淺析重卡輪胎壽命影響因素

1、  輪胎的功能
載重汽車輪胎是汽車彈性懸掛元件的重要組成部分，某型載重汽車近百噸的重量就由幾個輪胎組承受，輪胎組成為汽車和地面之間力傳遞部件，不但在服役過程中保證汽車安全行駛和剎車，還必須吸收汽車顛簸過程中產生的巨大能量和衝擊作用，承受汽車頻繁剎車過程中的交變應力作用和熱歷程。因此載重汽車輪胎是受力狀況最複雜、使用條件最苛刻、結構也最為複雜的橡膠製品，其性能好壞將直接影響行駛安全。
輪胎主要有4大功能：
1、  承載功能：承受車體、乘坐人員以及貨物重量的功能。
2、  牽引制動功能：將發動機或制動器的功率傳遞到路面，使車體起動或制動。
3、  操縱穩定功能：根據操縱改變或保持車輛行駛方向。
4、  乘坐舒適功能：吸收從路面傳來的衝擊力，起到緩衝的功能。
 
2、  輪胎的構造和分類
2.1輪胎結構
輪胎通常由外胎、內胎、墊帶三部分組成，安裝在金屬輪輞上。外胎由胎面（胎冠）、胎肩、胎側、緩衝層（帶束層）、簾布層及胎圈組成。
1、胎面：輪胎與路面接觸的部位，緩衝層（帶束層）或簾布層以上的冠部膠層。
2、胎側：輪胎側部簾布層外面的膠層，用於保護胎體。
3、簾布層：胎體中由並列掛膠簾子線組成的布層，是輪胎的受力骨架層，用於保證輪胎，使其具有必要的強度及尺寸穩定性。
4、緩衝層（帶束層）：緩衝層為斜交輪胎胎面與胎體之間的膠布層，用於緩衝外部衝擊力，保護胎體，增進胎面與簾布層之間的粘合；帶束層為子午線輪胎或帶束斜交輪胎的胎面基部下，沿胎面中心線圓周方向箍緊胎體的材料層，其主要作用在於保證冠部的周向剛性並防止輪胎外徑方向的膨脹與變形。
5、胎圈：輪胎安裝在輪輞上的部分，由胎圈芯和胎圈包布等組成。胎圈朝向胎裏的一邊稱胎趾，與輪輞接觸的一邊稱胎踵。胎圈的主要作用在於將輪胎固定於輪輞之上，並在汽車運行時抵抗使外胎脱離輪輞的作用力。
2、內胎：帶有氣門嘴的環形膠管，用於保持輪胎的充氣壓力。
3、墊帶：用於保護內胎與輪輞的結合面，不受輪輞磨損的環形膠帶。
 
圖一 子午胎剖面構造圖                       
 
2.1按輪胎的結構分類
2.1.1子午線輪胎（RADIAL）
胎體簾線與鋼絲帶束層簾線之間所形成的角度，就像地球的子午線一樣，所以顧名思義稱為子午線輪胎。
2.1.2斜交輪胎（BIAS）
胎體簾線層與層之間，呈交叉排列，所以稱為斜交輪胎。

圖二   斜交輪胎（BIAS）與子午線輪胎（RADIAL）結構
2.2按有無內胎分類：
2.2.1有內胎輪胎：
2.2.2無內胎輪胎：無內胎輪胎(TUBELESS)也稱真空胎，是以在輪胎的內側貼合透氣性低的特殊橡膠（內襯）的一體化構造來代替使用內胎的輪胎。
無內胎輪胎的優點：
1、因為沒有內胎，所以不會發生由內胎引起的故障。
2、即使被釘子等刺穿也不容易造成快速漏氣，能夠使行駛中的事故防患於未然。
3、因為輪胎內部的空氣直接與輪輞接觸，所以散熱性較好。
4、減少了零部件數。

無內胎輪胎與有內胎輪胎的斷面圖
 
3、  輪胎的原材料
輪胎的原材料主要有：橡膠、輪胎簾線、化合劑、胎圈鋼絲等。
2.1原料橡膠可分為天然橡膠、合成橡膠。具體牌號及特性見表一。
表一  輪胎常用橡膠材料




序號


名稱


特性


俗稱




1


天然橡膠（NR）


生熱小，不易割煉，強度高；物理機械性能和加工性能良好；生膠彈性好，不耐老化


 




2


丁二烯橡膠（BR）


很高的彈性，很好的耐寒性能，耐磨性能優異，生熱低，耐屈撓性能好；加工性能差，粘着性能差；扯斷強度和撕裂強度比NR差；易割煉。


順丁橡膠




3


丁二烯/苯乙烯橡膠（SBR）


耐老化性能好（硫化速度慢）；膠料粘着性較差；耐磨性和耐透氣性較好；物理機械性能和加工性能不足，易崩花掉塊，易割煉。


丁苯橡膠




4


乙烯/丙烯橡膠（EPDM）


耐老化性能優異；自粘性和互粘性差，加工性能不好；硫化速度慢。


三元乙丙橡膠




5


異戊二烯橡膠（IR）


結構同NR；凝膠含量低，分子量較NR小且窄


 




6


異丁烯橡膠（HR）


耐透氣性好；化學穩定性高；減震性好；引入鹵素改性，解決了硫化速度慢和粘性差的缺點。


丁基橡膠




 
2.2輪胎簾線
增強纖維簾線：人造絲Rayon 、尼龍6、聚酯Ployester、芳綸kevlar
鋼絲簾線：鋼絲輪胎簾線包括胎體用鋼簾線和帶束層用鋼簾線。
 
4、  胎圈鋼絲
根據輪胎的用途及尺寸而設計的將鋼絲捆紮在一起的材料。
 
5、  化合劑
主要化合劑：
增強劑：碳黑；
硫磺：使橡膠具有彈性和耐久性。
硫化促進劑：促進橡膠分子和硫磺分子的結合
老化防止劑：防止橡膠的老化
龜裂防止劑：防止橡膠的龜裂。
 
5、輪胎的製造工藝
 
1、  將天然橡膠、合成橡膠、炭黑、硫磺、鋅白等原材料及化合劑進行混合的工序。
 





丁苯橡膠










丁基橡膠










天然橡膠










其它










填充劑










促進劑










增粘劑










硫化劑










補強劑










防老劑










增塑劑










防焦劑










配合劑










其它






 



 
6、  輪胎的標識和術語
 
GB 9744-2007《載重汽車輪胎》、GB/T 2977-2008《載重汽車輪胎規格、尺寸、氣壓與負荷》規定了載重汽車輪胎規格標識。
385/65  R  22.5  18PR  160/158  L





速度符號










負荷指數（單胎/雙胎）










層級










輪輞名義直徑（in）










子午線結構代號





 
 
 
 
 
 
 
 





名義高寬比










名義斷面寬度（mm）





 
 
 

1.速度符號：速度符號代表輪胎的最高行駛速度，以拉丁字母表示。




最高行駛速度110km/h










負荷指數160






圖三   速度符號標識
如載重子午線輪胎上標有“160K-158L-130PSI”。160是輪胎的負荷指數（LI）、K是速度符號，表示最高行駛速度110km/h時，輪胎負荷能力（TLCC）為4500kg。158L表示最高行駛速度120km/h時，輪胎負荷能力（TLCC）為4250kg。具體每個字母所相對應的速度值，要查國際統一的“速度符號與相應速度值對應表”（表一）。PSI英文全稱為Pounds per square inch，表示每平方英寸上的壓力。根據計算公式1標準大氣壓(atm)=14.696磅/英寸2(psi)，130PSI約為9.5 bar大氣壓。 表一  速度符號與最高行駛速度對應表





速度符號


最高行駛速度km/h


速度符號


最高行駛速度km/h




GB 9744規定


GB 2977規定


TRA和ISO規定


ETRTO規定


GB 9744規定


GB 2977規定


TRA和ISO規定


ETRTO規定




B


-


50


-


-


N


140


140


140


140




C


60


60


-


-


P


150


150


150


150




D


65


65


-


-


Q


160


160


160


160




E


70


70


-


-


R


170


170


170


170




F


80


80


-


-


S


180


180


180


180




G


90


90


-


90


T


190


190


190


190




J


100


100


-


100


U


-


200


200


200




K


110


110


-


110


H


-


210


-


210




L


120


120


120


120


V


-


-


-


240




M


130


130


130


130


 


 


 


 


 





 
2.負荷指數：輪胎負荷指數是在規定的使用條件下允許輪胎承載的最大負荷，即輪胎在一定的行駛速度和相應充氣壓力時的最大載重量。在輪胎胎側上標為“160/158”，表示單胎負荷指數為160，相當於載重量為4500Kg；雙胎負荷指數為158，相當於載重量為4250Kg。但負荷指數的每個數字相對應的載重量要查《負荷指數(LI)和輪胎負荷能力(TLCC)對應表》。
表二  負荷指數(LI)和輪胎負荷能力(TLCC)對應表





LI


TLCC(Kg)


LI


TLCC(Kg)


LI


TLCC(Kg)


LI


TLCC(Kg)


LI


TLCC(Kg)


LI


TLCC(Kg)


LI


TLCC(Kg)




0


45


40


140


80


450


120


1400


160


4500


200


14000


240


45000




1


46.2


41


145


81


462


121


1450


161


4625


201


14500


241


46250




2


47.5


42


150


82


475


122


1500


162


4750


202


15000


242


47500




3


48.7


43


155


83


487


123


1550


163


4875


203


15500


243


48750




4


50


44


160


84


500


124


1600


164


5000


204


16000


244


50000




5


51.5


45


165


85


515


125


1650


165


5150


205


16500


245


51500




6


53


46


170


86


530


126


1700


166


5300


206


17000


246


53000




7


54.5


47


175


87


545


127


1750


167


5450


207


17500


247


54500




8


56


48


180


88


560


128


1800


168


5600


208


18000


248


56000




9


58


49


185


89


580


129


1850


169


5800


209


18500


249


58000




10


60


50


190


90


600


130


1900


170


6000


210


19000


250


60000




11


61.5


51


195


91


615


131


1950


171


6150


211


19500


251


61500




12


63


52


200


92


630


132


2000


172


6300


212


20000


252


63000




13


65


53


206


93


650


133


2060


173


6500


213


20600


253


65000




14


67


54


212


94


670


134


2120


174


6700


214


21200


254


67000




15


69


55


218


95


690


135


2180


175


6900


215


21800


255


69000




16


71


56


224


96


710


136


2240


176


7100


216


22400


256


71000




17


73


57


230


97


730


137


2300


177


7300


217


23000


257


73000




18


75


58


236


98


750


138


2360


178


7500


218


23600


258


75000




19


77.5


59


243


99


775


139


2430


179


7750


219


24300


259


77500




20


80


60


250


100


800


140


2500


180


8000


220


25000


260


80000




21


82.5


61


257


101


825


141


2575


181


8250


221


25750


261


82500




22


85


62


265


102


850


142


2650


182


8500


222


26500


262


85000




23


87.5


63


272


103


875


143


2725


183


8750


223


27250


263


87500




24


90


64


280


104


900


144


2800


184


9000


224


28000


264


90000




25


92.5


65


290


105


925


145


2900


185


9250


225


29000


265


92500




26


95


66


300


106


950


146


3000


186


9500


226


30000


266


95000




27


97.5


67


307


107


975


147


3075


187


9750


227


30750


267


97500




28


100


68


315


108


1000


148


3150


188


10000


228


31500


268


100000




29


103


69


325


109


1030


149


3250


189


10300


229


32500


269


103000




30


106


70


335


110


1060


150


3350


190


10600


230


33500


270


106000




31


109


71


345


111


1090


151


3450


191


10900


231


34500


271


109000




32


112


72


355


112


1120


152


3550


192


11200


232


35500


272


112000




33


115


73


365


113


1150


153


3650


193


11500


233


36500


273


115000




34


118


74


375


114


1180


154


3750


194


11800


234


37500


274


118000




35


121


75


387


115


1215


155


3850


195


12150


235


38750


275


121000




36


125


76


400


116


1250


156


4000


196


12500


236


40000


276


125000




37


128


77


412


117


1285


157


4125


197


12850


237


41250


277


128500




38


132


78


425


118


1320


158


4250


198


13200


238


42500


278


132000




39


136


79


437


119


1360


159


4375


199


13600


239


43750


279


136000





 
3.層級：層級（PR）表示輪胎在規定使用條件下所能承受的最大允許負荷的特定強度指標，這是傳統的表示方法，層級並不代表實際的簾線層數，只代表近似於棉簾線層數所承受的強度。例如，18PR層級（或表示為16PR）全鋼絲子午線輪胎，實際胎體鋼絲簾線只有1層，它近似於同規格16層棉簾線斜交胎的強度。
4.高寬比：輪胎斷面高度與斷面寬度的比值。用百分數表示的高寬比稱“扁平率”。





寬度385毫米










高寬比65%










子午線輪胎










輪轂直徑22.5英寸










無內胎標誌










輪輞代號










E4認證標誌






圖二  
比如標註為385/65 R22.5的輪胎，表示輪胎的端面寬度是385毫米，扁平率（也稱高寬比）65%，是子午線輪胎(用R表示)，輪轂直徑是22.5英寸。非子午線輪胎以B或D代替R字。如果輪胎的標註沒有斜槓，則寬度是以英寸表示的。TUBELESS為無內胎標誌，RIM 11.75 的意思是輪輞代號11.75，輪輞規格就是8.0*20，E4 為E4認證標誌。
5.子午線輪胎代號：在輪胎的規格標誌中加有“R”字樣表示子午線輪胎。“R”是英文“RADIAL　TYPE”的第一個大寫字母。
 
6.無內胎標識：目前國內生產的內銷有內胎子午線輪胎一般不作標誌，引進技術生產的或供出口輪胎子午線輪胎用英語標明“TUBE　TYPE”（有內胎輪胎），簡稱“TT”。無內胎子午線輪胎要在胎側上用漢字標明“無內胎輪胎”字樣。出口胎或引進技術生產的輪胎用英語標明“TUBE　LESS”（無內胎輪胎），簡稱“TL”。

圖一   輪胎標識





花紋代碼










全鋼子午胎






圖四
 
 
5、輪胎的特性
1、經濟性：耐磨損性、減少滾動阻力
2、安全耐久性：耐外傷、耐衝擊性、耐疲勞性、耐熱性
3、舒適性：輪胎的噪音低、振動小
4、環境性：通過節省能源減少二氧化碳的排放