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材料分布图绘制及断面分析介绍04.10.13


材料分布图绘制及断面分析介绍

部 门:研发中心全钢部 发 布 人:刁成宝

1、 全钢子午胎部位术语及部位术语
胎冠

胎肩

1.1部位术语

防护线

变形区
胎踵 胎趾

胎侧

非变形区 非变形区 胎体

装配线

胎圈

1.2部件术语

胎冠 带束层 胎肩垫胶 内衬层 胎体层 胎侧 胎圈填充胶条 胎圈包布 耐磨胶条

钢丝圈

2、 材料分布图绘制
2.1材料分布图的绘制:与结构设计、施工设计密不可分。 材料分布图是指根据相关资料(外轮廓图、花纹深度、 同类产品的施工、断面形状尺寸等)绘制出理想的外 胎成品的内轮廓形状及内部材料的具体分布情况。理 论上材料分布图绘制完成后应作有限元分析验证其合 理性,并参照分析结果反复修改。 2.2对于老规格:一般除胎冠施工,其它施工共用,材料 分布图的绘制应参照具体施工及相关断面实测数据; 对于全新规格:则需先查找资料(SMITH报告等), 绘制材料分布图,而后确定施工。 2.3材料分布图应该注意以下几点: (1)内轮廓形状要合理,圆滑过度,不要存在尖点; 内轮廓可通过圆弧相切的方式逐段画出。 (2)带束层尽量要平直。 (3)胎体线走势要合适。

(4)对于某些尺寸需要控制的点,如基部胶厚度、 胎肩厚度等在画材料分布图时一定要保证。 (5)部件发生了变化,材料分布图也应该相应改变, 如:胎翼连通胎冠与不连通胎冠;三复合胎 侧与三复合胎侧;两复合三角胶与三复合三 角胶;胎圈包布包边、搭接及外端点包边内 端点搭接;胎圈包布外加贴两层尼龙补强层 或不加等。 (6)理论上材料分布图应与施工对应,及时修改。 2.4材料分布图的绘制 2.4.1绘制材料分布图前,必须完成相应的结构、施工 设计,通过计算、参照比较,得出成品各部件尺 寸,具体如下:

部位 第一带束层宽 第二带束层宽 第三带束层宽 0° 带束层总宽 胎面基部胶中度 胎面基部胶厚 胎冠胶中厚 胎冠中厚 布厚与垫胶厚 胎肩部胎侧端点 胎肩部胎冠端点 肩垫胶外端点 胎肩厚度 胎冠分型线处厚度 内衬层厚度 0° 带束层冠厚 胎圈宽度 侧部胶厚 胎侧总厚 轮辋部位胶厚度 帘布与胎侧距离 定位线处胎圈厚 钢圈宽度 外填充胶端点 包布填充胶端点 耐磨胶条端点 胎体反包高度 钢丝包布外端点 钢丝包布内端点 内填充胶端点 胎体反包端点处填充 胎圈部胎侧端点 耐磨胶条内端点 胎侧填充型胶上端点 胎侧填充型胶下端点

代号及其它 TT TT TL A=B-22 A=B-22 A=B-18 B≈(0.77~0.79)b B≈(0.79~0.81)b B≈0.85b D≈0.35B D≈0.45B D≈0.56B C=A+5 C=A+5 C≈A E=5~8 胎冠中间主花纹沟基部胶厚度5~8mm,边部 花纹沟基部胶厚度4~7mm。视花纹类型,客 车用花纹取较小值,货车用花纹取较大值。 E′=4~7 J=dp+E J′ F G H H′ I L S≤3 无内胎轮胎内衬层厚度不小于3mm; 有内胎轮胎内衬层厚度不小于2.5mm。 m M W≤4 胎侧胶厚度3~4mm W′ 厚度=(1.4~1.6)*W X Z M U N P O=(0.40~0.45)*H1(TT) O=(0.35~0.40)*H1(TL) R=O-(9~13) R′ T Q V K Y Y′

中见参数

设计 MAX MIN

确定

b为设计 冠宽

dp为设计 花纹深度

H1为下胎 侧高度

2.4.2上图为一TL材料分布图: (1)内衬层:画材料分布图时,内衬层TT一般为 2.5mm;TL一般为3.0mm。 (2)胎体、带束层主要材料虽为钢丝,但伸张不可 避免,材料分布图中其厚度一般比施工的半成 品厚度小。 (3)根据花纹深度,中部基部胶厚确定胎冠胶中 厚;根据成品内衬层、胎体、带束层厚度及 胎冠胶中厚确定胎冠中部内轮廓位置及曲线; 根据胎肩厚度、胎冠分型线处厚度、带束层 平直程度等确定肩部内轮廓曲线,要求与胎 冠中部内轮廓相切;由胎侧胶厚、辅助厚度 (防护线顶点到胎里的距离——参考后自定) 确定上胎侧位置的内轮廓,要求与胎肩内轮 廓相切。

(4)带束层:根据基部胶厚度、布厚与垫胶厚、 0°带束层冠厚、实际带束层厚度、施工中计 算的带束层宽度等参数完成成品材料中的带束 层部分。带束层尽量与胎冠中部圆弧平行 (5)胎圈部位:根据胎锺部位胶厚度、胎体、子口 包布厚度、钢圈缠绕布厚度及钢圈内径确定钢 圈在胎圈处的具体位置(理论上钢圈无任何变 形)。再根据钢圈宽度、定位线处胎圈厚确定 下胎侧的成品内轮廓曲线。 (6)根据帘布与胎侧距离、帘布反包端点高度及此 处填充(硬)胶厚度确定胎体反包帘布在成品 中的位置;并参照三角胶高度、帘布反包端点 处填充(硬)胶厚度确定三角胶。 (6)胎侧部位:要考虑是否为三复合胎侧;具体参 照胎侧胶端点高度、胎侧反包高度、轮辋部位 胎侧厚度等参数。

3、 断面分析
3.1断面分析的内容 全钢丝子午线轮胎断面分析规定适用于轮胎生产 的各阶段。 3.1.1试作和限产阶段,检查成品断面的各部件位置、 尺寸相对于标准的偏差程度,并反复调整半成品 部件的施工标准和成型工艺参数,使成品断面达 到所要求的标准公差范围。 3.1.2量产阶段,依据质量性能标准对成品断面进行定 期或不定期的检查与抽查,以避免工艺操作问题 引起的半成品部件尺寸失控,或偶然性差错造成 的产品内在质量降低,以便及时发现进行相应调 整。

3.2断面分析步骤: 3.2.1确定轮胎断面切割数量及位置,将轮胎交于相关 部门切割。一条轮胎的断面切割数量一般为两个, 位置相差180°,或根据相关人员要求。试作阶段, 断面切割的位置一般应避开胎冠接头位置;机床 试验后的轮胎,其中一个断面应包含轮胎损坏位 置。 3.2.2断面切割要求:沿着轮胎的径向切割,肩部有花 纹沟的轮胎,断面必须有一面在花纹沟处,另一 面在花纹块处。切割后的断面宽度约为30mm,切 割人员应在断面上标出相关信息(规格、层级、 花纹、硫化胎号、成型工号、上下模及送样等)。

3.2.3断面清理:利用相应的工具清理要分析的断面, 尽量减少一些混淆视线的不利因素。

3.2.4按照《全钢丝子午线外胎断面分析报告》,在切 割后的断面上划线及标出相应的端点(划线及标 端点的银粉笔线宽应小于0.8)。具体的项目见 质量性能表或材料分布示意图。 (1)现在我们已经制定了比较统一的全钢丝 子午线外胎断面分析报告,具体见下表:

全钢丝子午线外胎断面分析报告
断面编号 规格 层级 花纹 商标 成型工号 硫化工号 试验日期 分析日期 实 际 上 下 实 际 上 下

部 位

符号 标准 公差 ± 4 ± 4 ± 4 ± 4 ± 0.5 ± 0.5 ± 0.5 ± 0.5 / / ± 1 ± 8 ± 8 ± 8 ± 2 ± 2 >2.5 <3.0 <3.0 <3.0 <2° <5.0 / 0.02-0.47%

评判

部 位 胎圈宽度 包布填充胶端点 帘布反包端点 耐磨胶条端点 胎体反包端点处填充 硬胶厚度 钢丝包布外端点 钢丝包布内端点 胎侧胶厚 胎侧厚? 胎侧填充型胶上端点 胎侧填充型胶下端点 内填充胶端点 外填充胶端点 胎圈部胎侧端点? 耐磨胶条内端点 帘布与胎侧距离 定位线处胎圈厚? 尼龙包布上端点 尼龙包布上端点 尼龙包布下端点 尼龙包布下端点 钢圈内端帘线长 胎体帘线伸张

符号 标准 公差 M N O P Q R R′ W W′ Y Y′ T U V K X Z n1 n2 n3 n4 2ab t ± 2 ± 7 ± 4 ± 7 ± 0.5 ± 3 ± 5 +1 -0.5 ± 1 ± 5 ± 5 ± 5 ± 7 ± 5 ± 7 ± 1 ± 2 ± 7 ± 7 ± 4 ± 4 / 1.2—2.0%

评判

分析原因

第一带束层宽 A 第二带束层宽 B 0°带束层总宽 C 第三带束层宽 D 胎面基部 胎冠胶厚度 E 胶中厚 胎翼胶厚度 胎面基部 胎冠胶厚度 E′ 胶厚 胎翼胶厚度 胎冠胶中厚? J 胎冠中厚? J′ 布厚与垫胶厚 F 胎肩部胎侧端点 G 胎肩部胎冠端点 H 肩垫胶外端点? H′ 胎肩厚度 I 胎冠分型线处厚度? L 内衬层胶片厚 S 第一带束层中心歪 1/ 第二带束层中心歪 2/ 第三带束层中心歪 3/ 胎体帘线弯曲? α

1

胎体帘线弯曲 0°带束端点冠厚 0°带束层伸张 结论

β m q

辅鼓周长 平面宽 钢圈宽度 备注:带?为设计参 考项

批准 GTC-40

审核

分析

(2)材料分布图:
胎冠分型线
H' H

Y'

(3)利用胶带纸将断面胎圈部位固定,使胎圈 宽度等于相应规格总表第五页中的TW尺寸。

(4)胎肩点确定:轮胎胎肩的形式大致有三种: 圆弧胎肩、尖胎肩、倒角胎肩。对于尖胎肩的胎肩 点即为胎冠与肩部弧度的交点;对于其它两种形式, 胎肩点为圆弧或倒角的上端点,见下图:

圆弧胎肩

尖胎肩

倒角胎肩

(5)断面上的线的画法:轮胎断面上的划线 为从轮胎外部点起至胎里的垂线。首先画中心线: 从断面上下模胎肩连线的中点至胎里的垂线;然 后画其它所需的线。 3.2.5断面分析的项目及符号(上下模分别测量)。 3.2.5.1 第一带束层宽(A): 3.2.5.2 第二带束层宽(B): 3.2.5.3 零度带束层总宽(C): 3.2.5.4 第三带束层宽(D): ?以上A、B、C、D为上下模带束层宽度之和。 ?如果有四层带束层,另需测量宽度。 ?根据以上数据计算带束层偏歪,即上下模带束层 宽度之差的绝对值的一半。 3.2.5.5 胎面基部胶厚(E):为胎冠中部或靠近胎 冠中部花纹沟底胶厚度,对于以横沟为主的 花纹(如PW602),该厚度的测量位置应为 冠宽的1/4处的沟底胶厚度,见下图:

纵沟为主花纹

横沟为主花纹

3.2.5.6 胎面基部胶厚(E′):指靠近零度带束层的最 深沟底胶厚度。 3.2.5.7 布层和垫胶厚度(F):指胎体帘布和胎肩垫 胶的总厚。 3.2.5.8 胎冠胶中厚(J):为设计参考项,胎冠中心线 处第三带束层以上的胎面胶厚度。 3.2.5.9 胎冠中厚(J ′ ):为设计参考项,胎冠中心线 处的材料总厚度。 3.2.5.10胎肩部胎侧端点(G):为轮胎肩部的胎侧点 相对于胎肩点的距离。 3.2.5.11胎肩部胎冠端点(H):为轮胎肩部的胎冠端 点相对于胎肩点的距离。 3.2.5.12肩垫胶外端点(H ′ ):指肩垫胶外端点到胎 肩点的距离,为设计参考项。

3.2.5.13胎肩厚度(I): 3.2.5.14胎冠分型线处厚度(L):为设计参考项。 3.2.5.15零带束层端点冠厚(m): 3.2.5.16胎圈宽度(M): 3.2.5.17包布填充胶端点(N):对于胎圈包布贴长 胶片形式的才存在此端点,具体见下图:
胶片 钢圈包布 3.2.5.18帘布反包端点(O): 3.2.5.19耐磨胶端点(P): 3.2.5.20钢丝包布外端点(R): 3.2.5.21钢丝包布内端点(R ′ ): 3.2.5.22内填充胶端点(T):对于三复合三角胶 (见下图)才存在此端点。 软三角胶

胶片

硬三角胶

3.2.5.23外填充胶端点(U): 3.2.5.24耐磨胶内端点(K): 3.2.5.25胎圈部胎侧端点(V):为设计参考项 。 3.2.5.26胎侧填充型胶上端点(Y):三复合胎侧才存 在此端点,具体见下图:
胎侧胶片 胎侧胶 胎侧填充型胶 耐磨胶

3.2.5.27胎侧填充型胶下端点(Y′): ?以上N、O、P、R、 R ′、U、K、V、Y、 Y′均为 各端点相对于胎圈着合直径的垂直距离。 3.2.5.28尼龙包布上端点n1: 3.2.5.29尼龙包布下端点n2: 3.2.5.30尼龙包布上端点n3: 3.2.5.31尼龙包布下端点n4:

?以上n1、n2、n3、n4端点只在下列情况下存在: 胎圈包布外面加贴尼龙包布(两层),见下面成型铺 设图:
(8)胎圈复合件 (6)胎体帘布 (5)胎圈包布 (4)尼龙包布2 (3)尼龙包布1 (2)内衬层 (1)胎侧

A
(7)胎肩垫胶 平面宽 预定型 定 型 超定型

B C D E F G

?以上n1、n3均为各端点相对于胎圈着合直径的垂直 距离。 ?以上n2、n4均为各端点相对于胎踵的水平距离,具 体见材料分布图。

3.2.5.32胎侧胶厚(W):断面水平轴位置的胎侧胶厚 度。 3.2.5.33胎侧总厚(W ′ ):断面水平轴位置的胎侧 厚度, 理论上此处厚度最小。为设计参考项。 3.2.5.34胎圈部胎侧端点(V):为设计参考项 。 3.2.5.35帘布与胎侧距离(X):帘布反包端点与胎侧 的距离。 3.2.5.36定位线处胎圈厚(Z):测量时以第一道防水 线为基准。为设计参考项。 3.2.5.37内衬层胶片厚(S):此厚度为肩部内衬层的 测量厚度。 3.2.5.38胎体反包端点处填充硬胶厚度Q:此端点只有 三复合三角胶才存在。具体做法为:首先通过 帘布反包端点向胎里方向作一条垂直于胎里曲 线的法线,然后用游标卡尺测量与法线相交的 硬胶轮廓线的厚度。

3.2.5.39钢圈内端帘线长(2ab):此项目的测量要求 先去除内衬层,然后沿着帘线的方向测量一根 完整帘线的长度。a点为钢丝圈最宽层靠近胎 里边的钢丝与胎体钢丝的交点,b点为胎体钢 丝与胎冠中心线的交点。,因上下模胎体帘线 伸张可能不一样,要求此项目上下模分别测量, 实测值之和即为2ab。具体见下图:

3.2.5.40胎体帘线弯曲(α ):胎圈部的胎体帘线排列 方向偏离水平基线角度,单位为° ,具体见下 图:

? α 的测量要求先去除内衬层:从一端胎趾到另一端, 内衬层要完全去除干净。 ?将胎体帘线拓印后复制到纸上,形成胎体帘线的展 开线。拓印时必须标注断面上钢丝内端点位置:为 钢丝圈最宽层靠近胎里边的钢丝与胎体钢丝的交点。 上下模钢丝内端点之间为测量α所需的有效区域, 在此区域中找到一跟完整的钢丝展开线,其两端点 分别为 A和A′,AA ′ 直线即为水平基线。 3.2.5.41胎体帘线弯曲(β):胎冠部胎体帘线偏离带束 层冠部水平基线的距离,单位为mm。具体见下 图:

?β的测量要求先去除内衬层。 ?带束层宽:第二带束层宽,且为实测值。此段区间, 理论上带束层与胎体帘线平行。 ?β的测量有两种形式,具体见下图:
βmax

A
带束层宽+a
βmax

A'

A
带束层宽+a

A'

?β的测量用到参数a:具体见下表:
轮辋直径 20″
22.5″/22″ 24.5″/24″ 17.5″/19.5″

系列 所有 80以上 80及以下 80以上 80及以下

a(mm) 65 65 60 55 50

?取胎体帘线展开线AA′的中线,并以此为中心找到 区域——第带束层宽+A。 3.2.5.42计算0°度带束层伸张q :上下模分别计算,具 体见下表:

模具尺寸

轮胎断面尺寸

技术标准尺寸

0° 带束 层宽在 辅鼓上 贴合后 的直径

o带伸张计算 (0.02~0.47%)

φM (模具 外直 径)

L1 (冠弧 宽)

S1 L2 (冠弧 (冠宽) 高)

d a C b m A (2B+2× 包 S2 (0° 带 辅鼓 (辅鼓直 (1B+2× (0° 带束 =a+2× 边胶片厚 (冠高) 束层 周长 径=辅鼓 包边胶 度+隔离 b+2× 层冠厚) d 宽) 周长/π ) 片厚度) 胶片厚度)

X

Y

0° 带 φ 束层 Z N 伸张 率%q

X=(C-L1)/2 Z=(L2-L1)/2 Y=S2× X/Z φ N=φ M-2× (S1+Y+m) q=(φ N-A)/A× 100

?模具尺寸可从模具图纸上获得;技术标准尺寸需从具 体施工表上查找;断面尺寸来源于实测数据。 ? 0°度带束层伸张q 计算原理:周向伸张,转换为直 径方向上的伸张。以 0°度带束层外端点处为基点, 从两个方向上计算此处直径,一种是利用理论值,另 一种是通过实测值,两者的差值与通过实测值计算 而的直径之比率即为0°度带束层伸张。

? 0°度带束层伸张q 公式推导,具体如下: 0 °度带束层伸张计算示意图:
L2 Z L1
S1 Y m S2

X C

(1) 利用理论值计算0 °度带束层外端点处的直径: A=a+2×b+2×d 其中a(辅鼓直径)=辅鼓周长/π b=第一带束层厚度+2×包边胶片厚度) d=第二带束层厚度+2×包边胶片厚度+隔离胶片 厚度

(2)利用断面实测值计算0 °度带束层外端点处的 直径: φN=φM-2×(S1+Y+m) 利用相似三角形原理得出:Y/S2=X/Z, 推导出:Y=S2×X/Z, X=C-L1/2(C值分上下模,单边计算), 或者 X=(C-L1)/2(C为上下模实测值之和,即0 °度 带束层总宽,双边计算), Z=(L2-L1)/2 (3)0 °度带束层伸张计算公式: q=(φN-A)/A×100%(百分数,结果保留两位 小数)。

3.2.5.43计算胎体伸张t : ? 具体计算方法见下表:
胎体伸张t率计算范围(1.2~2.0%) 伸张率 %(保留一位小数) t=(2ab-(平面宽-2× 钢圈宽度))/(平面宽-2× 钢圈宽度)× 100

2ab(断面) 平面宽度 钢圈宽度

钢圈宽度确定方法:(钢圈宽度的有效尺寸是包完布并进行半硫化之后的实际平均尺寸) 1. 计算法: TT:钢圈宽度的有效尺寸=(A+包布厚度)× 0.97, TL:钢圈宽度的有效尺寸=(A+包布厚度)× 0.91, 其中的A参见规格总表第三页胎圈尺寸中的A。 2.测量法:采用成型时多次测量的钢圈宽度平均值。

? 钢圈样式: TT:正六角形,如右图:
TL:斜六角形,如右图:

A

钢圈缠绕布

A

钢圈缠绕布

3.2.6 各项目的测量工具及精度要求见下表:
符号 A B C D E E' F G H H' I J J' L m W W' 测量工具 直尺或游标卡尺 精度(mm) 1mm 符号 X Q Z N O P M R R' T U V Y/Y' K S α β 测量工具 游标卡尺 精度(mm) 0.1mm

游标卡尺或放大镜 (带标尺) 直尺或游标卡尺

0.1mm

1mm

直尺

1mm

游标卡尺或放大镜 (带标尺

0.1mm

游标卡尺 量角器 游标卡尺

0.1mm 0.1° 0.1mm

3.2.7 各项目的测量工具及精度要求见下表: 保存断面信息,每次分析必须将测量后的轮胎断 面进行拓印。拓印时,胎圈宽度按照相应规格总 表第五页中的TW尺寸进行固定,拓印后的断面上 应注明上下模,并标注尺寸。拓印必须与分析的 断面对应。

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