在特定条件下行驶的汽车,要采用性能最合适的轮胎。 1.滚动阻力： 产生轮胎滚动阻力的原因有以下两个方面。 (1)轮胎与路面的摩擦阻力轮胎在路面上滑动时,便产生了摩擦阻力。这种摩擦阻力占全部滚动阻力的5%~10%,并且随路面情况、轮胎结构、胎面花纹及其他因素而波动。 (2)轮胎变形所产生的阻力车辆行驶时,与路面接触的胎面部分会不断改变,迫使胎面、胎壁等部分在轮胎旋转一周时完成一个变形周期。该变形周期消耗了车轮旋转所需的部分能量,并产生了阻力。它是轮胎滚动阻力产生的主要原因,占全部滚动阻力的90%以上。 轮胎滚动阻力的表达式为R=KW式中,R为滚动阻力;K为滚动阻力系数:W为作用在轮胎上的负载。 影响轮胎滚动阻力系数K的因素包括路面、车速、充气压力、轮胎结构以及轮胎高宽比等。 2.轮胎所产生的热量： 轮胎所产生的热量与充气压力、载荷、车速、结构有关。由于轮胎材料由橡胶帘布层、帘线等组成,属于不具有完全的弹性及热的不良导体。当这些材料在轮胎扭曲时吸收能量转化为热量,而热量不能快速散发,因此热量积累在轮胎材料内部,造成轮胎内部温度上升过量的热量积累会削弱各轮胎帘布层与轮胎帘线之间的粘力,最终导致各橡胶层分离,甚至使轮胎爆裂。 3.制动性能： 轮胎与路面间所产生的摩擦可使汽车减速和停车。所产生的制动力大小取决于路面条件、轮胎类型、轮胎结构及轮胎运作的其他条件。 4.胎面花纹噪声： 胎面花纹噪声是最突出的工作声音。与路面接触的胎面纹槽中含有空气,这些空气密封在纹槽与路面之间,并受到压缩。当胎面离开路面时,受到压缩的空气便从纹缝中突然冲出,产生噪声如将胎面设计成更容易将空气封闭在纹槽中的形式,则花纹噪声便会增大。例如,区间花纹或横向花纹就比纵向折线花纹更容易产生噪声。当车速升高时,噪声的音调(频率)也随之升高。鉴于花纹噪声取决于胎面花纹的图形,故可将花纹设计成使噪声降至最低的形式。例如,那些看上去似乎只是简单重复的横向花纹和锯齿形花纹,其花纹间隔之间可能包含了细微的花纹变化。 5.驻波： 车辆行驶过程中,随着胎面新的部分与路面接触,轮胎便不断挠曲。稍后,当该部分胎面离开路面时,轮胎内的空气压力及轮胎本身的弹性,便要将胎面和胎体恢复原状。但当车速较高时,轮胎旋转速度很快,没有足够时间来完成这一复原过程。在如此短暂的时间间隔中,不断重复这一过程,便会使胎面振动,这些被称为驻波的振动,在轮胎附近不断传播储存在驻波中心的能量,大部分转化为热量,使轮胎温度急剧升高。在某些情况下,这种储存的热量会导致轮胎在几分钟内损坏,甚至爆裂6.浮滑现象： 浮滑现象也称为水滑现象,发生浮滑现象时,轮胎与路面接触的胎面可分为3个区域如图2-11所示。 (1)排水区A在此区域内,将水向两侧推开,或通过胎面上的锯齿形花纹和通道将水泵走。
(2)在B区刀槽花纹将残余的水膜擦掉。
(3)附着区(摩擦区)C在此区域内,胎面花纹附着在已干的接触面积剩余部分上当车速提高时,A区域不断扩展,而B区域和C区域逐渐减小,直至使轮胎接触面与路面完全分离。不同车速下胎面与路面的接触情况如下。
较低车速1:胎面完全接触路面。
较高车速2:楔形水膜逐渐穿入胎面与路面之间(部分浮滑)。
过高车速3:胎面完全升离路面(完全浮滑)。
如果车速太高,胎面没有足够的时间从路面上排开积水,不能附着在路面上,车辆便会在积水路面上打滑。这是因为当车速升高时,水的阻力也相应增大,迫使轮胎“浮”在水面上。车轮做滑水运动,在低速时会沉入水中,而当速度升高时,便开始在水面上滑行。
浮滑现象不仅会造成转向失控,还会使制动作用降低或失效,从而使驾驶员无法控制车辆,这是极其危险的。所以,应采取以下预防措施,来防止发生浮滑现象。
(1)不要使用胎面磨损的轮胎轮胎磨损后,胎面纹槽便不能尽快排除轮胎与路面的积水,也就不能防止发生浮滑现象。
(2)在积水路面降低车速较高的车速会增大水的阻力,产生浮滑现象。
(3)提高充气压力水的压力会迫使积水垫在胎面之下,而较高的轮胎压力却可以对抗这种水压,延迟浮滑现象的产生。
7.拐弯力性能：
车辆转向时,总会伴有离心力,除非有外力可以提供给车辆足够的向心力来取得平衡否则离心力会迫使车辆以大于驾驶员所希望的弧度转向。轮胎与路面间摩擦所造成的变形和侧滑,便会提供这种向心力,这种向心力也称为拐弯力。拐弯力可使车辆转向时保持稳定车辆的拐弯性能,随以下因素的不同而不同。
①轮胎规格(胎面花纹、帘线层、帘线角、帘布层级)。
②施加在胎面接触区的载荷(拐弯力随载荷的增大而增大)。
③轮胎尺寸(拐弯力随轮胎尺寸的加大而增大)。
④路面条件(如道路滑或有积雪,则拐弯力也随之减小)。
⑤充气压力(轮胎在较高的压力下,刚性增加,拐弯力随之增大)。
⑥车轮外倾角(正外倾角减小,会使拐弯力增大)。
8.轮胎磨损：
轮胎在路面上滑动时所产生的摩擦力,会始胎面和其他部分橡胶遭受磨损或损坏,这就是轮胎磨损。轮胎磨损因充气压力、车速、路面条件、载荷、制动、温度及其他因素的不同而异。
(1)充气压力充气压力不足,会使胎面在与路面接触时,产生过量挠曲,从而加速轮胎磨损。
(2)车速作用在轮胎上的驱动力和制动力、转向时的离心力以及其他作用力,与车速的平方成正比。因此,提高车速会使这些作用力急剧增大,同时也增大了胎面与路面的摩擦力,从而加速了轮胎的摩擦。
(3)路面条件粗糙的路面比平坦道路使轮胎磨损明显加快。
(4)载荷与降低充气的作用完全相同,较大的载荷也会加速轮胎的磨损。重载车辆在转向过程中,较大的离心力促使较大的拐弯力与之相平衡,从而使轮胎与路面间产生较大的摩擦力。
9.轮胎的均匀性：
轮胎的均匀性,一般指质量、尺寸、刚度的均匀性质量均匀性要用到车轮平衡,车轮平衡包括静平衡(图2-12)和动平衡。如图2-13和图2-14所示分别为动不平衡的受力分析及影响。
尺寸均匀性要用到偏摆,偏摆包括径向偏摆和轴向偏摆(图2-15)。
轮胎受到载荷作用便会挠曲,其表现与弹簧无异。由于胎面、胎体、束带以及橡胶等构成轮胎的材料,不是绕轮胎周围均匀地分配,故轮胎的刚度也不均匀。轮胎的均匀性一般用均匀性测试器测量轮胎径向载荷的变化量来衡量,载荷量的变化越小,则均匀性越好。
斑状磨损(环状槽形磨损)如图2-16所示,其原因是车辆在高速行驶时,车轮发生摆振。车轮总成(轮胎、车轮、制动盘或鼓、轮盖、轮毂)动不平衡或径向圆跳动量过大,以及轮毂轴承、各球头间隙过大等都可能造成车轮发生偏摆。
