[發明專利]一種計算全鋼子午線輪胎的鋼絲圈安全倍數的方法

在審

• 申請號: 201410346947.8
• 申請日: 2014-07-21
• 公開（公告）號: CN104182610A
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發明（設計）人: 尹伯亞
• 申請（專利權）人: 尹伯亞
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00;G06F17/50
• 代理公司: 浙江永鼎律師事務所 33233
• 代理人: 王梨華

技術領域

本發明涉及全鋼子午線輪胎的鋼絲圈安全倍數計算領域，尤其涉及一種計算全鋼子午線輪胎的鋼絲圈安全倍數的方法。

背景技術

輪胎是汽車行駛結構中的重要部件，隨著汽車工業的快速發展，汽車行業對輪胎性能的要求越來越高。輪胎技術狀況對汽車的安全性、動力性、行駛穩定性都有著直接的影響。在現階段具有良好的耐磨節油的全鋼子午線輪胎正在逐步替代斜膠輪胎，獲得了極快的發展，并已成為輪胎產業的主流產品。但在全鋼子午線輪胎行駛過程中胎圈的安全穩定性能會嚴重的影響輪胎的性能和使用壽命，因而輪胎各部位的安全倍數計算式輪胎結構設計的必要組成部分。

輪胎結構設計技術的發展可以分為三個發展階段：在20世紀50年代之前是經驗設計階段，在此階段的生產經驗為主要的設計參考技術；20世紀50年代至70年代，自然平衡輪廓理論的建立于發展使輪胎結構設計提高到半經驗階段；此后隨著向國外公司的不斷學習與自主研發，有限元分析技術被廣泛的應用起來，輪胎結構設計正在逐步邁入現代設計階段，其主要標志是結構設計分析的日益精細與不斷細化，且逐漸地減少對原始試驗的依賴性。然而，國內輪胎的結構設計分析技術的發展還是很不均衡，雖然在現代設計階段，“自動化”與“智能化”思想是結構設計的主要目標，但是這并不能代表輪胎結構設計的實際水平。“反復試驗”至今仍是輪胎結構設計的主要方法。

我國的輪胎生產目前已有半個多世紀的歷史，現在的輪胎產量已經處于世界領先地位，輪胎企業也積累了較豐富的生產經驗和技術經驗，但是國內的輪胎生產力量分散，技術研發與設計水平與國外優秀企業仍有差距。產品的質量也多是依靠引進國外先進生產技術與生產設備來保證。對于我國的輪胎行業發展而言，自主建立一套輪胎的結構設計的理論與研究方法是我國輪胎技術領域最迫切的工作之一。

輪胎模型的結構應力分析包括結構應力應變場分析、溫度場分析、含溫度場分析的應力應變場分析、斷裂性能分析、疲勞性能分析等。輪胎的強度設計主要依據結構的應力、應變、或應變能密輪胎的承載性能、耐久性、節能經濟性等也與結構應力分析密切相關。輪胎結構的有限元結算的復雜性主要來自三方面因素：橡膠材料的非線性和近似不可壓縮性，簾線/橡膠復合材料呈現明顯的各向異性：結構的大變形引起的幾何非線性：輪胎與輪輞以及輪胎與地面的接觸非線性邊界條件。

目前輪胎結構設計過程中，普遍采用的鋼絲圈的安全倍數計算公式為

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其中μ_bw鋼絲圈總根數，α鋼絲圈橫向與對應部位胎體簾線方向的夾角。

因市場出現抽絲炸、鋼絲齊斷病疵，對產品產生原因進行了大量的試驗分析，通過大量的水壓爆破試驗發現胎圈鋼絲斷裂的安全倍數與上式計算值差異20%~30%，（1）式計算值偏大。

發明內容

為了解決上述的技術問題，本發明的目的是提供一種計算全鋼子午線輪胎的鋼絲圈安全倍數的方法，該方法大大提高了計算精度。

為了實現上述的目的，本發明采用了以下的設計方案：

一種計算全鋼子午線輪胎的鋼絲圈安全倍數的方法，該方法包括以下的步驟：1）采集單根簾線破斷力B，鋼絲圈的根數U，鋼絲圈的周向力F數據；2）通過以下的公式進行的鋼絲圈安全倍數計算：

，

所述的W_c為鋼絲圈安全倍數，其中B為鋼絲圈單根鋼絲的破斷力（N），U為鋼絲圈纏繞的根數，?F為鋼絲圈的周向合力（N）。

本發明的鋼絲圈單根鋼絲的破斷力B可通過拉伸試驗獲得數據（鋼絲廠家及輪胎企業常規的測試項目），F為鋼絲圈的周向合力，即鋼絲圈各單元周向張力的累加。

本發明結合大量的水壓爆破試驗數據，歸納提煉了胎圈安全倍數計算方法，對比傳統的基于薄膜理論的胎圈安全倍數計算公式，鋼絲圈安全倍數的計算更為準確合理。與實際水壓爆破試驗值更加吻合，偏差控制在5%~10%，大大提高了計算精度，胎圈安全倍數是輪胎產品設計的基本參數，本發明對行業理論研究發展具有重大意義。

具體實施方式

一種計算全鋼子午線輪胎的鋼絲圈安全倍數的方法，該方法包括以下的步驟：1）采集單根簾線破斷力B，鋼絲圈的根數U，鋼絲圈的周向力F數據；2）通過以下的公式進行的鋼絲圈安全倍數計算：

，（2）