汽车运行材料之汽车轮胎

汽车轮胎第一节轮胎概述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，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。汽车轮胎概述一、轮胎的作用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、和汽车悬架共同缓和汽车在行驶时所受到的冲击。保证乘座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、传递驱动力矩和制动力矩。汽车轮胎的合理使用决定着汽车的行驶安定性、和使用经济性。汽车轮胎在使用的时候能否提供足够的侧滑力决定着汽车时候会发生侧滑，直接决定汽车的行驶安定性；轮胎的行驶的过程中的滚动阻力系数决定着汽车的使用经济性。汽车轮胎概述二、汽车轮胎的发展史早期的汽车使用木制或铁制的车轮，汽车的悬架结构也不完善，再加上路面行驶条件不好，尽管汽车行驶速度不高，但还是颠簸得厉害。有位海军上校对乘坐早期汽车的感受如下追述：“是我初次尝试不用马拉的交通工具。１８8６年，我乘坐铁轮的汽车在高低不平的花岗石路上行驶，车子的剧烈颠簸使我联想到药水瓶上的说明－－服前摇匀”。汽车轮胎概述第一个空心轮子是1845年英国人罗伯特·汤姆逊发明的，他提出用压缩空气充入弹性囊，以缓和运动时的振动与冲击。尽管当时的轮胎是用皮革和涂胶帆布制成，然而这种轮胎已经显示出滚动阻力小的优点。根据这一原理，1888年约翰·邓录普制成了橡胶空心轮胎，随后托马斯又制造了带有气门开关的橡胶空心轮胎，可惜的是因为内层没有帆布，而不能保持一定的断面形状和断面宽。橡胶轮胎的出现是汽车进一步发展的先决条件。提到橡胶，人们自然会想到橡胶之父查尔斯·古德伊尔。１８３４年，他受焦炭炼钢的启发，开始进行软橡胶硬化的试验。经过无数次失败后，在一个偶然的机会，发现了硫化橡胶受热时不发粘而且弹性好，于是硬化橡胶诞生了，橡胶轮胎制造业从此也应运而生。

汽车轮胎概述1895年随着汽车的出现，充气轮胎得到广泛的发展，首批汽车轮胎样品是1895年在法国出现的，这是由平纹帆布制成的单管式轮胎，虽有胎面胶而无花纹。直到1908年至1912年间，轮胎才有了显著的变化，即胎面胶上有了提高使用性能的花纹，从而开拓了轮胎胎面花纹的历史，并增加了轮胎的断面宽度，允许采用较低的内压，以保证获得较好的缓冲性能。

汽车轮胎概述1892年英国的伯利密尔发明了帘布，1910年用于生产，这一成就除改进了轮胎质量，扩大了轮胎品种外，还使外胎具备了模制的可能性。随着对轮胎质量要求的提高，帘布质量也得到改进，棉帘布由人造丝代替，50年代末人造丝又被强力性能更好、耐热性能更高的尼龙、聚酯帘线所代替，而且钢丝帘线随着子午线轮胎的发展，具有很强的竞争力。汽车轮胎概述1904年马特创造了炭黑补强橡胶，大规模用于补强胎面胶是在轮胎采用帘布之后，因为在这之前，帆布比胎面在轮胎使用中损坏得还要快，炭黑在胶料中的用量增长很快，30年代每100份生胶中使用的炭黑也不过20份左右，这时主要在胎面上采用炭黑，胎体不用，现在已达50份以上。胎面中掺用炭黑以前，轮胎大约只行驶6000km就磨光了，掺用炭黑后，轮胎的行驶里程很快就得到显著的提高。现在一组货车轮胎大约可行驶10万km，在好的路面上，甚至可达20万km。1913-1926年，因发明了帘线和炭黑轮胎技术，为轮胎工业发展奠定了基础。轮胎外缘的标准化，制造工艺的逐渐完善，生产速度比以前提高了，轮胎的产量与日俱增。汽车轮胎概述

随着汽车工业的发展，轮胎技术一直不断地改进与提高，如20年代初至30年代中期轿车胎由低压轮胎过渡到超低压轮胎；40年代开始轮胎逐步向宽轮辋过渡；40年代末无内胎轮胎的出现；50年代末低断面轮胎问世等等。许多新技术的出现都莫过于1948年法国米西林公司首创的子午线结构轮胎，这种轮胎由于使用寿命和使用性能的显著提高，特别是在行驶中可以节省燃料，而被誉为轮胎工业的革命。汽车轮胎的概述轮胎的类型与结构特点现代汽车广泛采用充气轮胎，充气轮胎按照不同的方法进行分类：一．轮胎按组成结构不同，可分为有内胎轮胎和无内胎轮胎。（1）有内胎轮胎：这种轮胎由内胎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。汽车轮胎概述外胎的作用：保护内胎、承担车重、变形、缓和汽车振动和冲击外胎的要求：较高的强度并富有一定的弹性构造：胎面、胎侧、胎体和胎圈等部分汽车轮胎概述汽车轮胎概述外胎的结构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。汽车轮胎概述内胎上装有充、放气的气门嘴，其构造如图所示。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。垫带垫带放在内胎与轮辋之间，是一个具有一定形状和断面的环形胶带，其边缘较薄，表面光滑，具有耐热性，上有供内胎气门嘴通过的圆孔。垫带的作用：防止内胎被轮辋及外胎的胎圈擦伤和磨损，并能防止尘土、水进入胎内。垫带按其结构分为：有型式、无型式和平带式汽车轮胎的概述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。1、橡胶密封层2、自粘层3、槽纹4、气门嘴5、铆钉6、橡胶密封衬垫7、轮辋汽车轮胎的概述

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。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。汽车轮胎概述

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。汽车轮胎概述3活胎面轮胎

有些车辆装用了活胎面轮胎，它由钢丝纤维、胎面环、凸缘、胎体组成。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。汽车轮胎概述二．按照充气压力的大小分（1）高压胎（0.5Mpa-0.7Mpa）（2）低压胎（0.15Mpa-0.45Mpa）（3）超低压胎（低于0.15Mpa）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。汽车轮胎概述三．按轮胎中帘线的排列方向不同分（1）普通斜交轮胎（2）子午线轮胎。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。图所示为有内胎的普通斜交胎构造。外胎由胎冠3、帘布层1、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。汽车轮胎概述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。汽车轮胎概述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11—2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。汽车轮胎概述子午线轮胎：上图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)帘布层与胎面中心线成90度，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来联系，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。汽车轮胎概述汽车轮胎概述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。汽车轮胎概述四．根据轮胎的花纹的不同可以分为（1）普通花纹轮胎；（2）越野换文轮胎；（3）混合花纹轮胎。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，如图所示。

汽车轮胎概述汽车轮胎概述普通花纹(图a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a)，轿车、货车均可选用；横向花纹(图b)仅用于货车。越野花纹(图d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c)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f)和低压特种花纹(图g)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。汽车轮胎概述图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。汽车轮胎概述

三、轮胎的规格汽车轮胎概述1．轮胎的主要尺寸（1）轮胎的断面宽度B；（2）轮辋的名义直径d；（3）轮胎断面高度H；（4）轮胎外直径D。汽车轮胎概述2．轮胎的高宽比和轮胎系列目前，国产轿车子午线轮胎有80、75、70、65、60、55、50、45等8个系列，分别表示高宽比（H/B）又称为扁平率，为80%、75%、70%、65%、60%、55%、50%、45%。扁平率小的轮胎，由于具有断面宽、接地面积大、接地比压小、磨损小、滚动阻力低以及抗侧滑能力强等优点，在相同的承载能力下，其直径可以减小。从而降低了整车重心，提高了汽车的行驶稳定性，因而在高速轿车上得到广泛采用。汽车轮胎概述3．轮胎的层级轮胎的层级表示轮胎承载能力的相对指数，主要区别尺寸相同，但结构和承载能力不同的轮胎。常用PR(PLYRATING)表示汽车轮胎概述4．轮胎最高速度和速度级别符号速度等级表明轮胎在规定条件下承载规定负荷的最高速度。字母A至Z代表轮胎从4.8公里/小时到300公里/小时的认证速度等级。常用的速度等级有：

P150公里/小时H210公里/小时

Q160公里/小时V240公里/小时

R170公里/小时W270公里/小时

S180公里/小时Y300公里/小时

T190公里/小时ZZR速度高于240公里/小时

汽车轮胎概述5．轮胎规格的表示方法（1）普通斜交轮胎规格的代号；9.00-20（2）子午线轮胎规格的代号；9.00R20（3）现执行的载货汽车轮胎规格代号；9.00-2012PR（4）现执行的轿车轮胎规格代号195/70R1486H轮胎的选择与使用第二节汽车轮胎的选择与使用轮胎的优劣直接影响汽车的牵引性、通过性、稳定性、安全性和舒适性等性能；另外，轮胎的材料是天然橡胶和人工合成橡胶，价格较为昂贵。正确地使用和维护轮胎对轮胎的使用寿命、整车性能的发挥运输成本以及司乘人员的人身安全等都有着重要的意义。汽车轮胎一、轮胎的选择1．及时更换新轮胎轮胎有一个使用年限的问题，使用时超过三年。单从花纹来看，国际上规定轮胎磨损低于1.6mm时，就要更换新轮胎。汽车轮胎2．选型时注意轮胎的速度级别在轮胎的外侧标注有规格代号，只有正确了解它的含义，才能识别各种轮胎的类型、性能和特点，作到正确选择和使用。每条轮胎都有一个速度级别，各个速度级制均对应一个最高时速（见表8—1），应该根据汽车的使用要求选配轮胎，不允许超过轮胎规定的速度条件下行驶。汽车轮胎二、轮胎的使用和维护正确、合理地使用轮胎，并