关于轮胎磨损的探讨_耿红静.docx

《关于轮胎磨损的探讨_耿红静.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《关于轮胎磨损的探讨_耿红静.docx（3页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、 河北长安胜利汽车有限公司耿红静 【摘要】文章分析了轮胎磨损的各种原因，并提出了改进措施。 叙词：轮胎磨损改进措施 1前言 轮胎对于汽车的行驶稳定性、良好的通过性和操纵安全性 都有直接的影响。在实际应用过程中，各种汽车的轮胎都不同 程度地存在着磨损现象，轮胎的磨损会直接影响轮胎的使用寿 命。正确地分析轮胎的磨损原因，保证轮胎的正确使用，对延长 轮胎的使用寿命、提高汽车的使用性能具有重要的意义。本文 就轮胎磨损产生的原因及改进措施分别加以论述。 2轮胎磨损产生的原因及改进措施 2.1轮胎的正常磨损 2.1.1气压 轮胎只有保持正常的气压，才能保证正常变形。轮胎气压 过低时，胎体下沉量、径向变形量

2、、帘线伸张变形量增大产生屈 挠次数加剧，同时轮胎的接地面积也将增加，造成轮胎面不均 匀磨损，出现胎肩磨损现象，如图 1所示；轮胎气压过高时，轮 胎接地面积减小，单位压力增高，使轮胎面中部磨损增加 (如图 2)，同时增大了轮胎刚性，使轮胎受到的动载荷增加，容易产生 胎体爆裂、脱 层。故为防止 轮 胎 异 常 磨 损，应严格掌 握轮胎的充气 标准。 轮胎寿命与气压的关系如图 3 所示。 2.1.2超载 根据阿查德磨损定律，当其它 参数不变时，磨损量与载荷成正 比，载荷越大，轮胎与路面间的接 触压力就越大，轮胎的磨损就越严重。但载荷对轮胎磨损的影 响主要还不在 于它使轮胎与路面间的接触压力增大，而在

3、于它 使轮胎在驱动、制动及转向时的切向力显著增加，切向力是引 起轮胎磨损的最主要因素。研究表明，切向力 F和轮胎磨损率 及 w之间的关系可用下式表示： =KFn (1) 式中欠 比例系数，与轮胎的刚度成反比 n - 指数，当为横向力转向时 =2. 3; 当 F为纵向力驱动或制动时 U 由于轮胎的横向刚度 比其纵向刚度小，当载 荷大小一样时，横向力 产生的轮胎磨损约为 纵向力的 3倍，故减小 转向时的横向力对减 少轮胎磨损非常重要。 因此，车辆应按规定的 载质量进行装载。 图 4为轮胎寿命 与负荷的关系。 2.1.3速度 速度对轮胎的直接影响并不大，它主要通过下述两个方面 来影响轮胎的磨损： a

4、. 轮胎的温度速度越高，轮胎在单位时间里的摩擦发热 量越大，轮胎的温度也就越高。轮胎温度增高将加快轮胎的机 械一化学腐蚀磨损。 b. 切向力车辆行驶高速时轮胎在制动和转向过程中的 切向力将显著提高。以转向为例，设分配在轮胎上的惯性质量 为 M，道路的转弯半径为 /?，轮胎的速度为 F， 则轮胎转向时 作用在其上的离心力 F为： F =MV2/R (2) (3) 将 (2)式代入 (1)式，并取 =2.3可得： Rw =KM2 3R 3 V4 即轮胎在转向时，磨损率大约与速度的 5次方成正比。因此，为 了减少轮胎的磨损，汽车转向时一定要降低车速。 2.1.4轮胎结构 实验表明，子午线轮胎的 耐磨

5、性要比斜交线轮胎高出 30%50%，轮胎的运行条件 越是恶劣，子午线轮胎在磨损 方面的优越性就越是明显。带 束斜交轮胎的耐磨性介于子午 线轮胎和斜交线轮胎之间。图 5 是在侧向力相等条件下用实验 方法测得的轮胎磨损率与侧偏 角之间的关系曲线。 胎面花纹、胎面花纹密度、高宽比、帘布层数等对轮胎磨损也 有显著影响，故根据实际工况，正确选用轮胎结构也非常重要。 2.1.5路面状况 轮胎在良好的路面上正常行驶时产生的磨损是极小的，而 在非良好路面 (如泥土、沙石、搓板路、坡路、多弯路 )上行驶时， 轮胎的磨损加剧。 2.1.6温度 由于温度升高后会使橡胶的抗拉强度、剪切强度及疲劳强 度等下降，并加剧机

6、械一化学腐蚀磨损，因此，温度越高，轮胎 的磨损越快。 另外，未装用同一品牌且结构和性能相同的轮胎，轮胎未 定期合理地换位，使轮胎不合理地承受载荷；驾驶员不正确地 操作，频繁使用制动或应急制动、停车后猛烈不停地转动方向 盘等，都会造成轮胎磨损加剧。 2.2轮胎的异常磨损 2.2.1前轮外倾角和前束 在前轮定位的有关参数中，前轮外倾角和前束对轮胎磨损 的影响最大。 前轮外倾角是为了防止前轮因承载变形可能出现内倾而 设计的，其目的是保证车辆在某一常用载荷工况下行驶时，前 轮垂直路面并进行滚动。外倾角、前束如图 6、图 7所示。 如图 8所示，当前轮仅存在 外倾角的作用时，它以 0为圆 心，以 A为半

7、径作圆周滚动， 时间后，轮胎中性线与地面的接 触点从 M到 M ，偏移量为 ry， 且 ry=2sin2中 / 2(中为因外倾 角作用引起的轮胎滚过的圆心角）。 当车轮在仅有前束的作用下向斜前方作 直线滚动时，如图 9所示，么时间后轮胎的 . 中性线与地面的接触点从 M到 M ，偏移量 为 rp， 且=Ml/sinp (卩为因前束作用而 引起的轮胎的转角 ）。 M M为经相等的时 间 ZV后 M点所要到达的位置，且应有 MV而且整个偏移都是在轮胎接 图 9 地时发生的，若 I。时轮胎接地印迹长度，则 MW、 MM的 最大值应为则： .2 n . 2 ,L sin7 x S7sm (ITT) I

8、 pmax 2D (4) (5) 式中 一 轮胎滚动半径 D 轮胎静力半径 S 前轮前束， S=d 5 Y 7max , Y pmax 侧偏量最大值 汽车在实际行驶中，前轮外倾角和前轮前束共同存在，共 - 同起作用。因此，汽车的行驶方向应是 A/M和 Ml/两方向 的迭加，即 A/M， 如图 10所示。 r7、反映了汽车行驶中轮胎同时存在着两个方向相反 的侧偏，表达了轮胎变形和侧滑的程度，为了保证轮胎有最小 的磨损，应使 rymax- rpmax = ,此时前轮外倾角与前束应存在 如下关系 : 4 D rr . 2 ,L sin7 x 当 lmaxSO 时， 即外倾角起主要作用，轮 胎与地面发

9、生滑移或（滑 移趋向 ） 滑转，行驶方向是 一边滚动一边滑移，即前 轮轮胎将发生滑移一滑转 摩擦磨损。外倾角过大，将 使轮胎胎肩外侧磨损严 重，如图 11所示。 前轮前束越大，横向滑移速度越大，轮胎的磨损越严重。前 束失调产生羽片状磨损，如图 12所示。 图 11 图 12 在进行底盘设计时确定合理的前轮外倾角，及在使用过程中 进行合理的前束调整是防止造成轮胎异常磨损的重要方法。 据此，在实际应用中，应使外轮转角略大于按上式计算的 理论外轮转角，以保证转向时前轮的侧偏角增加，达到前内轮、 前外轮的侧偏角和侧向力大致相等，使前轮磨损最小。 2.2.3转向系与悬架的运动匹配 在轮胎跳动和车厢侧倾时

10、，若转向系与悬架的运动关系不 协调，将引起转向车轮侧倾而干涉转向。在汽车行驶时，这种干 涉会引起前轮转动，从而一方面损害汽车的操纵性，另一方面 引起轮胎的摆振，加剧轮胎的磨损。 图 15为一种纵置半椭圆钢板弹簧前悬架与转向系布置示 意图。板簧的固定吊耳在前轴前方，活动吊耳装在前轴的后方， 前轴和转向节臂等固定于板簧上，随板簧一起运动，转向器固 定于 车架并在前轴前方，通过转向直拉杆与转向节相连。 2.2.2转向机构 众所周知，理想的内外轮转角之间应满足下列关系（如图 13所示 ）： ctg a_ctg(3 =B/ L 车轮转向时如能满足上述条件，保证车辆转向时内侧车轮 滚迹圆弧半径，则车轮作纯

11、滚动，轮胎不会产生异常磨损。 而实际上，车轮的瞬时转向中心不在 0点，要偏出一定的 距离，如图 14所示。实际上的转向中心是 Oi，这时前内轮的侧 偏角较前外轮大，前内轮的侧向力也较前外轮大，在这种情况 下，前内轮就会产生侧滑，加速轮胎磨损。 图 13理想的内外轮转角关系图图 14转向时存在的侧 偏现象 当板簧发生变形时，车轮相对于车架有上下方向的运动， 转向节臂上的球销 C作为前轴上一点绕 2点摆动，其运动轨 迹为秘，但 C又与转向直拉杆相连。这样， C将绕转向器摇臂 下端球销点 0,摆动，运动轨迹为实际上， C点不可能同时 满足这两个运动要求，于是转向节，即车轮相对主销（图中未示 出）发生转动，以满足 C点沿的运动，这种运动关系的不协 调导致轮胎在行驶中经常因转动而发生磨损。 3结论 轮胎磨损除以上原因外，还有很多，如车轴的前后窜动移 位、车辆前后轴不平行、车轮总成不平衡、车架强度、刚度不够 而引起车架弯扭及左右纵梁错动、转向倾偏等。总之，预防轮胎 磨损，要针对其磨损的原因对症下药，进行改进。 参 考 文 献 全永昕等 .摩擦磨损原理 .浙江大学出版社， 1988 陈家瑞 .汽车构造 .人民交通出版社， 1993 陆风仪等 .汽车前轮轮胎异常磨损问题的探讨 .太原重型机械学 院学报， 1997