Page 85 - 《橡塑技术与装备》2026年3期

机械与模具
MACHINERY AND MOLD

mm 钢丝与胶粘合力不小于 685 N。钢丝圈芯要求具 S A′ —轮胎充气后截面面积的一半，m² ；
有良好的焊接性能和抗腐蚀性能，特选用 C9D 优质碳 S A —轮胎未充气截面面积的一半，m² ；
素结构钢，碳含量约为 0.09%，抗拉强度在 590~610 S C —轮辋直径与胎趾宽度轴向截面面积的 1/4 m²。
MPa，伸长率在 11.8%~13.6% ；外缠钢丝特选用 上式中 P 0 为已知，S A 、S C 的值为图 4 中标准断
C82D，碳含量约为 0.82%，抗拉强度在 2 050~2 500 面尺寸及标准轮辋尺寸通过相关制图设计软件工具分
MPa，伸长率在 6.0%~6.7%。 别求出，即可得到 T g 值，该方法快捷、简便，易于操作。
采用特选材质钢丝圈芯和外缠钢丝，提高了钢丝
圈的强度和抗疲劳特性，并且还具有高的屈强比，对
于优化轮胎结构设计具有重要意义。
2.2 圆形钢丝圈设计选型
参照《橡胶工业手册》第四分册（轮胎）有关航
空轮胎章节，对于子午线航空轮胎，目前采用静态安
全倍数的设计方法，其强力安全倍数选取不低于 5 倍 [3] 。
手册中计算钢丝圈受力公式中，轮胎横截面的内轮廓
面积没有明确是充气后的断面面积，也没有明确两胎
趾之间的距离是装配专用轮辋后的轮胎胎趾之间的距
离，现有的计算过程只能按照未充气的轮胎断面轮廓
图中相关数据计算，造成数据误差，对钢丝圈选型形
成偏差。
图 4 子午线航空轮胎截面图
图 4 中，具有圆形钢丝圈 1 的子午线航空轮胎，
.
.
安装至 TRA 规定专用轮辋 2 后，充气至额定气压，轮 P D =S x σ x +ΣF d σ b （4）
胎外形轮廓由 K 变成 K′，轮胎断面轮廓高度和宽度增 P D — 钢丝圈名义破断拉力，N ；
2
加，分别由 D 变为 D′、B 变为 B′。子午线航空轮胎胎 S x — 钢丝圈芯横截面面积，mm ；
体层、胎体带束加强层通常包括任何合适的帘线，例 σ x — 钢 丝 圈 芯 的 名 义 抗 拉 强 度， 这 里 取 值 600
如尼龙 66 帘线或芳香族聚酰胺和尼龙帘线的复合结 MPa ；
2
构帘线。轮胎充气后，根据所用骨架材料的不同，断 F d — 外缠钢丝横截面钢丝面积之和，mm ；
面宽度膨胀率为 1%~10% 的范围，外轮廓直径膨胀率 σ b — 外缠钢丝的名义抗拉强度，这里取值 2 100
为 0%~7.5% 的范围。图 4 中区域 A´ 所示的面积为充 MPa。
气增大后的轮胎轴向截面面积，图示显示出 1/4 区域。 P D
5 ≤ N S = ≤ 6.5 (5)
轮胎断面区域面积增长率为 8%~15%，较汽车用子午 T Z
N S — 静态安全倍数。
线轮胎大。
静态安全倍数给予上限限制是基于选型重量减轻
子午线航空轮胎的圆形钢丝圈强度计算，下面采
的钢丝圈的原因。公式（4）中 P D 取值为理论值，实
用一种静态承载安全的新算法，更接近于静态承载的
际圆形钢丝圈的断裂载荷受多种因素影响。根据公式
实际情况。以轮胎的薄膜－网络理论为基础，考虑到
（4）计算出来的断裂载荷通常要比表 1 中最低限度的
实际充气过程中的断面变形，断面轮廓面积增加以膨
理论断裂载荷大 0%~12%，其中包括如下影响因素 ：
胀率平均值 12% 作为计算依据。如图 4 所示，整个子
（1）圆形钢丝圈的外缠钢丝在空间呈螺旋轨迹，
午线航空轮胎及其装配轮辋的轴向截面中，分析钢丝
各层钢丝层间形成空间网状结构，径向力传递在同层
圈 1（四处中的一处）所受拉力情况，有以下关系式 ：
间以挤压形式传递，相邻层间钢丝作用力以空间网格
T g =P 0 ×(S A ′+S C ) = P 0 ×(K 截面 S A +S C ) （3）
形式传递。相同材料钢丝圈，缠绕导程直接影响钢丝
K 截面 — 充气轮胎轴向截面面积增大系数，取值
圈力学性能，导程数越大钢丝圈应力分布越不均匀且
8%~15% ；
应力分布较高，导程越小（捻距越大）钢丝圈力学性
T g —钢丝圈拉力，N ；

年
2026 第 52 卷 ·31·