轮胎的异常磨损通常与胎内气压、载荷和不规范的制动等因素有关。图1-96给出了轮胎变形与内气压关系示意图。
图1-96 轮胎变形与内气压关系示意图
1.内气压过低的异常磨损
汽车轮胎以过低内气压滚动时表现为:胎侧过度挠曲,径向变形增大。在这种情况下,会造成三方面的后果:
1)胎体帘线将产生较大压缩变形和承受较大交变应力,而帘线本身具有耐压缩性能差于耐拉伸性能的特点,在周期性的较大幅度压缩变形和较大交变应力作用下会加速帘线的疲劳损坏。
2)由于胎体变形大所引起的弹性迟滞损失增大。损耗的能量转化为大量的热能,致使胎温急升,橡胶粘性下降,帘线松散脱层;若以高速行驶容易产生驻波现象,甚至爆胎。
3)造成肩部与中部压力分布相差悬殊,两侧胎肩磨损加剧,如图1-97所示。轮胎在低气压时,由于结构原因,胎面中部产生向里弯曲,压力分布向两侧胎肩集中,造成两侧胎肩磨损严重,而中部胎面磨损甚微。由于两侧胎肩应力过大,生热过大,其结果又加速了胎肩的磨损。气压过低的胎肩花纹块磨损也呈前高后低的锯齿状(先接地为前端,后接地为后端),因为后端受压缩严重同时又被拉伸而具有最大的磨耗。
轮胎处于低气压工作时,胎侧产生屈挠形变最大的部位最容易损坏,开始表现为帘线松散脱层,然后很快折断。
2.内气压过高的异常磨损
汽车轮胎以过高内气压滚动时表现为:接地胎面中部鼓起,两侧胎肩相对上收,负荷落于纵向中部。因此,轮胎接地面积减小,压强增大,胎冠中部磨损加快,如图1-98所示。
图1-97 气压过低,两侧胎肩偏磨
图1-98 气压过高,胎冠中部磨损明显
图1-99 轮胎内气压对胎体内应力的影响(www.xing528.com)
轮胎内气压对胎体应力的影响如图1-99所示。气压升高时,胎体帘线应力增大,加快帘线的“疲劳”,时间长了也会折断。再则,气压过高对于行车安全也不利,一旦轮胎碰上障碍物时发生爆破的可能性较大,其原因是帘线长期处于过度伸张“疲劳”,致使强度降低。另则是由于气压高,胎体弹性降低,撞击时吸收冲击能量的能力减小。
相对而言,轮胎气压偏高比气压偏低的胎冠磨耗量较小些,帘线层的损坏程度也小些。其原因是:气压偏高,轮胎径向变形较小,在压缩和恢复过程中弹性迟滞损失较小,滚动阻力较小;生热较少,帘线脱层较慢;帘线本身具有抗拉伸性能优于抗压缩性能的特点,气压偏高工况下帘线寿命较长。据此道理,适当提高轮胎气压对跑高速有利。但怎样才算适当?最适宜的充气压力与轮胎的使用条件有关,即充气压力要与行驶条件相适应。例如,高速行驶的赛车轮胎的充气压力比通常行驶时要高出许多。又如低速行驶的修路机械,为了提高轮胎的允许负荷,也可适当提高充气压力。根据不同的使用条件选择相应的充气压力,才能为轮胎提供最有利的工作条件,才能最大限度地延长轮胎的使用里程。
3.胎冠外侧偏磨
图1-100 胎冠外侧偏磨现象
a)外侧偏磨 b)前轮的外倾角
胎冠外侧偏磨如图1-100所示。胎冠外侧偏磨多发生在转向轮,原因多属轮胎外倾角过大所致。轮胎因外倾角过大而使外侧胎肩承受负荷增大,压强增大;同时由于轮胎存在向外闪滚的趋势而受到一个地面扭转力矩的作用,产生了滑动摩擦,从而使偏磨加剧。消除方法:对轮胎的外倾角重新调整。但是常在弯道上行驶且车速较快也会造成外侧胎肩偏磨现象。这主要是在转弯时胎冠外侧所滚过的路程相对较长而产生一定的滑移造成的。消除方法:定期进行轮胎换位,使原来的外侧变为内侧。
4.胎冠呈波浪状或碟边状磨损
胎冠呈波浪状或碟边状磨损如图1-101所示。其原因多属车轮平衡不良造成,不平衡质量所产生的离心力使轮胎触地时压力骤增(俗称“轮胎打地”),磨损增大。还有经常采用紧急制动、轮毂轴承松旷和轮辋拱曲也会发生类似的磨损。
5.胎冠由外侧向里侧呈锯齿状磨损
胎冠由外侧向里侧呈锯齿状磨损是由前轮前束过大造成,其形式如图1-102所示。而胎冠内侧向外侧呈锯齿状磨损则是前束过小所至。
图1-101 胎冠呈波浪状或碟边状磨损
图1-102 胎冠由外侧向里侧呈锯齿状磨损
a)锯齿状磨损 b)前轮前束(A-R)
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