【知识】车上最重要的零件是什么?它是保证安全和性能的基础!

如题所述

车轮是人类最伟大的发明之一,除了阿兹特克和玛雅文明,世界上所有文明都发明并广泛使用了轮子。很多人认为轮胎是车上最简单的一部分,其实不然!车轮作为汽车和路面直接接触的唯一零件,其重要性不亚于发动机变速箱!

温度

轮胎能正常工作的前提是处在它预设的工作温度区间中!众所周知,制作轮胎的主要材料是橡胶,橡胶是一种受温度影响很大的材料,受冷变硬变脆、受热变软变黏是橡胶最基本的特性。喜欢汽车运动的朋友可能会注意到场地赛中赛车的轮胎都非常注重轮胎温度,其目的就是为了让轮胎能处于最佳工作温度以提供最佳性能。

超出轮胎预设的工作温度会对驾驶安全带来极大的隐患,建议各位根据不同的用车环境及时更换轮胎以保证安全,特别是南方朋友在冬季自驾去东北地区一定要及时更换雪地轮胎,车上原装的四季胎完全无法适应东北寒冷环境下的积雪路面。

柔软和弯曲

车轮由橡胶和纤维制成等柔软可以产生形变的材料制成,这对转向意义重大。一般来说,小型汽车的胎压为外界气压的2-2.5倍,气压让其车轮可以支撑至少1,000kg的车辆重量,同时也让轮胎在动态中可以发生形变。

19世纪汽车诞生初期,汽车使用和马车一样的由薄铁皮包覆着的木质车轮,那时候的汽车别说灵活的转向,甚至无法急加速与紧急制动。如果仔细观察现代汽车的轮胎,不难发现轮胎触地部分会被轻微的压扁,正是因为轮胎的柔软性使得轮胎的接触面积增加而提升了汽车抓地性能。

轨道交通工具因为使用金属车轮,所以轮子与轨道接触的面积很小,当然有极少数轨道交通工具使用橡胶车轮,笔者在云南铁路博物馆见到过使用橡胶车轮的米其林动车组。普通小型汽车单个轮胎的触地面积与普通成年男子的手掌面积差不多,同时轮胎的触地面积和胎压也有很大关系,合适的胎压能保证轮胎发挥正常性能。

汽车加速、制动、转向的时候轮胎的触地面积和形状都会发生改变,如果不好理解可以用手掌按住桌面,当给手掌施加不同方向的力时就能感受到手掌各部位的受力正在发生改变;除了胎面,胎壁在汽车改变运动状态时也会产生形变。无论是胎面还是胎壁,轮胎的形变大部分是有利于车辆行驶的。

胎压不是某个固定不变的数值,应该根据不同道路条件或不同载重适当调整轮胎的气压,比如沙漠/积雪较厚地区应该尽可能降低胎压减少陷车机率;而在较薄的冰雪道路上行驶时应适当提高胎压减少轮胎与路面的接触面积,这样便于轮胎压破冰雪直接接触到路面。

抓地力

对于日常驾驶来说安全驾驶=轮胎不打滑,只要轮胎不打滑汽车就能按照厂商设定和驾驶员操作执行加速、制动和转向。

如何能避免打滑?答案很简单:不要突破车轮的抓地力极限!一旦轮胎突破抓地力极限大多数驾驶者就会无法控制车辆,不过对于某些特殊驾驶技巧来说,让轮胎打滑是重要的竞技手段。

轮胎的抓地力在行驶中被分别分配给了加速、制动和转向,那么怎么才能知道轮胎的极限呢?引入“摩擦圆”的概念能很好的解释这个问题,只要不突破摩擦圆轮胎就不会打滑。所谓的车辆“极限”可以基本等同于轮胎的物理抓地力极限,而“极限”高就是摩擦圆的面积大。

随着路面情况的改变摩擦圆也会相应地扩大或减小,路面干燥温度适中摩擦圆面积增大,道路湿滑/结冰温度较低面积减小。另外,0-100km/h加速时间、100-0km/h刹车距离与轮胎也有极大的关系。总结:轮胎空转就无法加速,轮胎抱死就无法制动。

上文已经说到汽车的加速、制动、转向都源于轮胎所提供的抓地力,正是因为抓地力的存在才能让汽车通过其的“反作用力”来改变自身运动状态,简单的说没有抓地力汽车就无法行驶。抓地力来源于三个方面:1.橡胶的摩擦,橡胶摩擦产热,热量是保证轮胎具有抓地力的重要因素;2.轮胎的形变,轮胎的产生的形变增大了车轮的接地面积,同样也增加了摩擦力;3.橡胶的损耗,橡胶间防止发生断裂的阻力也是抓地力的来源。

舒适&静音

说到轮胎和舒适性的关系,首先想到的就是轮胎对滤振的作用,轮胎尺寸、扁平比、材质和胎压等都会对乘坐舒适性产生影响,比如轮胎的气压越高橡胶越难产生形变,对振动的抑制作用就越弱。

除此之外,轮胎花纹又是造成噪音的主要原因,赛车使用的光头胎因为没有花纹所以产生的胎噪很小。如果只观察轮胎上的单个花纹转动叩击地面的路径,在数学中这样的路径被称为摆线(一个圆沿一条直线运动时,圆边界上一定点所形成的轨迹),轮胎上的每一个胶块都会以类似的曲线叩击地面产生噪声,这便是胎噪的来源。

为了减少噪声,轮胎花纹不是一排花纹同时叩击地面,而是被设计得有先后顺序,错开橡胶块的位置让胶块触地有先后顺序,能起到减小噪声的作用,胶块的面积和形状也很有讲究。

花纹

除了舒适和静音,轮胎的花纹有什么用?很多人会说“为了增加抓地力”,那笔者想问为什么赛车用的是没有花纹的“光头胎”?其实轮胎纹是为了增加轮胎对不同路况的适应能力。

轮胎与地面接触面积越大抓地力越强,赛车为了追求抓地力的最大化所以会使用没有花纹的轮胎,但一遇到下雨便要进入维修区更换雨胎。普通民用汽车做不到根据道路情况实时更换轮胎,所以民用汽车就需要安装能尽量多适应不同路况的通用型轮胎。

下面解释为什么花纹会在雨天提升抓地力,这就必须引入轮胎的排水性这一概念,如果没有花纹的轮胎与路面间的积水接触时会导致无法及时排开积水,积水会在地面与轮胎之间形成水膜导致轮胎接触不到地面而打滑。此时花纹的作用就像一条条排水渠,在压上积水时能用花纹将积水排开让轮胎可以接触地面。

对于越野爱好者来说轮胎的自清洁性同样重要,如果轮胎压上的不是水而是附着力更强的泥,又浅又窄的花纹很快会被泥填满而丧抓地力。泥地轮胎花纹的造型、深度和宽度都很有学问,MT胎沟壑很深很宽便是为了让胎纹中依附的泥或杂物能够通过轮胎旋转自行脱落。

写在最后

看似简单的轮胎背后还是有很多学问,只有在充分了解轮胎相关知识后才能在后续轮胎的使用、保养和更换轮胎时才不会手足无措、受人蛊惑。

一套性能优秀的轮胎是行驶安全最基本的保证,没有安全的轮胎再多安全配置都是空中楼阁;对于性能车也是一样,很多时候原厂车不用做任何改装,一套好的轮胎就能大幅度提升圈速!

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