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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。 & @ ]3 o/ s( D/ i4 a B2 S& y" y
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。
5 C3 O- F2 y' s% |3 W t一、轮胎花纹的作用
7 @( g e$ r6 ?4 W: T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。 1 o U! q8 {4 t3 G- x
二、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。
8 x2 S/ @ r# A8 y7 Q1.花纹型式的影响
4 S2 y Z" h8 k* B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。
- L7 q9 {! a$ Q4 B6 M3 j(1)普通花纹 6 B. x/ l; _! g7 |. j, O$ X
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。 ) i6 u, ?' `1 t, o( Z+ t
a)纵向花纹
- `6 W% Q6 B" j" X% B+ _2 E& Y) X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。
% o' O% ~4 @; p. ?% d0 F% |b)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。
! v+ z$ y* o7 g" f8 Qc)纵横兼有花纹 & I4 H9 g. T- `+ @/ }, N
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。 # ?' J, D) {, Z2 }. l1 b+ P- o
(2)越野花纹 5 }2 _7 W4 p! U9 C( R8 E- x
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。 ( h- [) |0 ]3 r% }
越野花纹分为无向和有向花纹两种。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。
1 O2 Z5 W) O) a- g r(3)混合花纹 * x6 k8 d& S' U
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。 9 C( g+ f! O3 i/ D8 X
2.花纹深度的影响 ) k; O# |: U' H
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。 ; m5 Z2 B; Q7 y
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(见表1)。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。 1 o3 d3 _3 ~' X/ F! J4 G
+ z! H. b l6 K, w; E表1胎面花纹深度磨损极限(mm)
8 ?) m5 Y( A6 E' y" ~5 C- ~1 G9 U$ D9 R9 o3 \: ]% @
国家 轿车 货车、客车
9 j. s4 g6 s* n( J% o" G1 L7 _1 G2 t, J; ]) b* h Q8 ]5 w
美国 ≥1.6 ≥2.0
# ^0 b" A1 D S/ ~
* i+ y5 S: |* O) ?3 W3 d% k西欧 ≥1.0 ≥2.0$ A; k! d d- o* K
, v- ^6 ^+ p% I- |& U; z, ]1 O日本 ≥1.6 ≥3.2' D3 B! X8 ~8 q3 l G
5 `4 d' g% C8 C4 h中国 ≥1.6 ≥2.0
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Y# T" p9 n. Z: |$ D* H三、轮胎花纹使用注意事项
# i, G4 @' r6 n/ Y* m3 c1.应根据车辆用途经常使用的路况和车速来选择比较合适的花纹轮胎。对于在一般硬路面上中速行驶的车辆,货车和客车等宜选用横向花纹或纵横兼有花纹轮胎;对于经常在高速公路及良好的硬路面上行驶的车辆宜选用散热性好、横向稳定怀强的纵向花纹和纵横兼有花纹轮胎。
8 ?6 t8 H. j9 M1 j2.随着车速的提高,胎面与路面间积水来不及排除便会在两面间形成水膜,将轮胎慢慢托起,在一定条件下甚至完全离开路面,使汽车完全丧失操纵性。这种现象被称之为轮胎“滑水现象”。影响滑水临界速度的因素较多,但其中轮胎花纹型式和深信芭为主要因素之一。经常在高速公路上行驶的轿车,在有条件的情况下,应尽量选择抗滑水轮胎。这种花纹的主要特点是,在胎面中部设计出宽大的排水沟(主沟),在轮胎与路面之间形成较大的排水空间。在主沟两则有通往胎侧的侧沟,故排水距离短,排水效率高,从而最大限度地养活了轮胎在湿路面高速行驶可能产生的“滑水现象”,提高了行车的安全性. c u" A! y; a, s7 X" s+ r$ W
值得注意的是这种花纹具有方向性,安装时切忌大意.
! L6 h" O' r; x) F0 E3.有向花纹轮胎的旋转方向通常用模压在胎侧的"箭头",标记表示.如果按照箭头方向旋转,即"人字形"花纹尖端先着地,则称顺方向放置反之,则称反方向旋转. 4 G' y& y, `3 }2 p' E3 |* W
抗滑水轮胎一律按顺方向放置提高排水效率,而反向放置则排水效率比非滑水轮胎的还要差。
$ ]. `0 y) v8 C越野有向花纹轮胎,若安装在驱动桥上,则应顺方向旋转,“人字形”花纹尖端像链子嵌入雪泥地,抓着能力强,而且嵌入花纹沟槽中的雪泥可从两侧被挤压出来,花纹具有自洁性;若安装在从动桥上的越野有向花纹轮胎,由于不输出牵引力,为减少滚动阻力和磨损起见,故应反方向旋转。
2 j9 `8 h- c @! | z" W综上所知,轮胎花纹是提高汽车性能,确保行驶安全的重要一环。因此,如何正确选购、安装和使用轮胎花纹就显得非常重要。 |
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