汽車輪胎早期磨損的原因分析
汽車的輪胎在汽車運輸中起著非常重要的作用,是汽車的重要部件,對汽車的使用質量有很大影響。而輪胎在汽車運輸成本中也佔據了重要位置。輪胎使用的好壞,對汽車運輸的成本影響很大,特別是當前汽車運輸市場競爭激烈,正確地使用好輪胎,降低輪胎的消耗,可大大地降低運輸成本,提高經濟性,這一點尤為重要。
我在保修工作中常常遇到這種情況:用戶來到服務站,說輪胎磨損不正常,俗稱「吃胎」。用戶對故障的描述不是很專業,對各種形態的輪胎非正常磨損都叫「吃胎」。由於社會上的駕駛員和修理工對輪胎的了解不是很多,他們總認為「吃胎」的原因是汽車機械部分出現故障導致的,因此提出換這換那。其實不然,有些輪胎的早期磨損是由於機械故障引起的,而有些輪胎的早期磨損,並非是因機械故障引起的,而是由於其它原因。通過細心地觀察磨損了的輪胎,根據其特徵,則可找出其原因,採取相應的措施來避免。
1 輪胎外部各部位的名稱
輪胎一般由外胎、內胎和墊帶組成,而外胎則主要由胎冠、胎肩、胎側和胎圈等部分組成。
(l)胎冠:輪胎與地面接觸部分,帶有花紋,且具有一定的弧形。
(2)胎肩:胎冠兩側的邊緣部位。
(3)胎側:胎肩與胎圈之間的部分。
2 輪胎的幾種磨損形式
2.1胎冠磨損
這種磨損的顯著特點是胎冠磨耗特別快,胎冠 面幾乎是平的(見圖1)。胎冠兩邊沒有常見的梯形磨損或不明顯,胎冠與胎肩過渡處呈尖角狀。這種磨損 由汽車機械故障原因引起,如前輪定位失准,左右輪距超差(後橋與前橋不平行)等。由於前輪定位失准或後橋不正,車輪的轉動軸線與車輪滾動的方向不一致,胎冠與地面接觸時不能完成純滾動,而是有一個橫向側滑,正是這個橫向側滑使輪胎與地面產生滑動摩擦,導致胎冠磨損。因此在日常修理中,一定要向用戶多宣傳保養的重要性,按時保養,對汽車的技術狀況進行定期檢查,排除因機件鬆動,機件磨損以及機件受外力后的變形帶來的汽車前輪定位失准和後橋不正,可有效地避免這種輪胎磨損。
2.2梯形磨損(又稱鋸齒狀磨損)
沿輪胎側面觀察整個胎冠可以看到整個輪胎外圓像一個圓盤鋸,胎面花紋深度相差3 mm以上,像一個一個鋸齒(見圖2)。梯形磨損主要發生在橫向花紋輪胎上。
為什麼會發生梯形磨損,我們可以先用一個實驗來說明(見圖3)。把一塊橡膠水平夾在一個台鉗上,用一個銼刀去銼它(沿箭頭方向),橡膠塊會發生變形。銼完後會發現橡膠塊的被銼面是斜的。
對子橫向花紋和混合花紋的,我們可以把兩個花紋溝之間的小塊看成一個獨立的方形橡膠塊,把地面看成銼刀,就不難理解為什麼橫向花紋輪胎會、產生梯形磨損了。正常的輪胎磨損,輪胎邊緣也是呈梯形的,只是程度很小,磨損的速度很慢。只要按輪胎的使用要求,定期換位(改變輪胎的轉動方向),就能很好避免輪胎畸形磨損。
2.3偏磨
這種磨損特點是胎冠單邊磨損快,或內側磨損快,或外側磨損快,內外側花紋深度相差5mm以上(見圖4)。
產生偏磨的原因多與汽車的技術狀況有關。如:前輪外傾角過大或過小,前束失准,還有就是橋殼(軸)彎曲,輪胎平面與地面不垂直,一側負荷過大,磨損過快。
2.4磨邊
輪胎胎冠兩邊磨耗快,中間磨耗慢(見圖5)。這在EQ 1208 , EQ 1242及EQ 1290系列車上出現較多。這類車多配裝混合花紋全鋼絲子午線輪胎,胎邊嚴重磨損比胎里差5 mm以上。
當用戶發現自己的輪胎呈現磨邊時,總認為是自己的車機械方面出現了什麼問題所致,其實不然。輪胎氣壓達到標準氣壓時,胎冠與地面接觸均勻,胎冠中間與兩邊的壓力平均。當氣壓偏低時,胎側的曲撓度增大,胎冠兩邊與地面的壓力增大而中間往上拱,胎面中間的負荷小,兩邊的負荷大,造成胎面磨耗不均勻,邊緣嚴重磨損,這種不均勻的磨耗使輪胎的使用壽命降低,如圖6所示。
3 影響輪胎磨損的因素
3.1輪胎氣壓
輪胎的氣壓對輪胎的壽命影響很大。新車銷售 時每輛車的工具箱里都配備了測量輪胎氣壓用的 表,但在現實中很難看到有用戶拿出來用。用聽敲擊聲的方法檢查輪胎氣壓是不科學的。實際工作中,許多輪胎的異常磨損都是和氣壓有直接關係的。一個用戶來服務站反映輪胎早期磨損,我檢查后認為是氣壓過低導致早期磨損。用戶馬上用聽敲擊聲的方法證明輪胎不缺氣。我立即用氣壓表量給他看,這條輪胎的氣壓比其它輪胎低了0.3 MPa.
輪胎在地面滾動時,由於壓力作用,輪胎與地面的接觸面被壓成一個平面,輪胎從理論上的點接觸成為與地面的面接觸(從側面看是一條直線),輪胎每滾動一周,都要完成一次從圓到直線和從直線到圓的變形。每次變形,即每次從圓變到直線狀和每次從直線狀恢復到圓狀,輪胎與地面都要發生一次很小量的滑磨,每次滑磨都會使輪胎產生磨耗。當輪胎氣壓偏低時,輪胎與地面接觸處的變形量增大,輪胎變形所產生的滑磨量也增大。也就是說氣壓越高,輪胎變形越小,磨損越小;氣壓越低,輪胎變形越大,每轉一圈的磨損量也越大。
輪胎每轉動一周會發生一次變形,輪胎氣壓低時比氣壓高時發生的變形量要大,產生的熱量也大,胎體的溫度會升高。據資料介紹,這個溫度可達到100℃甚至更高。輪胎在這個溫度下,輪胎的內部組織發生變化,橡膠會老化,強度降低,耐磨性能也隨之下降。
3.2輪胎負荷
眾所周知,汽車裝載時因負荷的增加,輪胎的變形量也增加,超載會加劇輪胎的磨損。超載時輪胎的磨損原理和特點與低氣壓下行駛相似。但是,輪胎與地面接觸處變形量相同的情況下,超載時的磨耗更嚴重。這是因為隨著負荷的增加,輪胎和路面接觸面上的壓強增加,在輪胎與路面產生相同滑動量的情況下,磨損量增加了,就像用銼刀銼工件,用力銼和不用力銼,銼掉的量是不一樣的。
必須指出,輪胎超載不能用提高輪胎氣壓的方法完全補償。因為這會引起胎體簾線的應力顯著增大,超過範圍有爆胎的危險。
3.3速度
速度也是影響輪胎磨損的重要因素,各種輪胎都有速度級別的限制。速度過快,單位時間裡輪胎變速的次數增加,產生的熱量也增加,胎溫會升高。這樣會降低橡膠的性質,使橡膠的強度降低,也破壞了帘布層與橡膠之間的結合強度,在相同負荷、相同氣壓下,磨損量會增大。另外,由於速度快,汽車轉彎時離心力增大,輪胎側滑量也增大,也會增加磨損。再有,高速行駛,遇到意外情況時踩急剎車也會增大輪胎的磨損。觀察汽車的驅動輪和轉向輪,其磨損方向都是向後面的,就是說與地面接觸部分前面磨損快,後面磨損慢。特別是急剎車,車輪抱死,對輪胎的磨損更大。
4 結束語
以上只是簡單地分析了載重汽車輪胎磨損的原理,實際上輪胎磨損還有許多複雜因素,汽車維修中遇到的輪胎磨損常常是多種因素綜合引起的。只有在工作中不斷摸索,不斷總結,才能掌握輪胎的磨損規律,在汽車使用中採取正確的措施和方法,有效的避免輪胎早期磨損,提高輪胎的使用里程,提高汽車的經濟性。
一、輪胎氣壓。輪胎氣壓是輪胎的生命,過高和過低都會縮短它的使用壽命。氣壓過低,胎體變形增大,胎側容易出現裂口,同時產生屈撓運動,使輪胎內層受到的壓縮力與外層受到的伸張力大大超過允許的屈撓極限,導致過度生熱,促使橡膠老化,帘布層疲勞、簾線折斷。氣壓過低,還會使輪胎接地面積增大加速胎肩磨損;氣壓過高,會使輪胎簾線受到過度的伸張變形,胎體彈性下降,使汽車在行駛中受到的負荷增大,如遇衝擊會產生內裂和爆破,同時氣壓過高還會加速胎冠磨損,並使耐軋性能下降。
二、前輪定位。前輪定位對輪胎的使用壽命影響極大,而尤以前輪前束和前輪外傾為主要因素。前輪外傾主要會加速胎肩的磨損即偏磨;前輪前束主要是加速輪胎內外側的磨損。前束過大主要表現在外側即羽毛狀磨損方向發飄;過小主要表現在內側,方向沉重、影響行車安全。
三、駕駛方式。司機在行車中除了處理情況外,要選擇路面行駛,躲避鋒利的石頭、玻璃、金屬等可能對輪胎的扎破和划傷,躲避化學遺灑物質對輪胎的黏附,避免對輪胎的腐蝕;行駛在拱度較大的路面時,要盡量居中行駛,避免和減少汽車重心偏移,減少一側輪胎負荷增大而使輪胎磨損不均;合理的裝載是司機的基本常識,一般情況下,超載20%輪胎壽命減少30%,超載40%輪胎壽命減少50%;另外急速轉彎,緊急制動,高速起步以及急加速等都將對輪胎的損壞產生影響,是司機在行車中要避免的。