对于承重轮胎花纹散热功能研讨

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轮胎胎面花纹对轮胎胎面散热性能影响很大，良好的花纹散热效果能够保证轮胎低温行驶，提高轮胎的耐久性能和使用寿命。本工作基于傅立叶热传导方程、室内机床试验和实际理赔轮胎分析，探讨全钢载重子午线轮胎胎面花纹的散热性能。

1胎面花纹的散热作用轮胎胎面花纹按形状大致分为纵向和横向条状花纹以及块状花纹。

1. 1热传导基本方程傅立叶定律热传导基本方程傅立叶定律。

提出如下假设：（1）在内部和空气内部热导率是相同的；（2）橡胶和空气界面的温度梯度是相同的。

按以上假设，胎面花纹表面积的大小决定了花纹散热能力。一般情况下块状花纹、纵向条状花纹和横向条状花纹的面积依次减小，因此散热能力也依次减小。实际上胎面花纹的不同位置温度梯度不同，花纹沟底部温度梯度较大，花纹块表面温度梯度较小，因此可以说胎面花纹散热能力随着花纹沟底表面积的增大而增强。

1. 2室内试验和实际理赔轮胎统计大量室内里程试验数据统计表明，胎面花纹的散热能力从块状花纹、纵向条状花纹到横向条状花纹依次减小。花纹类型和深度不同，其所受的疲劳强度和屈挠程度也不同，导致胶料生热速度不同，而生热与轮胎行驶温度有着密切关系。

我公司实际理赔轮胎统计分析表明，块状花纹和纵向条状花纹的轮胎因生热而产生胎肩和胎面脱层质量缺陷明显少于横向条状花纹轮胎，这与室内试验结果一致。

从热传导基本方程理论、室内试验和实际理赔轮胎统计分析，可以得出一般的经验规律是块状花纹的散热性能优于纵向和横向条状花纹。

2优化设计2. 1增大空气在胎面花纹中的流通轮胎散热作用主要是通过轮胎表面与空气的接触，利用橡胶和空气之间的温度差使热量散发到空气中。增大空气在胎面花纹中的流通实际上就是保持橡胶和空气之间的温度差，使两者之间热量流通良好。

图1和2分别示出了目前市场上较为常用块状花纹和横向条状花纹。在轮胎行驶过程中，块状花纹之间空气流动良好，能够充分进行热交换，散热效果较好；横向条状花纹因横向花纹块的阻隔，空气不能在花纹块之间流动，不能充分进行热交换，散热效果较差。市场调查表明，块状花纹轮胎发生胎肩脱层问题明显少于横向条状花纹轮胎。

目前市场上非常典型花纹如米其林的xde2花纹，其花纹块上的折角设计充分考虑了空气在花纹块之间的流通，从而提高了整体花纹的散热效果。

2. 2减小花纹沟槽角度一般花纹沟的形状。根据傅立叶方程可知，花纹沟截面积。

花纹沟槽角度越小，花纹沟底部的散热作用越好。从另一方面分析，花纹沟槽增大了轮胎胎面的表面积，增大了橡胶与空气之间的温度梯度，更有利于轮胎冠部的散热。

因此适当减小花纹沟槽角度，有利于轮胎散热。

2. 3其它带束层端点是钢丝与胶料弹性模量差异较大的部位，轮胎在行驶时，轮胎肩部变形较大，生热较快，因此肩部散热尤为重要。对肩部花纹进行以下优化设计可以提高轮胎肩部散热能力。

（1）肩部开肩口。

（2）肩部加散热片，花纹块加散热片等。

（3）在花纹沟底加散热块。

根据以上分析对10. 00r20和11. 00r20两种规格全钢载重子午线轮胎胎面花纹进行优化设计，在两侧肩部主花纹沟增设一排散热块优化设计前后胎面花纹示意优化产品陆续投放市场，轮胎胎肩脱层问题降低了5左右，同时创造了良好的经济效益。

3结语轮胎胎面花纹形式虽然简单，但其作用机理十分复杂，许多机理至今尚不清楚，胎面花纹设计目前仍然缺乏有效的理论指导。优化胎面花纹设计能够使轮胎在行驶过程中具有良好的散热作用，从而提高轮胎的耐久性能。提高胎面花纹散热性能的方式和方法多样，但在考虑提高花纹散热作用的同时应注意其综合性能。

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