一种轨道轮胎设计方法及轨道轮胎
阅读说明：本技术 一种轨道轮胎设计方法及轨道轮胎 (Rail tire design method and rail tire ) 是由 胡李勤 汪林锋 姚鑫亚 于 2020-12-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种轨道轮胎设计方法,轮胎包括胎体、带束层,以及两段弧或三段弧结构的胎冠冠弧,且冠部胎体轮廓存在函数关系,包括如下步骤：所述冠部胎体轮廓趋势满足如下函数关系：当X属于不同范围时,公式不同；其中,X为胎冠位置,c是常数,Lx为距胎冠中心水平距离,TDW为轮胎冠宽,Hx为胎冠不同位置到胎体中心线处厚度,H为胎冠中心到胎体中心线厚度。所述每段胎冠冠弧的圆心角存在一定关系。本发明保证轮胎的耐久性能,通过轮胎外轮廓冠弧设计和胎体轮廓匹配设计,满足轨道轮胎接地形状均匀,接地压力最大值小且整体均匀的目标。(The invention discloses a method for designing a rail tire, wherein the tire comprises a tire body, a belt ply and a crown arc of a two-section arc structure or a three-section arc structure, and the profile of the tire body at the crown has a functional relation, and the method comprises the following steps: the crown carcass profile trend satisfies the following functional relationship: when X belongs to different ranges, the formula is different; wherein, X is the crown position, c is a constant, Lx is the horizontal distance from the center of the crown, TDW is the crown width of the tire, Hx is the thickness from different positions of the crown to the center line of the tire body, and H is the thickness from the center of the crown to the center line of the tire body. The central angles of crown arcs of each section have a certain relation. The invention ensures the durability of the tire, and meets the aims of uniform grounding shape, small maximum value of grounding pressure and uniform whole of the rail tire through the design of the outer contour crown arc of the tire and the matching design of the tire body contour.)
技术领域
本发明涉及轮胎设计技术领域，特别涉及一种轨道轮胎设计方法及轨道轮胎。
背景技术
随着城市轨道交通向中小型城市发展，多种匹配橡胶轮胎的城市轨道车辆使用逐渐增多，典型代表是跨座式单轨，APM(自动旅客捷运系统)，该类车辆均采用橡胶轮胎进行承载，采用电机驱动，驱动加速度和制动减速度大，驱制动比较频繁，车辆的自重大，车辆的转向架系统设计导致轮胎的负荷高，以上因素导致轮胎的磨耗性能低和抗偏磨性能差，但是随着车辆的使用量增大，终端客户对轮胎的磨耗要求越来越高，需要轮胎厂家提供更高磨耗的产品。
轨道车辆轮胎需要匹配车辆设计，轮胎规格尺寸固定，需要采用高气压满足轮胎负荷能力的要求，轨道车辆轮胎需要匹配轨道梁设计，轨道梁宽度固定，导致轮胎冠部宽度固定，无法采用增大轮胎冠宽的方式来均匀接地压力，从而导致轮胎在高负荷高气压的使用条件下，出现接地形状不均匀和接地压力高现象，这两点是影响轮胎磨耗能力的主要原因。
发明内容
本发明的目的克服现有技术存在的不足，以对为实现以上目的，采用一种轨道轮胎设计方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
一种轨道轮胎设计方法，包括如下步骤：
根据胎冠不同位置到胎体中心线处厚度Hx，以及胎冠中心位置处到胎体中心线处厚度H，得到函数关系
确定胎冠位置X，得到所述冠部胎体轮廓趋势满足如下函数关系：
当X∈[0～(0.50～0.60)]时，f(X)＝1；
当X∈[(0.50～0.60)～1]时，f(X)＝aX2+bX+c；
其中，X为胎冠位置,a范围为1.5～2.7,(-b/2a)范围为0.50～0.60,c 是常数，Lx为距胎冠中心水平距离，TDW为轮胎冠宽。
作为进一步的技术方案：所述每段胎冠冠弧的圆心角存在关系如下：
当胎冠为两段弧时，圆心角范围为1°≤θ1≤4°、6°≤θ2≤8°；
且第一冠弧大于第二冠弧，TR1/TR2为2～4；
当胎冠为三段弧时，圆心角范围为1°≤θ1≤2°、3°≤θ2≤4°、3°≤θ3≤6°；
且第一冠弧大于第二冠弧，第二冠弧大于第三冠弧，TR1/TR3为2～4，TR1≥920mm；
其中，TR1、TR2以及TR3分别为第一冠弧、第二冠弧和第三冠弧，θ1、θ2以及θ3分别为第一冠弧、第二冠弧和第三冠弧对应的圆心角。
作为进一步的技术方案：所述相邻每段胎冠冠弧的交点设置于轮胎花纹块的位置时, 相邻段弧为相切结构。
作为进一步的技术方案：所述冠弧高与胎体断面高的比值为3.8％～4.3％。
作为进一步的技术方案：所述带束层采用3B缠绕结构或4B缠绕结构，且3B缠绕结构或4B缠绕结构的宽度与轮胎冠宽比例均为0.6～0.7。
一种轨道轮胎，该轨道轮胎采用上述任意一项所述的方法设计。
与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：
通过采用上述的技术方案，将胎冠冠弧轮廓设计成两段或三段弧组成结构，且每段弧的圆心角存在一定关系，冠部胎体轮廓走势存在一定函数关系，且带束层结构采用3+0°B 缠绕或4+0°B缠绕结构，对轮胎轮廓调整来改善高气压高负荷下的轮胎接地形状。
附图说明
下面结合附图，对本发明的
具体实施方式
进行详细描述：
图1为本申请公开的一些实施例的轨道轮胎两段弧的结构示意图；
图2为本申请公开的一些实施例的轨道轮胎三段弧的结构示意图；
图3为本申请公开的一些实施例的轨道轮胎两段弧相切的结构示意图；
图4为现有技术的一些实施例的带束层3+0°B缠绕结构示意图；
图5为现有技术的一些实施例的带束层4+0°B缠绕结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1和图2所示，本发明实施例中，一种轨道轮胎设计方法，包括如下步骤：
轮胎包括带束层，以及两段弧或三段弧结构的胎冠冠弧,且冠部胎体轮廓存在函数关系，其特征在于，包括如下步骤：
根据胎冠不同位置到胎体中心线处厚度Hx，以及胎冠中心位置处到胎体中心线处厚度 H，得到函数关系
确定胎冠位置X，得到所述冠部胎体轮廓趋势满足如下函数关系：
当X∈[0～(0.50～0.60)]时，f(X)＝1；
当X∈[(0.50～0.60)～1]时，f(X)＝aX2+bX+c；
其中，X为胎冠位置,a范围为1.5～2.7,(-b/2a)范围为0.50～0.60,c 是常数，Lx为距胎冠中心水平距离，TDW为轮胎冠宽。
在一些具体的实施例中，如图1所示，所述每段胎冠冠弧的圆心角存在关系如下：
当胎冠为两段弧时，圆心角范围为1°≤θ1≤4°、6°≤θ2≤8°；
且第一冠弧大于第二冠弧，TR1/TR2为2～4；
在一些具体的实施例中，如图2所示，当胎冠为三段弧时，圆心角范围为1°≤θ1≤2°、 3°≤θ2≤4°、3°≤θ3≤6°；
且第一冠弧大于第二冠弧，第二冠弧大于第三冠弧，TR1/TR3为2～4，TR1≥920mm；
其中，TR1、TR2以及TR3分别为第一冠弧、第二冠弧和第三冠弧，θ1、θ2以及θ3分别为第一冠弧、第二冠弧和第三冠弧对应的圆心角。
如图3所示，对于相邻两段弧的交点P(或Q)落在花纹块的位置时,则相邻两段弧需相切。
在一些具体的实施例中，TR1不小于920mm，且冠弧高HH/断面高SH＝3.8％-4.3％。
冠部胎体轮廓走势存在以下关系:
当X∈[0～(0.50～0.60)]时，f(X)＝1；
当X∈[(0.50～0.60)～1]时，f(X)＝aX2+bX+c；
其中，X为胎冠位置,a范围为1.5～2.7,(-b/2a)范围为0.50～0.60,c是常数，Lx为距胎冠中心水平距离，TDW为轮胎冠宽。
如图4和图5所示，所述带束层结构为3+0B缠绕或4+0B缠绕结构，2B/TDW＝0.8-0.9，对于3+0B缠绕结构3B/TDW＝0.6-0.7，对于4+0°B缠绕结构,4B/TDW＝0.6-0.7。
本设计主要针对扁平率为75及以下规格系列，TDW/SW＝0.83-0.88。
其中，TR1、TR2、TR3为第一冠弧、第二冠弧、第三冠弧；
θ1、θ2以及θ3为第一冠弧对应的圆心角、第二冠弧对应的圆心角、第三冠弧对应的圆心角；
HH为冠弧高—冠弧端部到轮胎中心外直径处垂直距离；
SH为断面高—轮胎轮辋着合直径处到轮胎中心外直径处垂直距离；
Lx为距胎冠中心水平距离；
TDW为轮胎冠宽(水平距离)；
X为胎冠位置,
H为胎冠中心位置处到胎体中心线处厚度；
Hx为胎冠不同位置到胎体中心线处厚度；
2B、3B、4B为2B宽度、3B宽度、4B宽度；
SW为轮胎断面宽。
一种轨道轮胎，该轨道轮胎通过采用上述任意一项所述的轨道轮胎的方法设计而成。
根据上述设计方案，制备符合上述冠部胎体轮廓趋势函数关系和带束层结构的轨道轮胎。
下表为本申请的一种轨道轮胎设计方法的实施例和对比例数据对比表:
从上表可以看出，最大接触压力和平均接触压力以实施例1为100的指数评价，平均接地压力和标准方差越小说明接地压力越均匀；且矩形率越接近100％，说明接地形状越均匀。本申请的方法设计的轨道轮胎更符合要求。
以下是申请的设计方法得到的，不同冠弧对应的圆心角对轮胎的影响；
项目
比较例2
实施例7
实施例8
实施例9
θ1，°
4.5
1.5
1.3
1.2
θ2，°
4.1
3.5
3.5
3.5
θ3，°
/
5.3
5.3
5.3
TR1，mm
1000
1200
950
1100
TR1/TR3
1.25
2
1.6
1.8
HH/SH
4.4％
4.3％
4.1％
3.8％
平均接地压力
110
100
99
101
标准方差
110
100
100
100
矩形率
95％
100％
102％
99％
项目
比较例2
实施例7
实施例8
实施例9
θ1，°
4.5
1.5
1.3
1.2
θ2，°
4.1
3.5
3.5
3.5
θ3，°
/
5.3
5.3
5.3
TR1，mm
1000
1200
950
1100
TR1/TR3
1.25
2
1.6
1.8
HH/SH
4.4％
4.3％
4.1％
3.8％
平均接地压力
110
100
99
101
标准方差
110
100
100
100
矩形率
95％
100％
102％
99％
从上可以看出，当不同冠弧对应的圆心角对平均接地压力，计算得出的标准方差和矩形率，体现出了本申请设计的轨道轮胎，降低轨道轮胎接地压力，改善接地形状，从而提升轮胎的磨耗性能。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定，均应包含在本发明的保护范围之内。
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