轿车轮胎的主要部分是胎面、胎体、胎侧和胎圈。胎面是与路面接触的凸起的花纹。胎体支撑胎面并赋予轮胎形状。胎圈是用橡胶包裹的金属丝束,起固定轮胎作用。
复杂的分析软件,以及利用多年的测试数据,使轮胎工程师可以模拟不同的花纹下胎面性能和耐久性。该软件创建为一个可能的轮胎设计的三维彩色图像,并计算不同的应力对拟设计的影响。计算机模拟为轮胎制造商节省了资金,因为在原型轮胎实际组装和测试之前,可以发现许多设计上的局限性。
除了测试胎面花纹和胎体结构,计算机还可以模拟不同种类橡胶化合物的效果。在现代客车轮胎中,多达20种不同类型的橡胶可用于轮胎的不同部位。如,一种橡胶化合物可用于胎面,使汽车在寒冷的天气里具有良好的抓地力;另一种化合物则是用来使胎侧具有更好的刚性。
当轮胎工程师对新设计的轮胎进行计算机模拟分析研究,并对结果感到满意后,制造工程师和熟练的轮胎装配工就会与设计人员一起工作,生产用于测试的原型轮胎。当设计和制造工程师共同认可新设计的轮胎后,工厂就开始大批量生产这种新轮胎。
客车轮胎是在成型工序中制成的。首先将特殊配方的橡胶半成品,根据不同的结构、不同的部位,由轮胎装配工准确切割好材料并一层层叠加铺设在金属鼓上,制成所谓的“生胎”。一个半成品的轮胎完成了,这时移走金属鼓,装配工拆下轮胎,然后将生胎放在硫化模具中进行硫化。
混合橡胶
1.轮胎制造过程的第一步是原材料的混合,形成橡胶化合物。铁路运输线将大量的天然橡胶、合成橡胶、碳黑、硫磺以及其他化学品和石油原料运至工厂储存起来,以备生产所需。计算机控制系统中储存了多种工艺配方,并根据产品批次自动按量配给控制特定的橡胶和化学品混合过程。巨大的搅拌器,像垂直的水泥搅拌器一样悬挂着,将橡胶和各种化学品充分搅拌在一起,每批重量可达500千克。
2.然后,每种混合物都要混合其他的化学品经过加热后重新碾磨,分批次软化。
3.接着在这批混合物中加入其他的化学原料,经过搅拌机再次搅拌,形成最终的混合物。在混合的三个步骤中,加热步骤和摩擦步骤使橡胶软化,使化学物质分布均匀。每个批次胶料的化学组分取决于轮胎的使用部位的特性要求。胎体使用特定的橡胶配方,胎圈使用一种配方,而胎面使用的是另外的配方。
胎体、胎圈、胎面
4.一旦一批橡胶被混合,它就会通过强大的轧机将这批橡胶压成厚片。然后这些板片被用来制造轮胎的特定部分。例如,轮胎胎体就是由布条状的尼龙织物或聚酯织物组成轮胎的框架,这些织物的上下两面涂覆着橡胶。涂上橡胶的织物就是所谓的帘子布,每个胎体都有一层帘布层组成。一个标准的客车轮胎也许有一层或两层的挂胶帘布组成。
5.在轮胎剖面上,我们可以看到两根高强度的钢丝圈,我们称之为胎圈。胎圈可以将轮胎牢牢地固定在汽车轮辋上,起固定轮胎作用。钢丝束是在绕线机上形成的,然后将钢丝束缠绕成钢丝圈,并用橡胶包裹住钢丝圈。
6.用于轮胎胎面和胎侧的橡胶从“密炼机”输送到另一种称为“挤出机”的加工机器。在挤出机中,物料进一步混合和加热,通过一个模具口挤出,形成半成品的板状橡胶部件。胎侧橡胶部件上覆盖一层保护性塑料皮,然后卷起来。胎面橡胶被切成条状,装进大而平的金属托盘中,就像一本书籍似的(见图1)。
轮胎成型机