非充气弹性支撑轮研究进展及市场化前景（上）

<正>非充气弹性支撑轮因节能环保、安全可靠、应用领域广泛、性能优异等优势，一直备受轮胎行业关注。近年来，受益于材料创新、结构设计优化方法、加工成型技术等领域突飞猛进的发展，非充气弹性支撑轮核心技术逐步被攻破，国内外轮胎巨头和研发机构纷纷投入高额研发经费，进行非充气弹性支撑轮的产品开发，并抢占市场份额。非充气弹性支撑轮已成为轮胎行业未来发展方向之一。     

非充气轮胎中剪切带结构与材料的研究进展

非充气轮胎能够避免充气轮胎的爆胎风险,已成为橡胶/轮胎行业研究的热点产品。非充气轮胎由轮毂、辐条、剪切带和胎面组成,剪切带是非充气轮胎结构中的重要部件。剪切带可分为橡胶剪切带、聚氨酯剪切带和金属剪切带,剪切带结构与材料参数对非充气轮胎的性能影响极大。剪切带的结构与材料技术进步为非充气轮胎的进一步发展提供了技术支撑。     

全球非充气轮胎市场概况及专利技术分析

非充气轮胎英文全称为Non-Pneumatic Tire,缩写为NPT。非充气轮胎具备不需充气、耐用、易翻新和防爆等特征。与标准子午线轮胎的工作效率和操纵性相比,非充气轮胎在高速行驶状况下会遭受较大的震动。非充气轮胎技术省去了充气轮胎在使用前检查胎压并经常充气的环节,其特殊的结构设计使轮胎原料成本大大削减,且具有优良的安全性能,解决了易被扎破甚或爆胎引发安全事故的缺陷问题,使非充气轮胎成为轮胎研究发展的又一亮点。     

非充气轮胎的结构设计与力学性能

阐述充气轮胎具有在粗糙路面滚动时能量损失低以及垂直刚度和接地压力较小、承载效率较高的优势以及不抗刺扎、易爆胎、运转不平稳的不足。介绍两款典型的非充气轮胎——辐条式非充气轮胎和蜂巢式非充气轮胎的结构和力学性能。与传统充气轮胎相比,非充气轮胎不仅垂向刚度和接地压力解耦,垂向刚度、侧向刚度、扭转刚度也不再是强耦合关系,这极大地拓展了轮胎的设计空间,仅通过调整剪切带及轮辐的结构和几何参数就可以有效地优化轮胎的性能,但非充气轮胎也存在很多问题,使其仍处于设计研发阶段。今后非充气轮胎的市场需求将不断扩大,其结构和力学性能将不断改进,使非充气轮胎成为轮胎领域的一大品种。     

非充气安全轮胎的研究现状

随着车辆行业的不断发展,充气橡胶轮胎爆胎引发的交通事故率越来越高。为了降低爆胎的发生率,世界各大轮胎公司推出了一系列安全性能优异的非充气安全轮胎,本文针对这些非充气安全轮胎的研究现状进行了介绍,为国内非充气安全轮胎的研发及轮胎结构设计提供一定的参考建议。     

充气轮胎的生存价值与危机

<正>作为工业产品，充气轮胎自问世以来，存在已经超过百年。黑不溜秋、灰头土脸的充气轮胎，从开始的简单雏形发展成为具有高科技含量的产品，与车辆相互推动，在技术性能方面共同发展，双双成为推动人类可移动性的主力产品。近年来，全球知名轮胎制造商纷纷介入非充气轮胎的研究和开发，造型各异、色彩斑斓的非充气轮胎，令充气轮胎相形见绌。     

以热塑性硫化橡胶TPV为基材制备中低速非充气轮胎材料的研究

非充气轮胎因其具有不漏气、不爆胎、耐磨损等安全特点,已经成为轮胎产业发展的新方向。以热塑性硫化橡胶TPV为基材的中低速非充气轮胎材料,具有质轻、耐磨、耐候、抗疲劳、高弹性、高韧性、不易压缩变形等优点,及可单独一次性注塑加工成型,加工方法简单和生产成轮胎后可回收再循环使用,绿色环保的特点,可满足时速50 km/h以下轮胎产品的性能要求。     

中空式非充气轮胎设计的研究

非充气轮胎因其具有不漏气、不爆胎、耐磨损等安全特点,已经成为轮胎产业发展的新方向。在现有热塑性弹性体轮胎材料物性的基础上,通过对非充气轮胎结构进行优化设计,以期通过轮胎结构与材料性能相结合的方式,来解决现有非充气轮胎存在的开裂、粉化问题,从而提升轮胎的使用寿命。在本文的设计中,通过V形、花生壳状、圆柱形等不同通孔形状的变化,以及减震孔和支撑筋在胎壁径向的合理分布,在确保轮胎减震效果的同时,也提升了轮胎整体抗形变能力,确保了轮胎长期使用时不易开裂,使车辆在行驶过程中更加安全、舒适。     

非充气轮胎的研究进展

以轮胎基本性能为基础,重点介绍了非充气轮胎的设计内涵和优化方法。针对科技发展及社会进步对轮胎提出的新要求,综述了轮胎从材料到结构的全面优化改革。并基于非充气轮胎特点,提出了3D打印新概念的轮胎制造方法。     

国内外非充气轮胎的最新研究进展

以轮胎基本性能要求为基础,重点介绍非充气轮胎的设计内涵和优化方法。针对科技发展及社会进步对轮胎提出的新要求,综述轮胎从材料到结构的全面优化改革,并基于非充气轮胎的特点,提出了3D打印新概念的轮胎成型制造方法。     

国内外非充气轮胎研究概况

介绍国内外在非充气轮胎领域的前沿性探索。国外轮胎与轮辋一体化轮胎、放射螺旋网状结构轮胎、蜂窝状 轮胎和国内负泊松比结构轮胎、3D打印聚氨酯轮胎等非充气轮胎具有节能环保、安全性能高、滚动阻力低、可模块化设计 等优势,但也存在噪声、温升和疲劳破坏等方面不足。提出了结构与材料的优化匹配将是未来非充气轮胎的发展趋势。     

非充气轮胎弹性支撑体的疲劳寿命仿真分析研究

非充气轮胎不存在爆胎风险,疲劳性能是其设计过程中重点关注的性能指标。本工作基于橡胶材料的疲劳裂纹扩展理论和临界平面分析法,运用Abaqus和Endurica软件联合仿真的有限元分析方法,进行了非充气轮胎弹性支撑体的疲劳寿命预测;系统分析了有限元网格类型及网格尺寸对非充气轮胎弹性支撑体的疲劳寿命的影响,从而为高性能、长寿命非充气轮胎的优化设计提供理论和技术支撑。     

普利司通推出第2代非充气概念轮胎

正日本普利司通日前推出了第2代非充气概念轮胎,如图1所示。第2代非充气概念轮胎的轮辐用热塑性树脂及胎面用橡胶制成。通过采用有限元分析及优化结构设计,采用高性能树脂作为轮胎原材料。第2代非充气概念轮胎在承载能力、适应环境和驾驶性能方面比第1代非充气概念轮胎有很大进步,更具实用     

环球广角

<正>韩泰iFlex免充气轮胎成功完成实车测试韩泰轮胎近日宣布,其已成功完成对旗下iFlex免充气轮胎(NPT)的实车测试。iFlex是韩泰对外发布的第五款免充气轮胎,也是NPT领域的最新成果,这款完全采用环保材料制成的iFlex将从各方面全面提升配套车辆的驾驶性能。为了评估iFlex在行驶中的操控表现,韩泰对其进行了一系列严格测试。在速度测试中,配套iFlex的起亚Ray电动车最高时速达到130公里/小时。此外,围绕耐用性、坚固性、稳定性和绕桩的几项测试中,iFlex与常规轮胎相     

轮胎用纤维骨架材料的研究进展

介绍锦纶、聚酯、芳纶、人造丝、碳纤维、玻璃纤维以及混纺纤维7种轮胎用纤维骨架材料的主要性能,并对其最新研究进展进行综述分析。锦纶、聚酯和芳纶纤维今后几年内仍将是轮胎用主要纤维骨架材料。由于聚酯帘线价格便宜,且高模量、低收缩聚酯纤维性能不断优化将使其成为轿车轮胎的主要纤维骨架材料。随着人造丝生产过程中污染问题得到有效的控制和治理,改性人造丝以其不可替代的优势将成为高性能和缺气保用轿车轮胎首选骨架材料。同时随着非充气轮胎的发展和汽车轻量化的不断推进,玻璃纤维和碳纤维作为轮胎纤维骨架材料也将得到更广泛的应用。     

普利司通推出第2代非充气概念轮胎

正日本普利司通日前推出了第2代非充气概念轮胎。其轮辐用热塑性树脂,胎面用橡胶制成。第2代非充气概念轮胎在承载能力、适应环境和驾驶性能方面比第1代非充气概念轮胎有很大进步,更具实用性,更接近商品化产品;最高速度由第1代非充气概念轮胎的6km·h-1提高到60km·h-1,测试车辆质量从100kg增加到410kg;通过简化结构,减少了轮胎能量损失,滚动阻力水平已达到充气节油轮胎同等水平。     

新型免充气轮胎发展现状

充气轮胎是人类近现代历史上最伟大发明之一,影响了汽车工业的发展。当前随着汽车工业的发展,车辆速度提升和使用环境扩展,人们对轮胎性能的要求越来越高,但由于充气性的特点和橡胶材料固有的特性,充气轮胎安全性能的提升空间受限;轮胎一旦失去气压,性能就会急剧下降。2005年米其林公司发布TWEEL免充气概念轮胎,标志具有现代意义的新型免充气轮胎诞生,建立了轮胎经济性、环保性、安全性和行驶平顺性的新标准。此后,更多国际轮胎制造企业、轮胎研发机构和汽车制造厂商关注新型免充气轮胎的开发,开始了新型免充气轮胎开发的国际竞赛,有关的新发明、新技术和新概念轮胎大量出现。新型的免充气轮胎已经开始影响轮胎与汽车设计和制造技术发展。本文介绍和总结了当前国际上新型免充气轮胎发展状况,重点介绍了几类新型免充气轮胎的开发背景,开发历程和开发进展,也分别讨论了这几类免充气轮胎的结构和性能特点。     

非充气轮胎技术的分析与展望

介绍非充气轮胎的种类和特点,并分析非充气轮胎技术的发展趋势。非充气轮胎按照结构形式主要可分为聚氨酯（PU）实心型、胎面辐板型、胎面非辐板型和网面型,目前技术比较成熟的是PU实心型,未来应开发具有安全性、通用性和经济性的非充气轮胎技术。     

新型带束层免充气轮胎接地性能有限元分析

对充气轮胎与免充气轮胎进行了有限元分析,发现免充气轮胎胎冠部位有明显的"翘曲"现象,这是其没有广泛应用的主要原因之一。本设计从充气轮胎的RCOT理论得到启示,提出将带束层置入免充气轮胎冠部,提高轮胎冠部刚性,并分析不同带束层角度和不同载荷对轮胎性能的影响。从免充气轮胎的接地性能来分析,置入带束层后,胎冠"翘曲"现象有很大改善,当带束层角度为45°时,接地性能最佳。     

轮胎在零充气压力下的负荷能力研究

研究轮胎在零充气压力下的负荷能力。根据静负荷性能试验数据,利用软件对轮胎在不同充气压力和负荷下的下沉量进行插值计算,并与轮胎在标准充气压力和标准负荷下的标准下沉量进行对比,筛选出等于标准下沉量时的轮胎充气压力和负荷数据,对这些散点数据进行分析。结果表明:轮胎充气压力大于某值时,负荷与充气压力呈线性关系;轮胎充气压力小于某值时,负荷与充气压力呈非线性关系;185/60R15 84H轮胎在零充气压力下的负荷能力约为39 kg。