CN106599413B - 一种基于胎圈压力的胎圈参数设计方法 - Google Patents

一种基于胎圈压力的胎圈参数设计方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于胎圈压力的胎圈参数设计方法，基于特定要求的胎圈压力范围，运用公式得出模具钢圈的着合直径D与钢丝圈内直径dt的函数关系，从而计算出模具钢圈的着合直径D取值范围以及钢丝圈内直径dt的取值范围，利用胎圈底部材料厚度G的关系式分别计算出D和dt值。本发明利用由轮胎力学理论上橡胶材料的压缩刚度和橡胶材料尺寸，以及形状之间的关系来确定胎圈部位橡胶材料尺寸，从而保证胎圈部位的过盈配合程度也就是胎圈压力处于合适的范围内，用于设定模具钢圈的着合直径以及钢丝圈内直径的基准，缩短胎圈部位设计所需时间。

Description

一种基于胎圈压力的胎圈参数设计方法
技术领域
本发明涉及轮胎技术领域，具体涉及一种基于胎圈压力的胎圈参数设计方法。
背景技术
众所周知，轮胎一般都采用过盈配合的方式装配到轮辋上，足量的过盈配合保证了轮胎轮辋的紧密接触，从而能将车辆的操纵力传递给轮胎，再传递到路面，而不至于会发生轮胎轮辋之间的滑移。但如果过盈量过大，则会使得轮胎装配困难，甚至会发生充气爆炸的危险。
轮胎过盈配合的程度基本取决于胎圈部位材料尺寸的设计，尤其是钢丝圈内直径和模具钢圈着合直径。为了确保轮胎过盈配合处于合适的程度，现有技术中需要经过大量的试验试错才能确定胎圈部位尺寸设计，存在效率低成本高的缺点。
发明内容
本发明提供一种考虑胎圈压力的要求来确定胎圈部位钢丝圈内直径以及模具钢圈着合直径的胎圈参数设计方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种基于胎圈压力的胎圈参数设计方法，包括如下步骤：
胎圈参数包括钢丝圈内直径dt与模具钢圈的着合直径D，由模具钢圈的着合直径D以及钢丝圈内直径dt所形成的胎圈底部材料厚度G的关系式为：
dt-D＝2G (1)
计算胎圈底部的材料压缩量Δ，公式如下：
Δ＝(dr-D)/2+a，式中dr表示测试轮辋直径，a表示初始压缩量；
将材料压缩量Δ代入公式δH＝(dt-dr)/2+Δ中，得到胎圈底部材料的等效厚度δH，式中dt表示钢丝圈内直径；
将等效厚度δH代入公式S＝W/δH，计算出形状因子S，其中W表示钢丝圈宽度；
对关系轮胎轮辋装配紧密度的胎圈压力Ccpress进行取值，将Δ和S的值代入公式
Ccpress＝(0.1076S3+3.443S)×Δ×dr (2)
得出钢丝圈内直径dt与模具钢圈的着合直径D的函数关系式，将该函数关系式代入公式(1)中，分别得到模具钢圈的着合直径D、钢丝圈内直径dt和胎圈底部材料厚度G的值。
进一步地，初始压缩量a根据模具钢圈的一段夹角和二段夹角的关系α×β来确定，若α×β为6×17时，a系数采用0.02，若α×β为7×21时，a系数采用0.19。
由以上技术方案可知，本发明利用由轮胎力学理论上橡胶材料的压缩刚度和橡胶材料尺寸，以及形状之间的关系来确定胎圈部位橡胶材料尺寸，从而保证胎圈部位的过盈配合程度也就是胎圈压力处于合适的范围内，用于设定模具钢圈的着合直径以及钢丝圈内直径的基准，缩短胎圈部位设计所需时间。
附图说明
图1为本发明中轮胎胎圈部位的轮廓图；
图2为本发明中模具钢圈部位的轮廓图；
图3为实施例中模具钢圈着合直径D以及钢丝圈内直径dt的函数关系图；
图4为胎圈底部材料厚度G的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一种优选实施方式作详细的说明。
本发明基于胎圈压力的胎圈参数设计方法，是在设计轮胎胎圈时，在胎圈压力Ccpress取值范围(计算时可采用取值范围的中值)、钢丝圈宽度W、测试轮辋直径dr确定下来后，在确定模具钢圈的着合直径D以及钢丝圈内直径dt，参照图1和2。
胎圈压力Ccpress是关系轮胎轮辋的装配紧密度，其取值范围一般在汽车厂商的技术要求以及行业标注均有要求。本发明旨在基于特定要求的胎圈压力范围，运用公式得出模具钢圈的着合直径D与钢丝圈内直径dt的函数关系，从而计算出模具钢圈的着合直径D取值范围以及钢丝圈内直径dt的取值范围，再利用胎圈底部材料厚度G的关系式：
dt-D＝2G (1)
分别计算出D、dt和G的值，胎圈底部材料厚度G仅表示的是半径上的dt和D的差值，乘以2是因为dt和D表示的是直径，由半径变直径所以乘以2。另外G这个量可以通过正常的轮胎结构设计确定下来的，也就是说可以通过材料结构的设计可以确定下来dt和D的差值，这样结合其他的公式关系就可以确定参数dt和D值。在计算的结果中选取合适的模具钢圈着合直径以及钢丝圈内直径，从而保证了轮胎、轮辋的装配的紧密程度处于我们所要求的范围内。
利用经验公式：
Ccpress＝(0.1076S3+3.443S)×Δ×dr (2)
此处的胎圈压力Ccpress为BSD-0.29对应的胎圈压力，式中S表示形状因子，Δ表示材料压缩量，dr表示测试轮辋直径，具体为轮辋标定直径减去0.29mm；
计算材料压缩量Δ，公式如下：
Δ＝(dr-D)/2+a，式中D表示模具钢圈的着合直径，a为初始压缩量；
计算胎圈底部材料等效厚度δH的值，公式如下：
δH＝(dt-dr)/2+Δ，式中dt表示钢丝圈内直径；
计算形状因子S，公式如下：
S＝W/δH，其中W表示钢丝圈宽度；
将Δ和S的值代入公式(1)中，可得出钢丝圈内直径dt与模具钢圈的着合直径D的函数关系式，其中初始压缩量a根据模具钢圈的一段夹角和二段夹角的关系α×β来确定，若α×β为6×17时，a系数采用0.02，若α×β为7×21时，a系数采用0.19。
以205/55R16规格为例，dr为405.31mm，钢丝圈宽度W为7.2mm，模具钢圈的夹角α×β采用6×17，若胎圈压力Ccpress取中值为2.95KN。则得到模具钢圈的着合直径D以及钢丝圈内直径dt的关系如图3所示。
实施例一：根据设计需求的不同，假定205/55R16规格采用1层帘布，无钢丝包布的设计，则能得到由模具钢圈的着合直径D以及钢丝圈内直径dt所形成的胎圈底部材料厚度G如图4所示，假定G＝2.76mm，则得到dt-D＝2×G＝5.52mm，再根据图3所示的模具钢圈的着合直径D以及钢丝圈内直径dt的关系，容易得到钢丝圈直径dt为409.52mm，模具钢圈的着合直径D为404mm。
实施例二：假定现在已有模具钢圈，且已知其着合直径D为404mm，则根据图3所示模具钢圈的着合直径D以及钢丝圈内直径dt的关系得到钢丝圈内直径dt为409.52mm。且胎圈底部材料厚度G的设计也应该满足(dt-D)/2＝2.76mm的要求。
实施例三：假定现在已有的钢丝圈，且钢丝圈的内直径dt为409.52mm，则根据图3所示模具钢圈的着合直径D以及钢丝圈内直径dt的关系得到模具钢圈着合直径D为404mm。且胎圈底部材料厚度G的设计也应该满足(dt-D)/2＝2.76mm的要求。
本发明的胎圈部位设计方法是用于防止轮胎、轮辋装配的胎圈压力超出所要求的合适范围的模具钢圈着合直径以及钢丝圈内直径的确定方法。因此可用于设定模具钢圈的着合直径以及钢丝圈内直径的基准，缩短胎圈部位设计所需时间。
以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (2)

1.一种基于胎圈压力的胎圈参数设计方法，其特征在于，包括如下步骤：
胎圈参数包括钢丝圈内直径dt与模具钢圈的着合直径D，由模具钢圈的着合直径D以及钢丝圈内直径dt所形成的胎圈底部材料厚度G的关系式为：
dt-D＝2G (1)
计算胎圈底部的材料压缩量Δ，公式如下：
Δ＝(dr-D)/2+a，式中dr表示测试轮辋直径，a表示初始压缩量；
将材料压缩量Δ代入公式δH＝(dt-dr)/2+Δ中，得到胎圈底部材料的等效厚度δH，式中dt表示钢丝圈内直径；
将等效厚度δH代入公式S＝W/δH，计算出形状因子S，其中W表示钢丝圈宽度；
对关系轮胎轮辋装配紧密度的胎圈压力Ccpress进行取值，将Δ和S的值代入公式Ccpress＝(0.1076 S3+3.443S)×Δ×dr (2)
得出钢丝圈内直径dt与模具钢圈的着合直径D的函数关系式，将该函数关系式代入公式(1)中，分别得到模具钢圈的着合直径D、钢丝圈内直径dt和胎圈底部材料厚度G的值。
2.根据权利要求1所述的胎圈参数设计方法，其特征在于，初始压缩量a根据模具钢圈的一段夹角和二段夹角的关系α×β来确定，若α×β为6×17时，a系数采用0.02，若α×β为7×21时，a系数采用0.19。
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