淺析高速公路輪胎爆破的原因及預(yù)防措施

邵光澤

高速公路里程的不斷增加，對(duì)公路運(yùn)輸業(yè)和地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到了極大的推動(dòng)作用，但也帶來了“負(fù)效應(yīng)”——高速公路交通事故的迅速增加。引發(fā)高速公路交通事故的原因是多方面的，但由于輪胎原因引發(fā)的交通事故，據(jù)統(tǒng)計(jì)約占45％以上。而由輪胎損壞引起的拋錨等故障更是達(dá)到85％左右。筆者就高速公路輪胎的爆破機(jī)理以及影響因素進(jìn)行了分析，并提出了防止輪胎爆破的一些措施。

一、輪胎爆破機(jī)理

輪胎工作時(shí)，除了承受一定的氣壓外，其與路面接觸時(shí)產(chǎn)生較大的變形，這一部分胎體簾線的外側(cè)將承受拉力，內(nèi)側(cè)承受壓力，隨著輪胎的運(yùn)轉(zhuǎn)，胎體各部分將不斷地承受這一交變拉壓應(yīng)力。由于胎體簾線之間不斷產(chǎn)生擠壓、拉伸及摩擦而生熱，導(dǎo)致胎溫升高：另外，外胎與內(nèi)胎、外胎與輪輞、內(nèi)胎與墊帶之間也會(huì)因輪胎的不斷變形產(chǎn)生摩擦而生熱：同時(shí)，汽車制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的熱量一部分也會(huì)傳給輪胎，當(dāng)上述產(chǎn)生的熱量超過輪胎的散熱能力時(shí)，胎體的溫度將會(huì)不斷上升。隨著輪胎溫度上升，胎體簾線的強(qiáng)度逐漸下降。圖1表示輪胎的溫度與胎體簾線的抗拉強(qiáng)度之間的關(guān)系。由圖1可見，輪胎溫度由0攝氏度上升到約120攝氏度時(shí)，簾線的強(qiáng)度下降大約為鋼絲5％、人造絲18％、尼龍30％：當(dāng)胎溫繼續(xù)上升時(shí)，胎體簾線的強(qiáng)度將迅速下降。與此同時(shí)，胎溫的上升還將使輪胎氣壓隨之上升，胎體簾線將承受更大的應(yīng)力，最終導(dǎo)致輪胎某一薄弱部位產(chǎn)生裂口，外層橡膠和簾線被撕裂，氣體由破口泄出，從而出現(xiàn)爆胎現(xiàn)象。

二、影響輪胎爆破的基本因素

輪胎爆破主要是胎溫過高所造成的，而影響胎溫升高的因素主要有以下幾個(gè)方面

1．車速

車速與輪胎的變形頻率成正比。車速提高，輪胎的變形頻率、滑動(dòng)率、胎體的振動(dòng)以及輪胎的周向和側(cè)向產(chǎn)生的扭曲變形也隨之增加，導(dǎo)致胎溫及胎壓隨之上升，輪胎的磨損將成倍增加，加速輪胎的機(jī)械和熱損傷，降低其疲勞強(qiáng)度。當(dāng)行駛速度達(dá)到“臨界速度”時(shí)，胎冠表面將出現(xiàn)駐波，此時(shí)輪胎因“遲滯損失”所消耗的能量與車速的三次方成正比，這些能量大部分變成了熱量，致使輪胎溫度超過其“臨界溫度”(約920C左右)，極易產(chǎn)生輪胎胎體簾線脫層、熱爆胎等現(xiàn)象。

2．載荷

載荷增加，將使輪胎的變形增大，從而使車輪在滾動(dòng)時(shí)其簾線的相互擠壓、摩擦加劇，胎溫升高；同時(shí)，載荷增加將使胎體簾線承受更大的應(yīng)力。當(dāng)輪胎所承受的載荷超過其允許的范圍時(shí)，輪胎的變形會(huì)過大，胎體簾線的疲勞強(qiáng)度下降，易造成簾線斷裂、胎體脫層、甚至爆胎等現(xiàn)象。輪胎的載荷還與輪胎的壽命有著密切的關(guān)系。圖2表示載荷大小對(duì)輪胎行駛里程的影響。

3．氣壓

輪胎的氣壓是輪胎的生命。保持正常的標(biāo)準(zhǔn)氣壓對(duì)輪胎的使用來說是至關(guān)重要的。氣壓過低時(shí)，胎體的剛性下降，變形增大，輪胎滾動(dòng)時(shí)，將產(chǎn)生更多的熱量，胎溫易過高，從而造成胎體脫層、磨損加劇、易刺穿、滾動(dòng)阻力增加。氣壓過高時(shí)，胎體的變形雖減小，但輪胎的接地面積減小，與路面的附著力下降，胎冠磨損嚴(yán)重，胎體簾線所承受的應(yīng)力加大，簾線易斷裂。同時(shí)，氣壓高時(shí)，輪胎的剛性增大，其承受的動(dòng)載荷相應(yīng)增大，相對(duì)于氣壓低時(shí)更易產(chǎn)生爆胎現(xiàn)象。

4．其他因素

(1)環(huán)境溫度。環(huán)境溫度與輪胎的使用性能有著密切的關(guān)系。環(huán)境氣溫高時(shí)，輪胎的散熱效果下降，高速行駛時(shí)，胎溫易升高。這正是夏天輪胎易爆破的一個(gè)主要原因。

(2)制造缺陷。輪胎制造質(zhì)量的好壞，也是影響輪胎使用壽命的一個(gè)方面。例如，外胎厚度不勻、膠料不勻、簾線質(zhì)量低劣、外胎與輪輞的結(jié)合不牢固等都易造成輪胎的早期損壞，甚至爆胎現(xiàn)象。

(3)選型及使用不當(dāng)。不同類型的輪胎，其性能差異較大。例如，從高速性能來說，無內(nèi)胎輪胎要比有內(nèi)胎輪胎好(因?yàn)樯倭藘?nèi)、外胎之間的擠壓、摩擦生熱現(xiàn)象，可降低胎溫)。而輪胎在使用中，合理的維護(hù)及正確地駕駛操作，對(duì)其使用壽命有著較大的影響。

三、預(yù)防爆胎的措施

預(yù)防高速公路行車時(shí)的爆胎現(xiàn)象，主要應(yīng)做好以下這些方面

1．合理選用輪胎

常在高速公路上行駛的車輛，其輪胎宜選用子午線無內(nèi)胎輪胎。子午線輪胎具有滾動(dòng)阻力小、承載能力高、耐磨、減振性與附著性能好等優(yōu)點(diǎn)。它是高速公路行車優(yōu)先選用的一類輪胎。無內(nèi)胎輪胎則具有密封性好、胎溫低、質(zhì)量小，適宜高速運(yùn)行。目前，絕大多數(shù)轎車選用無內(nèi)胎的子午線輪胎。

選用輪胎時(shí)，還應(yīng)注意其速度等級(jí)。國(guó)產(chǎn)貨車用子午線輪胎的速度級(jí)別一般為L(zhǎng)、M、N三個(gè)等級(jí)，相應(yīng)的最高限速為120km／h、130km／h、210km／h。轎車用子午線輪胎的速度級(jí)別為S、T、H，相應(yīng)的最高限速為180km／h、190km／h、210km／h。另外，輪胎的花紋最好選縱向布置的溝槽細(xì)而淺的普通花紋，這種花紋防側(cè)滑性能好、散熱快、噪音小。

2．正確使用

第一，要保持輪胎的氣壓正常。通常汽車制造廠在確定所選輪胎的氣壓時(shí)，將考慮汽車的載重量、最高設(shè)計(jì)車速、行駛安全性等因素，而胎側(cè)標(biāo)志上的氣壓值是由輪胎制造廠根據(jù)輪胎簾線材料、層數(shù)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等因素來確定的。因此，輪胎的充氣壓力應(yīng)以汽車制造廠的為標(biāo)準(zhǔn)，胎側(cè)標(biāo)志上的氣壓值可作為參考。另外，現(xiàn)代高速轎車前后輪胎氣壓還有較大的差異，一般前輪比后輪氣壓低50—100kpa，這主要是為了提高車輛高速行駛時(shí)的安全性，不可隨意改變。

第二，嚴(yán)禁車輛超載。超載主要是貨車輪胎早期損壞和爆破的另一主要原因。超載除了引起輪胎損壞外，還是造成路損和引發(fā)交通事故的一個(gè)主要因素。此外，還應(yīng)注意車輛裝載要均勻，以防止車輛沒有超載而造成個(gè)別輪胎超載的現(xiàn)象。

第三，同一輛車裝用的輪胎應(yīng)一致，包括尺寸、花紋、規(guī)格、速度等級(jí)等。同一輛車的輪胎不一致，不僅會(huì)使輪胎早期損壞，還會(huì)使車輛的使用性能發(fā)生變化，以致于無法保證使用要求。

3．合理駕駛操作

輪胎作為易損件，其使用壽命的長(zhǎng)短，還與駕駛方法有關(guān)。其合理的操作方法應(yīng)是：盡量保持中速行駛，少用制動(dòng)，盡可能以滑行代替制動(dòng)，避免緊急制動(dòng)：轉(zhuǎn)彎要平穩(wěn)，尤其是在急彎，要提前減速；遇不良道路時(shí)應(yīng)慢行，并選擇良好路面通過。夏天正午應(yīng)休息，行車選擇在早上、晚間、傍晚等時(shí)段。冬季寒冷的天氣行車，剛開始行駛的一段里程(20—30km)，車速不宜太高，因?yàn)榇藭r(shí)輪胎的溫度低，胎體較硬，輪胎的防滑和抗震性能都較差，等胎溫有所上升后，再以正常車速行駛。

4．定期維護(hù)

輪胎的定期檢查、維護(hù)工作，合理?yè)Q位，及時(shí)更換十分重要。不用的輪胎應(yīng)妥善保管。此外，車輪的定位參數(shù)、懸架的工作狀況、制動(dòng)系統(tǒng)的工作情況對(duì)車輪的影響最大，定期對(duì)上述參數(shù)和機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢查、調(diào)整和修復(fù)。保持車輛良好的技術(shù)狀況，對(duì)延長(zhǎng)輪胎壽命來說也是重要的環(huán)節(jié)。