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[摘要]:汽车轮胎是汽车中的重要部件,它的性能的优劣不仅反映工业制造水平,而且关系到汽车行驶的平顺性、舒适性和安全性。在行驶的过程中,轮胎的磨损是不可避免的,其磨损与许多因素有关,有正常磨损也有非正常磨损。可以通过分析轮胎磨损的原因及类型,采取适当的预防措施以避免轮胎的非正常磨损,从而正确的维护和保养,以便延长轮胎的使用寿命。
[关键词]:结构 磨损 原因 措施
中图分类号:TP203 文献标识码:TP 文章编号:1009-914X(2012)26-0285-03
1 前言
轮胎在汽运用不可缺的,大约占每辆汽车能源消耗的20%左右。
制造轮胎需要橡胶、石油等重要资源;其性能的好坏直接影响汽车的驱动性、通过性、平顺性、稳定性、安全性和舒适性等。
据统计,在一辆汽车使用寿命的全过程中,用于轮胎的使用费用约占整车修理费用的20%左右。
汽车运用中,轮胎的磨损是不可避免的。
轮胎的磨损有正常和不正常磨损之分。不过,可以通过分析轮胎磨损的原因及类型,从而采取适当的措施减少或避免轮胎的不正常磨损。
通过正确的维护和保养轮胎,可以延长它的使用寿命。
轮胎非正常磨损指的是在轮胎胎面宽度和周向上明显的磨损量分布差异。不均匀磨损现象会导致轮胎远在达到规定的使用周期前,过早的更换汽车轮胎。
轮胎非正常磨損,除了对使用寿命有严重影响之外,还会带来行驶动力学以及噪音等方面的问题。
胎肩磨损、胎冠磨损、锯齿状磨损和波浪状磨损等是常见的不均匀磨损形式。
专家通过试验确定前束量对不均匀磨损的影响最大,外倾角其次。也指出,前束量和外倾角的初始设置对于轮胎的非正常磨损起到了非常关键的作用,而装配误差,连接间隙等能够引起定位角度变化的原因也是轮胎非正常磨损的原因。
路面状况的好坏也对轮胎的磨损具有一定影响,如何使轮胎的磨损量降到最低程度,延长轮胎的使用寿命、减少维修费用,从而降低运营成本,提高汽车行使的稳定性和安全性,是值得去探讨和研究的,故在此特别分析了汽车轮胎非正常磨损的原因,形式及预防措施。研究汽车轮胎的非正常磨损原因首先应正确认识轮胎的结构和性能。
2 轮胎的结构和性能
2.1汽车轮胎按胎体结构
汽车轮胎按胎体结构不同可分为充气轮胎和实心轮胎而现代汽车绝大多数采用充气轮胎。
充气轮胎按胎体中帘线排列的方向不同,还可心分为普通斜交轮胎和子午线胎。
目前,普通斜交胎和子午线胎在汽车上得到广泛的应用,特别是子午线胎应用的更广泛,下就子午线轮胎(子午线轮胎结构图)予以阐述。
充气轮胎是一个具有双曲面的复合材料旋转壳体结构其断面如充气轮胎结构示意图所示,轮胎由胎冠、胎肩、胎侧、胎圈四部分组成。
胎冠部分接触地面,传递磨擦力,与牵引性能、抓着性能、行使安全性有很大关系。其磨耗性能直接决定着轮胎的使用寿命。
胎肩部分有一定的支撑作用。
胎侧部分除骨架材料的支撑作用外,还起到缓冲地面冲击振动的作用,影响乘坐舒适性。
胎圈部分将轮胎紧密固定在轮辋上,传递牵引力和制动力,也称为子口
轮胎内部结构看,可分为胎体、缓冲层、胎面、钢丝圈等。
胎体是轮胎最主要的部件,它由多层纤维材料靠橡胶粘和而成,是轮胎的骨架材料。由于充气轮胎是主要是靠压缩空气承受载荷的,而胎体正是用来承受气压的,同时也部分承受载荷。
缓冲层位于胎冠部位的胎面与胎体之间,为一层或多层端点游离的纤维材料,是胎面与胎体的过度层,起着保护胎体的作用,使路面的冲击力不至于破坏胎体。
胎面、位于轮胎的表面,胎冠部位承担磨耗作用,胎侧部位起到保护胎体的作用。
钢丝圈是胎圈的核心,它使轮胎与轮辋紧密接触。
2.2轮胎的基本性能
轮胎是车辆上受力的支撑体和各种力的传递部件,车辆的许多性能必须通过轮胎才能体现出来,而且各种车辆有各自不同的要求。下面主要介绍轮胎的基本功能。
车轮与轮胎是汽车行驶系的重要部件,其作用是:支承整车的重量;缓冲由路面传来的振动和冲击;通过轮胎与路面间的附着性能来传递驱动力和制动力;产生侧向力和回正力矩来平衡汽车转向行驶的离心力;在保证汽车正常转向行驶时,使车轮能保持直线行驶的方向,提高通过性。
根据轮胎在汽车上需发挥的功能,要求轮胎的使用性能如下:承受载荷性能;操纵稳定性;行驶安全性;附着与牵引性能;耐久性;
节能经济性;高速性能;乘坐舒适性。
3影响轮胎非正常磨损的因素
轮胎的磨损是因为轮胎的胎面部位与路面之间的磨擦而产生。磨损与轮胎的胎面配方、气压、速度、负荷、使用条件、道路条件及行驶方法,或者车辆(四轮定位、轮胎位置以外)等有很大的关系。
轮胎的磨损都有或大或小的习惯性,如果发展到严重地步,则会发生异常磨损现象。汽车起步、转弯及制动等行驶条件的不断变化,转弯速度过快、起步过急、制动过猛,轮胎的磨损就快。行驶速度越快,轮胎磨损越严重,路面的质量也是轮胎不均匀磨损的产生原因。在汽车行驶过程中,轮胎会受一各种力的作用,由于这些力的影响,造成了磨损的不均匀。以下介绍的是轮胎的几种觉见的非正常磨损现象与原因:
3.1胎冠呈锯齿行磨损
胎冠呈锯齿行磨损就是胎冠花纹块状磨成锯齿,即每个花纹块状磨成前高后低,侧面看如同锯齿形。
这种现象多与前轮前束不当有关。若胎冠外侧向侧呈锯齿形磨损为前轮前束成过大;若胎冠由外向里呈锯齿形磨损为前轮前束过大;若胎冠由外向里呈锯齿行磨损为前轮前束值过小。
3.2胎冠呈波浪行或碟边状磨损
这种磨损与锯齿行磨损不同,它每个起伏点间距到少有一块或数块花纹,并呈不规则形状。它多为轮毂轴承松旷、轮辐拱变形、轮胎动平衡不良、频繁使用紧急制动等而引起。 此类非正常磨损的检测和修复的办法如下:
1)先顶起车轮检查轮毂是否松旷。若松旷应予以调整。
2)再是转动轮胎,观察轮胎是否偏摆。若偏摆则为轮辐变形应予以更换。
3)然后检测轮胎的静平衡,检测前,先选在轮胎做一记号,以此作为参照物,转动轮胎待其自然停止后,观察记号的变化情况。经多次反复检验,若记号位置变化不大或基本不变,说明车轮静平衡不良。若记号位置变化悬殊,证明静平衡良好。除此之外,
4)汽車频繁使用紧急制动,也会造成此类非正常磨损,此项可通过调查确定。
3.3胎冠中部磨损严重
胎冠中部磨损严重即胎冠中部大于胎肩的磨损,使两肩花纹高起,中间低落,宛如一条沟槽。此现象为轮胎气压过高引起。轮胎气压过高,将减少接地面积,增加单位接地的负荷,由此加速胎冠中部的磨损。
另外,气压过高,帘布层帘线承受拉伸应力过大,久而久之就会使帘线绷断,也是加速轮胎磨损的原因。
3.4胎冠单边磨损
即是胎冠的一侧磨损大于另一侧及胎冠中部的磨损,此现象多为车轮外倾角偏差引起。车轮外倾角主要是弥补车辆满载时,前梁因载荷变形而出现车轮内倾的现象。若轮胎胎冠外侧磨损明显,则为外倾角过大;若胎冠内侧磨损明显,则为外倾角过小,发现这种情况应及时进行轮胎换位。
此外,横拉杆弯曲变形也会产生同样的磨损情况。
3.5胎肩磨损,胎侧擦伤
胎肩磨损即胎肩磨损大于胎冠磨损,中间花纹明显于两侧花纹。此情况多为轮胎气压不足超载所致。因气压不足导致或超载,使胎冠接地面增宽,胎肩向两边鼓起,使胎肩着地引起磨损加剧,胎侧擦伤特别多为双胎并装时,由于气压不足或超载使两胎侧向外鼓起而互相挤压磨擦所致。
3.6轮胎爆炸
轮胎爆炸多为高温天气在气压过高的情况下猛烈起步、紧急制动、超速行驶、急转弯等引起轮胎胎动载荷、惯性力、离心力剧增,使轮胎的温度、压力进一步上升,导致轮胎爆炸。
轮胎是汽车的重要部件,它不仅关系到汽车的使用性能,而且直接影响人身安全和汽车的安全。故必须要求驾驶员在平时检查或维修保养中,必须认真地对轮胎磨损情况进行检查,防止或减少轮胎非正常磨损的发生,延长轮胎的使用寿命。
4 轮胎非正常磨损的原因
4.1前轮定位不准
前轮定位的作用是维持车辆行驶的稳定性,车辆行驶的稳定性与道路的线型与路况有很大关系。随着道路设计和建设技术的提高,汽车前轮定位的设计也随之改变。汽车前轮定位中的前束和前轮外倾逐步减小。故在汽车维修保养时,必须按汽车设计的参数予以调整,绝对不能凭经验进行。
就要调整下前束,以免轮胎磨损速度加快。
4.2轮胎气压不正常
气压不正常有气压不足和气压过高两种情况,无论哪种情况下,轮胎接地面积及接地压力分佈都不均匀,接地压力大的部分(气压过低时为胎面肩部,气压过高时为胎面中间部分)磨损量大,所形成轮胎的磨损自然也就不均匀。
气压过低,轮胎的刚性变小,在外力作用下胎体变形大,使用中会加速轮胎胎面磨损。
由于轮胎在负荷作用下,胎面与地面的接触面增大,使胎面和胎肩的磨损加快。且变形过大时滚动阻力加大,增加了发动机动力和油料消耗。
若气压过高,轮胎与地面接触面变小,轮胎磨损加快。且气压过高会使轮胎帘线受到过度的伸张变形,胎体弹性下降,使汽车在行驶中受到的负荷增大,如遇冲击会产生内裂和爆破,同时气压过高还会加速胎冠磨损,并使耐轧性能下降。容易造成爆胎,尤其是气温过高时。可以说轮胎气压是影响轮胎磨损的重要因素或是轮胎的生命。
气压过低,会使轮胎接地面积增大加速胎肩磨损。因胎体变形增大,胎侧容易出现裂口,同时导致过度生热,促使橡胶老化,帘布层疲劳、帘线容易折断。
前后轮胎胎面的磨损形态存在着差异。若左右轮胎固定在同一位置使用,出现磨损不均匀的可能性较大。故每隔一段时间就需要更换左右轮的安装位置。
5 道路状况的适应
现在道路的弯道为克服离心力和便于排水,一般都设计向外侧倾斜,车辆行驶时受到向右或向左的力,为了维持直线行驶,需向左整向右稍转方向以保持力平衡。结果使右或左前轮外则胎肩经常处于横向受力状态,磨损量加大,可能导致不均匀磨损。这也要求在行驶一段时间后更换左右轮的位置,以保证轮胎两偶磨损均匀。且要求驾驶员在行车中除了处理情况外,要选择路面行驶,躲避锋利的石头、玻璃、金属等可能对轮胎的扎破和划伤,躲避化学遗洒物质对轮胎的黏附,避免对轮胎的腐蚀;行驶在拱度较大的路面时,要尽量居中行驶,避免和减少汽车重心偏移,减少一侧轮胎负荷增大而使轮胎磨损不均。
合理的装载是基本常识,一般情况下,超载20%轮胎寿命减少30%左右,超载40%轮胎寿命减少50%左右。
急速转弯、紧急制动、高速起步及急加速等都将对轮胎的损坏产生影响。
6 不良的驾驶习惯
正确合理地使用汽车轮胎,可心有效地延长轮胎的使用寿命。
操作不当和保养检修不及时、不正确,将会导致轮胎产生羽状磨损、凹形磨损、轮胎肩部磨损、单侧磨损等异常损伤,将直接影响汽车的技术性能和经济性,甚至发生因轮胎的非正常损伤而造成严重的行车事故,可以说,分析研究轮胎的异常损伤具有非常重要的意义。
7 解决轮胎非正常磨损的措施
7.1预防轮胎的非正常磨损
7.1.1加强对轮胎的日常维护,做到“四勤”(勤查气压、勤挖石子、勤查胎温、勤补塞小洞)
按规定气压给轮胎充气,在冷态及正常载荷下定期检查和调整轮胎气压,至少每月一次。
夏季环境温度较高,如发现胎温过高应适当增加停歇次数,避免强烈阳光直射轮胎,宜将汽车停放在阴凉处,不得采用泼冷水降温或放气降压。
冬季露天长时间停放时,应在轮胎下面垫上木板,起步时不能立即加速,应待轮胎变热后再转入正常
速度行驶。 及时剔除嵌入胎纹之间的金属片、玻璃和碎石等杂物,且要在清除嵌入的杂物后,认真检查轮胎的受伤情况,如发现已伤达胎身,有较深伤洞应用生胶填补或更换新轮胎。
7.1.2提高底盘的维护质量
要确保前束和外倾角符合设计要求,及时进行车轮定位的检查和校正。
要经常检查轮辋是否有开裂、变形和明显腐蚀处,如有则应及时修理或换配优质轮辋,确保轮辋与轮胎匹配。及时按规定对轮毂轴承、横拉杆球节、主销衬套加注润滑脂并调整间隙至设计值;保持轮胎的平衡,如不平衡则应对车轮进行动平衡试验。
经常进行充气嘴排气检查,以确定轮胎内是否已经进油,一旦发現胎内进油,应立即拆下轮胎清洗,与此同时还要检查气封。
冬季换胎时将轮胎置于温室内使胎口恢复弹性,装入轮辋时在胎口涂抹皂液,以防损伤胎圈。
新胎应先经过磨损行驶200km左右后方可正常使用;行车制动器蹄鼓间隙应调整到设计值,确保无拖滞;轮毂油封和制动液压缸应无漏油现象,防止油液滴落到轮胎上浸湿橡胶;车轮总成的横向和径向摆动量应符合要求。
7.1.3、提高驾驶技术
起步时应慢抬离合器踏板,平稳起步;行驶时最高时速应不超过轮胎级别的时速限制;行驶过程中应尽量避免急加速、急制动和急转向。
行车中应注意散落在道路上粗大、尖锐和锋利的物料。当遇有石块和坑洞等障碍物时,应减速通过或避开。
7.1.4合理选择和搭配轮胎
汽车的轮胎规格应根据汽车自重与人、货重产生的静载荷和高速
行驶时产生的动载荷,并考虑路面和车速的因素来确定。
轮胎应装在规定规格的轮辋上,并确保同一车轴应装配相同品牌、规格、花纹和层级的轮胎。
换装轮胎时应做到整车同轴换装;所用轮胎应与最大设计车速相适应。
轮胎换位时,前轮应尽量装配外伤少、磨损轻的轮胎。
轮胎换位后,应按所换胎位的要求重新调整气压,并根据行驶条件选择适当的胎面花纹。
安装有花纹的轮胎时,应注意车轮滚动方向的标记。
7.1.5注意货物装载平衡,防止轮胎超载
轮胎负荷是根据轮胎的结构、帘布层数和强度以及使用气压和速度等,经过计算才确定的,车辆超载行驶时,轮胎承受的负荷、变形增大,胎体所承受的应力相应增加,胎面与路面的接触面增大,相对滑移加剧,磨损也加快,特别是胎侧的弯曲变形会引起胎肩部磨耗、胎温升高、轮胎帘布层脱落。严重超负荷会使子口反包帘线磨断,造成子口爆破,直接危及人身和车辆安全。有数据表明,承载负荷超过额定值10%,轮胎行驶里程降低8%,承载负荷超过额定值20%,轮胎行驶里程降低35%,承载负荷超过额定值50%,轮胎行驶里程降低59%,承载负荷超过额定值100%,轮胎行驶里程降低80%。当前超载的现象比较常见,定标5吨的汽车常装载十几吨甚至二十几吨的货,这些车辆,虽然有关部件进行了改装,但对轮胎超负荷使用显然对轮胎极为不利。
轿车超员行驶,也会使轮胎过度发热,橡胶老化,轮胎寿命缩短。为了延长轮胎的使用寿命,严禁汽车超载行驶。鉴于气压过高对
轮胎的影响,用增加气压的方法来弥补超负荷是不对的。
汽车上各轮胎工作条件和负荷各不相同,一般来说后轮负荷大于前轮、按区域的道路情况,有的区域右轮负荷大于左轮,有的区域左轮负荷大于右轮。
汽车在行驶一定里程后,各不同部位的轮胎会出现不同程度的磨损。故必须按汽车保养规定及时进行轮胎换位。
因轮胎结构有异,这里需要提醒的是:子午线轮胎只能在同侧进行前后轮的换位,而不宜左右或变叉换位。
7.1.6 忌起步过猛
汽车起步过猛,轮胎的周向变形大,且胎面产生滑转,磨损剧烈。特别是在寒冷地区,因气温低,轮胎的物理、机械性能将会下降,橡胶的脆性增大,弹性降低。故在起步时要缓抬离合器,使汽车自然平稳地开动,在最初20~30lkm的行程内,车速应控制在10km/h以内,使轮胎温度上升后再正常行驶。如果在冰雪地上停驶了一段时间,轮胎接地部分可能被冻结,起步时应特别小心,以防胎面被撕裂或造成胎面与胎体脱层。
7.1.7 忌紧急制动
汽车行驶中频繁地加速、减速、会加快轮胎的磨损。经常使用紧急制动,磨损将更加严重。
满载、高速行驶的汽车,在紧急制动时,轮胎会停止滚动而拖滑,使局部胎面剧烈磨损,也会因周向变形过猛过大,造成胎面与胎体胶层脱离。
在转弯、下坡、通过交叉路和情况比较复杂的路段时,要减速慢行,以避免紧急制动,防止轮胎不应有的磨损。
7.1.8忌高速行车
“中速行驶好处多,安全节油又省车”。这是有一定道理的,说明一味地开快车会带来许多危害。仅拿轮胎来说,当高速行驶时,轮胎承受的冲击负荷、离心力以及单位时间内与地面接触的次数明显增加,致使轮胎变形频繁,内摩擦与地面摩擦加剧,温度大大升高,这不仅加速胎面的磨损,而且会引起胎体帘布层脱层和爆破等损伤。
据试验,行车速度为50km/h,轮胎使用寿命要下降22%。若汽车在高速行驶时转弯,轮胎会在侧向力的作用下发生侧滑,使胎侧变形过大,加速胎面磨损,故在一般情况下应坚持中速行驶,即使在任务较急,需提高车速时,也应注意正确操作,以防汽车和轮胎的损坏,避免行车事故。
7.1.9忌轮胎气压过高或过低
轮胎的正常气压,是指汽车使用说明书中对各种车型前后轮规定的轮胎充气压力,并非轮胎上标的最高充气压力。
“气压是轮胎的命根”。这话很有道理。
只有经常保持轮胎的正常气压,才能保证轮胎工作时的正常变形,充分发挥轮胎性能,避免早期损坏。如果轮胎充气压力过高或过低,都会给轮胎带来严重危害。
7.1.10意外发生后要首先检查轮胎
汽车行驶发生意外后,哪怕是很小的碰撞和蹭挂也要仔细检查车胎,避免安全隐患的存在。如果发生车胎有变形、裂痕、鼓包等异常
现象,一定要马上开到维修站进行检查和维修。
8处理轮胎非正常磨损
8.1车辆四轮定位和轮胎平衡检查
车辆四轮定位的正确与否对轮胎的使用寿命影响较大,而尤以前轮前束和主销外倾为主要因素。主销外倾主要会加速胎肩的磨损即偏磨前轮前束过小过大主要是加速轮胎内外侧的磨损,故必须定期做四轮定位的检测。
轮胎的平衡检查也很重要,经验证明,经过严格检验的轮胎及钢圈或多或少都会有重量的误差,在轮胎套上钢圈的状态下,为了能自由地转动而轻轻地移动位置时,较重的部分会自动停落下面,这叫做静平
衡失调,此外还有由于轮胎质量分布不均匀产生的不平衡力矩所产生的动平衡失调。
静态不平衡会产生颠簸和跳动现象,往往使轮胎产生平面跳动现象现象。动态不平衡会使车轮摇摆,
令其产生波浪型磨损,所以定期做动、静平衡检查及经常检查在胎环部分所安装的平衡铅坠是否已脱落都可延长轮胎寿命。这样能提高汽车行驶时稳定性,避免在高速行驶时因轮胎摆动、跳动失去控制而造成交通事故。
8.2换胎
轮胎在使用时,胎温升高,对轮胎的使用寿命的影响很大,严重时会发生帘线脱层,引起爆胎。而轮胎温度升高的幅度与外界气温有关,当气温为零度时,允许温升95 0C;气温围40 0C度时则允许温升仅5 0C。夏季气温较高时,汽车运行途中,常因胎温过高,胎况较差而发生轮胎爆破事故。因此,有条件的单位,应实行季节换胎。
要视其磨损程度,实行轮胎淘汰,当发现有磨损标志显露时,就应更换轮胎。
一般而言,轮胎的使用寿命是4、5万km左右或使用时间超过两年,就应更换。
轮胎用橡胶材料所制,受环境影响,时间一长会有变质老化现象,容易产生龟裂,使用时不无发生意外之忧。
9 结论
本文主要从轮胎的结构和性能着手针对轮胎使用中非正常磨损现象进行分析,提出了正确使用与维护轮胎的具体方法和注意事项,了解了轮胎非正常磨损的原因,并提出预防和解决措施。为了行车的安全性和汽车使用的经济性,应该了解和掌握汽车轮胎磨损的原因及预防措施。
参考文献:
1陈家瑞,汽车构造,北京:人民交通出版社,
2庄继德,汽车轮胎学[M],北京:北京理工大学出版社,
3王静文,汽车诊断与检测技术,北京:人民交通出版社。
[关键词]:结构 磨损 原因 措施
中图分类号:TP203 文献标识码:TP 文章编号:1009-914X(2012)26-0285-03
1 前言
轮胎在汽运用不可缺的,大约占每辆汽车能源消耗的20%左右。
制造轮胎需要橡胶、石油等重要资源;其性能的好坏直接影响汽车的驱动性、通过性、平顺性、稳定性、安全性和舒适性等。
据统计,在一辆汽车使用寿命的全过程中,用于轮胎的使用费用约占整车修理费用的20%左右。
汽车运用中,轮胎的磨损是不可避免的。
轮胎的磨损有正常和不正常磨损之分。不过,可以通过分析轮胎磨损的原因及类型,从而采取适当的措施减少或避免轮胎的不正常磨损。
通过正确的维护和保养轮胎,可以延长它的使用寿命。
轮胎非正常磨损指的是在轮胎胎面宽度和周向上明显的磨损量分布差异。不均匀磨损现象会导致轮胎远在达到规定的使用周期前,过早的更换汽车轮胎。
轮胎非正常磨損,除了对使用寿命有严重影响之外,还会带来行驶动力学以及噪音等方面的问题。
胎肩磨损、胎冠磨损、锯齿状磨损和波浪状磨损等是常见的不均匀磨损形式。
专家通过试验确定前束量对不均匀磨损的影响最大,外倾角其次。也指出,前束量和外倾角的初始设置对于轮胎的非正常磨损起到了非常关键的作用,而装配误差,连接间隙等能够引起定位角度变化的原因也是轮胎非正常磨损的原因。
路面状况的好坏也对轮胎的磨损具有一定影响,如何使轮胎的磨损量降到最低程度,延长轮胎的使用寿命、减少维修费用,从而降低运营成本,提高汽车行使的稳定性和安全性,是值得去探讨和研究的,故在此特别分析了汽车轮胎非正常磨损的原因,形式及预防措施。研究汽车轮胎的非正常磨损原因首先应正确认识轮胎的结构和性能。
2 轮胎的结构和性能
2.1汽车轮胎按胎体结构
汽车轮胎按胎体结构不同可分为充气轮胎和实心轮胎而现代汽车绝大多数采用充气轮胎。
充气轮胎按胎体中帘线排列的方向不同,还可心分为普通斜交轮胎和子午线胎。
目前,普通斜交胎和子午线胎在汽车上得到广泛的应用,特别是子午线胎应用的更广泛,下就子午线轮胎(子午线轮胎结构图)予以阐述。
充气轮胎是一个具有双曲面的复合材料旋转壳体结构其断面如充气轮胎结构示意图所示,轮胎由胎冠、胎肩、胎侧、胎圈四部分组成。
胎冠部分接触地面,传递磨擦力,与牵引性能、抓着性能、行使安全性有很大关系。其磨耗性能直接决定着轮胎的使用寿命。
胎肩部分有一定的支撑作用。
胎侧部分除骨架材料的支撑作用外,还起到缓冲地面冲击振动的作用,影响乘坐舒适性。
胎圈部分将轮胎紧密固定在轮辋上,传递牵引力和制动力,也称为子口
轮胎内部结构看,可分为胎体、缓冲层、胎面、钢丝圈等。
胎体是轮胎最主要的部件,它由多层纤维材料靠橡胶粘和而成,是轮胎的骨架材料。由于充气轮胎是主要是靠压缩空气承受载荷的,而胎体正是用来承受气压的,同时也部分承受载荷。
缓冲层位于胎冠部位的胎面与胎体之间,为一层或多层端点游离的纤维材料,是胎面与胎体的过度层,起着保护胎体的作用,使路面的冲击力不至于破坏胎体。
胎面、位于轮胎的表面,胎冠部位承担磨耗作用,胎侧部位起到保护胎体的作用。
钢丝圈是胎圈的核心,它使轮胎与轮辋紧密接触。
2.2轮胎的基本性能
轮胎是车辆上受力的支撑体和各种力的传递部件,车辆的许多性能必须通过轮胎才能体现出来,而且各种车辆有各自不同的要求。下面主要介绍轮胎的基本功能。
车轮与轮胎是汽车行驶系的重要部件,其作用是:支承整车的重量;缓冲由路面传来的振动和冲击;通过轮胎与路面间的附着性能来传递驱动力和制动力;产生侧向力和回正力矩来平衡汽车转向行驶的离心力;在保证汽车正常转向行驶时,使车轮能保持直线行驶的方向,提高通过性。
根据轮胎在汽车上需发挥的功能,要求轮胎的使用性能如下:承受载荷性能;操纵稳定性;行驶安全性;附着与牵引性能;耐久性;
节能经济性;高速性能;乘坐舒适性。
3影响轮胎非正常磨损的因素
轮胎的磨损是因为轮胎的胎面部位与路面之间的磨擦而产生。磨损与轮胎的胎面配方、气压、速度、负荷、使用条件、道路条件及行驶方法,或者车辆(四轮定位、轮胎位置以外)等有很大的关系。
轮胎的磨损都有或大或小的习惯性,如果发展到严重地步,则会发生异常磨损现象。汽车起步、转弯及制动等行驶条件的不断变化,转弯速度过快、起步过急、制动过猛,轮胎的磨损就快。行驶速度越快,轮胎磨损越严重,路面的质量也是轮胎不均匀磨损的产生原因。在汽车行驶过程中,轮胎会受一各种力的作用,由于这些力的影响,造成了磨损的不均匀。以下介绍的是轮胎的几种觉见的非正常磨损现象与原因:
3.1胎冠呈锯齿行磨损
胎冠呈锯齿行磨损就是胎冠花纹块状磨成锯齿,即每个花纹块状磨成前高后低,侧面看如同锯齿形。
这种现象多与前轮前束不当有关。若胎冠外侧向侧呈锯齿形磨损为前轮前束成过大;若胎冠由外向里呈锯齿形磨损为前轮前束过大;若胎冠由外向里呈锯齿行磨损为前轮前束值过小。
3.2胎冠呈波浪行或碟边状磨损
这种磨损与锯齿行磨损不同,它每个起伏点间距到少有一块或数块花纹,并呈不规则形状。它多为轮毂轴承松旷、轮辐拱变形、轮胎动平衡不良、频繁使用紧急制动等而引起。 此类非正常磨损的检测和修复的办法如下:
1)先顶起车轮检查轮毂是否松旷。若松旷应予以调整。
2)再是转动轮胎,观察轮胎是否偏摆。若偏摆则为轮辐变形应予以更换。
3)然后检测轮胎的静平衡,检测前,先选在轮胎做一记号,以此作为参照物,转动轮胎待其自然停止后,观察记号的变化情况。经多次反复检验,若记号位置变化不大或基本不变,说明车轮静平衡不良。若记号位置变化悬殊,证明静平衡良好。除此之外,
4)汽車频繁使用紧急制动,也会造成此类非正常磨损,此项可通过调查确定。
3.3胎冠中部磨损严重
胎冠中部磨损严重即胎冠中部大于胎肩的磨损,使两肩花纹高起,中间低落,宛如一条沟槽。此现象为轮胎气压过高引起。轮胎气压过高,将减少接地面积,增加单位接地的负荷,由此加速胎冠中部的磨损。
另外,气压过高,帘布层帘线承受拉伸应力过大,久而久之就会使帘线绷断,也是加速轮胎磨损的原因。
3.4胎冠单边磨损
即是胎冠的一侧磨损大于另一侧及胎冠中部的磨损,此现象多为车轮外倾角偏差引起。车轮外倾角主要是弥补车辆满载时,前梁因载荷变形而出现车轮内倾的现象。若轮胎胎冠外侧磨损明显,则为外倾角过大;若胎冠内侧磨损明显,则为外倾角过小,发现这种情况应及时进行轮胎换位。
此外,横拉杆弯曲变形也会产生同样的磨损情况。
3.5胎肩磨损,胎侧擦伤
胎肩磨损即胎肩磨损大于胎冠磨损,中间花纹明显于两侧花纹。此情况多为轮胎气压不足超载所致。因气压不足导致或超载,使胎冠接地面增宽,胎肩向两边鼓起,使胎肩着地引起磨损加剧,胎侧擦伤特别多为双胎并装时,由于气压不足或超载使两胎侧向外鼓起而互相挤压磨擦所致。
3.6轮胎爆炸
轮胎爆炸多为高温天气在气压过高的情况下猛烈起步、紧急制动、超速行驶、急转弯等引起轮胎胎动载荷、惯性力、离心力剧增,使轮胎的温度、压力进一步上升,导致轮胎爆炸。
轮胎是汽车的重要部件,它不仅关系到汽车的使用性能,而且直接影响人身安全和汽车的安全。故必须要求驾驶员在平时检查或维修保养中,必须认真地对轮胎磨损情况进行检查,防止或减少轮胎非正常磨损的发生,延长轮胎的使用寿命。
4 轮胎非正常磨损的原因
4.1前轮定位不准
前轮定位的作用是维持车辆行驶的稳定性,车辆行驶的稳定性与道路的线型与路况有很大关系。随着道路设计和建设技术的提高,汽车前轮定位的设计也随之改变。汽车前轮定位中的前束和前轮外倾逐步减小。故在汽车维修保养时,必须按汽车设计的参数予以调整,绝对不能凭经验进行。
就要调整下前束,以免轮胎磨损速度加快。
4.2轮胎气压不正常
气压不正常有气压不足和气压过高两种情况,无论哪种情况下,轮胎接地面积及接地压力分佈都不均匀,接地压力大的部分(气压过低时为胎面肩部,气压过高时为胎面中间部分)磨损量大,所形成轮胎的磨损自然也就不均匀。
气压过低,轮胎的刚性变小,在外力作用下胎体变形大,使用中会加速轮胎胎面磨损。
由于轮胎在负荷作用下,胎面与地面的接触面增大,使胎面和胎肩的磨损加快。且变形过大时滚动阻力加大,增加了发动机动力和油料消耗。
若气压过高,轮胎与地面接触面变小,轮胎磨损加快。且气压过高会使轮胎帘线受到过度的伸张变形,胎体弹性下降,使汽车在行驶中受到的负荷增大,如遇冲击会产生内裂和爆破,同时气压过高还会加速胎冠磨损,并使耐轧性能下降。容易造成爆胎,尤其是气温过高时。可以说轮胎气压是影响轮胎磨损的重要因素或是轮胎的生命。
气压过低,会使轮胎接地面积增大加速胎肩磨损。因胎体变形增大,胎侧容易出现裂口,同时导致过度生热,促使橡胶老化,帘布层疲劳、帘线容易折断。
前后轮胎胎面的磨损形态存在着差异。若左右轮胎固定在同一位置使用,出现磨损不均匀的可能性较大。故每隔一段时间就需要更换左右轮的安装位置。
5 道路状况的适应
现在道路的弯道为克服离心力和便于排水,一般都设计向外侧倾斜,车辆行驶时受到向右或向左的力,为了维持直线行驶,需向左整向右稍转方向以保持力平衡。结果使右或左前轮外则胎肩经常处于横向受力状态,磨损量加大,可能导致不均匀磨损。这也要求在行驶一段时间后更换左右轮的位置,以保证轮胎两偶磨损均匀。且要求驾驶员在行车中除了处理情况外,要选择路面行驶,躲避锋利的石头、玻璃、金属等可能对轮胎的扎破和划伤,躲避化学遗洒物质对轮胎的黏附,避免对轮胎的腐蚀;行驶在拱度较大的路面时,要尽量居中行驶,避免和减少汽车重心偏移,减少一侧轮胎负荷增大而使轮胎磨损不均。
合理的装载是基本常识,一般情况下,超载20%轮胎寿命减少30%左右,超载40%轮胎寿命减少50%左右。
急速转弯、紧急制动、高速起步及急加速等都将对轮胎的损坏产生影响。
6 不良的驾驶习惯
正确合理地使用汽车轮胎,可心有效地延长轮胎的使用寿命。
操作不当和保养检修不及时、不正确,将会导致轮胎产生羽状磨损、凹形磨损、轮胎肩部磨损、单侧磨损等异常损伤,将直接影响汽车的技术性能和经济性,甚至发生因轮胎的非正常损伤而造成严重的行车事故,可以说,分析研究轮胎的异常损伤具有非常重要的意义。
7 解决轮胎非正常磨损的措施
7.1预防轮胎的非正常磨损
7.1.1加强对轮胎的日常维护,做到“四勤”(勤查气压、勤挖石子、勤查胎温、勤补塞小洞)
按规定气压给轮胎充气,在冷态及正常载荷下定期检查和调整轮胎气压,至少每月一次。
夏季环境温度较高,如发现胎温过高应适当增加停歇次数,避免强烈阳光直射轮胎,宜将汽车停放在阴凉处,不得采用泼冷水降温或放气降压。
冬季露天长时间停放时,应在轮胎下面垫上木板,起步时不能立即加速,应待轮胎变热后再转入正常
速度行驶。 及时剔除嵌入胎纹之间的金属片、玻璃和碎石等杂物,且要在清除嵌入的杂物后,认真检查轮胎的受伤情况,如发现已伤达胎身,有较深伤洞应用生胶填补或更换新轮胎。
7.1.2提高底盘的维护质量
要确保前束和外倾角符合设计要求,及时进行车轮定位的检查和校正。
要经常检查轮辋是否有开裂、变形和明显腐蚀处,如有则应及时修理或换配优质轮辋,确保轮辋与轮胎匹配。及时按规定对轮毂轴承、横拉杆球节、主销衬套加注润滑脂并调整间隙至设计值;保持轮胎的平衡,如不平衡则应对车轮进行动平衡试验。
经常进行充气嘴排气检查,以确定轮胎内是否已经进油,一旦发現胎内进油,应立即拆下轮胎清洗,与此同时还要检查气封。
冬季换胎时将轮胎置于温室内使胎口恢复弹性,装入轮辋时在胎口涂抹皂液,以防损伤胎圈。
新胎应先经过磨损行驶200km左右后方可正常使用;行车制动器蹄鼓间隙应调整到设计值,确保无拖滞;轮毂油封和制动液压缸应无漏油现象,防止油液滴落到轮胎上浸湿橡胶;车轮总成的横向和径向摆动量应符合要求。
7.1.3、提高驾驶技术
起步时应慢抬离合器踏板,平稳起步;行驶时最高时速应不超过轮胎级别的时速限制;行驶过程中应尽量避免急加速、急制动和急转向。
行车中应注意散落在道路上粗大、尖锐和锋利的物料。当遇有石块和坑洞等障碍物时,应减速通过或避开。
7.1.4合理选择和搭配轮胎
汽车的轮胎规格应根据汽车自重与人、货重产生的静载荷和高速
行驶时产生的动载荷,并考虑路面和车速的因素来确定。
轮胎应装在规定规格的轮辋上,并确保同一车轴应装配相同品牌、规格、花纹和层级的轮胎。
换装轮胎时应做到整车同轴换装;所用轮胎应与最大设计车速相适应。
轮胎换位时,前轮应尽量装配外伤少、磨损轻的轮胎。
轮胎换位后,应按所换胎位的要求重新调整气压,并根据行驶条件选择适当的胎面花纹。
安装有花纹的轮胎时,应注意车轮滚动方向的标记。
7.1.5注意货物装载平衡,防止轮胎超载
轮胎负荷是根据轮胎的结构、帘布层数和强度以及使用气压和速度等,经过计算才确定的,车辆超载行驶时,轮胎承受的负荷、变形增大,胎体所承受的应力相应增加,胎面与路面的接触面增大,相对滑移加剧,磨损也加快,特别是胎侧的弯曲变形会引起胎肩部磨耗、胎温升高、轮胎帘布层脱落。严重超负荷会使子口反包帘线磨断,造成子口爆破,直接危及人身和车辆安全。有数据表明,承载负荷超过额定值10%,轮胎行驶里程降低8%,承载负荷超过额定值20%,轮胎行驶里程降低35%,承载负荷超过额定值50%,轮胎行驶里程降低59%,承载负荷超过额定值100%,轮胎行驶里程降低80%。当前超载的现象比较常见,定标5吨的汽车常装载十几吨甚至二十几吨的货,这些车辆,虽然有关部件进行了改装,但对轮胎超负荷使用显然对轮胎极为不利。
轿车超员行驶,也会使轮胎过度发热,橡胶老化,轮胎寿命缩短。为了延长轮胎的使用寿命,严禁汽车超载行驶。鉴于气压过高对
轮胎的影响,用增加气压的方法来弥补超负荷是不对的。
汽车上各轮胎工作条件和负荷各不相同,一般来说后轮负荷大于前轮、按区域的道路情况,有的区域右轮负荷大于左轮,有的区域左轮负荷大于右轮。
汽车在行驶一定里程后,各不同部位的轮胎会出现不同程度的磨损。故必须按汽车保养规定及时进行轮胎换位。
因轮胎结构有异,这里需要提醒的是:子午线轮胎只能在同侧进行前后轮的换位,而不宜左右或变叉换位。
7.1.6 忌起步过猛
汽车起步过猛,轮胎的周向变形大,且胎面产生滑转,磨损剧烈。特别是在寒冷地区,因气温低,轮胎的物理、机械性能将会下降,橡胶的脆性增大,弹性降低。故在起步时要缓抬离合器,使汽车自然平稳地开动,在最初20~30lkm的行程内,车速应控制在10km/h以内,使轮胎温度上升后再正常行驶。如果在冰雪地上停驶了一段时间,轮胎接地部分可能被冻结,起步时应特别小心,以防胎面被撕裂或造成胎面与胎体脱层。
7.1.7 忌紧急制动
汽车行驶中频繁地加速、减速、会加快轮胎的磨损。经常使用紧急制动,磨损将更加严重。
满载、高速行驶的汽车,在紧急制动时,轮胎会停止滚动而拖滑,使局部胎面剧烈磨损,也会因周向变形过猛过大,造成胎面与胎体胶层脱离。
在转弯、下坡、通过交叉路和情况比较复杂的路段时,要减速慢行,以避免紧急制动,防止轮胎不应有的磨损。
7.1.8忌高速行车
“中速行驶好处多,安全节油又省车”。这是有一定道理的,说明一味地开快车会带来许多危害。仅拿轮胎来说,当高速行驶时,轮胎承受的冲击负荷、离心力以及单位时间内与地面接触的次数明显增加,致使轮胎变形频繁,内摩擦与地面摩擦加剧,温度大大升高,这不仅加速胎面的磨损,而且会引起胎体帘布层脱层和爆破等损伤。
据试验,行车速度为50km/h,轮胎使用寿命要下降22%。若汽车在高速行驶时转弯,轮胎会在侧向力的作用下发生侧滑,使胎侧变形过大,加速胎面磨损,故在一般情况下应坚持中速行驶,即使在任务较急,需提高车速时,也应注意正确操作,以防汽车和轮胎的损坏,避免行车事故。
7.1.9忌轮胎气压过高或过低
轮胎的正常气压,是指汽车使用说明书中对各种车型前后轮规定的轮胎充气压力,并非轮胎上标的最高充气压力。
“气压是轮胎的命根”。这话很有道理。
只有经常保持轮胎的正常气压,才能保证轮胎工作时的正常变形,充分发挥轮胎性能,避免早期损坏。如果轮胎充气压力过高或过低,都会给轮胎带来严重危害。
7.1.10意外发生后要首先检查轮胎
汽车行驶发生意外后,哪怕是很小的碰撞和蹭挂也要仔细检查车胎,避免安全隐患的存在。如果发生车胎有变形、裂痕、鼓包等异常
现象,一定要马上开到维修站进行检查和维修。
8处理轮胎非正常磨损
8.1车辆四轮定位和轮胎平衡检查
车辆四轮定位的正确与否对轮胎的使用寿命影响较大,而尤以前轮前束和主销外倾为主要因素。主销外倾主要会加速胎肩的磨损即偏磨前轮前束过小过大主要是加速轮胎内外侧的磨损,故必须定期做四轮定位的检测。
轮胎的平衡检查也很重要,经验证明,经过严格检验的轮胎及钢圈或多或少都会有重量的误差,在轮胎套上钢圈的状态下,为了能自由地转动而轻轻地移动位置时,较重的部分会自动停落下面,这叫做静平
衡失调,此外还有由于轮胎质量分布不均匀产生的不平衡力矩所产生的动平衡失调。
静态不平衡会产生颠簸和跳动现象,往往使轮胎产生平面跳动现象现象。动态不平衡会使车轮摇摆,
令其产生波浪型磨损,所以定期做动、静平衡检查及经常检查在胎环部分所安装的平衡铅坠是否已脱落都可延长轮胎寿命。这样能提高汽车行驶时稳定性,避免在高速行驶时因轮胎摆动、跳动失去控制而造成交通事故。
8.2换胎
轮胎在使用时,胎温升高,对轮胎的使用寿命的影响很大,严重时会发生帘线脱层,引起爆胎。而轮胎温度升高的幅度与外界气温有关,当气温为零度时,允许温升95 0C;气温围40 0C度时则允许温升仅5 0C。夏季气温较高时,汽车运行途中,常因胎温过高,胎况较差而发生轮胎爆破事故。因此,有条件的单位,应实行季节换胎。
要视其磨损程度,实行轮胎淘汰,当发现有磨损标志显露时,就应更换轮胎。
一般而言,轮胎的使用寿命是4、5万km左右或使用时间超过两年,就应更换。
轮胎用橡胶材料所制,受环境影响,时间一长会有变质老化现象,容易产生龟裂,使用时不无发生意外之忧。
9 结论
本文主要从轮胎的结构和性能着手针对轮胎使用中非正常磨损现象进行分析,提出了正确使用与维护轮胎的具体方法和注意事项,了解了轮胎非正常磨损的原因,并提出预防和解决措施。为了行车的安全性和汽车使用的经济性,应该了解和掌握汽车轮胎磨损的原因及预防措施。
参考文献:
1陈家瑞,汽车构造,北京:人民交通出版社,
2庄继德,汽车轮胎学[M],北京:北京理工大学出版社,
3王静文,汽车诊断与检测技术,北京:人民交通出版社。