輪胎結構與輪胎性能之間的關聯
發布時間：2016-09-18 16:25:06 人瀏覽
來源： 橡膠技術網
輪胎結構對輪胎性能表現的影響是復雜的，而且也不是直接的。從用戶的角度看，輪胎性能歸納起來無非兩點：第一點是胎體須牢固耐用，即在汽車行駛過程中不會無故出現如炸裂、漏氣等問題；第二點是胎面接地須平實，即行駛平穩、制動性能可靠、胎面耐磨性好。說得再簡單一點，也不外就是胎體問題和胎面問題，并且這兩個問題還是可以合二為一的，因為在汽車行駛過程中，恰恰是胎體的結構左右著胎面性能的發揮。下面，我們就一起討論輪胎結構是如何決定輪胎性能的。這也要從兩個大的方面來剖析：
一、胎體結構決定著胎面形狀，從而決定著與胎面形狀直接相關的各項輪胎性能。
輪胎在行駛時胎面的形狀及其變化是影響輪胎性能的重要因素。子午線輪胎受益于帶束層的箍緊作用，在正常充氣壓力下胎冠與胎肩基本保持在一條線上，但載重輪胎由于充氣壓力較高，冠部也微微隆起，只是弧度沒有斜交輪胎那么大。受胎面形狀影響的性能有：
1、行駛平穩性
隨著胎面由弧形趨向于直線，胎面接地的有效寬度增加，直到胎肩與胎冠同時著地，將顯著提高汽車側向支撐性，從而更具穩定性。
2、制動距離縮短
平整的胎面有利于保持與地面的附著力，從而縮短剎車距離。
3、滾動阻力
在汽車靜止狀態下，胎面與地面有一個接觸面，俗稱印痕。斜交輪胎由于胎面呈弧形，所以其印痕呈橢圓形，前后間距較大，側距較窄，而子午線輪胎印痕更接近于長方形，前后間距短，側距大。兩者在壓力相同的情況下印痕面積也是幾乎相等的。這就是為什么子午線輪胎滾動阻力較小的根本原因。
4、防側滑
無論是直線行駛還是轉彎，平整的胎面總是能使輪胎花紋更有效地接觸地面，增強輪胎的抓地力，降低側滑的可能性。
5、耐磨性
為什么平整的胎面具有更好的耐磨性？最基本的原因還在于胎面形狀。因為：
（1）在行駛過程中，子午線輪胎的胎面形狀基本保持不變，所以無用功小，生熱小，材料的疲勞和老化較斜交輪胎慢。
（2）越平的胎面受力越均勻，特別是胎冠的壓強明顯降低，而受力的降低是提高胎面耐磨性的必要條件。胎面磨損的一個重要因素是地面的刮削力。刮削力越大，胎面磨損越快。對于冠部高的胎面而言，胎冠部分承受的壓力最大，至胎肩漸次減弱，因此胎肩所經受的刮削力也是最大。這就造成了輪胎總是從胎冠開始磨損然后擴大到整個胎面的現象。有的子午線輪胎會磨冠，就是胎冠太高之故。
（3）不容易出現偏磨。
二、輪胎結構還直接決定著胎體本身的性能。主要表現在：
1、胎冠中心線的周向一致性。
子午線輪胎的帶束層能確保胎面中心線與胎冠中心線相一致，即高速旋轉時的離心力均衡性明顯優于斜交輪胎。
2、胎側剛性和可維護性
從側面看，子午線輪胎鋼絲的排列類似扇骨，每一根鋼絲都處于半徑線上，由于子午線輪胎一般為單層胎體結構，鋼絲與鋼絲之間既不重疊也不交叉，鋼絲間的空隙是由橡膠（俗稱“胎側膠”）密封的。子午線輪胎胎側呈扇骨形，一旦受外力刺穿則容易發生簾裂，無法修補。
3、胎體生熱
胎體生熱主要有兩部分，一部分來自于胎體骨架材料和胎側膠，一部分來自于胎里的空氣。
胎體生熱主要原因在于：第一是輪胎的胎體受載變形變形。當汽車轉彎或路面有起伏時，受路面作用力和汽車自重的影響，輪胎外形容易發生變形。第二是汽車行駛時輪胎的動態負荷不斷變化，所以胎體會伸張收縮。第三是胎體外形變化和骨架材料的伸縮造成胎里空氣的頻繁擠壓和流動。
其實，輪胎的熱量產生有兩個關鍵要素，即材料的內能和運動。材料的內能被激發出來就生成熱，熱能是物質的基本屬性之一，而運動是激發條件。輪胎的設計就是要盡可能減少不必要的運動，只有這樣，采用同樣的材料生熱也就自然會減少。
4、載重性能
輪胎的載重性能不但決定于骨架材料的強度和數量，也決定于鋼絲圈的強度。子午線輪胎的胎體鋼絲與鋼絲圈的夾角是直角。一般認為子午線輪胎的排列方式更能發揮骨架材料的強度性能，這其實也是一種誤解。
輪胎的最終受力部件是鋼絲圈，胎體鋼絲兩端全部都是固定在鋼絲圈上的。輪胎的受力形式不只是簡單的拉力，主要是氣體內壓對外的漲力。這種漲力是與輪胎內壁相垂直的。
換句話說，不管簾線與鋼絲圈的夾角是多少度，內壓作用于簾線的力始終是垂直的。再則，對于兩端固定且端點間距不變的情況下，無論是纖維或鋼絲，其斷裂強度、拉伸強度等物理性能是不會因為固定點或線（如：鋼絲圈）與其本身的角度變化而變化的。
這也就是說，輪胎的結構設計決定于鋼絲圈、骨架材料的強度以及輪胎容腔的大小、充氣壓力等。
還有一種觀點認為子午線輪胎的負荷強度70%集中在帶束層上，實際情況卻不是這樣。帶束層負荷強度的大小與輪胎的斷面高寬比成反比例關系，高寬比越小，帶束層負荷強度越大，反之越小。
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