轮胎正常磨损-汽车工程应用力学

轮胎的磨损主要取决于接地法向压力的大小和接触面间滑移率的程度。

花纹块的压力主要与轮胎的充气压力、负荷以及花纹沟所占面积的比例有关。如果充气压力和负荷不变，花纹沟越宽则花纹块所受压强越大，花纹块越容易磨损。

压力分布不仅在各花纹块上不同，而且在同一花纹块上的纵向和横向也不同。压力在胎每一花纹块上的变化大致如图1-94所示：压力由中心向周缘逐渐降低，其原因是花纹块在负荷作用下有向花纹沟伸展的余地。若轮胎在自由滚动时，接地花纹块的前沿（离地较晚的部分）有较大压力；在驱动时，前沿的压力就更为集中，原因是该处受压缩最大。

图1-94 压力在花纹块上的分布状况

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图1-95 轮胎花纹块接地状态示意图（先接地为前端，后接地为后端）

图1-95为轮胎花纹块接地状态示意图。通常胎面花纹块的后部（即较晚进入压缩的一端）具有最大的磨损。因为后部从接地状态即将与地面分离时，被压缩得最厉害，在恢复时又被“拉伸”得最厉害，与地形成了最大的摩擦。这个现象在驱动轮传递转矩时尤为明显。因此造成了花纹块前高后低的所谓锯齿状磨损。锯齿状磨损在具有粗大横向花纹块的轮胎上尤为明显。应采取轮胎换向或换位的方法来避免花纹块单向与地面摩擦，使花纹块磨损趋于一致。

轮胎接地花纹块除了承受法向压力以外，还承受着自身产生的切向力，这些切向力是由花纹块的边缘指向其中心。产生这些切向力的原因是：由于花纹块具有弹性，当花纹块与地面进入接触状态时必须被压缩，最初为球面的部分被压缩到比较小的面积上。有压缩必有反弹，这些反弹力就是切向力。这就形成了花纹块与地面间的相对运动，相互间产生了摩擦，使花纹块造成一定的磨损。在驱动轮，由于牵引力的存在，使得这些切向力的方向变得混乱。

子午线轮胎胎面胶的底层是刚性很强的带束层，在滚动过程中带束层在纵、横各个方位上的变形量均小，它的这种性能对胎面胶也起着关联作用，使得花纹块在各个方位上的变形量也随之变小，从而减小了接触面间的相对位移所造成的摩擦损耗。另则是，子午线轮胎接地部分几乎不发生横向收缩，因而印痕面积比较大，平均压力较小，对减小胎面磨损也有利。而斜交线轮胎的接地印痕中部有明显的横向收缩和花纹沟向中间靠拢（见图1-54），这不仅减小了接触面积，增大了平均压力，而且因花纹块的位移而增大了摩擦损耗。显然，在同等速度下，子午线轮胎的耐磨性比斜交线轮胎要好。