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汽车轮胎花纹的学问

发布时间:2017-11-15  阅读:964次
 汽车依靠轮胎支承在路面上,而直接与路面接触的却是轮胎花纹。轮胎不仅承载、滚动,而且通过其花纹块与路面产生的磨擦力,成为汽车驱动、制动和转向的动力之源。下面就轮胎花纹的作用以及影响花纹作用的因素等做一分析。
1.轮胎花纹的作用
简言之,轮胎花纹的主要作用就是增加胎面与路面间的磨擦力,以防止车轮打滑,这与鞋底花纹的作用如出一辙。轮胎花纹提高了胎面接地弹性,在胎面和路面间切向力(如驱动力、制动力和横向力)的作用下,花纹块能产生较大的切向弹性变形。切向力增加,切向变形随之增大,接触面的“磨擦作用”也就随之增强,进而抑制了胎面与路面打滑或打滑趋势。这在很大程度上消除了无花纹(光胎面)轮胎易打滑的弊病,使得与轮胎和路面间磨擦性能有关的汽车性能——动力性、制动性、转向操纵性和行驶安全性的正常发挥有了可靠的保障。有研究表明,产生胎面和路面间磨擦力的因素还包括有这两面间的粘着作用,分子引力作用以及路面小尺雨微凸体对胎面貌一新微切削作用等,但是,起主要作用的仍是花纹块的弹性变形。
2.影响花纹作用
影响花纹作用的因素影响花纹作用的因素较多,但起主要作用并与汽车使用有关的因素是花纹型式和花纹深度。
3.花纹型式的影响.
轮胎花纹型式多种多样,但归纳起来,主要有3种:普通花纹、越野花纹和混合花纹。
(1)普通花纹:普通花纹适合于在硬路面上使用。它分为纵向花纹、横向花纹和纵横兼有花纹。
(2)纵向花纹:纵向花纹的共同特点是胎面纵向连续,横向断开,因而胎面纵向刚度大,而横向刚度小,轮胎抗滑能力叶现出横强而纵弱。这种花纹轮胎的滚动阻力较小,散热性能好,但花纹沟槽易嵌入碎石子儿。综合起来看,这种型式花纹适合在比较清洁、良好的硬路面上行驶。例如,轿车、轻型和微型货车等多选择这种花纹。
(3)横向花纹:横向花纹共同特点是胎面横向连续,纵向断开,因而胎面横向刚度大,而纵向刚度小。故轮胎抗滑能力呈现出纵强而横弱,汽车以较高速度转向时,容易侧滑;轮胎滚动阻力也比较大,胎面磨损比较严重。这种型式花纹适合于在一般硬路面上、牵引力比较大的中型或重型货车使用。
(4)纵横兼有花纹:这种花纹介于纵向花纹和横向花纹之间。在胎面中部一般具有曲折形的纵向花纹,而在接近胎肩的两边则制有横向花纹。这样一来,台面的纵横抗滑能力比较好。因此这种型式花纹的轮胎适应能力强,应用范围广泛,它既适用于不同的硬路面,也适宜和于轿车和货车。
(5)越野花纹:越野花纹的共同特点是花纹沟槽宽而深,花纹块接地面积比较小(约40%~60%)。在松软路面上行驶时,一部分土壤将嵌入花纹沟槽之中,必须将嵌入花纹沟槽的这一部分土壤剪切之后,轮胎才有可能出现打滑,因此,越进驻花纹的抓着力大。根测试,在泥泞路上,同一车型的车辆使用越野花纹轮肿的牵引力可达普通花纹的1.5倍。
越野花纹分为无向和有向花纹两种(如图2)。有向花纹使用时具有方向性。越野花纹轮胎适合于在崎岖不平的道路、松软土路和无路地区使用。由于花纹块的接触压力大,滚动阻力大,故不适合在良好硬路面上长时间行驶。否则,将加重轮胎磨损,增加燃油消耗,汽车行驶振动也比较厉害。
(6)混合花纹:混合花纹是普通花纹和越野花纹之间的一种过渡性花纹。其特点是胎面中部具有方向各异或以纵向为主的窄花纹沟槽,而在两侧则以方向各异或以横向为主的宽花纹沟槽。这样的花纹搭配使混合花纹的综合性能好,适应能力强。它既适应于良好的硬路面,也适应于碎石路面、雪泥路面和松软路面,附着性能优于普通花纹,但耐磨性能稍逊。目前,一些货车和四轮驱动的乘用车多使用这种型式的花纹轮胎。
4.花纹深度的影响:花纹愈深,则花纹块接地弹性变形量愈大,由轮胎弹性迟滞损失形成的滚动阻力也将随之增加。较深的花纹不利于轮胎散热,使胎温上升加快,花纹根部因受力严惩而易撕裂、脱落等。花纹过浅不仅影响其贮水、排水能力,容易产生有害的“滑水现象”,而且使光胎面轮胎易打滑的弊端凸现出来,从而使前面提及的汽车性能变坏。
因此,花纹过深过浅都不好。面客观规律是使用中花纹将越变越小。为了确保花纹作用的有效性,世界各国都对轮胎花纹磨损极限制定了明确的法规。并在轮胎胎肩沿圆周的若干等份处模刻轮胎磨耗极限警报标记“”或(和)“TWI”英文标记。当花纹块凸面磨损距离到花纹沟槽底部约1.6mm(1/16英寸)时,标记处的花纹已被磨平,故显露出窄横条状的光胎面,借此警示驾驶员,该轮胎已到了必须更换的时候了。
除了以上三种花纹外,还有如下三种花纹:单导向花纹,块状花纹,不对称花纹。
(1)单导向花纹
单导向花纹是花纹沟之间都相互连接,呈独立的花纹块结构。它有卓越的制动性能,极佳的排水性能,雨天优秀的稳定性能,适合于高速行驶。但是,轮胎的安装位置必须要与行驶方向相同。适用于高速轿车使用。
(2)块状花纹
花纹沟之间都相互连接,呈独立的花纹块结构。拥有优越的制动及操纵性能,雪地及湿路上优越的操控 及稳定性能,雨天时良好的排水性能。但是它独立的花纹块结构,耐磨性能较差。适用范围:轿车用全天候及雪地轮胎,商用车后轮。
(3)不对称花纹
不对称花纹的胎面左右两侧花纹形状不同。由于其增大了转弯时外侧花纹的着地压力,极大地 提高了高速转弯性能,并补足了外侧花纹的耐磨性能 。但是必须注意轮胎的正确安装方向。比较适用于竞技用车及高性能车辆。

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