 减震性好 胎体帘线呈子午排列 和轮胎变形方向相一致 有效利用了帘线强度 故可减少帘布层数和橡胶用量 与斜交胎相比帘布层数少40 50 橡胶用量可减少20 轮胎重量可减轻5 8 胎体薄 柔软 舒适减振性好 耐磨性好 带束层周向排列 加固胎冠 周向不能伸长 极大减少滚动过程中胎面与路面间滑移磨察 故耐磨性好 与斜交胎相比耐磨性提高 抓着性好 帘布层数少 胎体软 下沉大 胎面与路面接触面积大 压力分布均匀 同时胎面周向滑移小 故抓着性好 与斜交胎相比抓着性提高10 50 行驶温度低 胎体帘线子午排列 消除交叉排列层间剪切移动 消耗能量少 生热低 帘布层数少 胎侧薄便于散热 使用寿命长 与斜交胎相比 使用寿命长50 100 子午胎缺点 侧向稳定性差 胎侧易裂口 1有内胎轮胎 结构组成 外胎内胎垫带 三按有无内胎类 一有内胎轮胎的组成及作用外胎 固着与轮辋上 与路面接触 承受内胎充气压力与车辆载荷 阻止内胎充气后膨胀 保护内胎免受机械损坏 内胎 装于外胎与轮辋之间环形胶筒 充入空气后可以支撑和分散载重 垫带 安装于内胎和平底轮辋之间 保护内胎不受磨损和挤压 2无内胎轮胎 1 结构组成 外胎2 结构特点 不使用内胎 空气直接充入外胎内腔中 胎圈外侧有环形沟纹或其他形状密封胶层 着和直径小 外胎紧密着和在专门轮辋上好 外胎内表面有专门内贴层 用以增加气密性 3 性能特点 行驶安全性高 胎体软 改善缓冲性能 高速行驶下生热小 工作温度低 使用寿命长 此外 轮胎重量轻 节省原材料 降低耗油量 缺点 对轮辋要求高 第四节 轮胎规格的表示方法 一 传统命名法1 B d BRd B 外胎名义断面宽 d 名义轮辋直径 斜交胎 R 子午胎 单位 英寸 低压胎表示方法 单位 英寸 例如 小客车轮胎 载重轮胎 工程机械轮胎和农业机械轮胎等 例35 14 35R14 35英寸外胎名义断面宽 14英寸 轮辋直径 斜交胎 R 子午胎 2 D B D 外胎外直径 B 外胎断面宽 高压胎表示方法 单位 英寸 马车胎是高压轮胎 例46 18 46英寸 外胎外直径 18英寸 外胎断面宽 3 D B D 外胎外直径 B 外胎断面宽 超低压胎表示方法 单位 毫米 如1140X7004 B d B 外胎断面宽 d 轮辋直径 欧洲国家的低压胎表示方法 单位 毫米 例185 400 185 外胎断面宽 400 轮辋直径 相当于我国7 50 16的轮胎 二 ISO国际标准表示法例 1 195 60R1485H 195 外胎断面宽单位 mm 60 扁平率H B 60 R 子午胎 14 轮辋直径 85 载荷指数 H 速度标记 235 80R22 5137 140M 235 外胎断面宽 80 扁平率H B80 R 子午胎 22 5 轮辋直径 137 双胎负荷使用指数 140 单胎负荷使用指数 M 速度标记 轮辋 是车轮一组成部分 用以连接车轮和轮胎构成一体的重要部件 起传递汽车牵引力作用 故轮胎设计必须依据轮辋规格尺寸 二 影响负荷能力的因素轮胎支撑车辆负荷的能力 取决于内腔容积及其特定的充气压力 内腔容积越大 空气容量越多 负荷能力越大 充气压力越大 负荷能力越大 1增大内腔容积的方法 假设轮胎内腔轮廓近视圆形 令R Bi 2 则断面面积为 R2 而圆筒形内腔的平均周长为2 r0 故内腔容积V为 V 2 r0X R2 2 2r0R2 1 2 2r0Bi 2其中 r0 零点半径 断面最宽点半径 Bi 内轮廓充气断面宽可见 增大零点半径和内轮廓充气断面宽 可增大内腔容积 1 增大外胎断面宽 2 增大轮辋宽度 零点半径和内轮廓充气断面宽可用轮胎断面宽和直径间接的表示出来 所以 增大这两项可以增大内腔容积 然而 为了提高汽车的稳定性 正向降低车体重心的方向发展 要求减少轮胎直径 为此 采用增大断面宽的方法予以补偿 内腔容积的大小与轮辋宽度有关 所以一般采用如下两种方法来增大内腔容积 1 增大断面宽 2 增大轮辋宽度 2 充气压力P 充气压力越大 负荷能力越大 但是充气压力不能过大 原因有二 1 P增大 胎体帘线所处原始初应力变大 降低胎体帘线承受工作负荷能力 导致里程下降 2 P增大 胎体刚性增大 且轮胎接地面积减小 接地面积上的应力增加 胎面易磨损 刺伤 故只能在一定范围内提高 五牵引性能 是指轮胎在各种道路和无路地带行驶的能力 牵引性能好 汽车就会具有较高的速度 较好的加速能力和上坡能力 从而保证汽车有较高的平均速度 附着系数 越大 滚动阻力系数f越小 牵引性能越好 第三节轮胎的滚动变形 一 法向形变1 定义 在法向负荷作用下 外胎发生断面宽B增加与断面宽H降低的变形 表示方法 压缩系数 K R0 Rc H 100 动半径Rk 在滚动作用下 轮轴中心至支撑面的距离 静半径Rc 在法向负荷作用下 轮轴中心至支撑面的距离 自由半径r0 在不承受负荷时 轮轴中心至支撑面的距离 H 标准气压下充气断面高 2 K值大小对轮胎a的影响 对缓冲性能的影响 轮胎在滚动过程中 超越障碍物时对路面凹凸不平的包含能力以及吸收冲击震动的能力 K越大 缓冲性能好 但不能过大 载重胎 K 10 12 飞机 30 35 K不能过大 why 法向形变减小胎面曲率 增大胎侧弯曲 引起胎冠接地部位外层压缩 内层伸长 而胎侧则是外层伸长 内层压缩 层间相互移动 产生剪切形变 剪切形变分布由接地中心向胎肩逐渐增大 到胎肩处最大 之后向胎侧逐渐减小 此外 法向形变还会引起胎体的改变 对斜交胎帘线间橡胶产生剪切形变 对子午胎帘线间橡胶不发生剪切形变 但胎侧帘布层帘线间距离变大 使帘布层与胎侧橡胶在圆周方向产生很大形变 斜交胎由于巨大剪切形变位于胎间处 故胎肩易发生损坏 而子午胎则易损坏胎侧 二 周向变形定义 法向负荷的作用下 轮胎断面沿滚动方向扭曲的变形表示 用断面长度变化百分率 表示 2 r0 2 rn 2 r0 100 r0 rn r0 100 影响 增大 滑移摩擦增大 增大胎面磨损 三 侧向形变定义 在侧向力作用下 轮胎断面倾斜的变形 表示方法 用轮胎中心线偏离车轮平面中心线距离 表示 影响 1 导致胎面磨损不均 2 剪切形变加大肩空肩裂损坏 3 加剧子口部位损坏 四 角向形变定义 由于侧向偏离 在接地面上胎面中心线发生形变 这种形变称为角向形变 表示 用偏离角 表示影响 易于转向 但加快胎面磨耗 第四节轮胎的滚动损失发动机产生的能量消耗于 动能 运动 势能 爬坡 机械损失 滚动损失 25 30 轮胎的滚动损失产生的原因 1 轮胎变形 硬路面上行驶 2 道路变形 软路面上行驶 3 轮胎与道路间滑移摩擦 二 滚动损失能量消耗形式 1 分子摩擦 橡胶内部分子链摩擦 帘线 界面 2 机械摩擦 轮胎与路面之间 内胎与外胎间 胎圈与轮辋之间 3 胎内空气压缩 三 滚动损失对轮胎影响 使轮胎发生早期破坏滚动损失是机械能转化为热能 橡胶和纤维帘线是热的不良导体 热量难以散发 导致轮胎内部温度逐渐升高 轮胎长期在高温下行驶会使橡胶帘线与界面粘合产生疲劳现象 造成材料及部件间粘合强度明显下降 致使轮胎发生早期损坏 四 滚动损失造成轮胎的损坏方式 胎面崩花 胎体脱层 2 断面宽膨胀率B B的选取 断面宽膨胀率B B的选值 一要适当 二要符合实际 根据相近规格 相近参数 H B值 C B值 胎冠角 k 帘线材料 胎面花纹 的轮胎充气断面宽膨胀率B B决定 B B取值在1 09 1 17之间 其值的选取要适当 符合实际 若选过大 则易造成胎侧变形及拉伸应力变大 胎肩剪切应力增加 易引起肩空肩裂和胎面胶与缓冲层剥离以及上下胎侧早期损坏 选值过小将降低轮胎负荷能力 减小接地面积 从而使轮胎耐磨性能下降 本设计取B B 1 12 则B 208 93mm H B值 H B值是技术设计中的主要参数 决定轮胎断面形状 断面宽膨胀率 外直径变化率及其使用性能 因此用作衡量D值 H值的标准 载重轮胎 普通花纹为1 10 1 20 越野花纹1 15 1 25 乘用轮胎 普通花纹为0 96 1 14 越野花纹为l 08 1 20 本设计H B 230 40 208 93 1 103 满足1 10 1 20载重普通花纹 1 轮胎类型载重轮胎行驶路面较差 H B值宜取高些 乘用轮胎行驶路面好 H B值应取低些 2 轮胎规格巨大规格轮胎 H B值应取小些 中小规格轮胎断面高小 H B值应取大些 3 C B值C B小 H B应取大些 相反C B值大 H B值宜取小些 4 胎冠角 k胎冠角大 H B值应取小些 胎冠角小 H B位宜取大些 5 帘线材料帘线材料初始摸量小 H B值取小些 帘线初始摸量大 H B值宜取大些 6 胎面花纹越野花纹 加深花纹和超加深花纹轮胎 H B值应选取略大些 以使断面宽膨胀率达到设计要求 普通花纹轮胎 H B值宜选取稍小些 衡量H B值是否适宜 需综合考虑下列因素 二 胎圈外缘曲线设计 1 胎圈着合宽度C的设计胎圈着合宽度C 轮胎两胎踵间的距离 其值根据轮辋宽度确定 包括胎圈着合宽度 着合直径和曲线弧度设计 原则 满足轮胎装卸方便和着合紧密两点要求 1 平底轮辋胎圈着合直径大于轮辋直径1 0 1 5毫米 2 斜底轮辋轮辋底座有5 倾斜角度 胎踵部分着合直径直径小1 0 2 0毫米 胎趾着合部分直径应大1 0 1 5毫米 3 深式轮辋胎圈着合宜小于轮辋直径1 0 1 5毫米 4 无内胎轮辋为保证气密性 胎圈着合直径比轮辋直径小2 3毫米 2 胎圈着合直径d的设计 设计原则 胎圈曲线弧度依据轮辋边缘曲线弧度设计 两者要很好吻合 胎踵半径R5大于轮辋相应部位半径RE0 5 1 5毫米 轮辋边缘接触的胎圈半径R4小于轮辋边缘半径RD0 5 1 5毫米 圆心低1 0 1 5毫米 3 胎圈曲线弧度设计 1 平底轮辋上使用的轮胎 倾斜角度为0 5 1 2 深式轮辋上使用的轮胎 避免扭转和挟挤内胎 胎趾倾斜角度为5 3 无内胎轮辋上使用的轮胎 倾斜角度为7 10 轮辋倾斜角度为5 较其大2 5 至距胎趾4 5毫米处 倾斜角度增大至25 大2 5 1 定义 通过断面最宽点位置的直线 它是负荷下法向形变最大的部位 2 表示 H1 H2 H1 胎圈底部到水平轴距离 H2 胎冠顶点到水平轴距离 取值范围为0 80 0 95 3 选取 需看断面内缘曲线形状及材料分布具体情况而定 要求水平轴上部长度F1和下部长度F2至少F1 F2 还应保证使用过程中不造成水平轴位移 若水平轴上移 应力集中于胎肩 若下移 则应力集中于胎圈 四 断面水平轴位置设计 还应考虑的因素 H B值 H B值大 水平轴应高些 防止应力集中于胎圈 H1 H2宜大些 反之 则相反 C B值 C B值大 水平轴应低些 防止应力集中于胎肩 即H1 H2宜小些 花纹深度 花纹沟深 冠部越厚 H1 H2宜小些 四 外胎胎面花纹设计胎面花纹的作用 传递车辆牵引力 制动力和转向力 设计要求 设计原则 1 与路面接着平稳 抓着性好 纵横两向不打滑 2 结实 耐磨性好 磨耗均匀 不裂口 并有助于降低胎体应力 3 滚动阻力小 生热低 散热快 4 震动时无噪音 自洁性好 新颖美观 便于模型加工 花纹设计内容 花纹类型 花纹深度 花纹宽度 花纹角度 花纹沟和花纹周节数设计等多项内容 一 花纹类型 分为普通花纹 混合花纹和越野花纹1 普通花纹 包括纵向花纹和横向花纹 适于在较好的水泥路面 柏油路面和泥土路面上行驶 横向花纹 烟斗形 八角形 1 横向花纹优缺点 优点 i 抓着性好 不容易打滑 耐磨性好 ii 基部不易裂口iii 不易夹石子缺点 i 花纹块大 散热差 生热大 ii 抗侧滑性差 2 纵向花纹优缺点 纵向花纹 适用于轿车胎 锯齿形 弓形 优缺点 优点 i 抗侧滑性好 ii 花纹块小 散热快 温升低 iii 滚动阻力小 缺点 i 耐磨性差 基部易裂口 ii 抗纵向打滑性差iii 易夹石子 2越野花纹花纹沟深 花纹块大 有向越野花纹 无向越野花纹 1 适用范围 适于崎岖不平的山路 矿山 建筑工地及松土路 雪泥路 砂地等路面条件较差地区 与路面抓着性好 2 特点 与路面的抓着性好 无向越野花纹防侧滑性差 自洁性亦差有向越野花纹排泥性好 但花纹行驶有方向性 3 混合花纹 轻型载重车 特点 行驶面中部用纵向花纹 花纹沟窄 两侧用横向花纹 花纹沟宽 适用范围 适于城乡之间的碎石 软土路面 4 刀槽花纹 用于轿车胎 宽0 4 0 6mm 深度5 8mm 为防止其扩散裂口 多设计成波浪式或斜线式 作用 用于提高与路面的附着力 易于散热 排水 二 花纹深度设计1 根据轮胎标准行驶里程和千公里胎面磨耗量计算 国内应用 tf 千公里胎面磨耗量 标准行驶里程 1000千公里胎面磨耗量 轮胎行使1000公里磨去的花纹沟深度单耗 轮胎花纹沟磨去1mm所行使的里程数千公里胎面磨耗量 国内现阶段约为0 14 0 2毫米 2 以轮胎内压和名义断面宽为主要因素计算载重低压轮胎tf 0 3 0 0033PB乘用超低压轮胎tf 0 20十0 001PB 3 根据胎冠宽b的确定普通花纹和混合花纹轮胎 在胎冠中心部位的花纹沟深度可取 8 10 b 越野化纹可适当加深 计算结果结合轮胎用途 规格 花纹类型 胎体强度等因素 综合确定 1 轮胎用途 轮胎用于不同车辆上花纹深度不同 高速轮胎 花纹深度宜浅些 2 轮胎规格 规格越大 花纹越深 3 花纹类型 普通 混合和越野花纹 花纹深度以越野花纹最深 混合花纹次之 普通花纹最浅 4 胎体强度 胎体帘线强度大 花纹深度可适当增加 5 工作内压 内压低 曲挠变形大 生热高 花纹深度宜浅些 6 胶料配方 应用滞后损失大 生热高的橡胶时 如丁苯胶 轮胎滚动损失增大 生热量增高 花纹深度应适当降低 7 保持花纹深度与花纹其它参数的比例关系 这些参数包括花纹沟宽度 花纹块面积 花纹周节数等 花纹深度增加 对轮胎的不利因素如下 1 滚动损失与生热量增大 2 花纹加深 花纹块蠕动增加 初期磨耗增加 3 在相同花纹形式下 花纹加深 花纹沟裂口因素加大 需相应增加基部胶厚度 4 胎圈部位应力增大 易造成早期损坏 另外 花纹深度沿行驶面宽度方向不是均等的 边部较中部深 以使基部胶厚度大体相等 减少生热量 花纹饱和度 花纹块面积与胎冠总面积之比 载重轮胎普通花纹 70 80 78 左右时耐磨性最好 越野花纹40 60 一般选50 左右 混合花纹 60 70 四 花纹角度设计花纹角度 花纹块与胎冠中心线垂线的夹角 花纹角度不得与胎冠帘线角度重合 至少要相差3度以上 以免引起花纹块底部应力集中 帘线折断 造成早期胎冠爆破 五 花纹沟壁设计形状 花纹两侧壁设计成具有一定倾斜角度 向外开放的V字形 目的 硫化易于启模 使用净化性好 支撑性高 抓着力大 并有利于改善耐磨和沟底裂口 九 胎侧补强胶和定心分度线的设计1 胎侧补强胶又称防擦线 作用 A 轮胎与高障碍物相撞时 提高抗机械损伤能力 B 隔离甩掉轮胎接地部分的泥水 设计 位置多设在胎肩切线末端 也有设在邻近切线末端的切线上 具体视轮胎断面而定 一般情况下 宽M 10 20毫米 厚度 1 2毫米2 下胎侧定心分度线 通常由三条线组成作用 A 检查轮胎装于轮辋时胎圈着合的正确性B 防止泥水从胎侧流入胎圈和轮辋之间C 排出硫化时窝藏的空气 防止产生外观质量毛病 设计 最低一条定心分度线与轮辋着合处 间距L 5 15毫米 各条宽度M 1 3毫米 高度S 0 5 1毫米 十 排气孔设计作用 排出硫化时胎坯 生胎 与模型间空气 否则由于窝藏空气将会造成花纹不清 圆角 缺胶等外观质量毛病 排气的方法就是在模型上易于窝藏空气的部位钻孔 位置 胎肩边端 厚度大 受压较迟 窝藏空气 整周钻孔 孔距5 10毫米 胎侧补强胶 模型上是凹槽 受压较迟 窝藏空气 按周3 16等分钻孔 定心分度线 模型上也是凹槽 且处于R2弧线部位 受压较迟 窝藏空气 纵向花纹模型凹条凸条交汇处及其拐角处 也易窝藏空气 整周钻孔 孔距10厘米等分 孔位距拐角处不宜大于6毫米 否则拐角处空气排泄不出 排气孔直径一般位1 5 2 0毫米 如何设计外胎内轮廓曲线 设计原则是什么 外胎内轮廓曲线设计 依据外胎外轮廓曲线形状尺寸 通过外胎内部构造的设计 计算外胎断面各基本部位的厚度 确定外胎断面内轮廓各基本部位的相应点 将这些点用一条圆滑的曲线连接起来便构成外胎内轮廓曲线 设计原则 应使外胎内轮廓曲线为一近似圆形 3 帘布挂胶厚度设计作用 缓冲和承受帘布层间的剪切应力 因此其厚度作为剪切应力的一个函数来确定 帘布每面挂胶厚度以0 2 0 3毫米为宜 4 隔离胶设计位置 外层帘布的层与层之间目的 增大对剪切应力的缓冲作用 改进帘布层之间粘合性能和滞后性能 降低生热 避免脱层损环 层数厚度 视轮胎规格和使用条件而定 应用的隔离胶层数较多时 内层较薄 外层较厚 宽度 从胎冠延伸到两胎肩下 至断面水平铀10 20毫米处 差级一般为10 15毫米 5 油皮胶设计作用 油皮胶贴于第一层帘布下面 作用是保护第一层帘线在定型硫化时不错乱 保护内胎不受帘布层粗糙表面磨损 设计 油皮胶宽度至胎圈包布边端下5 10毫米 厚度 小规格轮胎为0 4 0 6毫米 中轮胎为0 6 0 8毫米 大规格轮胎为0 8 1 0毫米 缓冲层宽度设计 本着避开胎肩应力集中区的原则确定 胎肩应力集中区在胎肩切线部位距胎肩端点1 2 2 3范围内 常用缓冲层宽度有以下三种 1 窄缓冲层 缓冲层帘布宽度较行驶面略窄 特点是粘合较好 不宜脱层 尼龙轮胎易产生肩空 肩裂 宜采用这种缓冲层 2 宽缓冲层 缓冲帘布宽度较行驶面略宽 胎面耐磨性较好 适用棉帘线轮胎 3 一窄一宽缓冲层 窄缓冲帘布较行驶面略窄 宽缓冲帘布较行驶面宽得较多 综上述两种缓冲层特点 是较理想的 缓冲胶片与缓冲帘布间差级为15 30毫米 三 胎圈结构设计目的 设计原则 1 紧密稳定地着合在轮辋上 保证轮胎与道路间各种应力的传递 2 使坚硬的胎圈逐渐地向柔软的胎侧过渡 防止应力集中和磨损子口 3 便于成型操作 关于压缩率 一 概念二 出现这种现象的原因 1 工艺过程中帘线伸张 粗度减小 2 硫化初期胶料向帘线内渗透 厚度减薄 包圈方法设计六层轮胎4 2 八层轮胎3 3 2 十层轮胎4 4 2 十二层轮胎4 4 4 十四层轮胎5 5 4或4 4 4 2 2 包圈高度设计帘布包边高度一般都超过轮辋边缘高度 延伸至下胎侧 最大高度以不超过 0 4 0 46 H处为宜 以免差级接近断面水平轴 落到大变形区 造成脱层 3 胎圈包布和钢圈包布的选用 作用 保护胎圈免受机械损伤和潮湿侵蚀的作用 材料 胎圈包布和钢圈包均为挂胶帆布 目前采用耐磨性能较好的尼龙帆布 亦可采用棉帆布和维纶帆布 结构 钢圈包布 通常为一层 包裹在钢丝圈和三角胶条之外圈 使钢圈粘结成牢固整体 胎圈包布 子口包布 包裹在胎圈外部 一般可采用一层尼龙挂胶帆布 中 大型载重轮胎尤需增加胎圈部位的坚固性及耐磨性 可设计两层尼龙挂胶帆布 4成品断面各部位厚度的确定 MA TA 缓冲胶片厚 隔离胶片厚 油皮胶厚 缓冲帘布厚 胎体帘布厚 X 1 KA KA 20 30 MB 1 35 1 6倍的TAMc 胎侧胶厚 油皮胶厚 胎体帘布厚X 1 Kc Kc 20 25 MD 钢丝圈总宽度 钢丝圈包布总厚 胎圈包布总厚 胎体帘布总厚 X 1 KD KD 10 15 一 成型机头类型常用的有半鼓式和半芯轮式等2种 主要区别在于机头肩部轮廓不同 1 半鼓式成型机头适宜成型单钢圈和胎体帘布层数较少的外胎 2 半芯轮式成型机头肩部近似外胎胎圈轮廓 用半芯轮式成型机头成型的半成品外胎 在预定型及硫化过程中 胎圈部位基本不变 适宜成型双钢丝圈或多钢丝圈的中 大型载重轮胎 半鼓式半芯轮式肩部与胎圈内缘近似于胎圈内曲线曲线相差较大缘曲线形式定型硫化时胎圈变形大胎圈变形小适用轮胎小型斜交胎大中型斜交胎规格种类钢丝圈个数单数两个或两个以上成型工艺方法层贴法套筒法 半鼓式和半芯轮式成型机头的不同 半芯轮式成型机头的设计 1 机头直径设计 Dc Dk Dk DC Dk DC 机头直径对轮胎里直径伸长值 1 30 1 552 成型机头肩部轮廓曲线设计成型机头肩部轮廓曲线设计原则 机头肩部轮廓曲线与外胎胎圈内轮廓曲线接近一致 以免定型硫化时材料移动 半芯轮式机头肩部深度b尽可能取小值 其目的一是便于成型操作和取卸胎胚 提高生产效率 二是便于滚压胎圈 保证成型质量 机头肩部轮廓曲线展开长度PB与成型后的胚胎最外层帘布展开长度pH相近或者PB稍大于pH 差值为10 20mm为宜 同规格 不同层级轮胎能够共用 水胎结构设计 1水胎结构 环形胶筒 牙子 胶嘴三部分2作用 硫化外胎的工具 内模型3要求 结构设计原则 1 水胎外缘轮廓应符合外胎内缘曲线形状的要求 保证硫化时外胎各部位受压均匀一致 2 保证水胎装卸外胎方便 且能在外胎里舒展 避免打折 B 二 内胎设计 1 内胎的作用 充入压缩气体后 使轮胎拥有弹性和载荷能力 2 设计原则 装卸方便 不打折 寿命长 3 设计要点1 内胎外直径 DH DK DK DH DK DH 1 02 1 05 2 内胎内直径D 外胎内直径 内直径收缩值 外胎内直径和内直径收缩值视轮辋种类而定 装于平底轮辋 外胎内直径等于轮辋直径加两倍垫带厚度 内直径收缩值内直径收缩值为1 02 1 05 3 内胎厚度 内胎双层厚度 对于轻型载重轮胎 其内胎成品双层厚度为4 0 5 5 对于一般需要的轮胎 只要能保证质量 尽量设计薄一点 4 配方设计要求 要求胶料具有良好的气密性及低定伸应力 同时要求弹性高 撕裂强度高 永久变形小 耐热性能好 垫带的作用 安装于内胎和平底轮辋之间 保护内胎不受磨损和挤压 子午胎结构设计1 子午胎在结构上与斜交胎不同之处结构区别 斜交胎 胎冠角为48 54 缓冲层为48 54 帘布层数多 为偶数 子午线轮胎 胎冠角为0 带束层趋近于90 帘布层数少 可奇可偶 子午胎结构设计 2 子午胎受力与变形特征1 受力 各部位内压伸张应力占内压总伸张应力的百分比 斜交胎子午胎胎体帘布层80 90 25 40 缓冲层 带束层 10 20 60 75 胎圈比斜交胎高30 40 变形斜交胎子午胎胎侧不易变形胎侧软 易变形 承受应力大 法向变形比斜交胎大25 30 中部橡胶所受应力大 易疲劳裂口 3子午胎受力特征总结 a 带束层是承受内压伸张应力主要部件 b 最大剪切应力产生在带束层边端 c 钢丝圈承受的内压伸张应力较高 d 胎侧承受应力较大 帘线强度得到了充分利用 设计的基本原则 使应力分布更为合理 材料性能得以充分利用 设计重点 a 改进胎肩 胎圈设计 解决脱层 磨损问题b 改进胎侧设计 解决侧向稳定性差问题 结构设计的主要内容 包括断面设计 花纹设计 胎体设计 带束层设计 胎圈设计 成型机头设计等内容 4结构设计的基本内容 断面设计 原则 本着使应力集中于胎冠原则 以便解决上述问题 1 BDH1 B D 2 B B B B D D D D 斜交胎尼龙胎体B B为1 08 1 15 3 H 1 2 D d H B值 0 9 1 05比斜交胎 1 1 1 2 小些why 为了提高子午胎胎侧刚性 使应力比较集中于胎冠 减小胎侧所受应力 改善胎肩胎圈易早期损坏和侧向稳定性差的问题 此外 尚可节省原材料 降低成本 2 断面水平轴设计 H1 H2斜交胎 0 8 0 95子午胎 1 1 12Why H1 H2增大 水平轴上移 法向形变最大值靠近胎冠 减小胎圈受力 变形 改善脱层和磨损 3 胎圈间距 较斜交胎大些 这样可增加胎侧刚性 也可改善耐磨性 4 行驶面宽度b和弧度高hb较斜交胎宽些 h小些 可使冠部扁平增加侧向稳定性 提高耐磨性 断面水平轴设计 子午胎胎冠角小 帘布层数少 胎侧柔软 胎圈刚性不足 受力较大 与斜交胎比约高30 40 因此胎圈需要加强 并使加强的胎圈与柔软的胎侧间有一个适宜的刚性过渡 以防胎圈脱层 断裂等损坏 胎圈设计 胎圈补强带 加强层 作用 1 防止下胎侧帘布脱层和断裂2 提高侧向稳定性3 防止胎圈与轮辋磨擦 第一节概述 轮胎配方整体设计在进行轮胎的配方设计时 为什么要考虑整体设计 轮胎在使用时 产生复杂变形和生热 使胶料界面层及胶料与帘线结合界面产生破坏 因此应使各部位形变趋于一致 当界面层分子链之间为化学键结合 形成均一空间结构时 才能使轮胎具有最长的使用寿命 因此考虑外胎配方需要特别注意各部件的胶料配合 主要从以下两个方面加以考虑 一 轮胎整体结构各部件定伸强度的配合 二 轮胎整体结构各部位硫化速度的配合 轮胎配方整体设计的意义及配备是什么 轮胎整体各部位在定伸强度下的配备 使受力不均匀的各部件间形变趋于一致 轮胎整体各部位硫化速度的配备 使界面层形成由化学键构成的均一的空间结构 轮胎整体结构各部位定伸强度 300 定伸 的配合 定伸强度高 说明交联密度大 在同样外力作用下 定伸强度高的试样的形变值比低定伸者小 所以 为使轮胎各部位形变量趋于一致 可根据轮胎在运转过程中各部位所受外力的大小来配备相应的定伸强度 即受力大的部位 配以定伸强度大的胶料 使形变相应减小 受力小的部位 配以定伸强度小的胶料 使形变相应增大 从而达到各部位形变率趋于一致的效果 定伸强度可取以下两种配备 定伸强度 将硫化橡胶试片伸长300 时 橡胶的强度 1 定伸强度由胎面至内层逐渐减小的 阶梯形 分布 为什么要进行这种配备 由于轮胎在运转时 外力是由胎面传像内层的 又因为胶料是弹性体 即外力被胶料的弹性形变吸收 传到内层时就逐渐减小 所以可取这种配备 为什么要进行这种配备 此种配备是根据轮胎承受应力的中心是缓冲层决定的 一般NR或者NR为主的轮胎 广泛应用第一种 合成胶或者合成的参用比例高的 采用后一种 由于硬度随定伸强度升高而升高 所以定伸强度这两种配备 也标志着硬度有着这两种配备 2 缓冲层定伸强度最高 胎面胶稍低或相等的 山峰形 定伸分布 二 轮胎整体结构各部位硫化速度的配合 由于轮胎是截面厚度不等的厚壁制品 所用橡胶 纤维帘线等材料的导热性不良 硫化时各部位升温速度不同 内部温度是阶梯分布 是一种不等温过程 因此进行配方设计时应合理设计各部胶料的硫化速度和各部位胶料硫化平坦范围 合理设计各部胶料的硫化速度 使受热迟 温度低的部位硫化速度快些 而受热早 温度高的部位硫化速度慢些 从而达到速度协调 同步硫化 这样界面层才能形成化学键均一的空间结构 正确配备各部位胶料硫化平坦范围 使在正硫化时 各部位硫化程度深线趋于一致 避免个别部件硫化程度过深或过浅 怎样合理设计 第二节普通结构轮胎配方设计 普通结构轮胎中的主要橡胶部件包括 胎面胶 胎面上层胶 胎面下层胶 胎侧胶 胎体胶等 由于整个胎面同时满足各种性能要求困难 因此常使用三方四块的结构形式 胎面上层 下层 胎侧全分开 采用三种不同配方的胶料 一 胎面上层胶的性能要求 承受外部应力最苛刻的一个部件 直接与地面接触摩擦 使轮胎在运行过程中具有牵引力 耐磨损 耐刺伤 缓冲冲击及防滑等性能 损坏形式主要是 1 胎面磨光 2 花纹沟裂口 性能要求 i 较好的耐磨性磨耗机理有撕裂磨耗 疲劳磨耗等 在普通行驶条件下 载重轮胎在平路面上行驶时 在中等负荷和中等速度下 磨耗机理被认为是疲劳磨耗 为了保证胎面上层胶具有优越的耐磨性 其胶料需具有 较高的弹性 抗张强度 撕裂强度 耐疲劳和耐热氧老化性能 ii 较高的摩擦系数胎面上层胶直接与路面相接处 为提高其抗滑性需具有较高的摩擦系数 二 胎面下层胶的性能要求 处于花纹沟底 损坏形式主要是裂口 裂口的种类及原因 1 曲挠疲劳裂口 变形 应力集中于花纹沟 裂口 2 臭氧老化裂口 花纹沟在曲挠疲劳的同时 受臭氧侵袭 臭氧化薄膜 应力分布不均 薄膜龟裂 露出表面 继续氧化 裂口 3 日光老化裂口 日光特别是短波紫外光辐射 可使橡胶及其交联结构裂解 从而产生裂口 所以防止裂口 胶料应具有 良好的弹性 较低的生热以及抗氧抗臭氧老化性能 1性能要求 位于法向形变最大部位 经受频繁的曲挠变形 所以要求胶料有优异的耐曲挠龟裂性能 抗臭氧 热氧老化及日晒等天候老化性能 此外 尚要求胶料具有较好的粘合性 硫化平坦性 胶侧最薄 受热比较早 温度高 要使其硫化速度慢 硫化平坦线宽一些 二胎侧胶 包括缓冲胶 帘布外层胶和内层胶 通过对损坏轮胎的分析表明 绝大多数轮胎的胎体胶是起始损坏的弱点 故而提高胎体胶的抗起始损坏能力 便可延长胎面胶的耐久性 1 胎体胶损坏形式 脱层 胎面 缓冲层 缓冲层 外层 外层 内层之间 帘线 浸胶层 橡胶体系破坏 最终引起剥离 2 损坏位置 从抬肩靠近胎体的部位开始 3 损坏原因 轮胎滚动损失生热 胎体温度升高 120度 使硫化胶物理性能下降 引起热疲劳脱层损失 胎体胶被轮胎的离心力所造成的应力损坏 三胎体胶 所以胎体胶应满足下述性能要求 定伸强度高 弹性好 生热低 以便增加胎体的坚韧性 改善各部件应力 应变特性 但定伸强度的提高是有一定的限度的 过大则硬度增加 弹性降低 并增加生热性 导致胎体帘线受力增加 容易断裂 所以应在保证胶料有足够弹性 生热低的前提下提高定伸强度 耐动态 耐老化和耐高温性能好 与胎体帘线粘合性能好 性能要求 99 1水胎 胶囊胶料配方设计性能要求 水胎与胶囊作用相同 用以硫化外胎做内模型用 并需充入过热水或高压蒸汽 在高温下使用 同时要经受上百次反复硫化外胎的装卸操作 因此水胎和胶囊胶料要求应具有良好的耐热性 耐老化性 耐高温撕裂和耐屈挠疲劳性能 而且还应有良好的耐水性能 水胎 胶囊胶料物理机械性能指标可由生产厂自行控制 五水胎 胶囊 内胎 垫带胶料配方设计 1性能要求 优异的气密性 耐热性 耐老化性和耐曲挠性以及较高的弹性和较小的形变 2配方设计 1 生胶 过去用NR 但由于NR耐老化性较差 气密性不够 目前推广应用IIR 气密性好 含胶率不低于62 为保证弹性 2 填充补强体系 半补强炉黑 快压出炉黑并用或单用 用量40 50份 3 软化体系 石蜡 1 5 2份 和凡士林 3 5份 比较适宜 2内胎配方设计 1 101 内胎的作用 充入压缩气体后 使轮胎拥有弹性和载荷能力 设计原则 装卸方便 不打折 寿命长 性能要求 内胎胎壁较薄 充入压缩空气后 在高温和伸张状态下使用 并保持稳定的气压 因此要求胶料具有良好的气密性及低定伸应力 同时要求弹性高 撕裂强度高 永久变形小 耐热性能好 内胎胶料物理机械性能指标根据不同胶种有不同要求 见表所列 内胎胶料配方特点 常用生胶品种为纯天然橡胶或掺用30 SBR 由于丁基胶具有极佳的气密性和耐热性能 而且形变小 已成为制造内胎最适宜的胶种 得以广泛应用 2 内胎胶料配方设计 102 作用及性能要求 垫带只起保护内胎免受磨损和挤压的作用 因此只要求胶料具有一定的强伸性能 较小的永久变形 还有较好的耐屈挠 耐老化性能 3垫带胶料配方设计 第一节概述一 胶管构造1 内胶层 胶管最内层 直接与输送介质相接触 长期受介质浸泡 腐蚀 摩擦 冲击 作用 密闭介质 保护骨架要求 致密性好 耐介质腐蚀 耐磨耗 有一定厚度 2 强力层 作用 承受胶管在使用中的压力要求 有一定的强度和刚度 并保持在压力下不变形 材料 棉 人造丝 尼龙 聚酯 钢丝增强效果逐渐升高3 外胶层 作用 保护强力层及内胶层 使之不受外界损伤 浸蚀 要求 耐磨 耐热 耐酸 碱 油类等的侵蚀 耐日光照射 第一章胶管 2 规格表示方法 注意单位 1 一般规格表示方法 以内径 骨架层数 长度及耐压程度表示 例如 25 3P 20m 0 5 5 夹布输水胶管25 内径为25mm3 骨架层数20 胶管长度0 5 胶管工作压力为0 5MPa或5kg cm P 夹布C B 纤维S 缠绕B 编织W B 钢丝编织 2 其他表示方法 如 250 272 200 1m 0 6 6 扩口型排泥胶管 其中 250 表示内直径为250mm 272 200 表示管端扩口部位 272 扩口直径200 扩口长度1m 表示胶管长度为1m 0 6 6 表示胶管能承受的工作压力为0 6MPa 6kg cm2 1 按产品结构分类a夹布胶管 以涂胶织物 胶布 作为骨架材料制成的 b编织胶管 以各种线材 纤维线或金属丝 作为骨架材料经编织制成的胶管 c缠绕胶管 以各种线材 纤维线或金属丝 作为骨架材料经缠绕制成的胶管 d针织胶管 以棉线或其它纤维作为骨架材料经针织而成的胶管 e其他胶管 纯胶管 钻探胶管 合成树脂软胶管 五 胶管的分类 一 胶管结构分类胶管按产品的结构不同分成五大类 夹布胶管 编织胶管 缠绕胶管 针织胶管 其他胶管二不同结构胶管的结构特点及性能特点 一 夹布胶管1构造 内胶层 夹布层 外胶层 第二节不同结构胶管的特点 2 结构特点 强力层由平纹胶帆布层包卷在内胶层上 布的经纬线与胶管的轴线成45 角3 性能特点 优点 制造容易 规格多 口径范围广泛 管件挺性好 缺点 结构不合理 存在局限性 具体表现在以下四个方面 1 胶管变形大 包覆角不是平衡角 内压下发生严重变形 直径变大 长度缩小 2 材料利用率低 增强层材料固有强力得不到充分发挥 材料消耗大 3 屈挠性差 层数多 弯曲半径大 弯曲时易打折 4 一般采用硬芯法成型 长度受限制 难以实现机械化 自动化 连续化生产 效率低 劳动强度大 1 构造 内胶层 编织层 外胶层 若多层编织 其编织层之间可加中间胶层或粘合胶浆 2 结构特点 将钢丝或合股钢丝按平衡角 54 44 编织在内胶层上作骨架材料 二 编织胶管 3 性能特点 优点 1 耐压能力高 承压时的扭转 膨胀 伸缩变形均小 抗冲击性能好 2 与夹布胶管比 材料利用率高 3 耐屈挠性能好 可弯曲 不易打折 4 可用软芯法或无芯法生产 可生产大长度胶管 缺点 编织时各线之间呈交织状态 有重叠 在骨架材料上附加有弯曲应力 各线之间相互摩擦 切割 消弱 易使骨架材料发生早期折断或者损坏 限制胶管屈挠变形 降低寿命 1 构造 内胶层 缠绕层 外胶层 2 结构特点 将骨架帘线按平衡角呈螺旋状缠绕在管坯上 第一层和第二层分别向左向右缠绕 同层强力线相互平行 相邻层强力线的方向与胶管的纵轴对称 两层缠绕层相当于一层编织层 各层间用胶浆或者胶片隔离 缠绕层 缠绕层 三 缠绕胶管 3 优缺点 除具有编织胶管的优点外 还有如下优点 1 其结构比编织胶管更合理 材料利用率更高 与相同规格 相同材料的编织胶管相比重量可减轻20 2 承压能力高 避免了编织线材交织摩擦损耗 更有效的发挥了骨架材料的功能 从而承压能力高 3 耐屈挠性好 由于缠绕胶管的增强材料位移自由 各缠绕层间具有胶层间隔 故具有优良的屈挠性 可弯曲半径小 4 耐疲劳 耐冲击性好 各缠绕层间有胶层间隔 起到较好的缓冲作用 使用寿命也得到延长 5 生产效率高 缠绕机由于无交叉 其速度为编织机的几倍 效率高 6 耐压范围宽 可适用于各种口径的低压或高压胶管 1 平衡角的含义 即平行于管轴的纵线与螺旋缠绕线切线的夹角 按该角度包覆增强层的胶管在承受内压时 其管体仍能保持原来的直径和长度 且体积是最大值 这个角度为平衡角 2 平衡角的推导几点假设 1 把胶管骨架视为两端封闭了的薄壁圆筒2 不考虑外胶层的强度3 内胶层只是传递对骨架等作用的流体压力的弹性介质4 胶管压力主要由胶管骨架层承受 三 平衡角的设计 弹性力 P SA其纵断面上的弹性力 Pt 1t PD 2 t PDt 2其横断面上的弹性力 P D 2 D PD 4 D PD2 4当周向力和轴向力合力夹角等于编织角时 胶管在内压力作用下长度和直径保持不变 此时角度即为平衡角 由图知tan D t 1 tan Pt P D PDt 2 D2P 4 2t D 2 1 代入 2 tan 2 tan 54044 1 周向应力 2 轴向应力 设胶管直径为D 厚度为 工作压力为P 取编织螺旋中的一个螺距为t 然后将螺旋展开 得一直角三角形 如图 平衡角的推导过程 当编织角不为平衡角时 充内压后 胶管的直径 长度及体积会发生怎样的变化呢 V tD2 4 L cos 4 L sin 2 L3 sin cos 4 对体积求二阶导数 则 V L3 4 7sin2 cos 2cos2 将 54044 代入上式 得V 0所以 当编织角为平衡角时 胶管体积最大 五工作压力 安全系数 爆破压力 试验压力 胶管的工作压力 P 是指胶管的工作条件 是胶管的强度和耐久性得到保证的情况下能输送物料的最大压力 安全系数 C 为了保证胶管在使用过程中有一定的安全性 在设计胶管增强层层数时 需把增强层层数放宽一定的范围 这个范围的值就是安全系数 一般来说 输水管可取2 3 输送酸碱油等介质胶管取4 5 耐热胶管则可取7 8 爆破压力值基本上是胶管工作压力与安全系数的乘积 即 P爆 C P试验压力是用以检验产品是否合格的指标 一般是静压力试验 其值为爆破压力的0 5 0 6倍 六 编织胶管设计计算 一 纤维编织胶管爆破压力的计算 应用薄壁容器在内压作用下受力原理 以周向应力 1计算 以增强层编织螺距为基本单元 设编织机锭子数为N 每锭纱线总数为n 编织层数为i 则编织总根数为Nni 若每根纱线强度为KB 则编织层总强力为KBNni 其在纵轴上的分力为 KBNnisin 此力与长度为t的胶管纵断面上的弹性力相平衡 纵断面的弹性力 1t PD 2 t PDt 2 KBNnisin c PDt 2PC 2KBNnisin Dt P爆 PC 2KBNnisin Dt 又因为 tan D tt D tan P爆 2KBNnisin tan D2 将 54044 代入P爆 0 735 KBNni D2 引入各项修正系数 P编爆 0 735NniKBC3 D计2 1 2 C12 编织线相对伸长率C1 编织角度的修正系数C3 综合修正系数编织层数1234C30 85 0 900 70 0 800 60 0 650 50D计 计算直径D计1 内径 2 内 内胶厚度 2d0 编织线粗度 D计2 D内径 2 内 4d0 2d中 中胶厚度 2d0 P爆 PC 2KBNnisin Dt P钢编爆 k NnKBC3 D计i2C12 k 不同编织层数的计算系数编织层数1234计算层数0 7351 1051 2871 378C3 多根钢丝编织的不均匀修正系数 可查 D计i 第i层的计算直径 2 钢丝编织胶管耐压强度计算 1 耐压强度计算Ni 总缠绕根数C4 棉线或钢丝的强力修正系数值 合股钢丝取值为0 9 0 95C3 缠绕层数影响缠绕不均匀性的修正系数 两个单向层为一个缠绕层 不同缠绕层的C3 值 缠绕层数123C3 0 900 800 75 七 缠绕胶管计算 其骨架结构为帆布 其经纬线呈90度交织 一般经纬线与管轴成45度1 爆破压力计算 取1cm长胶管 且假设1cm宽布的最低强度为KB 因胶管纵向爆破的可能性大 因此由周向应力值计算 周向力 1 1 PD 2 1 PD 2设布层数为i 则布强度为ibKB b 1 sin 其在Y轴上分力为ibKB sin isin KB sin iKB sin2 八 夹布胶管结构计算 因为布的经纬线都发生作用 所以布强度以2倍计算 设布的安全系数为C即C PD 2 2isin KB sin 将 45度代入 得 C PD 2 2iKB 1 2 iKB P爆 PC 2iKB D计 引入修正系数 P夹爆 2iKB C2 D计 C2 夹布层厚度对管壁的修正系数2 夹布层数计算 i PCD计 2KB C2 P 工作压力 制造胶管用胶料的要求是多方面的 但主要可从胶管的使用性能和制造工艺两方面来考虑 一 制造胶管用胶料的使用性能要求用于胶管各部件的胶料 主要有内层胶 外胶层 中胶擦布胶及胶浆料等多种 1 内层胶 直接与输送的物质接触 因此 不论输送何种介质 都需要具有良好的致密性 对输送的介质要有相应的抗耐性和一定的耐磨性 同时由于大部分胶管是在动态情况下使用的 且承压状态比较复杂 因此作为内层胶都必须有一定的拉伸强度 扯断伸长率 弹性及耐老化等基本的物理性能 第四节胶管的配方设计 2 外层胶位于胶管最外层 直接与外界环境相接触 除了具有与内层胶相应的性能之外 还要具有一定的耐磨及抗撕裂性 对长期暴露在大气中的胶管 应具有优异的耐老化性能 3 中胶 擦布胶 胶浆作用 保证胶管的骨架层与内 外胶层之间的紧密结合 作为中胶 应能充分填满骨架层之间的空隙 起到缓冲作用 以提高管体结构的密实性和整体性 减少管体在动态情况下骨架材料之间的摩擦疲劳和生热影响 性能要求 胶浆和擦布胶要能有效的渗入纤维及织物结构中 以提高多部件间的温度 因此 要求它们有良好的流动性 粘着性及对织物的渗透性 此外也应具有足够的拉伸强度 扯断伸长率 弹性及耐曲挠疲劳等物理机械性能 一 普通胶管配方设计普通胶管 包括常温下输送空气 其它惰性气体 水及中性气体等一般用途胶管 它是相对于特殊用途条件下的特殊胶管而言的 1 内层胶 1 生胶选择 性能要求 致密性好 耐腐蚀耐磨 采用并用 以NR SBR为主或者NR SBR BR 含胶率25 30 NR 综合性能好 尤其适于制造高弹性 高耐磨特性胶管 SBR 可获得较好的定型性 作为内层胶料BR 与NR SBR并用可改善加工性能 二 配方设计 特种性能胶管各胶层胶料的配合原则 首先应根据工作层 与介质直接接触的胶层的性能要求而选配 至于其他各胶层 则以相应的使用性能和工艺特点进行配合 现列举几种如下 1 耐油胶管配方设计要点生胶选择与油的极性相差越大越好 以提高其抗耐性 一般选溶度参数2以上 应提高硫化胶交联密度 硫化体系用硫或无硫配方 生成交联键 键能高的耐油效果好 增塑剂用量需少 需不溶于介质 不抽出 不加速老化 补强剂选活性填料 用量可适当增加 以提高对油的抗溶胀性 用不能被油料抽出的防老剂 二 特种胶管配方设计 硫化胶的耐油性主要取决于橡胶 硫化体系以及所用油的化学性质 油类通常是非极性的 所以含有极性基团的橡胶如丁腈橡胶 氯丁橡胶 两者极性相差较大 对非极性的油类有良好的稳定性 再者橡胶的硫化体系对改善耐油性有重要影响 一般说来 耐油性随交联密度的增加 网络结构中自由体积的减小而使油的渗入和扩散困难 从而增加耐油性 另外 与交联键的类型亦有关 用过氧化物硫化或有效硫黄硫化的胶料 如丁腈胶 比用普通硫黄硫化体系的胶料的耐油性要好 对作为填充补强剂的炭黑而言 虽无直接影响 但间接影响耐油性 主要表现在两个方面 一是增加炭黑的使用分数 降低了胶料中橡胶的体积分数 可以提高胶料的耐油性 另一方面填充的炭黑都具有活性 而且活性越高可增加硫化胶的交联密度 增强橡胶分子之间的结合力 从而增强了抗油渗透和膨胀能力 所以提高了橡胶制品的耐油性能 因此若从耐油性的角度说 在胶料中填充的炭黑粒子越小 活性越高 但在实际应用中 往往要求耐油的胶管也同时在温度较高的条件下使用 所以同时要求既耐油也耐热 这就要综合考虑产品的实际使用条件和加工工艺 往往采取硬质高耐磨炭黑和软质通用 快压出半补强等炭黑并用的方法 软质炭黑品种加工性能也比较好 特别是挤出胶管 如使用粒子居中 结构稍高的快压出 N550 炭黑则制品尺寸稳定 表面光滑 是常选用的炭黑品种之一 2耐酸 碱胶管 该种胶管长期使用在与化学药品接触的场合 化学药品主要是各种酸 碱 盐溶液 由于它们对橡胶制品的氧化作用 常常引起橡胶和配合剂的分解 造成硫化胶的腐蚀或引起橡胶的溶胀 对耐酸 碱要求不高的胶管 可采用天然橡胶或与丁腈橡胶 氯丁橡胶并用 对接触腐蚀性较强的介质的胶管 可选用丁基橡胶 氯磺化聚乙烯橡胶 氟橡胶等特种橡胶 采用的硫化体系要本着增加交联密度 提高硫化胶的弹性模量 是提高硫化胶耐化学腐蚀介质的重要措施 填充剂 耐化学腐蚀介质的胶料配方所选用的填充剂应具有化学惰性 不易和化学腐蚀介质反应 不被浸蚀 不含水溶性电解质等为原则 炭黑对化学腐蚀介质一般比较稳定 填加炭黑也增加了胶料的交联密度 提高硫化胶的弹性模量 对提高胶料的耐腐蚀性能有利 根据胶料的力学性能要求选择炭黑的品种和填充量 如根据硬度要求决定炭黑填充分数 胶管配方中一般选用高耐磨炭黑或半补强炭黑 或两者并用效果更好 其它填料可选用硫酸钡 陶土等 在保证物理性能和加工性能的前提下 可适当增加