輪胎工作原理

輪胎工作原理輪胎工作原理輪胎剖面圖輪胎剖面圖當(dāng)您在市場上查找款輪胎時(shí)，各種輪胎規(guī)格以及從輪胎推銷員或“專家”那里聽到的令人茫然的術(shù)語可能會讓您在購置時(shí)感到壓力重重?；蛟S您只想充分了解現(xiàn)有的輪胎、適用的概念以及胎壁上全部標(biāo)記的含義。如何用通俗的語言來解釋這些標(biāo)記呢？在本文中，我們將介紹輪胎的制作過程以及輪胎的組成。此外，我們還將了解胎壁上全部編號和標(biāo)記的含義，同時(shí)對一些輪胎術(shù)語進(jìn)展解釋。本文最終將介紹輪胎支撐汽車的方式，您還將了解輪胎中產(chǎn)生熱量的緣由，以及為什么輪胎在氣壓低時(shí)更簡潔產(chǎn)生熱量。最終，您還將學(xué)會如何正確調(diào)整輪胎壓力并診斷一些常見的輪胎問題！一個輪胎包含假設(shè)干不同的組件，如以下圖所示。輪胎的零件輪胎的零件胎圈束帶胎圈是一圈高強(qiáng)度鋼絲繩，外部由橡膠包裹。它為輪胎供給必需的強(qiáng)度，以使其固定在鋼圈上并承受在鋼圈上安裝輪胎時(shí)由安裝器施加的作用力。胎身胎身由幾層不同的纖維組成，稱之為層。最常用的層纖維是聚酯簾線。在子午線輪胎中，簾線與胎面垂直。有些老式輪胎使用對角斜交輪胎，在這種輪胎中，纖維的走線與胎面構(gòu)成肯定的角度。各個層均涂有橡膠，用于幫助它們與其他組件結(jié)合在一起。此外，這樣做還有助于密封空氣。輪胎強(qiáng)度通常用它所擁有的層數(shù)來描述。大多數(shù)汽車輪胎有兩個胎身層。與此相比，大型商用噴氣客機(jī)使用的輪胎通常有30層甚至更多。鋼絲帶在鋼絲帶子午線輪胎中，鋼絲帶用于強(qiáng)化胎面下的區(qū)域。這些鋼絲帶可防止輪胎穿刺，并有助于輪胎保持扁平，從而與地面充分接觸。蓋層有些輪胎設(shè)有蓋層，這是額外的一層或者兩層聚酯纖維，有助于固定組件。并非全部輪胎上都有這些蓋層；它們大都用于速度等級較高的輪胎，旨在幫助全部組件在輪胎高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)保持原位。胎壁胎壁用于為輪胎供給側(cè)部穩(wěn)定性，保護(hù)胎身層并有助于防止空氣外漏。它還可能包含其他部件，以幫助輪胎增加側(cè)部穩(wěn)定性。胎面胎面是由多種自然橡膠和人造橡膠的混合物制成的。胎面和胎壁均承受擠壓成型技術(shù)并切割為適當(dāng)長度。此時(shí)胎面還只是光滑的橡膠，上面尚未印上為其供給牽引力的胎面花紋。裝配全部這些組件均在輪胎成型機(jī)中裝配。此機(jī)器可確保全部組件均處于正確位置，然后將輪胎成形，成形尺寸與其成品尺寸格外接近。YourbrowserdoesnotsupportJavaScriptoritisdisabled.輪胎裝配現(xiàn)在，輪胎的全部組件均已齊備，但是還沒有將這些組件嚴(yán)密地結(jié)合起來，并且輪胎還沒有標(biāo)記和胎面花紋。人們將這種輪胎稱為生胎。下一步是將輪胎送入固化機(jī)中。固化機(jī)的作用類似于夾板鐵模，用于以鑄模方式制造全部標(biāo)記和胎面花紋。熱量還使輪胎的全部組件粘合到一起。這種現(xiàn)象稱為硫化。在經(jīng)過幾次拋光和檢查后，輪胎即加工完畢。輪胎側(cè)壁上每個小標(biāo)記都有肯定的含義：Your輪胎側(cè)壁上每個小標(biāo)記都有肯定的含義：YourbrowserdoesnotsupportJavaScriptoritisdisabled.假設(shè)要查看各種胎壁標(biāo)記，請將光標(biāo)放到該輪胎上。輪胎類型PLTT者備用輪胎。輪胎寬度235是輪胎的寬度，以毫米〔mm〕為單位，表示兩側(cè)胎壁之間的距離。由于此測量受輪圈寬度的影響，因而此測量值是指在輪胎使用預(yù)期輪圈尺寸時(shí)的值。高寬比利用此數(shù)值可計(jì)算輪胎的高度，即從胎圈到胎面頂部的距離。它用輪胎寬度的百分比表示。在我們的例子中，高寬比為75，因此輪胎高度為其寬度的75%，即176.25毫米。高寬比越小，相對于高度而言，輪胎就越寬。YourbrowserdoesnotsupportJavaScriptoritisdisabled.高寬比不同但外直徑一樣的兩個輪胎與其他輪胎相比，高性能輪胎的高寬比通常較小。這是由于高寬比較小的輪胎具有更好的側(cè)面穩(wěn)定性。汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)會產(chǎn)生側(cè)向力，而輪胎必需能承受這種作用力。輪胎的側(cè)面越低，胎壁就越矮、越堅(jiān)硬，因此可以更好地承受轉(zhuǎn)向力。輪胎構(gòu)造R角斜交〔D〕或者帶束斜交〔B〕構(gòu)造。輪胎上將有一個單獨(dú)的備注來指示輪胎側(cè)壁和胎面所包含的層數(shù)。輪圈直徑此數(shù)字說明輪胎適用的輪圈直徑，以厘米為單位。統(tǒng)一輪胎質(zhì)量等級作為統(tǒng)一輪胎質(zhì)量等級〔UTQG〕系統(tǒng)的一局部，客車輪胎上還會供給等級信息。您可UTQG國家高速大路交通安全治理局〔NHTSA〕UTQG胎面磨損程度：此數(shù)字是在可控條件下用政府測試車道對輪胎進(jìn)展測試得到的。數(shù)字越大，胎面的預(yù)期壽命就越長。由于任何人在駕駛汽車時(shí)所經(jīng)過的路面和車速都不會與政府測試車道上的狀況完全一樣，因而此數(shù)字并非胎面實(shí)際壽命的準(zhǔn)確值。但胎面磨損程度：此數(shù)字是在可控條件下用政府測試車道對輪胎進(jìn)展測試得到的。數(shù)字越大，胎面的預(yù)期壽命就越長。由于任何人在駕駛汽車時(shí)所經(jīng)過的路面和車速都不會與政府測試車道上的狀況完全一樣，因而此數(shù)字并非胎面實(shí)際壽命的準(zhǔn)確值。但是，它仍舊是一個不錯參考：此數(shù)字越大，輪胎的預(yù)期壽命就會越長。AA、A、BC，其中AA是基于輪胎在濕滑的混凝土和瀝青路面上所具有的停車力量來劃分的。它不是指輪胎的轉(zhuǎn)彎力量。依據(jù)此NHTSA頁面WildernessATRadialATXIIB。A、BC。此等級用于衡量輪胎的散熱及其削減熱量累積的力量。溫度等級適用于沒有過載且充氣適當(dāng)?shù)妮喬?。充氣缺乏、過載或者速度過高都會導(dǎo)致積存更多的熱量。過高的熱量積存會導(dǎo)致輪胎加速磨損，甚至引發(fā)輪胎故障。依據(jù)此胎故障。依據(jù)此NHTSA頁面，凡士通WildernessATRadialATXII輪胎的溫度C。修理說明修理說明由兩局部組成：負(fù)載等級：負(fù)載等級是一個對應(yīng)于輪胎最大額定負(fù)載的數(shù)字。數(shù)字越大，則說明輪胎的負(fù)載力量越高。例如，等級修理說明修理說明由兩局部組成：負(fù)載等級：負(fù)載等級是一個對應(yīng)于輪胎最大額定負(fù)載的數(shù)字。數(shù)字越大，則說明輪胎的負(fù)載力量越高。例如，等級“105”對應(yīng)的負(fù)載力量為924.87公斤。輪胎上將有一個單獨(dú)的備注來指示輪胎在給定充氣壓力下的負(fù)載等級。速度等級：負(fù)載等級后的字母指示此輪胎可供給的最大速度〔條件是重量為額定負(fù)載或者低于額定負(fù)載〕。例如，S180.246公里/小時(shí)。有關(guān)所有等級，請參見此頁面上的圖表。計(jì)算輪胎直徑現(xiàn)在我們已經(jīng)了解了這些數(shù)字的含義，所以就可以計(jì)算輪胎的外直徑了。首先，我們將輪胎寬度與高寬比相乘，得到輪胎高度。輪胎高度=235毫米x75%=176.25毫米然后將2倍的輪胎高度與輪圈直徑相加。2x17.63厘米+38厘米=73.38厘米這是無負(fù)荷直徑，只要輪胎承重，直徑就會減小。目前，輪胎業(yè)中正使用著很多不同的術(shù)語。有些術(shù)語確實(shí)有一些特別的含義，有些則不是。在本節(jié)中，我們將解釋一些術(shù)語的含義。適用于泥濘和雪地的四季輪胎MS、M+S、M/S適用于泥濘和雪地的四季輪胎MS、M+S、M/SMandS橡膠制造協(xié)會〔RMA〕關(guān)于泥濘和雪地輪胎的指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)。輪胎要獲得泥濘和雪地專用胎稱號，必需滿足以下幾何要求〔摘自公告“RMA關(guān)于客車和輕型卡車〔LT〕雪地專用胎的定義”〕：1.輪胎胎面至少應(yīng)在一個邊緣上留有多個滿足以下尺寸要求〔基于模型尺寸〕的凹槽或開槽：從接地邊緣至少向胎面中心伸出約1.3厘米，此數(shù)字通過垂直測量到胎面中心線的距離獲得。橫截面最小寬度約為0.2厘米。凹槽或開槽的邊緣與行駛方向之間的角度介于35°-90°之間。2.輪胎胎面的非接觸面區(qū)域至少應(yīng)為模型尺寸的25％。本規(guī)定可以粗略解釋為輪胎上必需有一行相當(dāng)大的凹槽從胎面邊緣伸向輪胎中心。并且，至少應(yīng)有25%的外表積為凹槽。指示嚴(yán)酷冬季牽引的圖標(biāo)這是為了給胎面花紋供給足夠的空隙，以使其能夠攫住雪地并獲得牽引力。但是，正如您指示嚴(yán)酷冬季牽引的圖標(biāo)這是為了給胎面花紋供給足夠的空隙，以使其能夠攫住雪地并獲得牽引力。但是，正如您在標(biāo)準(zhǔn)中看到的，這里沒有涉及任何測試。為解決這一缺乏，美國橡膠制造協(xié)會和輪胎業(yè)人士達(dá)成了一項(xiàng)關(guān)于測試的標(biāo)準(zhǔn)。此標(biāo)志被稱為“暴風(fēng)雪專用”，并配有特定的圖標(biāo)〔參見右側(cè)圖片〕，它位于M/S標(biāo)志的旁邊。為滿足此標(biāo)準(zhǔn)，必需使用美國試驗(yàn)與材料協(xié)會〔ASTM〕的測試程序?qū)喬ミM(jìn)展測試。有關(guān)該程序的信息，請參閱“RMA關(guān)于客車和輕型卡車暴風(fēng)雪專用胎的定義”。暴風(fēng)雪專用胎得到了制造商的認(rèn)可，由于在一樣負(fù)載百分比時(shí)使用ASTM暴風(fēng)雪專用胎得到了制造商的認(rèn)可，由于在一樣負(fù)載百分比時(shí)使用ASTMF-1805雪地ASTME-1136標(biāo)準(zhǔn)參考測試輪胎一樣或者高110。除了滿足M/S標(biāo)志的幾項(xiàng)要求之外，這些輪胎還要承受標(biāo)準(zhǔn)雪地測試程序的測試。它們的性能必需優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)參考輪胎，才能滿足暴風(fēng)雪天氣對輪胎的要求。濕路滑胎固特異(Goodyear)公司網(wǎng)站供圖一種為防止?jié)衤坊ピO(shè)計(jì)的輪胎當(dāng)汽車從水洼經(jīng)過時(shí)，可能會發(fā)生濕路滑胎。假設(shè)水無法從輪胎中快速噴出，輪胎將脫離地面，并只由水支撐。由于受影響的輪胎將幾乎完全失去牽引力，因此在消滅濕路滑胎時(shí)，汽車會很簡潔失控。有些輪胎的設(shè)計(jì)可以降低濕路滑胎的可能性。這些輪胎有很多同向的深凹槽，讓水有額外的渠道從輪胎下排出。有些輪胎的設(shè)計(jì)可以降低濕路滑胎的可能性。這些輪胎有很多同向的深凹槽，讓水有額外的渠道從輪胎下排出。您可能會感到古怪，壓強(qiáng)只有30psi〔1psi=6894.75帕〕的輪胎如何支撐整輛汽車？這個問題很有意思，但它與幾個其他問題有關(guān)，例如需要多大的力才能讓輪胎在路面上轉(zhuǎn)動，為何在開車時(shí)輪胎會發(fā)熱〔以及發(fā)熱如何引發(fā)其他問題〕等等。下一次開車前，請認(rèn)真觀看您的輪胎。您將留意到，它們的外形并非正圓。輪胎底部的接地處有一個平點(diǎn)。此平點(diǎn)稱為接地印跡，如以下圖所示。下一次開車前，請認(rèn)真觀看您的輪胎。您將留意到，它們的外形并非正圓。輪胎底部的接地處有一個平點(diǎn)。此平點(diǎn)稱為接地印跡，如以下圖所示。YourbrowserdoesnotsupportJavaScriptoritisdisabled.一個顯示接地印跡側(cè)面和底部的輪胎假設(shè)路面是玻璃的，而您在玻璃下方觀看汽車，就可以測量接觸面的尺寸。此外，您還可以對汽車重量做出準(zhǔn)確估量，方法是測量每個輪胎接地印跡的面積，然后將各個面積加起來，最終再乘以輪胎壓力。由于輪胎每一平方厘米都需要承受肯定的壓力〔例如200千帕〕，因此您需要很多平方厘米的接地印跡才能承受汽車的重量。假設(shè)增加重量或降低壓力，則需要更大的接地印跡面積，這樣平點(diǎn)的面積將隨之增大。充氣適度的輪胎與充氣缺乏的輪胎或過載輪胎您可以看到，與充氣和負(fù)載適度的輪胎相比，充氣缺乏或過載輪胎并沒有那樣圓。當(dāng)輪胎旋轉(zhuǎn)時(shí)，接地印跡必需繞輪胎旋轉(zhuǎn)，以便與路面接觸。在輪胎的接地點(diǎn)處，橡膠會變彎。要讓輪胎彎曲，需要施加肯定的力。輪胎需要彎曲的程度越大，所需的作用力就越大。輪胎并不具有完全的彈性，因此在其返回最初外形時(shí)，它不會釋放使其彎曲的全部作用力。有些作用力通過摩擦和彎曲輪胎中的橡膠和鋼件轉(zhuǎn)換為熱量。由于充氣缺乏或者過載，輪胎所需的彎曲程度會更大，因而需要更大的作用力才能讓其開動，這樣便會產(chǎn)生更多的熱胎所需的彎曲程度會更大，因而需要更大的作用力才能讓其開動，這樣便會產(chǎn)生更多的熱量。輪胎制造商有時(shí)會公布其輪胎的轉(zhuǎn)動摩擦系數(shù)〔CRF〕。通過此數(shù)字，可以計(jì)算讓輪胎在路面上轉(zhuǎn)動所需作用力的大小。CRF用于計(jì)算輪胎拖力或滾動時(shí)的阻力，與輪胎的牽引力無關(guān)。CRF摩擦系數(shù)CRFCRF。輪胎類型滾動阻力較低的汽車輪胎一般汽車輪胎卡車輪胎火車車輪

滾動摩擦系數(shù)0.006-0.010.0150.006-0.010.001我們來計(jì)算一下讓一輛典型汽車的輪胎在路面上滾動所需的作用力。假定汽車的重量為2023CRF0.015。則作用力為2023x0.015，即30公斤。現(xiàn)在我們來計(jì)算一下這相當(dāng)于多大的功率。假設(shè)您已經(jīng)讀過博聞網(wǎng)文章力、功率、力矩和能量的含義及其相互關(guān)系，便會知道功率等于作用力乘以速度。因此，輪胎所用的功率取決于汽車的行駛速度。假設(shè)車速為100公里/小時(shí)，則輪胎使用的功率為10馬力。全部功率均轉(zhuǎn)換為熱量。大多數(shù)熱量會進(jìn)入輪胎，但有些熱量會傳播到路面中〔當(dāng)汽車從路面上駛過時(shí)，路面實(shí)際上會有少許彎曲〕。從這些計(jì)算中可以看出，有三個因素影響輪胎在路面上滾動所需的作用力〔以及因此而累積的熱量〕：CRF〔假設(shè)壓力下降，CRF〕。當(dāng)在較軟的路面〔如沙地〕上行駛時(shí)，雖然會有更多熱量進(jìn)入地面，較少的熱量進(jìn)入輪CRF充氣缺乏會使輪胎的外部磨損快于內(nèi)部。此外，它還會導(dǎo)致燃油效率下降并增加輪胎中的熱量