子午线轮胎与斜交胎

子午线轮胎与斜交胎什么叫做斜交胎，什么叫做子午胎，这是外行朋友经常问到的问题。轮胎有多种分类。斜交胎和子午胎都属于充气轮胎，它们是根据胎体帘布的贴合形式 不同而被分别命名的。充气轮胎主要由橡胶部件和帘布层构成。别看外表上轮胎“浑身”都是橡胶，但橡胶在 轮胎胎体中只起有组合胎体各部件、密封、耐磨、抗刺扎及部分缓冲等作用，并不真正“出 力”，真正“出力”的是隐藏在橡胶里面的帘布。帘布，又称帘子布或帘子线、帘线。虽然叫做布，但帘布却根本就不像是布。这是一 种经线较粗且编织较密，纬线较细且编织较疏的织物。如果铺展开来，帘布有些像“竹帘子” 你可以把其经线想象成竹条、纬线想象成把竹条编连在一起的棉线。就因这种相象， 所以它才有了与“帘子”结缘的名字。常用的帘布有棉帘布，尼龙帘布、人造丝帘布、聚酯帘布、钢丝帘布等。帘布在轮胎中被用作骨架材料，是轮胎的主要受力部件。也就是说，轮胎所受的充气 压力和车辆负荷，阻止内胎充气后的膨胀、保护内胎免受机械损伤、传递牵引力和制动力 等“出力”的活儿，几乎全都是由帘布这位隐藏在轮胎橡胶之中的“无名英雄”来承担的。在 这方面，出头露面的橡胶出力并不大。因轮胎要靠“帘布”来出力，帘布经线的强度大小便决定着轮胎的性能，并进而影响了 轮胎制造工艺的发展。早期，人们用棉纤维来纺织帘布。由于棉纤维帘布强度偏低，为了减少帘线的受力， 人们一方面增加帘布的层数，一方面使胎体中的帘布层经线按一定的角度相互交叉排列。 因相邻两层的帘布经线相互倾斜交叉，故而人们便把这种帘布贴合形式的轮胎称为“斜交胎” 。人们把帘线与胎冠中心线垂直相交的角度称为“胎冠角”。 “斜交胎”的胎冠角一般在 “4854°范围内。为了标识轮胎在规定使用条件下所能承受的最大允许负荷强度，在早期的轮胎中引入 了层级这一概念。它源起于棉帘布层所能承受的最大允许负荷，如果这条轮胎是由四层帘 布贴合而成，即为四层级，它标志着这条轮胎所能承受的是四层级范围内的负荷。随着合成纤维帘线等一些强力更高的帘线的出现并在轮胎中的普及使用，使用新纤维 帘线的轮胎的层级数便高出了其实际的层数。也就是说，层级数便再不能反映轮胎帘布层 的实际层数。一般来说，实际层数都低于层级数。如 10 层级的轮胎，其帘布层可能只有 6 层或 8 层。为了使轮胎内的帘线受力均匀，斜交胎的帘布层层数都是偶数。因此，斜交胎的层级 也都是偶数。机动车轮胎的层级一般在 420 层级之间，也有高于 20 层级的。斜交胎是受帘线强力不足的限制下而发展定型下来的一类轮胎，也是到目前为止沿用 时间最长，使用较广的传统结构轮胎。这类轮胎的优点是胎体坚固，负荷变形小，胎侧不 易损伤，转向与制动等性能良好；此外生产历史长、技术好掌握、生产效率高、加工费用 低。因这种轮胎内在结构直接影响轮胎的使用性能，所以斜交胎也带有与生俱来的不足， 这就是：原材料消耗多，在使用过程中磨损大，抓着性能差，行驶起来滚动阻力大，胎体 内升温高。汽车安装这种轮胎，不但油耗大，而且行驶速度和连续行驶里程均受到相当大 的限制。在国外发达地区上世纪六十年代初期斜交胎的生产还占主要地位，从六十年代中 期开始特别是到六十年代末期其所占比例便直线下降，目前在发达国家和地区已降至 20% 以下，而我国机动车用斜交胎的产量尚占同规格轮胎产量的 60%以上。随着社会的进步，不断有新的强度更高的帘子线纤维材料被研制出来并投入使用，由 此也带来了轮胎胎体结构的革新。子午线轮胎就是在这种背景下，成了斜交胎的换代产品。子午线轮胎，简称子午胎。这也是以帘子线为骨架材料经贴合工艺而制造的一种充气 轮胎。在地球仪表面的图形上，常标有一条条连接南北极极点的线，这就是子午线。如果把 子午线轮胎经过胎侧的帘子线暴露出来，并把其端点想象延伸至轮胎轴线位置，这时再看 这种轮胎的帘线排列，就非常像地球仪上的子午线排列。子午线轮胎也就因此而得名。又 因为子午线是地球的经线，早年也有人称子午胎为“经线胎”。子午胎的英语名称为“radial tire”，其中“radial”的意思是“幅射状的”，则“radial tire”直译 就是幅射状轮胎。这也很形象。如果你把轮胎投影形成的两个圆环的内圆环当作太阳，那 么，胎侧排列的帘线就非常像光芒四射的幅射线。称之为“radial tire”可谓名符其实。就因子午胎的英语名称为“radial tire”，所以，其国际间通行的标识中都以“R”作为子午 胎的代号。例如，某轮胎上标有“900R20”标记，这就是说它是子午胎；若标识的是“900 20”，则说明它是斜交胎。子午胎帘线的经线在胎体内从轮胎趾口的一边伸向另一边，呈不封口的圆环状。其胎 冠角在 015°范围内。这些帘线构成的轮胎骨架层，专业上称之为 “帘布层”。因为帘线全靠经线来产生强力，纬线只起连接相邻经线的作用，用手轻轻一扯就会断 开。如果仅靠帘子线的纬线和橡胶产生的强力，在被充以气体或被驱动、制动时，子午胎 便极易从两经线间断开。为了根治这“薄弱环节”，沿轮胎的周向，在胎冠胶与帘布层之间， 给帘布层箍上了一圈由若干层帘线组成的“束带”，称为“带束层”。带束层通常以强度很高、 拉伸变形很小的纤维帘布(如玻璃纤维、聚酰胺纤维等高强度材料)或钢丝帘布来制成。一般的，帘布层的材料均为钢丝，带束层的材料却有可能是钢丝，也有可能是尼龙之 类的纤维材料。凡帘布层与带束层均为钢丝帘布的，称为全钢丝子午线轮胎，简称“全钢胎” ；若帘布层为钢丝帘布，带束层为尼龙一类纤维材料帘布的，则称为半钢胎。通常，乘用 机动车安装的多是“半钢胎”；而载重机动车则或是安装“全钢胎”，或是安装斜交胎。斜交胎没有钢丝帘线的，当然也就没有全钢或半钢斜交胎之说。只要说“全钢胎”或半 钢胎，那肯定是指子午胎。因棉纤维等天然纤维类帘线强力偏低不宜用来制造子午胎，所 以今天也没有用棉帘线等天然纤维帘线制造子午胎的。这就在骨架材料的材质上，使二者 具有了部分区别。如果把橡胶看作水泥的话，胎体内的帘线就像钢筋。这样就使以橡胶为肌肉以帘线为 骨架的轮胎具有了承受各种力的强力。早在 l913 年，英国人格雷(Gray)和斯洛珀(Sloper)就已经发明了子午线轮胎，但技术上 并不成熟。直到法国的米其林公司研究用多层小角度钢丝带束层从胎体上对胎体形状给以 固定，并于 1948 年首先投入生产，子午线轮胎才正式步入取代斜交胎的历程。子午线轮胎骨架结构上的特点，赋予了这种轮胎许多优异性能，并由之产生了一些显 著的技术经济效果。较之斜交胎，它有如下优点：1节省原材料。由于胎体帘线依子午向排列，和轮胎变形方向一致，可更有效地利用 帘线强度，因而可以减少帘布层数和相应的橡胶用量。与斜交胎相比，帘布层数可减少 4050%，橡胶用量可减少约 20%，使轮胎重量减轻 58%。2减振性能好。由于胎体薄，柔软，故而可明显降低震动冲击，使行驶平稳，乘坐舒 适；并可减少因剧烈震动引起的机件磨损，减少维修费用。3耐磨性能好。周向排列的带束层加固了胎冠，使周向不能伸张，大幅度减少了轮胎 滚动过程中胎面沿路面的滑移摩擦，显著提高了胎面的耐磨性能和抗机械损伤性能。耐磨性能较斜交胎可提高 3070%左右。4抓着性好。胎体柔软，下沉大，胎面与路面接触面积大，接触压力分布均匀。此外 胎冠刚性大，胎面周向滑移小，因此，胎面与路面抓着性能好，较斜交胎抓着力可提高 1050%。牵引性能和越野性能好，行驶安全。在泥泞路面和冰雪路面行驶时，打滑现象 少，通过性好；在山区行驶时，爬坡性能很好。5运行升温低。子午胎帘线的排列方式，消除了斜交胎交叉排列层间剪切移动造成的 内部磨擦，因此生热低，消耗能量少。此外，由于胎体帘布层数较少，胎侧较薄，也便于 内部积热的散发。所以，这种轮胎较斜交胎在运行时胎内的积热低，在一般情况下，可低 3070%。例如斜交胎以 69 公里小时速度行驶，内部积温可达 120；子午线轮胎以 110 公里小时速度行驶，内部积温仅为 104。由于运行积温低，可以提高车辆行驶速度； 在通常情况下，可以提高 2030%。伴随着能量消耗的减少，耗油量相应降低；和斜交胎 相比，耗油量可降低 513%。这不仅节约燃料费用，而且也有利于减少空气污染。使用寿命长。各项优越性能综合反映在使用寿命上，子午胎行驶里程和普通结构 轮胎相比，可提高 50100%，一般路面可达 10 万公里以上，好路面可达 14 万公里，坏 路面可达 7 万公里左右。当然，子午线轮胎也并不十全十美，它也存有一些不易克服的缺点。如侧向稳定性较 差、胎侧易裂口、制造工艺复杂，生产效率较低、成本较高等。由于制造难度大，成本高， 同规格的子午胎售价也远高于斜交胎。目前，山东省有斜交胎生产的企业估计在 300 家以上，投产子午胎的轮胎企业却只有 18 家，但这 18 家企业子午胎的产量却接近全省轮胎总产量的 40%。在全国 10 个全钢丝载 重子午胎“中国名牌”中，山东就占了 5 个。如果斜交胎是轮胎生产技术史上第一阶段的代表产品的话，那么子午胎则无疑是轮胎 生产技术史上第二阶段的代表产品。将来，很有可能会有轮胎生产技术史上第三阶段的代 表产品来取代子午胎。这是肯定的。因为世界每天都在进步，轮胎制造业也是！