汽车轮胎基本知识

汽车轮胎基本知识(一)车轮与轮胎是汽车行驶系中的重要部件，其功用是：支承整车；缓和由路面传来的冲击力；通过轮胎同路面间存在的附着作用来产生—驱动力和制动力厂汽车转弯行驶时产生平衡离心力的侧抗力，在保证汽车正常转向行驶的同时，通过车轮产生的自动回正力矩，使汽车保持直线行驶方向；承担越障提高通过性的作用等。现代汽车几乎都采用充气轮胎。轮胎安装在轮辋上，直接与路面接触，它的作用是：1)和汽车悬架共同来.缓和汽车行驶时所受到的冲击，并衰减由此而产生的振动，以保证汽车有良好的乘坐舒适性和行驶平顺性。2)保证车轮和路面有良好的附着性，以提高汽车的牵引性、制动性和通过性。3)承受汽车的重力，并传递其它方向的力和力矩。因此，轮胎必须有适宜的弹性和承受载荷的能力。同时，在其与路面直接接触的胎面部分，应具有用以增强附着作用的花纹。此外，车轮滚动时，轮胎在所承受的重力和由于道路不平而产生的冲击载荷作用下受到压缩。压缩消耗的功，在载荷去除后并不能完全回收，有一部分消耗于橡胶的内摩擦，结果使得轮胎发热。温度过高将严重地影响橡胶的性能和轮胎的组织，从而大大增加轮胎的磨损而缩短轮胎的使用寿命。(一)轮胎分类汽车轮胎按用途分，可分为载货汽车轮胎和轿车轮胎；而载货汽车轮胎又分为重型、中型和轻型载货汽车轮胎。汽车轮胎按胎体结构不同可分为充气轮胎和实心轮胎。现代汽车绝大多数采用充气轮胎。充气轮胎按组成结构不同，又分为有内胎轮胎和无内胎轮胎两种。充气轮胎按胎体中帘线排列的方向不同，还可分为普通斜交胎、带束斜交胎和子午线胎。1.有内胎的充气轮胎这种轮胎(图20-21)由内胎2、外胎1和垫带3组成。内胎中充满着压缩空气；外胎是用以保护内胎使其不受外来损害的强度高而富有弹性的外壳；垫带放在内胎与轮辋之间，防止内胎被轮辋及外胎的胎圈擦伤和磨损。按胎内的空气压力大小，充气轮胎可分为高压胎、低压胎和超低压胎三种。过去，一般气压在0.5～0.7MPa为高压胎，015～0.45MPa为低压胎，0.15MPa以下为超低压胎；但由于制造轮胎所用原材料的不断发展，轮胎负荷能力大幅度提高，相应的气压也提高了，而轮胎的缓冲性能仍在某种程度上保持了原来同规格“低压胎”的性能。因此，按过去的标准已属于高压胎气压范围的轮胎，现在国内、外还都将其归于“低压胎”这一类。如国产规格为9.00—20的14层级尼龙胎，载荷容量为22300N，气压0.67MPa，仍属低压胎。目前，轿车、货车几乎全都采用低压胎。因为低压胎弹性好，断面宽，与道路接触面大，壁薄而散热性良好。这些特点提高了汽车行驶平顺性、转向操纵的稳定性。此外，道路和轮胎本身的寿命也得以延长。目前，普通斜交胎和子午线胎在汽车上得到广泛应用，特别是子午胎的应用最为广泛。下面主要介绍普通斜交轮胎和子午线轮胎。(1)普通斜交轮胎帘布层和缓冲层各相邻层帘线交叉与胎中心线呈小于90度角排列的充气轮胎，称为普通斜交轮胎。图20—22所示为有内胎的普通斜交胎构造。外胎由胎冠3、帘布层l、缓冲层5及胎圈8组成。帘布层是外胎的骨架，用以保持外胎的形状和尺寸，通常由成双数的多层挂胶布(帘布)用橡胶贴合而成。帘布的帘线与轮胎子午断面的交角(胎冠角)一般为52度～54度，相邻层帘线相交排列。帘布层数越多，强度越大，但弹性降低。在外胎表面上注有帘布层数。帘布由纵向的强韧的经线和放在各经线之间的少数纬线织成。帘线可以是棉线、人造丝线、尼龙线和钢丝。采用人造丝可以使同样尺寸的轮胎增加其载荷容量，因为人造丝的强度和弹性大。尼龙丝又比人造丝好，耐用性高。因此，当采用人造丝、尼龙丝或钢丝帘线时，在轮胎的承载能力相同的情况下，帘布层数可以减少，此时在外胎表面上标注的是层级，(相当于棉线帘布层数，而不是实际的帘布层数)。我国已大量采用人造丝和尼龙丝帘线，近来也开始采用钢丝帘线，但因价高和质脆而没有得到广泛应用。缓冲层位于胎面与帘布层之间，是用胶片和两层或数层挂胶稀帘布制成，故弹性较大，能缓和汽车在行驶时所受到的不平路面的冲击，并防止汽车在紧急制动时胎面与帘布层脱离。胎面是外胎最外的一层，可分为胎冠3、胎侧4和胎肩2三部分，如图20—22所示。胎冠用耐磨的橡胶制成，它直接承受摩擦和全部载荷，’能减轻帘布层所受冲击，并保护帘布层和内胎免受机械损伤。为使轮胎与地面有良好的附着性能，防止纵、横向滑移等，在胎面上有着各种形状的凹凸花纹。胎肩是较厚的胎冠与较薄的胎侧间的过渡部分，一般也制有花纹，以利散热。胎侧橡胶层较薄，用以保护帘布层侧壁免受潮湿和机械损伤。胎圈使外胎牢固地装在轮辋上，有很大的刚度和强度，由钢丝圈、帘布层包边和胎圈包布组成。(2)子午线轮胎图20—23所示为子午线轮胎的构造。它由帘布层2、带束层3、胎冠4、胎肩5和胎圈l组成，并以带束层箍紧胎体。其特点是：1)帘布层帘线排列的方向与轮胎的子午断面一致。由于帘线如此排列，使其强度得到充分利用。子午线轮胎的帘布层数一般可比普通斜交胎诚少约40%～50%，胎体较柔软。2)帘线在圆周方向上只靠橡胶采联系，因此，为了承受行驶时产生的较大切向力，子午线胎具有若干层帘线与子午断面呈大角度(交角为70度～75并)、高强度、不易拉伸的周向环形的类似缓冲层的带束层。带束层通常采用强，度较高、拉伸变形很小的织物帘布(如玻璃纤维、聚酰胺纤维等高强度材料)或钢丝帘布制造。子午线轮胎的优点是：1)接地面积大，附着性能好，胎面滑移小，对地面单位压力也小，因而滚动阻力小，使用寿命长。2)胎冠较厚且有坚硬的带束层，不易刺穿；行驶时变形小，可降低油耗3%～8%。3)因为帘布层数少，胎侧薄，所4)径向弹性大，缓冲性能好，负荷能力较大。它的缺点是：因胎侧较薄，胎冠较厚，在其与胎侧的过渡区易产生裂口。侧面变形大，导致汽车的侧向’稳定性差，制造技术要求高，成本也高。由于子午线轮胎明显优越于普通斜交胎，因此在轿车上已普遍采用，在货车上也越来越多地采用了子午线轮胎，如东风EQ1090E型、EQ2080E型、解放CAl091型、黄河JNll82型等载货汽车和越野汽车上的轮胎，均为子午线轮胎汽车轮胎基本知识(二)轮胎花纹对轮胎的性能影响很大。目前，轮胎花纹主要有普通花纹、混合花纹和越野花纹等，如图20-24所示。普通花纹(图20—24a和b)的特点是花纹细而浅，花纹块接地面积大，因而耐磨性和附着性较好，适用于较好的硬路面。其中，纵向花纹，(图20—24a)，轿车、货车均可选用；横向，花纹(图20—24b)仅用于货车。越野花纹(图20-24d和e)的特点是凹部.深而宽，在软路面上与地面的附着性好，越野能力强，适用于矿山、建筑工地以及其它一些松软路面上使用时越野汽车轮胎。当安装人字形越野花纹轮胎时，驱动轮胎面花纹的尖端与旋转方向一致，以免花纹之间被泥土所填塞。越野花纹轮胎不宜在较好硬路、面上使用，否则行驶阻力加大且加速花纹的磨损。混合花纹(图20—24c)的特点介于普通花纹与越野花纹之间，兼顾了两者的使用要求，中部为菱形二纵向为锯齿形或烟、斗形花纹，两边为横向越野花纹，适用于在城市\乡村之间的路面上行驶的汽车轮胎。现代货车驱动轮胎也多采用这种花纹。拱形胎花纹(图20—24f)和低压特种花纹(图20—24g)有更宽的断面、更低的接地比压，附着性好，主要为软地面行驶的特种车辆采用。图20—25所示为轮胎胎面上花纹和沟槽的排列和布置。图中1为循环和交叉布置的宽槽，具有较好的排水角，其主要优点是排水好，提高了胎面的附着能力，有效地实现力的传递；2为浅槽和纵向凸片，可以改善在雪地转弯时的侧向滑移；3为斜交线槽和十字凸片的布置，使车辆在高转矩和高侧向力下有较好的纵向断面弹性。轮胎胎面花纹对汽车使用性能有着重要影响，选用时应给予足够重视和仔细考虑。近年来，轮胎生产厂也在胎面花纹设计上不断地进行研究和开发。内胎是一个环形橡胶管应具有良好的弹性，并能耐热和为漏气。为使内胎在充气状态下不产生褶皱，其有效尺寸应稍小于外胎内壁尺寸。内胎上装有充、放气的气门嘴，其构造如图20—26所示。它有一个金属座筒气门嘴底部的凸缘10通过内胎上的狭孔插入内胎中。用编织物和橡胶衬垫加强内胎孔的边缘并紧密地包住座筒，由螺母8将它夹紧在两个垫片9之间，使气门嘴严密地装在内胎上。轮胎安装在车轮上时，气门嘴被固定在轮辋上的孔内。座筒7内装有带密封衬套3的气门芯。衬套3的环形槽内嵌有橡胶密封圈。当拧人螺母2时，密封圈即被压紧在座筒的锥形凹座上。座筒外面旋上一个带橡胶密封罩的盖1，其柄部可以作为拧出气门芯螺母2的扳手。衬套3下面装有橡胶阀门4。当轮胎被充气时，阀门4被空气压力压下；充气完毕后，套在杆5上的弹簧6便将它紧密地压在阀座上。2.无内胎的充气轮胎无内胎充气轮胎近年采在轿车和一些货车上的使用日益广泛。它没有内胎，空气直接压人外胎中，因此要求外胎和轮辋之间有很好的密封性。无内胎轮胎在外观上和结构上与有内胎轮胎近似，所不同的是无内胎轮胎的外胎内壁上附加了一层厚约2～3mm的专门用来封气的橡胶密封层l(图20—27)。它是用硫化的方法粘附上去的。在密封层正对着胎面的下面贴着一层用未硫化橡胶的特殊混合物制成的自粘层2。当轮胎穿孔时，自粘层能自行将刺穿的孔粘合，故名有自粘层的无内胎轮胎。在胎圈上做出若干道同心的环形槽纹30在轮胎内空气压力的作用下，槽纹3能使胎圈可靠地紧贴在轮辋边缘上，以保证轮胎与轮辋之间的气密性。但也有的胎圈外是光滑而没有槽纹的。气门嘴4直接固定在轮辋7上，其间垫以密封用的橡胶密封衬垫60铆接轮辋和辐板的铆钉5自内侧塞人，并涂上一层橡胶。无内胎轮胎的优点是：轮胎穿孔时，压力不会急剧下降，能安全地继续行驶；不存在因内、外胎之间摩擦和卡住而引起的损坏；气密性较好，可以直接通过轮辋散热，所以工作温度低，使用寿命较长；结构简单，质量较小。无内胎轮胎的缺点是：途中修理较为困难；此外，自粘层只有在穿孔尺寸不大时方能粘合；天气炎热时自粘层可能软化而向下流动，从而破坏车轮平衡。因此，一般多采用无自粘层的无内胎轮胎。它的外胎内壁只有一层密封层，当轮胎穿孔后，由于其本身处于压缩状态而紧裹着穿刺物，故能长期不漏气。即使将穿刺物拔出，无内胎轮胎只有在轮胎爆破时才会失效。图20—28分别为有内胎或无内胎的斜交轮胎和子午线轮胎。3活胎面轮胎有些车辆装用了活胎面轮胎，如图20—29所示。它由钢丝纤维1、胎面环2、凸缘3、胎体4组成。胎体通常为子午线排列，其上有可更换的胎面。在胎冠部分，有较厚的橡胶层，并沿轮胎圆周方向制有三条平行的沟槽。活胎面由三个单独的胎面环组成。胎面环有帘线加强层起缓冲作用。加强层由两层钢丝帘布构成，帘线沿圆周方向排列。胎面嵌入胎体上的沟槽内，并依靠胎’体充气后产生径向伸张而固着于胎体上。胎体上三条沟槽侧面的凸棱可防止胎面环发生侧向位移，胎面环和地面接触表面有花纹。活胎面轮胎最大的优点是在花纹磨损严重或磨光后，可以单独更换胎面，也可以根据不同使用条件更换不同花纹的胎面。其缺点是重量较大，使用中可能出现胎体和胎面环之间磨损，胎面环橡胶与钢丝体脱层。汽车轮胎基本知识(三)(二)轮胎规格标记方法充气轮胎尺寸代号如图20—30所示。D为轮胎外径，d为轮胎内径，H为轮胎断面高度，B为轮胎断面宽度。目前，充气轮胎一般习惯用英制计量单位表示，但欧洲国家则常用米制表示法。个别国家也有用字母作代号来表示轮胎的规格尺寸。我国轮胎规格标记也采用英制计量单位。高压胎了般用DXB来表示。其中，D为轮胎的名义外径，B为轮胎的断面宽度，单位均为in，如图20—30所示。“X”表示高压胎。高压胎在汽车上很少采用。汽车上常采用的是低压胎。其尺寸标记用B一d表示。召为轮胎断面宽度，d为轮辋直径，单位均为in,“一”表示低压胎。例如，标记为9.00—20，表示轮胎断面宽度9in，轮辋直径20in的低压胎。如果是、子午线轮胎，则用9.00R20标记，中间的字母R代表子午线胎。随着轮胎工业的发展和新型轮胎帘线材料的出现，又有新的补充表示方法。如国内曾以汉语拼音第一个字母来区别各种纤维材料轮胎，如“M”表示棉帘线轮胎，“R”表示人造丝帘线轮胎，“N”表示尼龙帘线