汽车工程应用力学：子午线轿车轮胎的带束层

带束层是子午线轮胎体现性能的主要构件，在此特作介绍。

1.带束层的结构形式

由于轿车子午线轮胎的材料种类和规格众多，因此带束层的结构形式的类型也较多，如普通叠层式、钢丝/纤维混合式、折叠式、包边式、编织式等结构形式。

（1）普通叠层式 对于速度级别低和扁平系列号高的轿子午线轮胎普遍采用两层钢丝帘线带束层并交叉排列形式，两边端部保持一定差级。这种带束层结构的优点是操作工艺简便，轮胎具有良好的耐久性、耐刺扎性、牵引性和生热低等性能。

图1-43 置有冠带层的子午线轮胎断面

1—冠带层 2—带束层 3—胎体帘线层 4—增强层 5—胎圈 6—胎体

（2）钢丝/纤维混合式 对于速度级别高和扁平系列号低的轿车子午线轮胎常采用两层钢丝带束层，上面再加一层或两层尼龙帘布的冠带层，帘线角为0°（即周向排列），冠带层宽度一般等于或稍大于带束层宽度，如图1-43的1所示。这种带束层结构的优点是在高速行驶时起着压缩作用，能防止驻波的产生，还可以避免高速行驶时由离心力引起带束层脱层。因此，该结构形式普遍采用于一般高速轿车子午线轮胎上。

（3）折叠式 折叠式一般为速度较高的轿车子午线轮胎所采用（如速度级为H级和V级）。有时还在折叠带束层里附加尼龙冠带层，如图1-44所示。典型折叠式纤维带束层的排列方式如图1-45a～图1-45c所示。此结构的目的是为了增强带束层边端的刚性，从而提高胎面磨损的均匀性与轮胎行驶的稳定性，也可防止带束层端部脱层，以此来提高轮胎的驻波临界速度，确保轮胎高速下的安全性。它特别适用于高速轿车轮胎。

（4）包边式 U形包边是其中较好的一种，如图1-46所示。两层钢丝带束层的帘线角分别为：上层28°，下层32°，U形帘线的角度为17°，材料为尼龙帘线。由于带束层与包边层对应力的适应性相同，从而避免了帘线弯曲处容易发生断裂的现象。因此，此结构的带束层既保持了原有的足够刚性，又能使轮胎具有较好的耐久性能和较长的使用寿命。

图1-44 折叠带束层附加冠带层示意图

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图1-45 典型折叠式纤维带束层的结构形式

a）～c）带束层排列方式

（5）编织式 采用芳纶帘线制成的编织式带束层，如图1-47所示，可以提高子午线轮胎的耐久性能、高速性能和转弯系数。对比试验表明，其以上性能均优于普通叠层式钢丝带束层。

图1-46 U形包边式带束层结构

1、2—钢丝带束层 3—两端U形包边层

图1-47 编织式带束层

2.带束层的层数、帘线角、排列密度的选择

轿车子午线轮胎若采用纤维帘线，带束层一般为4～6层，帘线角为13°～18°，层间作交叉排列；若采用钢丝帘线，一般为2层，帘线角可取大一些，一般为20°～25°。带束层的帘线角与轮胎的设计速度级别和扁平系列有关。因设计速度级别不同，扁平系列也随之改变。这是因为轮胎在不同的转速下，因离心力的作用，其胎内应力的大小也产生变化。同理，帘线角大小的确定也因之而相应改变。例如，速度为S级的帘线角为24°左右，H级为22°左右，V级为20°左右，若为W级、Y级则帘线角更小些。对于高速轿车，除了用钢丝作带束层以外，还加设1～2层尼龙冠带层，帘线角为0°。

以上速度级别所对应的车速为：S级180km/h、H级210km/h、V级240km/h、W级270km/h、Y级300km/h。

带束层帘线的排列密度视材料的类别及其强度而定。若是单根强度低、直径小的纤维帘线，一般排列密度为8～14根/cm；若是钢丝，则为5～8根/cm。对帘线密度的要求是：这种帘线密度所具有的强度要符合安全系数要求，同时要保证帘线间有良好的胶质黏合。