輪胎里的奧秘

汽車(chē)最煩過(guò)冬天！首先是天太冷，機(jī)油容易變粘稠，讓發(fā)動(dòng)機(jī)“感冒”；第二是水箱里的水一不小心就會(huì)凍成大冰坨，讓車(chē)子徹底“趴窩”。且不說(shuō)還要在冰雪路面上“奔跑”。連穿著鞋的人都一步一滑，咱們車(chē)的腳底下可都是一個(gè)個(gè)圓滾滾的輪子，這也太高難了吧？

所以長(zhǎng)期以來(lái)，人們一直都在汽車(chē)的“腳”上做文章。想盡辦法，為輪胎增加摩擦力，讓汽車(chē)能跑得更穩(wěn)當(dāng)、更安全。這些輪胎里的奧妙，你知道嗎？

汽車(chē)的“腿”

一般人可能想不到，一輛車(chē)“全身上下”的零件中，輪胎的生產(chǎn)要求要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他零部件。

首先，輪胎必須是個(gè)“大力士”。它不但要能承受得了汽車(chē)本身和上面裝載的貨物的重量，還要承受得住汽車(chē)啟動(dòng)和剎車(chē)時(shí)產(chǎn)生的巨大力量。輪胎每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，上面凸出來(lái)的部分就要受到一次沖擊。汽車(chē)輪胎最理想的轉(zhuǎn)速是每公里500次。以此計(jì)算，一輛汽車(chē)如果行駛5萬(wàn)公里的里程，它的輪胎所受到的沖擊將高達(dá)2500萬(wàn)次！

其次，離心力對(duì)汽車(chē)輪胎是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。輪胎旋轉(zhuǎn)的速度越快，產(chǎn)生的離心力就越大。假定一輛汽車(chē)的時(shí)速達(dá)到了240公里，那么汽車(chē)輪胎上每克橡膠所承受的離心力就可達(dá)到1.3千克！

可見(jiàn)，要讓輪胎“吃苦耐勞”、經(jīng)久耐用，可不是一件簡(jiǎn)單的事情！所以，直到現(xiàn)在，也并不是每個(gè)國(guó)家都有能力生產(chǎn)汽車(chē)的輪胎，這可是個(gè)名副其實(shí)的“技術(shù)活”！

最早的輪胎

搞笑的是，當(dāng)年汽車(chē)輪胎問(wèn)世的時(shí)候，人們可從來(lái)沒(méi)想過(guò)這些問(wèn)題。發(fā)明它的人是愛(ài)爾蘭的一位獸醫(yī)，名叫鄧洛普。他在一根橡皮管子外面包裹上一層麻布，充氣后再把它固定在一個(gè)木頭做的“芯”上。什么拉力問(wèn)題，什么行駛性能要求，這個(gè)“輪胎之父”連想都沒(méi)想過(guò)！他做這個(gè)東西，主要是為了安裝在他的小兒子的自行車(chē)上。因?yàn)楫?dāng)時(shí)的自行車(chē)上安的都是實(shí)心輪子，在鄉(xiāng)村的土路上騎行時(shí)，顛簸得非常厲害。鄧洛普相信，用這個(gè)辦法可以解決這個(gè)問(wèn)題。

獸醫(yī)動(dòng)手搞發(fā)明，在當(dāng)?shù)爻闪艘患媛?。左鄰右舍沒(méi)少拿這件事開(kāi)玩笑?？墒?，當(dāng)鄧洛普的小兒子騎著這種安了輪胎的自行車(chē)，奪得了學(xué)校比賽的冠軍時(shí)，大家都驚呆了。不久以后，鄧洛普也不再給牛、馬、羊看病啦，而是開(kāi)工廠專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)輪胎。輪胎就這樣走進(jìn)了人類(lèi)的生活。

最早的輪胎上沒(méi)有任何條紋，也沒(méi)有多少承受力和耐力。這些輪胎需要經(jīng)常修補(bǔ)和調(diào)換，比加油還要頻繁。1891年，一對(duì)名叫米其林的兄弟倆在法國(guó)做出了可以在汽車(chē)上使用的輪胎。四年后，他們開(kāi)著自己設(shè)計(jì)的賽車(chē)，參加了一次汽車(chē)越野比賽，目的是對(duì)這種輪胎進(jìn)行長(zhǎng)距離測(cè)試。

在這次全程1122公里的比賽途中，他們共遇到事故50次，更換輪胎22只。歷經(jīng)艱辛，終于到達(dá)了終點(diǎn)。雖然他們的名次不佳，但很多司機(jī)都注意到了他們的輪胎便于更換。在這之后，米其林輪胎開(kāi)始大量被應(yīng)用于賽車(chē)和汽車(chē)，并成為世界最大的汽車(chē)輪胎廠商。

輪胎上的“運(yùn)河”

如果你仔細(xì)觀察，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，汽車(chē)輪胎表面那些橫豎斜直、縱橫交叉的凹槽，就像一條條“運(yùn)河”。它們不但可以增加輪胎與地面之間的摩擦力，而且還具有排水的功能。假如沒(méi)有了這個(gè)“排水系統(tǒng)”，遇到雨天或路面積水，輪胎與路面之間就會(huì)形成一個(gè)“水楔子”。隨著行車(chē)速度的增加，這個(gè)“水楔子”也會(huì)越來(lái)越“厚”，從而造成極其危險(xiǎn)的打滑現(xiàn)象。如果這時(shí)踩剎車(chē)的話(huà)，汽車(chē)就會(huì)“打轉(zhuǎn)”，危險(xiǎn)也會(huì)隨時(shí)降臨。

為了防止出現(xiàn)上述打滑、失控現(xiàn)象，設(shè)計(jì)人員在輪胎表面設(shè)計(jì)了許多凹槽，而且它們的方向、寬窄都不一樣。從理論上講，汽車(chē)輪胎的凹槽越多，其排水性能越強(qiáng)；而汽車(chē)輪胎表面凸出來(lái)的地方越多，其承受力和耐力也越大。

所以，現(xiàn)在世界上新設(shè)計(jì)出來(lái)的汽車(chē)輪胎正在變得越來(lái)越寬。因?yàn)榘疾鄱嗔?，凸面就?huì)減少，這對(duì)汽車(chē)的耐受力是不利的?，F(xiàn)在輪胎上的凹凸比例，一般被控制在4：6左右。這樣就可以兼顧排水、防滑、承重等多種需要。

此外，汽車(chē)工程師還將輪胎內(nèi)外側(cè)的凹槽改為不對(duì)稱(chēng)設(shè)計(jì)：車(chē)胎外側(cè)的凹槽少于內(nèi)側(cè)，而外側(cè)的凸槽明顯多于內(nèi)側(cè)。這種凹槽能把輪胎接觸到的水引向汽車(chē)內(nèi)側(cè)，然后再斜著流至車(chē)后。而且可以使輪胎對(duì)路面的吸附力增強(qiáng)，加大汽車(chē)的抗離心力，開(kāi)起來(lái)更穩(wěn)，特別有利于汽車(chē)拐彎。

不過(guò)，這種設(shè)計(jì)導(dǎo)致了一個(gè)問(wèn)題，那就是——安裝輪胎的時(shí)候可以搞錯(cuò)前后，但絕對(duì)不能搞錯(cuò)左右，否則，一切就要倒過(guò)來(lái)啦！

“自控輪胎”

有一個(gè)經(jīng)常被拿來(lái)考大家“腦筋急轉(zhuǎn)彎”的問(wèn)題：汽車(chē)的輪胎為什么是黑色的？因?yàn)閺南鹉z樹(shù)里淌出來(lái)的天然橡膠都是乳白色的，就好像牛奶一樣。

正確的答案是：因?yàn)檩喬ブ泻刑亢凇Ｆ鋵?shí)最開(kāi)始，人們生產(chǎn)的輪胎也都是乳白色的，那是因?yàn)榇蠹疫€不知道把炭黑摻在橡膠中可以增強(qiáng)輪胎的耐磨性能和防滑性能?？梢哉f(shuō)，“加碳”是輪胎生產(chǎn)歷史上的一次革命。從那以后，輪胎就都是“黑臉”的了。

隨著時(shí)代的發(fā)展，全新的生產(chǎn)工藝又出現(xiàn)了：人們現(xiàn)在做輪胎，講究的是“少加碳，多加沙”。也就是說(shuō)，要在橡膠原料中摻進(jìn)一定量的沙子，同時(shí)減少炭黑的比例。這是什么原理呢？

原來(lái)，這是一種由計(jì)算機(jī)技術(shù)控制的特殊工藝，沙子的成分基本就是硅。把硅摻進(jìn)橡膠中，就可以制造出“隨心所欲”的汽車(chē)輪胎來(lái)。

例如，在路面上有水的情況下，軟性輪胎能將輪胎與路面之間的積水排除到最少的狀態(tài)，使輪胎與路面達(dá)到最好的磨合。而路面干燥時(shí)，硬性的輪胎則更為理想。這樣，輪胎是該硬還是該軟，就成了一個(gè)兩難的問(wèn)題。

后來(lái)，工程師們發(fā)現(xiàn)，在行駛的過(guò)程中，輪胎中的橡膠分子根據(jù)不同的行駛速度，會(huì)出現(xiàn)不同頻率的快速振蕩。而硅在橡膠中的作用就是可以控制橡膠分子的振動(dòng)頻率。所以，用加了硅的橡膠就可以生產(chǎn)出奇妙的“自控輪胎”。這種輪胎可以根據(jù)車(chē)速和路況的不同，自動(dòng)調(diào)節(jié)車(chē)胎由軟變硬，或者由硬變軟。

這種“自控輪胎”解決了許多互相矛盾的難題，是人類(lèi)在汽車(chē)輪胎制造史上劃時(shí)代的進(jìn)步。而用加硅材料制造的輪胎，就不用總是一張“大黑臉”啦。它們也可以變得豐富多彩。將來(lái)的車(chē)主們可以隨自己的喜好，為自己的愛(ài)車(chē)配上與車(chē)身顏色相匹配的彩色輪胎。

給輪胎穿上“釘鞋”

然而，無(wú)論什么先進(jìn)的材料也解決不了輪胎在冰雪路面上的行駛問(wèn)題。因?yàn)榻Y(jié)了冰的道路實(shí)在是太滑了。除了用防滑鏈增加摩擦力之外，還有人做過(guò)一些更“酷”的嘗試，比如給輪胎穿“釘鞋”。

這種往輪胎上安釘子的做法，早在20世紀(jì)初就有人嘗試過(guò)。那時(shí)的做法是用一層布滿(mǎn)釘子的鐵皮包在輪胎外面。但很快人們就發(fā)現(xiàn)，這種“鐵輪胎”不但壓得地面上全是坑，而且還會(huì)影響輪胎的承重能力。最后只好放棄。

現(xiàn)在的帶釘輪胎，仍然流行于加拿大、俄羅斯、挪威等冬季比較漫長(zhǎng)、冰雪覆蓋比較多的地區(qū)。雖然這種輪胎的防滑度確實(shí)是天下無(wú)敵，但仍然有利就有弊。首先它在積水路面上完全不防滑，極易發(fā)生危險(xiǎn)；其次是釘子對(duì)路面的破壞能力還是不容小視，很多停車(chē)場(chǎng)都拒絕讓“穿釘鞋”的車(chē)子入內(nèi)。再有就是這些車(chē)行駛起來(lái)噪聲特別大，鐵釘和路面摩擦的動(dòng)靜尖銳刺耳。但在長(zhǎng)年被冰雪“圍困”的一些地方，給車(chē)“穿釘鞋”還是非常實(shí)用的。不少駕駛員都是自己動(dòng)手，鉆孔、粘合，將釘子安裝在輪胎上。至于車(chē)子舒服不舒服，就只有它們自己知道啦！