轮胎结构与轮胎性能间的关联

———轮胎结构与轮胎性能间的关联轮胎结构对轮胎性能表现的影响是复杂的，而且也不是直接的。从用户的角度看，轮胎性能归纳起来无非两点：第一点是胎体须牢固耐用，即在汽车行驶过程中不会无故出现如炸裂、漏气等问题；第二点是胎面接地须平实，即行驶平稳、制动性能可靠、胎面耐磨性好。说得再简单一点，也不外就是胎体问题和胎面问题，并且这两个问题还是可以合二为一的，因为在汽车行驶过程中，恰恰是胎体的结构左右着胎面性能的发挥。下面，我们就一起讨论轮胎结构是如何决定轮胎性能的。这也要从两个大的方面来剖析：一、胎体结构决定着胎面形状，从而决定着与胎面形状直接相关的各项轮胎性能。轮胎在行驶时胎面的形状及其变化是影响轮胎性能的重要因素。子午线轮胎受益于带束层的箍紧作用，在正常充气压力下胎冠与胎肩基本保持在一条线上，但载重轮胎由于充气压力较高，冠部也微微隆起，只是弧度没有斜交轮胎那么大。受胎面形状影响的性能有：1、行驶平稳性随着胎面由弧形趋向于直线，胎面接地的有效宽度增加，直到胎肩与胎冠同时着地，将显著提高汽车侧向支撑性，从而更具稳定性。2、制动距离缩短平整的胎面有利于保持与地面的附着力，从而缩短刹车距离。3、滚动阻力在汽车静止状态下，胎面与地面有一个接触面，俗称印痕。斜交轮胎由于胎面呈弧形，所以其印痕呈椭圆形，前后间距较大，侧距较窄，而子午线轮胎印痕更接近于长方形，前后间距短，侧距大。两者在压力相同的情况下印痕面积也是几乎相等的。这就是为什么子午线轮胎滚动阻力较小的根本原因。4、防侧滑无论是直线行驶还是转弯，平整的胎面总是能使轮胎花纹更有效地接触地面，增强轮胎的抓地力，降低侧滑的可能性。5、耐磨性为什么平整的胎面具有更好的耐磨性？最基本的原因还在于胎面形状。因为：（1）在行驶过程中，子午线轮胎的胎面形状基本保持不变，所以无用功小，生热小，材料的疲劳和老化较斜交轮胎慢。（2）越平的胎面受力越均匀，特别是胎冠的压强明显降低，而受力的降低是提高胎面耐磨性的必要条件。胎面磨损的一个重要因素是地面的刮削力。刮削力越大，胎面磨损越快。对于冠部高的胎面而言，胎冠部分承受的压力最大，至胎肩渐次减弱，因此胎肩所经受的刮削力也是最大。这就造成了轮胎总是从胎冠开始磨损然后扩大到整个胎面的现象。有的子午线轮胎会磨冠，就是胎冠太高之故。（3）不容易出现偏磨。二、轮胎结构还直接决定着胎体本身的性能。主要表现在：1、胎冠中心线的周向一致性。子午线轮胎的带束层能确保胎面中心线与胎冠中心线相一致，即高速旋转时的离心力均衡性明显优于斜交轮胎。2、胎侧刚性和可维护性从侧面看，子午线轮胎钢丝的排列类似扇骨，每一根钢丝都处于半径线上，由于子午线轮胎一般为单层胎体结构，钢丝与钢丝之间既不重叠也不交叉，钢丝间的空隙是由橡胶（俗称"胎侧胶'）密封的。子午线轮胎胎侧呈扇骨形，一旦受外力刺穿则容易发生帘裂，无法修补。3、胎体生热胎体生热主要有两部分，一部分来自于胎体骨架材料和胎侧胶，一部分来自于胎里的空气。胎体生热主要原因在于：第一是轮胎的胎体受载变形变形。当汽车转弯或路面有起伏时，受路面作用力和汽车自重的影响，轮胎外形容易发生变形。第二是汽车行驶时轮胎的动态负荷不断变化，所以胎体会伸张收缩。第三是胎体外形变化和骨架材料的伸缩造成胎里空气的频繁挤压和流动。其实，轮胎的热量产生有两个关键要素，即材料的内能和运动。材料的内能被激发出来就生成热，热能是物质的基本属性之一，而运动是激发条件。轮胎的设计就是要尽可能减少不必要的运动，只有这样，采用同样的材料生热也就自然会减少。4、载重性能轮胎的载重性能不但决定于骨架材料的强度和数量，也决定于钢丝圈的强度。子午线轮胎的胎体钢丝与钢丝圈的夹角是直角。一般认为子午线轮胎的排列方式更能发挥骨架材料的强度性能，这其实也是一种误解。轮胎的最终受力部件是钢丝圈，胎体钢丝两端全部都是固定在钢丝圈上的。轮胎的受力形式不只是简单的拉力，主要是气体内压对外的涨力。这种涨力是与轮胎内壁相垂直的。换句话说，不管帘线与钢丝圈的夹角是多少度，内压作用于帘线的力始终是垂直的。再则，对于两端固定且端点间距不变的情况下，无论是纤维或钢丝，其断裂强度、拉伸强度等物理性能是不会因为固定点或线（如：钢丝圈）与其本身的角度变化而变化的。这也就是说，轮胎的结构设计决定于钢丝圈、骨架材料的强度以及轮胎容腔