汽車運行材料之汽車輪胎

汽車輪胎第一節(jié)輪胎概述車輪與輪胎是汽車行駛系中的重要部件，其功用是：支承整車；緩和由路面?zhèn)鱽淼臎_擊力；通過輪胎同路面間存在的附著作用來產生—驅動力和制動力，汽車轉彎行駛時產生平衡離心力的側抗力，在保證汽車正常轉向行駛的同時，通過車輪產生的自動回正力矩，使汽車保持直線行駛方向；承擔越障提高通過性的作用等。汽車輪胎概述一、輪胎的作用現(xiàn)代汽車幾乎都采用充氣輪胎。輪胎安裝在輪輞上，直接與路面接觸，它的作用是：

1、和汽車懸架共同緩和汽車在行駛時所受到的沖擊。保證乘座舒適性和行駛平順性。

2、保證車輪和路面有良好的附著性，以提高汽車的牽引性、制動性和通過性。

3、承受汽車的重力、傳遞驅動力矩和制動力矩。汽車輪胎的合理使用決定著汽車的行駛安定性、和使用經濟性。汽車輪胎在使用的時候能否提供足夠的側滑力決定著汽車時候會發(fā)生側滑，直接決定汽車的行駛安定性；輪胎的行駛的過程中的滾動阻力系數(shù)決定著汽車的使用經濟性。汽車輪胎概述二、汽車輪胎的發(fā)展史早期的汽車使用木制或鐵制的車輪，汽車的懸架結構也不完善，再加上路面行駛條件不好，盡管汽車行駛速度不高，但還是顛簸得厲害。有位海軍上校對乘坐早期汽車的感受如下追述：“是我初次嘗試不用馬拉的交通工具。１８8６年，我乘坐鐵輪的汽車在高低不平的花崗石路上行駛，車子的劇烈顛簸使我聯(lián)想到藥水瓶上的說明－－服前搖勻”。汽車輪胎概述第一個空心輪子是1845年英國人羅伯特·湯姆遜發(fā)明的，他提出用壓縮空氣充入彈性囊，以緩和運動時的振動與沖擊。盡管當時的輪胎是用皮革和涂膠帆布制成，然而這種輪胎已經顯示出滾動阻力小的優(yōu)點。根據(jù)這一原理，1888年約翰·鄧錄普制成了橡膠空心輪胎，隨后托馬斯又制造了帶有氣門開關的橡膠空心輪胎，可惜的是因為內層沒有帆布，而不能保持一定的斷面形狀和斷面寬。橡膠輪胎的出現(xiàn)是汽車進一步發(fā)展的先決條件。提到橡膠，人們自然會想到橡膠之父查爾斯·古德伊爾。１８３４年，他受焦炭煉鋼的啟發(fā)，開始進行軟橡膠硬化的試驗。經過無數(shù)次失敗后，在一個偶然的機會，發(fā)現(xiàn)了硫化橡膠受熱時不發(fā)粘而且彈性好，于是硬化橡膠誕生了，橡膠輪胎制造業(yè)從此也應運而生。

汽車輪胎概述1895年隨著汽車的出現(xiàn)，充氣輪胎得到廣泛的發(fā)展，首批汽車輪胎樣品是1895年在法國出現(xiàn)的，這是由平紋帆布制成的單管式輪胎，雖有胎面膠而無花紋。直到1908年至1912年間，輪胎才有了顯著的變化，即胎面膠上有了提高使用性能的花紋，從而開拓了輪胎胎面花紋的歷史，并增加了輪胎的斷面寬度，允許采用較低的內壓，以保證獲得較好的緩沖性能。

汽車輪胎概述1892年英國的伯利密爾發(fā)明了簾布，1910年用于生產，這一成就除改進了輪胎質量，擴大了輪胎品種外，還使外胎具備了模制的可能性。隨著對輪胎質量要求的提高，簾布質量也得到改進，棉簾布由人造絲代替，50年代末人造絲又被強力性能更好、耐熱性能更高的尼龍、聚酯簾線所代替，而且鋼絲簾線隨著子午線輪胎的發(fā)展，具有很強的競爭力。汽車輪胎概述1904年馬特創(chuàng)造了炭黑補強橡膠，大規(guī)模用于補強胎面膠是在輪胎采用簾布之后，因為在這之前，帆布比胎面在輪胎使用中損壞得還要快，炭黑在膠料中的用量增長很快，30年代每100份生膠中使用的炭黑也不過20份左右，這時主要在胎面上采用炭黑，胎體不用，現(xiàn)在已達50份以上。胎面中摻用炭黑以前，輪胎大約只行駛6000km就磨光了，摻用炭黑后，輪胎的行駛里程很快就得到顯著的提高?，F(xiàn)在一組貨車輪胎大約可行駛10萬km，在好的路面上，甚至可達20萬km。1913-1926年，因發(fā)明了簾線和炭黑輪胎技術，為輪胎工業(yè)發(fā)展奠定了基礎。輪胎外緣的標準化，制造工藝的逐漸完善，生產速度比以前提高了，輪胎的產量與日俱增。汽車輪胎概述

隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，輪胎技術一直不斷地改進與提高，如20年代初至30年代中期轎車胎由低壓輪胎過渡到超低壓輪胎；40年代開始輪胎逐步向寬輪輞過渡；40年代末無內胎輪胎的出現(xiàn)；50年代末低斷面輪胎問世等等。許多新技術的出現(xiàn)都莫過于1948年法國米西林公司首創(chuàng)的子午線結構輪胎，這種輪胎由于使用壽命和使用性能的顯著提高，特別是在行駛中可以節(jié)省燃料，而被譽為輪胎工業(yè)的革命。汽車輪胎的概述輪胎的類型與結構特點現(xiàn)代汽車廣泛采用充氣輪胎，充氣輪胎按照不同的方法進行分類：一．輪胎按組成結構不同，可分為有內胎輪胎和無內胎輪胎。（1）有內胎輪胎：這種輪胎由內胎2、外胎1和墊帶3組成。內胎中充滿著壓縮空氣；外胎是用以保護內胎使其不受外來損害的強度高而富有彈性的外殼；墊帶放在內胎與輪輞之間，防止內胎被輪輞及外胎的胎圈擦傷和磨損。汽車輪胎概述外胎的作用：保護內胎、承擔車重、變形、緩和汽車振動和沖擊外胎的要求：較高的強度并富有一定的彈性構造：胎面、胎側、胎體和胎圈等部分汽車輪胎概述汽車輪胎概述外胎的結構內胎是一個環(huán)形橡膠管應具有良好的彈性，并能耐熱和為漏氣。為使內胎在充氣狀態(tài)下不產生褶皺，其有效尺寸應稍小于外胎內壁尺寸。汽車輪胎概述內胎上裝有充、放氣的氣門嘴，其構造如圖所示。它有一個金屬座筒氣門嘴底部的凸緣10通過內胎上的狹孔插入內胎中。用編織物和橡膠襯墊加強內胎孔的邊緣并緊密地包住座筒，由螺母8將它夾緊在兩個墊片9之間，使氣門嘴嚴密地裝在內胎上。輪胎安裝在車輪上時，氣門嘴被固定在輪輞上的孔內。座筒7內裝有帶密封襯套3的氣門芯。襯套3的環(huán)形槽內嵌有橡膠密封圈。當擰人螺母2時，密封圈即被壓緊在座筒的錐形凹座上。座筒外面旋上一個帶橡膠密封罩的蓋1，其柄部可以作為擰出氣門芯螺母2的扳手。襯套3下面裝有橡膠閥門4。當輪胎被充氣時，閥門4被空氣壓力壓下；充氣完畢后，套在桿5上的彈簧6便將它緊密地壓在閥座上。墊帶墊帶放在內胎與輪輞之間，是一個具有一定形狀和斷面的環(huán)形膠帶，其邊緣較薄，表面光滑，具有耐熱性，上有供內胎氣門嘴通過的圓孔。墊帶的作用：防止內胎被輪輞及外胎的胎圈擦傷和磨損，并能防止塵土、水進入胎內。墊帶按其結構分為：有型式、無型式和平帶式汽車輪胎的概述2.無內胎的充氣輪胎無內胎充氣輪胎近年采在轎車和一些貨車上的使用日益廣泛。它沒有內胎，空氣直接壓人外胎中，因此要求外胎和輪輞之間有很好的密封性。1、橡膠密封層2、自粘層3、槽紋4、氣門嘴5、鉚釘6、橡膠密封襯墊7、輪輞汽車輪胎的概述

無內胎輪胎在外觀上和結構上與有內胎輪胎近似，所不同的是無內胎輪胎的外胎內壁上附加了一層厚約2～3mm的專門用來封氣的橡膠密封層。它是用硫化的方法粘附上去的。在密封層正對著胎面的下面貼著一層用未硫化橡膠的特殊混合物制成的自粘層2。當輪胎穿孔時，自粘層能自行將刺穿的孔粘合，故名有自粘層的無內胎輪胎。在胎圈上做出若干道同心的環(huán)形槽紋30在輪胎內空氣壓力的作用下，槽紋3能使胎圈可靠地緊貼在輪輞邊緣上，以保證輪胎與輪輞之間的氣密性。但也有的胎圈外是光滑而沒有槽紋的。氣門嘴4直接固定在輪輞7上，其間墊以密封用的橡膠密封襯墊60鉚接輪輞和輻板的鉚釘5自內側塞人，并涂上一層橡膠。汽車輪胎概述

無內胎輪胎的優(yōu)點是：輪胎穿孔時，壓力不會急劇下降，能安全地繼續(xù)行駛；不存在因內、外胎之間摩擦和卡住而引起的損壞；氣密性較好，可以直接通過輪輞散熱，所以工作溫度低，使用壽命較長；結構簡單，質量較小。無內胎輪胎的缺點是：途中修理較為困難；此外，自粘層只有在穿孔尺寸不大時方能粘合；天氣炎熱時自粘層可能軟化而向下流動，從而破壞車輪平衡。因此，一般多采用無自粘層的無內胎輪胎。它的外胎內壁只有一層密封層，當輪胎穿孔后，由于其本身處于壓縮狀態(tài)而緊裹著穿刺物，故能長期不漏氣。即使將穿刺物拔出，無內胎輪胎只有在輪胎爆破時才會失效。汽車輪胎概述3活胎面輪胎

有些車輛裝用了活胎面輪胎，它由鋼絲纖維、胎面環(huán)、凸緣、胎體組成。胎體通常為子午線排列，其上有可更換的胎面。在胎冠部分，有較厚的橡膠層，并沿輪胎圓周方向制有三條平行的溝槽?；钐ッ嬗扇齻€單獨的胎面環(huán)組成。胎面環(huán)有簾線加強層起緩沖作用。加強層由兩層鋼絲簾布構成，簾線沿圓周方向排列。胎面嵌入胎體上的溝槽內，并依靠胎’體充氣后產生徑向伸張而固著于胎體上。胎體上三條溝槽側面的凸棱可防止胎面環(huán)發(fā)生側向位移，胎面環(huán)和地面接觸表面有花紋。活胎面輪胎最大的優(yōu)點是在花紋磨損嚴重或磨光后，可以單獨更換胎面，也可以根據(jù)不同使用條件更換不同花紋的胎面。其缺點是重量較大，使用中可能出現(xiàn)胎體和胎面環(huán)之間磨損，胎面環(huán)橡膠與鋼絲體脫層。汽車輪胎概述二．按照充氣壓力的大小分（1）高壓胎（0.5Mpa-0.7Mpa）（2）低壓胎（0.15Mpa-0.45Mpa）（3）超低壓胎（低于0.15Mpa）但由于制造輪胎所用原材料的不斷發(fā)展，輪胎負荷能力大幅度提高，相應的氣壓也提高了，而輪胎的緩沖性能仍在某種程度上保持了原來同規(guī)格“低壓胎”的性能。因此，按過去的標準已屬于高壓胎氣壓范圍的輪胎，現(xiàn)在國內、外還都將其歸于“低壓胎”這一類。如國產規(guī)格為9.00—20的14層級尼龍?zhí)?，載荷容量為22300N，氣壓0.67MPa，仍屬低壓胎。目前，轎車、貨車幾乎全都采用低壓胎。因為低壓胎彈性好，斷面寬，與道路接觸面大，壁薄而散熱性良好。這些特點提高了汽車行駛平順性、轉向操縱的穩(wěn)定性。此外，道路和輪胎本身的壽命也得以延長。汽車輪胎概述三．按輪胎中簾線的排列方向不同分（1）普通斜交輪胎（2）子午線輪胎。普通斜交輪胎：簾布層和緩沖層各相鄰層簾線交叉與胎中心線呈小于90度角排列的充氣輪胎，稱為普通斜交輪胎。圖所示為有內胎的普通斜交胎構造。外胎由胎冠3、簾布層1、緩沖層5及胎圈8組成。簾布層是外胎的骨架，用以保持外胎的形狀和尺寸，通常由成雙數(shù)的多層掛膠布(簾布)用橡膠貼合而成。簾布的簾線與輪胎子午斷面的交角(胎冠角)一般為52度～54度，相鄰層簾線相交排列。簾布層數(shù)越多，強度越大，但彈性降低。在外胎表面上注有簾布層數(shù)。汽車輪胎概述簾布由縱向的強韌的經線和放在各經線之間的少數(shù)緯線織成。簾線可以是棉線、人造絲線、尼龍線和鋼絲。采用人造絲可以使同樣尺寸的輪胎增加其載荷容量，因為人造絲的強度和彈性大。尼龍絲又比人造絲好，耐用性高。因此，當采用人造絲、尼龍絲或鋼絲簾線時，在輪胎的承載能力相同的情況下，簾布層數(shù)可以減少，此時在外胎表面上標注的是層級，(相當于棉線簾布層數(shù)，而不是實際的簾布層數(shù))。我國已大量采用人造絲和尼龍絲簾線，近來也開始采用鋼絲簾線，但因價高和質脆而沒有得到廣泛應用。緩沖層位于胎面與簾布層之間，是用膠片和兩層或數(shù)層掛膠稀簾布制成，故彈性較大，能緩和汽車在行駛時所受到的不平路面的沖擊，并防止汽車在緊急制動時胎面與簾布層脫離。汽車輪胎概述胎面是外胎最外的一層，可分為胎冠3、胎側4和胎肩2三部分，如圖11—2所示。胎冠用耐磨的橡膠制成，它直接承受摩擦和全部載荷，能減輕簾布層所受沖擊，并保護簾布層和內胎免受機械損傷。為使輪胎與地面有良好的附著性能，防止縱、橫向滑移等，在胎面上有著各種形狀的凹凸花紋。胎肩是較厚的胎冠與較薄的胎側間的過渡部分，一般也制有花紋，以利散熱。胎側橡膠層較薄，用以保護簾布層側壁免受潮濕和機械損傷。胎圈使外胎牢固地裝在輪輞上，有很大的剛度和強度，由鋼絲圈、簾布層包邊和胎圈包布組成。汽車輪胎概述子午線輪胎：上圖所示為子午線輪胎的構造。它由簾布層2、帶束層3、胎冠4、胎肩5和胎圈l組成，并以帶束層箍緊胎體。其特點是：1)簾布層與胎面中心線成90度，簾線排列的方向與輪胎的子午斷面一致。由于簾線如此排列，使其強度得到充分利用。子午線輪胎的簾布層數(shù)一般可比普通斜交胎誠少約40%～50%，胎體較柔軟。2)簾線在圓周方向上只靠橡膠來聯(lián)系，因此，為了承受行駛時產生的較大切向力，子午線胎具有若干層簾線與子午斷面呈大角度(交角為70度～75并)、高強度、不易拉伸的周向環(huán)形的類似緩沖層的帶束層。帶束層通常采用強，度較高、拉伸變形很小的織物簾布(如玻璃纖維、聚酰胺纖維等高強度材料)或鋼絲簾布制造。汽車輪胎概述汽車輪胎概述子午線輪胎的優(yōu)點是：

1)接地面積大，附著性能好，胎面滑移小，對地面單位壓力也小，因而滾動阻力小，使用壽命長。

2)胎冠較厚且有堅硬的帶束層，不易刺穿；行駛時變形小，可降低油耗3%～8%。

3)因為簾布層數(shù)少，胎側薄，所4)徑向彈性大，緩沖性能好，負荷能力較大。它的缺點是：因胎側較薄，胎冠較厚，在其與胎側的過渡區(qū)易產生裂口。側面變形大，導致汽車的側向’穩(wěn)定性差，制造技術要求高，成本也高。由于子午線輪胎明顯優(yōu)越于普通斜交胎，因此在轎車上已普遍采用，在貨車上也越來越多地采用了子午線輪胎，如東風EQ1090E型、EQ2080E型、解放CAl091型、黃河JNll82型等載貨汽車和越野汽車上的輪胎，均為子午線輪胎。汽車輪胎概述四．根據(jù)輪胎的花紋的不同可以分為（1）普通花紋輪胎；（2）越野換文輪胎；（3）混合花紋輪胎。輪胎花紋對輪胎的性能影響很大。目前，輪胎花紋主要有普通花紋、混合花紋和越野花紋等，如圖所示。

汽車輪胎概述汽車輪胎概述普通花紋(圖a和b)的特點是花紋細而淺，花紋塊接地面積大，因而耐磨性和附著性較好，適用于較好的硬路面。其中，縱向花紋(圖a)，轎車、貨車均可選用；橫向花紋(圖b)僅用于貨車。越野花紋(圖d和e)的特點是凹部.深而寬，在軟路面上與地面的附著性好，越野能力強，適用于礦山、建筑工地以及其它一些松軟路面上使用時越野汽車輪胎。當安裝人字形越野花紋輪胎時，驅動輪胎面花紋的尖端與旋轉方向一致，以免花紋之間被泥土所填塞。越野花紋輪胎不宜在較好硬路、面上使用，否則行駛阻力加大且加速花紋的磨損。混合花紋(圖c)的特點介于普通花紋與越野花紋之間，兼顧了兩者的使用要求，中部為菱形二縱向為鋸齒形或煙、斗形花紋，兩邊為橫向越野花紋，適用于在城市\(zhòng)鄉(xiāng)村之間的路面上行駛的汽車輪胎。現(xiàn)代貨車驅動輪胎也多采用這種花紋。拱形胎花紋(圖f)和低壓特種花紋(圖g)有更寬的斷面、更低的接地比壓，附著性好，主要為軟地面行駛的特種車輛采用。汽車輪胎概述圖所示為輪胎胎面上花紋和溝槽的排列和布置。圖中1為循環(huán)和交叉布置的寬槽，具有較好的排水角，其主要優(yōu)點是排水好，提高了胎面的附著能力，有效地實現(xiàn)力的傳遞；2為淺槽和縱向凸片，可以改善在雪地轉彎時的側向滑移；3為斜交線槽和十字凸片的布置，使車輛在高轉矩和高側向力下有較好的縱向斷面彈性。輪胎胎面花紋對汽車使用性能有著重要影響，選用時應給予足夠重視和仔細考慮。近年來，輪胎生產廠也在胎面花紋設計上不斷地進行研究和開發(fā)。汽車輪胎概述

三、輪胎的規(guī)格汽車輪胎概述1．輪胎的主要尺寸（1）輪胎的斷面寬度B；（2）輪輞的名義直徑d；（3）輪胎斷面高度H；（4）輪胎外直徑D。汽車輪胎概述2．輪胎的高寬比和輪胎系列目前，國產轎車子午線輪胎有80、75、70、65、60、55、50、45等8個系列，分別表示高寬比（H/B）又稱為扁平率，為80%、75%、70%、65%、60%、55%、50%、45%。扁平率小的輪胎，由于具有斷面寬、接地面積大、接地比壓小、磨損小、滾動阻力低以及抗側滑能力強等優(yōu)點，在相同的承載能力下，其直徑可以減小。從而降低了整車重心，提高了汽車的行駛穩(wěn)定性，因而在高速轎車上得到廣泛采用。汽車輪胎概述3．輪胎的層級輪胎的層級表示輪胎承載能力的相對指數(shù)，主要區(qū)別尺寸相同，但結構和承載能力不同的輪胎。常用PR(PLYRATING)表示汽車輪胎概述4．輪胎最高速度和速度級別符號速度等級表明輪胎在規(guī)定條件下承載規(guī)定負荷的最高速度。字母A至Z代表輪胎從4.8公里/小時到300公里/小時的認證速度等級。常用的速度等級有：

P150公里/小時H210公里/小時

Q160公里/小時V240公里/小時

R170公里/小時W270公里/小時

S180公里/小時Y300公里/小時

T190公里/小時ZZR速度高于240公里/小時

汽車輪胎概述5．輪胎規(guī)格的表示方法（1）普通斜交輪胎規(guī)格的代號；9.00-20（2）子午線輪胎規(guī)格的代號；9.00R20（3）現(xiàn)執(zhí)行的載貨汽車輪胎規(guī)格代號；9.00-2012PR（4）現(xiàn)執(zhí)行的轎車輪胎規(guī)格代號195/70R1486H輪胎的選擇與使用第二節(jié)汽車輪胎的選擇與使用輪胎的優(yōu)劣直接影響汽車的牽引性、通過性、穩(wěn)定性、安全性和舒適性等性能；另外，輪胎的材料是天然橡膠和人工合成橡膠，價格較為昂貴。正確地使用和維護輪胎對輪胎的使用壽命、整車性能的發(fā)揮運輸成本以及司乘人員的人身安全等都有著重要的意義。汽車輪胎一、輪胎的選擇1．及時更換新輪胎輪胎有一個使用年限的問題，使用時超過三年。單從花紋來看，國際上規(guī)定輪胎磨損低于1.6mm時，就要更換新輪胎。汽車輪胎2．選型時注意輪胎的速度級別在輪胎的外側標注有規(guī)格代號，只有正確了解它的含義，才能識別各種輪胎的類型、性能和特點，作到正確選擇和使用。每條輪胎都有一個速度級別，各個速度級制均對應一個最高時速（見表8—1），應該根據(jù)汽車的使用要求選配輪胎，不允許超過輪胎規(guī)定的速度條件下行駛。汽車輪胎二、輪胎的使用和維護正確、合理地使用輪胎，并