輪胎性能對(duì)汽車行駛影響的分析

摘 要 輪胎是汽車的重要部件，它的好壞關(guān)系到汽車運(yùn)動(dòng)、轉(zhuǎn)向和制動(dòng)停止。本文主要研究輪胎的常見故障產(chǎn)生的原因，并對(duì)其進(jìn)行分析。對(duì)使用和維護(hù)汽車有著較現(xiàn)實(shí)的意義。

關(guān)鍵詞 汽車輪胎；故障原因分析；行駛影響

中圖分類號(hào) TN914 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1673-9671-（2012）112-0138-02

國民經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，汽車產(chǎn)量逐年增加，隨著我國汽車保有量越來越多，車型也越來越復(fù)雜，一些新技術(shù)、新材料在汽車上的廣泛應(yīng)用后，給汽車故障診斷與排除增加了一定難度。本篇論文重點(diǎn)討論汽車輪胎常見故障的原因分析?，F(xiàn)在汽車私有化程度提高所以汽車故障將會(huì)影響到我們每一個(gè)人。所以分析研究輪胎的相關(guān)問題具有重大而現(xiàn)實(shí)的意義。本文旨在探討并正確認(rèn)識(shí)輪胎故障，更好的使用和維護(hù)輪胎。

1 輪胎概述

輪胎是汽車行駛行走的重要組成部件，支撐汽車重量，有效的傳輸發(fā)動(dòng)機(jī)功率，使汽車運(yùn)動(dòng)、轉(zhuǎn)向和制動(dòng)停止，輪胎是汽車的運(yùn)行材料之一，在汽車使用成本中輪胎成本占相當(dāng)部分。

1.1 輪胎的功用

輪胎由橡膠制成，安裝在輪輞上，與地面直接接觸，支撐汽車及貨物的重量，保證車輪和路面的附著，以提高汽車的牽引性、制動(dòng)性和通過性，與懸架一同減少行駛中所受到的沖擊，保證汽車有良好的乘坐舒適性和平順性。

1.2 輪胎的分類

按胎體簾布層的結(jié)構(gòu)不同輪胎可分為普通斜交輪胎和子午線輪胎。這里主要介紹一下子午線輪胎及其與普通斜交輪胎相比的優(yōu)缺點(diǎn)。

子午線輪胎的簾布層與胎面中心線呈90°角或接近90°角排列，與簾布層輪胎的子午斷面一致，很像地球上的子午線，所以稱為子午線輪胎。由于簾布層的這種排列特點(diǎn)，使子午線輪胎簾布層數(shù)比普通斜交輪胎可減少約40%-50%。子午線輪胎的圓周方向上只靠橡膠來聯(lián)系，所以為了承受行駛時(shí)產(chǎn)生的較大切向力，提高輪胎的剛性，子午線輪胎還具有若干層簾線與子午斷面呈較大角度（夾角為70-75）、強(qiáng)度較高、不易拉伸的周向環(huán)行的類似緩沖帶的帶束層。帶束層一般采用強(qiáng)度較高、拉伸變形很小的織物簾布（如玻璃纖維、聚酰胺纖維）或鋼絲簾布制造。

1.3 與普通斜交輪胎相比，子午線輪胎有以下優(yōu)點(diǎn)

1）滾動(dòng)阻力小，節(jié)約燃料：由于有帶束層，輪胎著地后胎冠切向變形及相對(duì)滑移比普通輪胎要小很多，而且子午輪胎胎側(cè)薄，徑向變形恢復(fù)快。這兩個(gè)特點(diǎn)有利于減少輪胎內(nèi)磨損，降低滾動(dòng)阻力。試驗(yàn)證明子午輪胎的滾動(dòng)阻力比普通斜交輪胎小20%～30%，可節(jié)約燃料5%～10%。

2）胎面耐磨性好，使用壽命長：車輪滾動(dòng)時(shí)，輪胎著地狐面既變形，又滑移，變形促使滑移，滑移又加劇胎面磨損。由于子午線輪胎胎冠剛度大，變形小，幾乎沒有滑移，此外胎冠接地面積大，單位壓力小并且均勻，所以使胎面磨損減小。試驗(yàn)證明子午輪胎的使用壽命比斜交輪胎提高30%～40%。

3）彈性大，緩沖性好：由于子午線輪胎簾線呈徑向排列，所以車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，輪胎垂直于地面的變形比斜交輪胎大，胎體柔軟，彈性好，所以提高了汽車行駛的平順性。

4）抗刺能力強(qiáng)：子午線輪胎因有堅(jiān)硬的帶束層，所以大大增強(qiáng)了胎冠的抗刺能力，減少了輪胎爆胎的危險(xiǎn)，提高了行駛的安全性。

5）附著力大：子午線輪胎在行駛時(shí)接地面積較大，同時(shí)由于帶束層的作用，接地壓強(qiáng)分布較均勻，從而提高了附著力，減少了側(cè)滑現(xiàn)象。

子午線輪胎的主要缺點(diǎn)有：

1）胎側(cè)較薄，容易起裂口；

2）胎側(cè)變形大，側(cè)向穩(wěn)定性較差；

3）子午線輪胎的制造要求高，成本高。

2 輪胎的結(jié)構(gòu)材料及其部件的功能

2.1 輪胎使用的材料

以馬牌Continental 205/55R16 91W CPC為例：

橡膠（天然橡膠和合成橡膠）：41%

填充物（碳黑、硅、碳等）：30%

強(qiáng)化材料（鋼絲、人造纖維、尼龍）：15%

塑化劑（油和樹枝）：6%

硫化劑（硫磺、氧化鋅、其他各種化學(xué)品）：6%

抗氧化劑（抗臭氧反應(yīng)和材料疲勞）：1%

其他：1%

2.2 輪胎組成部件及其功能

2.2.1 胎面及帶束層總成

胎面及帶束層總成包括：

1）胎面——合成橡膠和天然橡膠。

功能：胎冠提供所有道路表面上的抓地力、抗磨損和方向穩(wěn)定性，胎面基部減少滾動(dòng)阻力和對(duì)胎體的損傷，胎肩構(gòu)成作用力從胎面到胎側(cè)的優(yōu)化傳輸。

2）冠帶層——嵌入橡膠里面的尼龍簾布層。

功能：改善高速適應(yīng)性和生產(chǎn)精確度。

3）鋼絲帶束層——高強(qiáng)度鋼絲。

功能：提高輪胎抗變形性能及方向穩(wěn)定性，減少滾動(dòng)阻力，增加輪胎里程數(shù)。

2.2.2 胎體

胎體包括：

1）簾布層——人造纖維或聚酯（涂橡膠），其功能是容納輪胎充氣壓力

2）內(nèi)襯層——丁基合成橡膠。其功能是密封充氣內(nèi)倉，在現(xiàn)代無內(nèi)胎輪胎里面發(fā)揮內(nèi)胎的作用。

3）胎側(cè)——天然橡膠。其功能是保護(hù)胎體免受側(cè)向損傷。

4）三角膠——合成橡膠。其功能是提高方向穩(wěn)定性，提供轉(zhuǎn)向精確性，改善舒適度。

5）鋼絲圈——嵌入橡膠里的鋼絲。其功能是確保輪胎緊固地安裝在輪輞上。

6）胎圈強(qiáng)化層——尼龍、芳綸。其功能是提高方向穩(wěn)定性，提高轉(zhuǎn)向精確度

3 輪胎常見故障的原因分析

3.1 胎面故障

胎面故障在日常中較為常見，下面用幾個(gè)實(shí)例分析其故障的現(xiàn)象及診斷

實(shí)例一：

現(xiàn)象：單邊磨損，俗稱“偏磨”。

診斷：車輪過分外傾或內(nèi)傾，這往往是由車輪定位不良造成的。

建議：校正機(jī)械不良，維持標(biāo)準(zhǔn)氣壓。必要時(shí)，將前后軸輪胎定期調(diào)換。需要注意的是，不可因?yàn)榛フ{(diào)而把子午線輪胎與斜交胎混裝在同軸上。

實(shí)例二：

現(xiàn)象：制動(dòng)造成的局部磨損。

診斷：必要時(shí)校正制動(dòng)系統(tǒng)。

建議：車主行車時(shí)要避免緊急制動(dòng)。

實(shí)例三：

現(xiàn)象：胎面橡膠塊被削掉。

診斷：在路上行駛時(shí)，路面鋒利的異物包括碎片可能會(huì)削掉胎面橡膠塊，并有可能傷及鋼絲環(huán)帶或胎體簾子布層。

建議：在路上行駛時(shí)避免軋異物和碎片。

3.2 胎唇故障

胎唇故障的特點(diǎn)及診斷方法如下所述：

現(xiàn)象：輪胎邊起鼓包。

診斷：由于不正確的輪胎安裝而導(dǎo)致的胎唇損壞。不正確使用裝胎設(shè)備可能會(huì)造成胎唇處的鋼絲彎曲變形甚至斷裂，傷及橡膠。

建議：在拆裝輪胎時(shí)正確使用輪胎安裝設(shè)備，涂輪胎專用潤滑油，以及正確安裝輪輞。

特別警示：斷裂或彎曲變形的胎唇鋼絲可能在充氣或拆胎時(shí)造成爆破，導(dǎo)致人員傷亡。

3.3 輪胎爆胎

快速漏氣而導(dǎo)致的“爆胎”輪胎在被割破或與外界異物嚴(yán)重撞擊時(shí)立刻完全泄氣，可能會(huì)導(dǎo)致爆胎。

建議：行駛時(shí)盡量避開坑洼地，尤其是在高速行駛時(shí)更要避開路上的不明障礙物。

慢性漏氣導(dǎo)致的“爆胎”造成慢性漏氣的原因主要有三點(diǎn)：

1）汽車行駛時(shí)，輪胎被扎釘或被割破造成氣密層破損，從而導(dǎo)致慢性漏氣。

2）扎釘或被割破造成氣密層破損后，進(jìn)行修補(bǔ)，但修補(bǔ)不良也會(huì)造成輪胎慢性漏氣。

3）安裝輪胎時(shí)沒有按正確操作流程檢查漏氣并安裝，造成氣壓不足。例如：沒有更換新的氣門嘴，裝胎以后沒有檢查氣門嘴氣門芯、胎唇和鋼圈凸緣的結(jié)合部是否漏氣等，由于安裝問題導(dǎo)致氣壓不足。

建議：車主要防患于未然，重點(diǎn)檢查部位包括胎面、胎邊及胎唇。胎面要檢查是否有不良修補(bǔ)，是否有扎釘，被割破等情況；胎邊要檢查是否有被割破、扎透情況的出現(xiàn)；胎唇要檢查是否有損壞出現(xiàn)。如果胎面，胎邊和胎唇都完好無損，那么我們還應(yīng)檢查氣門嘴，看是否有老化、斷裂現(xiàn)象出現(xiàn)。再檢查輪輞是否有問題。另外輪胎安裝不正確，安裝后又沒有檢查漏氣，出現(xiàn)慢性漏氣，也會(huì)導(dǎo)致“爆胎”。在安裝無內(nèi)胎輪胎時(shí)，為安全起見，最好更換氣門嘴。

3.4 胎側(cè)故障

胎側(cè)故障常見的現(xiàn)象為胎邊直條凹陷，診斷方法一般是：胎邊直條凹陷是由于胎邊簾子布接頭引起的。接頭的部分是對(duì)于胎體局部的加強(qiáng)。當(dāng)輪胎充氣時(shí)，這塊區(qū)域比沒有接頭的區(qū)域空氣膨脹少，從而造成胎邊局部凹陷。事實(shí)上，并非所有的胎邊直條凹陷都會(huì)影響到輪胎的安全使用。胎體接頭是胎體材料（滌綸簾子線）在結(jié)合部位的重疊，為了獲得胎體兩部分之間堅(jiān)固的接合。輪胎接頭的部分導(dǎo)致胎邊的直條凹陷是輪胎胎體比較堅(jiān)固的部分，不會(huì)影響輪胎的安全使用。一般來說，胎體簾子線導(dǎo)致的凹陷在輪胎兩側(cè)出現(xiàn)的位置相對(duì)應(yīng)，這也是判斷是不是由簾子線接頭問題帶來的正常凹陷的辦法。除了正常的胎邊直條凹陷外，其余情況下出現(xiàn)的凹陷就要引起車主的足夠重視。其中可能是由輪胎胎邊割破、輪胎胎邊撞擊破損或橡膠退化造成的輪胎故障。

建議：一定不要讓輪胎接觸碳?xì)浠衔铩⑷軇┗蚰承┧嵝晕镔|(zhì)。這些物質(zhì)一旦接觸輪胎的橡膠部分，短時(shí)間內(nèi)就會(huì)使橡膠產(chǎn)生化學(xué)變化，導(dǎo)致輪胎出現(xiàn)膨脹，軟化或發(fā)黏等現(xiàn)象。

3.5 內(nèi)部故障

現(xiàn)象：輪胎鼓包甚至有缺膠、漏氣情況出現(xiàn)。

診斷：胎體簾子線過度拉伸而導(dǎo)致的斷裂所致。汽車在行駛中，輪胎胎肩或接近胎肩的胎邊部位因強(qiáng)烈撞擊外界異物，如坑洞、路緣、大的石塊等，輪胎在輪輞凸緣和沖擊物之間產(chǎn)生嚴(yán)重?cái)D壓帶來變形。

建議：檢查輪胎。檢查輪胎胎邊鼓包五步驟。

第一步，在輪胎充氣情況下，用粉筆在輪胎胎邊鼓包處作雙豎線記號(hào)，目的是為了確定鼓包范圍并為輪胎放氣后進(jìn)行檢查作好準(zhǔn)備。

第二步，在輪胎放氣后，未拆胎之前，在對(duì)應(yīng)鼓包位置上的輪輞凸緣邊上檢查是否有黑色橡膠殘留在上面，以此判斷輪胎是否受到過撞擊，注意不一定每次都能發(fā)現(xiàn)有黑色橡膠印痕。

第三步，如果輪胎強(qiáng)烈撞擊外界異物，在輪胎內(nèi)部氣密層會(huì)發(fā)現(xiàn)有一處或兩處被擠壓后留下的印痕。

第四步，檢查胎唇部分。

當(dāng)輪胎撞擊外界異物時(shí)，胎唇容易在沖擊物和輪輞凸緣之間的擠壓下產(chǎn)生傷痕。

第五步，在光線好的地方檢查氣密層，看是否有撞擊擠壓而帶來的傷痕。嚴(yán)重情況下，氣密層甚至有被壓破的可能。

有鼓包的輪胎就要及時(shí)修補(bǔ)或更換。

4 輪胎的選擇及儲(chǔ)存

4.1 輪胎的選擇

1）每條輪胎必須適合于車輛，這也適用于其外部尺寸（直徑、寬度）。

2）輪胎的重量和速度必須符合車輛要求：重量，輪胎選擇應(yīng)該依據(jù)最大許可車軸負(fù)荷進(jìn)行，負(fù)荷分布在兩個(gè)輪胎上面。速度，輪胎最大速度必須至少等于汽車的最大速度，另加公差。輪胎的最大許可速度（在滿負(fù)荷下）采用速度級(jí)別或者速度符號(hào)表示。

4.2 輪胎的儲(chǔ)存

輪胎的儲(chǔ)存應(yīng)注意以下事項(xiàng)：

1）裝配輪輞的輪胎：不要豎立存放輪胎，請懸掛存放或者平著疊放。

2）沒有安裝輪輞的輪胎：請勿疊放輪胎，也無須懸掛輪胎。請把輪胎豎立擺放，每四周進(jìn)行輪胎翻轉(zhuǎn)。

5 結(jié)論

本文介紹了輪胎的分類、作用、結(jié)構(gòu)等，并通過對(duì)輪胎常見故障的原因分析以及如何保養(yǎng)修補(bǔ)，管理儲(chǔ)存等，充分闡述了輪胎性能對(duì)汽車行駛行走的影響。

不管在過去還是在現(xiàn)在，輪胎始終在汽車使用成本中占相當(dāng)部分，因此掌握輪胎的結(jié)構(gòu)，性能，做到合理使用，及時(shí)保養(yǎng)對(duì)保證汽車使用，降低使用成本至關(guān)重要。

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作者簡介

鄭經(jīng)壽（1970—），男，浙江杭州人，本科，一級(jí)實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師，研究方向：職業(yè)教育。