汽車輪胎技術(shù)分析與應(yīng)用

摘要:文章探討了汽車輪胎的結(jié)構(gòu)與功能,輪胎的使用及保養(yǎng),以及輪胎與整車的匹配應(yīng)用。

關(guān)鍵詞:汽車輪胎;斜交輪胎;子午線輪胎;錐度效應(yīng)力

中圖分類號:TQ336 文獻標(biāo)識碼:A

文章編號:1674-1145(2009)35-0156-03

輪胎,作為整車重量的首要載體,不僅要承載整車的所有重量,而且還對整車的舒適性、操穩(wěn)性、安全性以及經(jīng)濟性起著至關(guān)重要的作用;為了讓大家對輪胎知識有一個更加全面、深入的了解,文章就輪胎構(gòu)造與功能、輪胎使用、及輪胎與整車性能等方面的知識、問題進行交流。

一、輪胎基礎(chǔ)知識

輪胎的作用是承受汽車重力;緩和來自路面的沖擊力,起到緩沖減振作用;產(chǎn)生驅(qū)動力、制動力和側(cè)向力;產(chǎn)生回正力矩;承擔(dān)越障提高通過性的作用等。

輪胎主要由胎面、冠帶層、帶束層、胎側(cè)、胎體、內(nèi)襯層、三角膠、鋼絲圈等部件組成。

(一)輪胎部件的主要功能及作用

胎面:與地面接觸,驅(qū)動、制動、防滑、減震和保護胎體等作用。

冠帶層:其作用是束縛和保護帶束層,提高高速性和抗刺穿。有端束帶和全束帶兩種形式。

胎側(cè):保護胎體,耐屈撓。通常連同胎肩合稱為胎側(cè)。

帶束層:是子午胎的特有結(jié)構(gòu)。其作用是固定胎體及增高胎面的剛性,是主要的受力部件。

胎體:像人的骨架對身體一樣,除了要承受輪胎部分應(yīng)力外,還有緩沖性和穩(wěn)定尺寸的作用。

內(nèi)襯層:有內(nèi)胎輪胎的內(nèi)襯層主要是減少內(nèi)胎受到輪胎胎體簾線的摩擦;無內(nèi)胎輪胎的內(nèi)襯層主要是代替內(nèi)胎,使其具有存氣、穩(wěn)壓、安全作用。

鋼絲圈:使輪胎牢固地固定在輪輞上。

三角膠:起到從胎圈到胎側(cè)剛性的均勻過渡的作用。

(二)輪胎規(guī)格標(biāo)示方法

(三)常用速度級別符號對應(yīng)最高時速表

(四)胎側(cè)白點、紅點和黃點的作用

一般輪胎的胎側(cè)面上標(biāo)識有白點、紅點和黃點,白色點表示動平衡點,即輪胎最輕點,裝配時將此點對應(yīng)與輪輞最重點(新輪輞一般為氣門嘴處,舊輪輞與輪輞的磨損和變形有關(guān)),可減少平衡配重鉛塊的大小;紅色點表示均勻性點,即輪胎徑向尺寸最大點,裝配時,如果輪輞徑向尺寸最小點標(biāo)示(一般在此處有一藍色標(biāo)記),將此點與其對應(yīng)裝配,可減少輪胎轉(zhuǎn)動時的徑向跳動,提高乘坐舒適性;黃色點表示靜平衡點,也是輪胎最輕點,作用與動平衡白色點一樣,如果胎側(cè)沒有白色點,可依照黃色點。

(五)輪胎的類型和結(jié)構(gòu)

汽車輪胎按胎體結(jié)構(gòu)不同可分為充氣輪胎和實心輪胎,現(xiàn)代汽車絕大多數(shù)采用充氣輪胎。充氣輪胎按組成結(jié)構(gòu)不同,又分為有內(nèi)胎輪胎和無內(nèi)胎輪胎兩種。充氣輪胎按胎體中簾線排列的方向不同,還可分為普通斜交胎和子午線胎。

1.普通斜交輪胎。斜交輪胎(有內(nèi)胎)結(jié)構(gòu):

斜交輪胎的優(yōu)點是:輪胎噪聲小,外胎面柔軟、制造容易,價格也較子午線輪胎便宜。

斜交輪胎的缺點是:轉(zhuǎn)向行駛時,接地面積小,胎冠滑移大,抗側(cè)向力能力差,高速行駛時穩(wěn)定性差,滾動阻力較大,油耗偏高,承載能力也不如子午線輪胎。

2.子午線輪胎。子午線輪胎(無內(nèi)胎)結(jié)構(gòu):

子午線輪胎的主要優(yōu)點是:接地面積大,附著性能好,胎面滑移小,對地面單位壓力也小,因而滾動阻力小,使用壽命長。胎冠較厚且有堅硬的帶束層,不易刺穿,行駛時變形小,可降低油耗3%～8%。因子午線輪胎簾布層數(shù)少,胎側(cè)薄,所以散熱性能好。子午線輪胎徑向彈性大,緩沖性能好,負荷能力較大。在承受側(cè)向力時,接地面積基本不變,故在轉(zhuǎn)向行駛和高速行駛時穩(wěn)定性好。

子午線輪胎的缺點是:因胎側(cè)較薄柔軟,胎冠較厚在其與胎側(cè)過渡區(qū)易產(chǎn)生裂口;吸振能力弱,胎面噪聲大些;制造技術(shù)要求高,成本也高。

二、輪胎的使用和保養(yǎng)

輪胎的選擇要根據(jù)車輛的輪胎說明,參照車輛的使用條件、載荷、速度、距離、路況、季節(jié)等,以及個人愛好,用戶的特別要求,同時要考慮汽車整體裝配的視覺效果,選擇舒適省油靜音耐磨的輪胎。

(一)輪胎的裝配

輪胎的裝配步驟:(1)選擇合適輪輞;(2)胎圈潤滑處理;(3)高低對應(yīng);(4)充壓,蓋好氣門嘴帽;(5)平衡配重。

輪胎的裝配注意事項:(1)輪輞不可變形或焊接;(2)同軸同胎;(3)小心拆裝;(4)保持清潔、干凈。

(二)輪胎的使用要求

1.輪胎的合理配置。為獲得最好的汽車駕駛性能,同一軸必須裝配相同型號和結(jié)構(gòu)的輪胎。對舊輪胎,花紋磨損程度接近的輪胎裝于同一軸。

2.磨耗標(biāo)示。輪胎胎面圓周有6個凸起的部分稱為磨耗標(biāo)示(胎面花紋溝所剩深度1.6毫米位置有磨耗指示標(biāo)志),輪胎磨損至磨耗標(biāo)志,應(yīng)更換新胎,否則嚴重影響行使的安全性。

3.輪胎的氣壓。輪胎氣壓必須符合參數(shù)要求,每個月或長途旅行前檢查一次。氣壓減少過快,應(yīng)查明原因。高速行駛,可提高10%氣壓。左右輪氣壓要一致,氣壓測量應(yīng)在冷胎時測量。

(三)氣壓對輪胎的影響

氣壓不足將導(dǎo)致輪胎過熱、胎肩部位快速及異常磨耗、耗油增大、胎圈與輪輞之間的異常摩擦。

氣壓過高將導(dǎo)致胎面張力過大、胎面中心快速磨耗、車輛制動性能降低、乘座舒適性降低。

(四)超載對輪胎的影響

輪胎使用條件:苛刻度=負荷×速度

超載會損害輪胎,單胎及復(fù)輪的最大承載能力與輪胎的速度指數(shù)相關(guān),最大的承載只在一定范圍內(nèi)許可,并降低速度級別;超載會使輪胎潛在壽命變短以及無法翻新等。

(五)輪胎的外觀檢查

經(jīng)常檢查輪胎外觀,發(fā)現(xiàn)鼓包、裂縫、割傷、扎釘、異常磨損需及時修補或更換?？尚扪a區(qū)內(nèi)直徑小于6mm的胎面刺孔可修補,直徑大于6mm的胎面刺孔或任何胎側(cè)刺孔絕對不允許修補,否則將成為安全隱患。

(六)輪胎的換位

由于汽車的重量并非均攤在每個車輪上,車輛在使用過程中各輪胎的磨損狀態(tài)存在差異,以及橡膠磨耗機理——粘彈性。為了獲得最佳的輪胎使用狀態(tài),延長輪胎的使用壽命,需要定期(8000～10000公里)對輪胎進行換位。在每月的輪胎檢查中發(fā)現(xiàn)異常磨損的也應(yīng)進行換位,并查明原因。

三、輪胎的平衡及均勻性對整車性能的影響

輪胎平衡的作用是延長輪胎的使用壽命,使車輛性能得到正常發(fā)揮,有助于駕駛員的生命安全。

輪胎不平衡會容易導(dǎo)致輪胎異常磨耗,車輛懸掛系統(tǒng)的不必要磨損,行駛時車輛顛簸,產(chǎn)生駕駛疲勞,高速行駛時引起車輛及方向盤抖動。所以定期或發(fā)覺輪胎異常磨耗或抖動時,需要檢查車輪平衡。

輪胎影響車輛跑偏的原因主要有輪胎均勻性錐度效應(yīng)力(CON)的大小、方向、輪胎的氣壓以及車輛的四輪定位調(diào)整等。

錐度效應(yīng)力影響車輛跑偏的原理:輪胎在旋轉(zhuǎn)過程中,不因旋轉(zhuǎn)方向的改變而產(chǎn)生的側(cè)向力的偏移叫做錐度效應(yīng)力。由于車輛行進過程中,左右輪錐度效應(yīng)力大小、方向存在差異,導(dǎo)致車輛行進過程中產(chǎn)生偏向。

因為輪胎通常都會存在一個錐度效應(yīng)力CON,當(dāng)左輪的錐度效應(yīng)力CON大于右輪的錐度效應(yīng)力CON時,合力為向右,當(dāng)這個合力過大時就會導(dǎo)致汽車向右跑偏。因此,裝在同一軸輪胎的錐度效應(yīng)力CON應(yīng)為相等或同級且錐度力效應(yīng)力的方向統(tǒng)一。

為消除錐度效應(yīng)力影響車輛跑偏,輪胎制造商在輪胎制造過程中,應(yīng)對輪胎按錐度效應(yīng)力的大小進行分級管理,如:0～3kgf為1級,3～6kgf為2級,不同級別用不同標(biāo)記進行區(qū)分,在輪胎裝配時保證同軸輪胎錐度效應(yīng)力為同級且錐度力的方向統(tǒng)一。

輪胎氣壓同樣也會影響車輛跑偏,左右輪胎氣壓不同時,輪胎的動負荷半徑會存在差異,當(dāng)左右輪胎的動負荷半徑不一致時,會造成車輛跑偏。

車輛的四輪定位調(diào)整對控制車輛的跑偏非常重要,為保證車輛轉(zhuǎn)向精確、運行平衡、行駛安全,以及降低油耗和減少異常磨損,汽車廠在進行整車下線時,都要對前束、外傾角、后傾角等參數(shù)的檢測并調(diào)整,車輛在使用過程是發(fā)現(xiàn)輪胎異常磨損或抖動、行駛跑偏、前部受到碰撞、更換懸掛及相關(guān)轉(zhuǎn)向部件時,也需要進行四輪定位的檢測。

參考文獻

[1]陳家瑞.汽車構(gòu)造(第五版下冊)[M].人民交通出版社出版.

作者簡介:張異威(1969- ),男,廣西柳州人,上汽通用五菱汽車股份有限公司質(zhì)量部質(zhì)量工程師,研究方向:汽車底盤。