转向轮胎磨损（精选九篇）
转向轮胎磨损 篇1
1 转向系统组成
转向系统是用来改变汽车的行驶方向和保持汽车直线行驶的系统, 它由转向控制机构、转向传动装置和转向车轮组成, 在采用动力转向的汽车上还有功能装置。转向控制装置是指控制汽车转向运转的部分, 由驾驶员直接或间接操作, 转向力全部或部分由驾驶员的肌肉作用来提供。转向控制装置是使转向效果变为机械、液力或电力方式提供的全部零件, 如转向盘、转向轴、转向器。转向传动装置是指转向控制装置与转向车轮之间传递转向力的所有零件, 如转向臂、转向纵拉杆总成、转向节上臂等。
2 双轴转向结构
双轴转向汽车多以两个前轴为转向轴, 具有双前轴转向结构的汽车, 常被称为“前四后八 (轮胎) 车”。双前轴转向结构有多种形式, 基本上都能够满足汽车的转向要求。双前轴转向结构设置前、后两个转向轴由同一液压动力转向器操纵, 前、后转向轴的转动方向和转向角度基本同步。双轴转向传动机构中增设前后两个可调节长短的可调连杆, 及两转向悬臂和四个连接销、销套。两个悬臂座分别固定在车架上, 前后可调连杆两头为正反丝扣套接, 平时紧固卡子和紧固螺栓将可调连杆杆身和两头的接头紧为一体, 需要时松开两头紧固螺栓, 旋转可调连杆杆身可达到伸缩调整。调整前可调连杆的长短时, 前悬臂被带动旋转一个角度, 前悬臂的旋转一方面是带动前转向直拉杆运动, 使得前轴车轮转动一个角度, 另外又通过后可调连杆带动后悬臂旋转一个角度, 引起后轴车轮转动一个角度。因此, 调整前可调连杆的长短, 就是调整两转向轴、转向轮与转向摇臂的相对位置。调整后可调连杆时, 只有后悬臂被带动旋转, 因此只是调整后转向轴、转向轮与前转向角的相对位置。其双轴转向传动机构如图1所示。
3 双轴转向汽车轮胎磨损分析
3.1 双前轴转向引起轮胎异常磨损特点
轮胎对汽车行驶平顺性和转向性能的影响很大, 对保证汽车的安全性能也很重要的作用。轮胎类型不合适, 气压不合适以及磨损的轮胎都会造成危险。如果轮胎和车轮不平衡, 会加剧轮胎磨损。在使用中, 轮胎除了正常磨损外, 也会由于车轮定位参数不匹配或汽车转向结构故障等而出现不正常磨损, 如图2所示:
双前轴转向汽车除了会发生上图中的各种磨损形式外, 还会因为轴间侧滑而发生特殊形式的轮胎磨损。如单独观察每一个转向轮, 轴间侧滑与轮间侧滑引起的轮胎磨损形式基本相同, 即磨损部位偏向一侧, 但是把所有转向轮作为整体来观察, 其磨损特点就有明显差异。
图3是汽车存在轮间侧滑时, 同一转向轴上左、右车轮的磨损情况, 两个车轮的磨损部位同时在内侧或同时在外侧, 原因是两个车轮在滚动的同时发生相对或相反方向的侧滑。
图4是汽车存在轴间侧滑时同一转向轴上左、右车轮的磨损情况, 两个车轮磨损部位同时发生在一侧, 而且如果前转向轴左、右车轮的磨损部位在右侧, 那么后转向轴左、右车轮的磨损部位一定在左侧, 即前、后转向轴车辆磨损部位刚好在相反的方向上, 这是因为前、后转向轴各自带左、右车轮向相反方向侧滑。
3.2 双前轴转向结构故障对汽车直线行驶的影响
双前轴转向传动机构的任务是将转向器输出端的转向摇臂的摆动转变为前后转向桥的左、右转向车轮绕其各自在的转向主销的偏转, 并使他们偏转到绕同一瞬时转向中心的不同轨迹圆上, 实现车轮无滑动地滚动转向。汽车在使用一段时间后, 转向传动机构中一些配合零部件之间要发生磨损, 尺寸较长的杆件要发生弯曲变形, 这些都严重影响汽车的直线行驶。
3.2.1 可调连杆变化对汽车直线行驶的影响
双前轴转向传动有前后可调连杆和转向悬臂机构。转向悬臂机构通常工作比较稳定, 容易出现问题的是可调连杆可调连杆两头为正反丝扣套接, 平时紧固卡子和紧固螺栓将可调连杆杆身和两头的接头紧为一体, 需要时松开两头紧固螺栓, 旋转可调连杆杆身可达到伸缩调整。如果说紧固卡子和紧固螺栓在使用过程中松动或可调连杆弯曲变形, 可调连杆的长度将会改变, 这将严重影响汽车的直线行驶性能。
3.2.2 前、后转向轴偏斜对汽车直线行驶的影响
前、后转向轴车轮偏转方向共有四种组合, 即均向左偏转、均向右偏转、前轴车轮向左偏转后轴车轮向右偏转、前轴车轮向右偏转后轴车轮向左偏转。当车架变形、车桥变形、骑马螺栓松动、车桥装配连接部位磨损松旷时便会造成前后转向轴的偏斜, 转向轴偏斜也有两种情况, 即向同一侧偏斜和向不同侧偏斜。转向轴偏斜和转向轮偏转都严重影响汽车的直线行驶。从运动学的观点看, 车轴及车轮绕垂直于地面的轴线转动的效果与轮胎发生 (弹性) 侧偏角后的效果一样, 前、后转向轴偏斜将引起车轮侧滑, 轮胎异常磨损。
3.3 车轮侧滑机理及轮胎磨损
双前轴转向汽车除了车轮间侧滑还存在轴间侧滑, 即前、后转向轴引导汽车转向方向不一致而引起的车轮侧滑。
3.3.1 轮间侧滑
汽车设计时, 为使转向车轮具有转向轻便、准确和行驶稳定等性能, 在转向轮上设有四项结构参数, 即:主销后倾角、主销内倾角、车轮外倾角和车轮前束。主销内倾角使转向操纵轻便且能使车轮自动回正;主销后倾角能形成回正的稳定力矩, 从而保证了汽车稳定的直线行驶;车轮前束在车辆前行时, 减少因轮胎外倾造成的两轮分别向外滚开的趋势, 使轮胎不致在地面上横向拖磨而产生异常磨损。车轮外倾角避免车桥因承载变形而可能出现的车轮内倾, 从而避免汽车轮胎的偏磨损。
3.3.2 轴间侧滑
汽车在路面上直线行驶时, 车轮企图向内侧运动, 车轴给其一向外的力, 则在车轮接地外轮胎将受到一向内的地面侧向的反作用力, 即为前束侧向力。在前速侧向力作用下, 轮胎将产生侧向变形其变形方向与外倾侧向变形方向相反。同车轮在外倾侧向力作用下产生侧偏, 导致轮胎在接地外滑移一样, 前束侧向力也将使轮胎在接地处产生侧偏并导致侧向滑移, 从而加剧了轮胎的磨损。
4 总结
双前轴转向汽车的轮胎磨损的主要形式是偏磨损, 这种磨损有别于车轮定位参数匹配不当时引起的偏磨损。当定位参数匹配不当时, 同一转向轴上左右车轮的磨损部位都在内侧或外侧, 主要是左右车轮在滚动的同时还要产生相向或相反侧滑, 而双前轴转向汽车前、后转向轴引导汽车转向方向不一致时, 同一转向轴左、右车轮的磨损部位都在同一侧, 且前、后转向上的车轮偏磨损的方向正好相反, 这是双轴转向汽车特有的轮胎磨损规律。
摘要：轮胎是轮式车辆的重要组成部分, 其技术状况直接影响轮式车辆的牵引性、平稳性、安全性和舒适性。轮胎的使用不仅要承受汽车的径向负荷、侧向力、驱动力和制动力等多种外力的作用, 同时还要与地面发生剧烈的震动和磨擦, 而导致轮胎的损坏。本文以消除汽车轮胎异常磨损为目的, 阐述了汽车转向系统组成、双轴转向结构及双轴转向引导汽车车胎异常磨损的原因分析, 并得出了双轴转向是引起汽车轮胎磨损的直接原因。
关键词：双轴转向,轮胎磨损,可调连杆,偏磨损
参考文献
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轮胎中部磨损的原因 篇2
当轮胎气压低于标准气压10%时，其行驶里程减少6%，低于标准气压20%时，行驶里程减少17%，低于标准气压50%时，行使里程减少52%，反之，当胎气压高于标准气压10%时，其行驶里程降低5%，高于标准气压20%时，行驶里程降低9%，高于标准50%时，行驶里程降低40%。
2、驾驶技术导致轮胎磨损
起步前冲，胎面磨损量增加2%，紧急制动一次，轮胎磨损增加5%～7%，车辆陷入深沟或在泥泞路面上打滑空转，轮胎磨损增加10%―12%，车辆行驶中左右摆动和急剧转向，轮胎行驶里程降低5%～10%。
3、路面状况导致轮胎磨损
同一车型、同一种轮胎，在二级公路上的行驶里程比在一级公路上少20%～25%，在三级公路上行驶的里程则比一级公路少40%～45%，在碎石路面上的行驶里程仅为沥青路面、混凝土路面的60%左右，在山区公路上行驶的里程一般比在平原地区的同类路面上少15%―20%。
4、承载负荷导致轮胎磨损
若承载负荷超过额定值10%，轮胎行驶里程则降低8%，承载负荷超过20%，行驶里程降低35%，承载负荷超过50%时，行驶里程则降低59%，承载负荷超过100%时，行驶里程将降低80%。
5、车辆技术状况致使轮胎磨损
前束角增大1°，轮胎磨损便增加7%;前束角增大2°，磨损则增大12%，前轮外倾角增大1°，轮胎磨损增加10%，外倾角增大2°，磨损增大23%。
轮毂轴承松动，制动单边、发咬，左右钢板弹簧弹性不均，轮辐变形、扭曲，车架及后桥弯曲等，都极易加速轮胎的磨损。
6、行驶速度产生轮胎磨损
同一车型、同一轮胎、同一路面，在同一气候条件下，汽车行驶速度每增加一倍(从50km/h增加到100km/h)，轮胎行驶里程降低60%，速度越高，胎面温升越快，当轮胎胎面温度超过95℃时，胎体帘线即遭到破坏，轮胎有爆炸的危险。
7、气候条件使轮胎磨损
一般来说轮胎的正常工作温度为95℃，当外界温为O℃时，允许轮胎温升为95℃，当外界气温为40℃时，允许轮胎温升为55℃，轮胎胎面温度每升高1℃，其磨损强度增加2%。
轮胎在标准气压的情况下，外界气温每升高5℃，轮胎气压增加5～10kPa，外界气温升高10℃，轮胎气压增加20～30kPa，轮胎在同一路面、同一车速下行驶，外界气温升高5℃，轮胎行驶里程降低10%～15%外界气温升高10℃，轮胎行驶里程下降45%。
轮胎磨损的原因及防止方法 篇3
轮胎内压过低或超负荷使用会增加胎体所承受的应力而变形，使轮胎与着地面积间的机械摩擦和胎体的内摩擦加剧，引起轮胎磨损和损伤。轮胎内压过高会加大轮胎帘布层所承受的伸张应力，增大胎层间的剪应力，使胎体刚性增强，着地面积减小，导致轮胎使用性能恶化，加剧损伤和磨损；使用中急剧的起步、制动或急转弯；快速越过高而尖的障碍物；长时间高速行驶。行驶在泥泞路面上，极易打滑，加剧轮胎磨损；前束调整不当引起胎面磨损；轮胎在拆装保养过程中撬伤、砸伤胎圈，或装入内胎前胎内混入泥沙、砂石等杂物，造成轮胎损坏；轮胎保管不当。
2.轮胎不正常磨损的原因
充气量过大，使轮胎与地面的接触面积减小，形成早期磨损；轮胎两边磨损过大，主要是充气量不足，或长期超负荷行驶；轮胎的一边磨损量过大，主要是轮胎的定位失准。当外倾角过大时，轮胎的外缘形成早期磨损；外倾角过小或没有时，轮胎的外缘形成早期磨损。
3.防止方法
叉车轮胎非正常磨损原因 篇4
2.在一定的载荷和胎压下, 车速增加, 轮胎的变形频率、胎体的振动及轮胎圆周和侧向的扭曲变形 (形成静止波) 随之增加, 单位时间内因摩擦而产生的热量增加, 轮胎的工作性能下降, 甚至出现帘布层破裂和胎面剥落现象, 加速轮胎的磨损和破坏。
3.在一定的胎压下, 轮胎超载使其挠曲变形增大, 帘布和帘线的应力增大, 易造成胎壁部位帘线折断、松散和帘布脱层, 胎体帘线的受力将超过设计允许应力和轮胎接地压力, 产生的热量增加, 胎体温度升高, 承载能力下降。同时因胎肩的石块, 也会引起胎冠爆破。实践证明, 在转弯和不平路面上行驶的情况下, 当轮胎负荷超过20%时, 其行驶里程将缩短35%;超过50%时, 缩短59%;超过1倍时, 缩短80%以上。
4.道路条件对轮胎的使用寿命影响也很大, 它影响到轮胎与地面的摩擦情况及轮胎受到的动载荷。
5.、高温将使橡胶的扯断强度、伸长率及硬度降低, 使橡胶与帘线间的附着强度下降, 同时也加速了橡胶的老化。对于处在高温下的轮胎, 特别是已经老化的轮胎, 当出现侧滑或滚过障碍物时, 很容易使胎冠花纹撕裂。由于胎壁橡胶老化而产生裂纹以及胎壁严重变形而导致胎体层帘线与橡胶分离, 一旦轮胎局部遇到突发负荷就很有可能出现爆胎。
6.当轮胎受到油脂、酸碱物质腐蚀和长时间高温作用时, 轮胎的理化性能将发生变化, 承载能力大大降低, 使用中也极易爆胎。另外, 受油腐蚀过的轮胎会出现封气层块状剥落、胎口出现小面积橡胶脱落, 以及胎体帘线与橡胶脱离等现象。由于补片无法与含油橡胶亲和, 因此即使轮胎的损坏伤口很小, 也失去了修补的可能性。
7.由于前后桥分配的负荷不同、驱动轮与转向轮的工作特点不同及路面状况的差异, 各轮胎的磨损状况不一致, 如果同一车桥两侧未更换同厂、相同尺寸、结构、层级和花纹的轮胎, 则会加速轮胎的磨损。
减少拖拉机轮胎磨损有诀窍 篇5
1、气压要达标。
当轮胎气压低于标准值时, 轮胎胎肩的磨损会急剧增大;轮胎气压高于标准值时, 因轮胎接地面积减少, 单位压力增高, 使轮胎胎面中部磨损增加, 容易产生胎体爆裂。
2、胎面无裂纹。
轮胎的花纹沟由于行驶磨损而逐渐变浅, 如果磨平就会失去排水防滑等作用, 拖拉机各项性能将大大降低, 而看似细小的裂纹更是行驶时爆胎的隐患。此外还要注意及时清除凹槽中的小石子。
3、停车选平地。
避免将拖拉机停放在有粗大、尖锐或锋利石子的路面上。拖拉机不要停放在靠近或接触有石油产品、酸类物质及其他影响橡胶变质的物料的地方。驾驶员一定不要在停车后转动方向盘, 这样的操作会加速轮胎的磨损。
4、避免急刹车。
起步不可过猛, 要避免频繁使用刹车和紧急刹车, 以免因轮胎与地面拖曳而加速胎面磨损;在拐弯会车、超车、通过交叉路口等地段时, 应掌握适当的车速, 减少频繁制动, 避免紧急制动, 从而降低轮胎磨损;面临无法避开的碎玻璃时, 要减速通过, 千万不要急刹车, 以免造成压强增大和玻璃碎片扎入轮胎。
5、控制车速。
汽车底盘机件技术状况与轮胎磨损 篇6
1 前轮定位要正确
汽车前轮定位包括前轮外倾角, 前轮前束、主销后倾角和主销内倾角。其中不论哪一个参数不符合技术要求都会导致轮胎的不正常磨损, 尤以前轮外倾角和前轮肖束匹配不正确所造成的磨损更为严重。
起车轮内倾而设置的, 它的作用是在汽车行驶中保持前轮直立流动滚动。以减少驶阻力和轮胎与地面的磨擦, 使轮胎磨损均匀。如果前轮外倾角不正确, 就会加剧轮胎的磨损。前轮外倾角过大时, 轮胎外侧胎肩磨损严重;前轮外倾角过小时, 轮胎内侧胎肩加速磨损;当两前轮的外倾角不等时, 会引起前轮向外倾角的一边拖拽, 并产生前轮摇摆, 从而加剧轮胎的磨损。
引起前轮外倾角失常的主要原因是前桥变形、主销松旷和轮毂轴承轴间隙过大。因此, 发现轮胎单侧磨损较快时, 应及时检查校正这些部位。
1.1 前轮前束的作用主要是用来平衡因前轮外倾角带来的不良后果, 以保证前轮正常滚动, 提高操纵稳定性, 减少车轮在地面上的拖磨现象。如果前轮前束值调整不当, 就会使前轮出现边滚边滑的状况, 造成轮胎的不正常磨损。当前轮前束值过大时, 前轮偏向行驶中心线, 在滚动中必然有向外的滑移, 结果使胎面发生从外侧到内侧的横向磨损, 胎面外侧磨损严重, 内侧花纹沟起毛;前轮前束值过小时, 情况与前束值过大时正好相反, 胎面内侧磨损严重, 外侧花纹沟起毛。前轮前束值不正确对轮胎磨损的共同特点是, 胎面磨得很平, 磨损的速度很快。据调查, 某单位的BJ2020型越野车前束值为26mm (标准规定为3~5mm) 时, 轮胎仅行驶2000km就把花纹磨平了。造成前轮前束值不正常的主要原因是对前束值的检查调整不准确, 前桥和横拉杆变形, 以及前轮轴承的横直拉杆球头松旷等, 故平时注意这些部位的检查和维护工作, 检查前束值时, 应用专用量具, 按原厂规定的测量位置进行测量, 并按原厂规定的前轮前束值进行调整, 用眼睛看和用绳子比量的办法是不能保证前轮前束值符合要求的。
1.2 主销后倾角和内角的作用都是保证汽车稳定直线行驶, 并使转向轻便, 减少轮胎磨损。如果主销后倾角过大、过小, 都会使前办产生摇摆和振动, 使冲击负荷增大, 加剧轮胎磨损。造成主销后倾角和内倾角变化的主要原因是钢板弹簧下沉和前桥变形。主销内倾角不符合要求时, 需要取下前桥进行专门的测量和较正, 而主销后倾角不符合要求时, 则可以通过在前桥钢板弹簧和前桥之间加楔形垫片的办法调整。
2 前、后桥要保持平行
汽车前、后桥的平行度是通过前、后桥两端的轴心距离 (CA1091为4050mm, BJ2020为2300mm) 来测量的。对于新车来说, 前、后桥两端的轴心距离差不应大于5mm, 如果前、后桥的不平行度过大, 汽车行驶中就会象前束值过大、过小那样造成轮胎边滚边滑的情况而加速轮胎磨损。
前、后桥不平行通常有两种情况:固定性不平行和变动性不平行。存在固定性不平行时, 轮胎总是在偏斜面一定角度下边滚边滑。因而胎面的磨损情况与前束值不正常时相似, 是平面形磨损。存在变动性不平行时, 轮胎的偏斜角度是左、右不断变化的, 易引起前轮摆头, 因而轮胎磨损的特征是胎面波浪形磨损。
造成前、后桥不平行的主要原因是钢板弹簧窜动或某一侧钢板弹簧弹性过低, 后桥变形或车架变形, 钢板弹簧衬套和吊耳严重磨损或松动。因此, 在汽车使用过程中, 要对这些部位加强检查和维护, 发现故障要及时排除。
3 转向机构间隙、轮毂轴承间隙和轮辋摆动量要符合技术要求
这些部位技术状况不良, 不仅会对前轮定位产生影响, 而且可以直接造成轮胎的不正常磨损。转向机构和轮毂轴承松旷, 轮毂转动时摆动量超过规定标准 (如CA1019汽车轮辋摆动量小于10mm) , 都将使车轮摇摆, 造成轮胎的波浪形磨损。
4 制动器工作要正常
制动系统的技术状况不好, 往往引起自发制动或个别车轮“发咬”现象使轮胎经常在滚动中夹杂着拖滑, 产生严重的磨损。例如:制动蹄与制动鼓之间的间隙过小或制动蹄片回位不良时, 就会造成自发自动;如果制动鼓失圆, 就可能使车轮在某个部位“发咬”, 造成轮胎周期性的拖磨, 使胎面的某一局部发生严重磨损。
5 保持底盘其他机件技术状况良好
还有一些底盘机件的技术状况不良也会对轮胎造成忽快忽慢 (不等速) , 并产生振颠, 加速轮胎磨损;前轮转向角过大, 转弯时轮胎碰到直拉杆就会被刮伤;车厢、挡泥板技术状况不良, 则可能在汽车行驶中与轮胎接触, 将轮胎划破, 因此, 在出车前和行车中应注意检查, 发现问题要及时排除, 防止造成轮胎早期损坏。
总之, 影响轮胎磨损的因素比较多, 司机在日常驾驶操作过程中要注意总结, 在出车前和行车中应注意检查, 发现问题要及时排除, 防止造成轮胎早期损坏。
摘要：结合实际, 谈谈汽车底盘机件技术状况与轮胎磨损。
子午线轮胎磨损的计算机仿真 篇7
汽车轮胎是车辆的重要组成部分。在汽车行驶过程中,由于子午线轮胎与地面的相互作用,轮胎的磨损是不可避免的。其磨损现象非常复杂,受操作条件、环境因素、轮胎结构和胶料性能等各种因素影响,磨损机理尚未完全探明,磨损情况更是难以预测。因为轮胎对汽车的许多重要性能,(包括动力性、经济性、通过性、操纵稳定性、制动性及行驶安全性和汽车的承载能力)都有影响,所以研究轮胎的磨损具有重要的理论和实用价值。引起子午线轮胎磨损的因素很多,如轮胎的结构、气压、负荷、车速、路面类型、外界气温和驾驶操作习惯等,这些因素经常是重叠发生,而滑移引起的路面对胎面的微观切割与撕裂作用是胎面磨损的主要原因。
1 子午线轮胎的受力分析
车轮滚动时,轮胎与路面的接触区域产生法向和切向的相互作用力,以及相应的轮胎和支承路面的变形。轮胎的运动与受力情况如图1所示。
弹性轮胎在硬路面上滚动时,轮胎的变形是主要的。由于轮胎有内部摩擦,因此产生弹性迟滞损失,即消耗在轮胎各组成部分相互间的摩擦以及橡胶、帘线等物质的分子间摩擦。一旦摩擦存在,磨损必然产生,从而影响到轮胎的寿命和运输经济性。
2 轮胎的有限元分析
2.1 子午线轮胎的结构
子午线轮胎的结构非常复杂,如图2所示。一般材料上包括多种橡胶钢丝帘线、尼龙帘线和聚酯帘线等,其中橡胶又分为胎面胶、胎肩胶、胎侧胶、三角胶、胎圈护胶、气密层胶以及骨架材料复合的各种基体橡胶。胎体、带束层和胎圈则由各种角度的帘线与橡胶复合材料构成。
2.2 子午线轮胎有限元模型的建立
由于轮胎结构、材料性质、载荷及变形的复杂性,只有采用三维有限元模型才能更真实地反映轮胎的实际情况。轮胎有限元模型的建立对于轮胎的有限元分析将会起到事半功倍的效果,但是轮胎的结构复杂,建模工作量较大,为轮胎的结构与性能分析带来诸多不便,因此在本文中对子午线轮胎进行适当简化。
根据子午线轮胎185/70R14C的实际结构,采用有限元分析软件ANSYS所提供的SOLID45体单元和SOLID46层单元,通过直接创建节点和单元的方法建立了轮胎整体的三维有限元模型,如图3所示。对于各向异性材料部位,可采用SOLID46层单元模拟。整个模型共有16939个单元、5949个节点。考虑到轮胎是弹性体,路面可视为刚体。
2.3 子午线轮胎模态分析结果
本文在对子午线轮胎有限元模型进行研究的基础上,借助于ANSYS提供的APDL语言,编制了轮胎载荷加载、边界条件以及求解的自动化。
在模型中共包括以下几种载荷工况:
1)充气压力,施加在轮胎的内表面;
2)静载,通过轮胎运动方程计算路面相对于轮胎轴心的位移来实现;
3)稳态滚动,通过控制轮胎的转速来实现。
通过上述几种载荷的工况,考虑轮胎的边界条件,建立轮胎的模态模型。计算结果如图4所示。
轮胎应力主要分布在轮胎与地面接触的部位、接地区的胎侧部位以及胎肩部位;胎面部位的应力分布相对均匀,应着重考虑提高其耐磨性;胎侧应力主要分布在靠近地面的部位,说明在轮胎转动的过程中,胎侧材料处于一种反复加载和卸载的交变应力状态下产生迟滞损失,应着重考虑该部位材料的疲劳性能;胎肩部位的应力最大,且该部位为材料的突变区域,是轮胎最容易发生爆裂的部位,在轮胎的结构设计时应给予重视。
对于仿真分析结果而言,存在一些误差,如模型的简化程度、材料的准确性以及边界条件的处理。另外,对于轮胎的热分析与动态分析等问题,还有待于进一步研究。这些问题对于轮胎性能的影响也是不可忽视的。
3 结论
对于上述的分析结果,还在进一步试验验证过程中,但在某些方面比较有把握的预计结果,可以得出以下结论:
1)建立轮胎有限元模型是可行的,其计算结果能够反映轮胎的受力情况;
2)利用有限元法对轮胎进行分析,可得到整个轮胎断面的分布云图,可以更直观和全面地了解轮胎各个模态;
3)有限元模态的简化引起的误差;
4)由于计算机性能的制约,对模型的网格划分存在相对粗糙引起的误差;
5)要想提高轮胎的使用寿命,在未来的轮胎商战中获得成功,该分析技术是十分必要的。
摘要：轮胎的磨损直接关系到轮胎的使用寿命。计算机仿真技术能够比较精确地模拟轮胎的磨损变形情况,为此采用ANSYS软件建立了子午线轮胎的三维有限元模型,通过分析轮胎的各个模态得到了轮胎各部位的变形和应力情况,从而为降低或避免轮胎的磨损提供了一定的理论依据。
关键词：公路运输,子午线轮胎,分析,磨损,有限元模型,ANSYS
参考文献
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转向轮胎磨损 篇8
一、造成汽车轮胎异常磨损的各种因素
根据该公爵CEDRIC轿车轮胎磨损的实际情况, 我首先查阅了大量的有关资料, 列出可能造成轮胎异常磨损的各种因素, 以便从中找出造成故障的真正原因。
1.前轮外倾不正确
从汽车的前方或后方看轮胎, 车轮并非垂直安装的, 而是稍微倾斜。前轮的对称中心线与地面垂线之间的夹角称为前轮外倾角。前轮外倾有负外倾 (即前轮上边缘在地面垂线内侧呈“八”字形张开) 和正外倾之分。
传统的汽车因使用普通斜交线轮胎, 一般设计为较大的正外倾角, 而现代轿车则设计为较小的外倾角。如公爵CEDRIC轿车的外倾角为:15′～1°15′。
前轮外倾角的作用是可以使转向轻便, 同时提高车轮工作时的安全性。
前轮外倾角过大会造成轮胎外肩过度磨损, 外倾角过小则造成轮胎内肩过度磨损。这主要是由于轮胎在滚动时着地半径的差异, 使直径大的一侧磨损加剧, 而直径小的一侧单边拖曳, 既造成轮胎的偏磨, 又使汽车在高速行驶时产生前轮摇摆。
2.前轮前束不正确
俯视汽车的前轮, 可以发现, 一般汽车的2个前轮的前缘比后缘距离小 (A
前轮前束的作用是配合车轮外倾角, 消除因前轮外倾而引起的横向运动, 引导车轮作纯滚动和直线行驶, 避免引起行驶时跑偏、侧向滑磨、摆头吃胎等, 从而减轻轮胎的磨损。
3.转向主销内倾
从汽车的前方向后看, 转向主销上端向车身内侧倾斜。主销轴线与地面垂线间的夹角, 称为主销内倾角。公爵CEDRIC轿车的主销内倾角为:9°50′～11°20′。
主销内倾角的作用是:使转向轻便, 减小行驶时的冲击力, 使车轮转向后能自动回正。
主销内倾角不当, 会造成轮胎的径向波浪形异常磨损。
4.转向主销后倾
从汽车前轮的侧面看, 转向主销的上端向后倾斜。主销轴线与地面垂线间的夹角称为主销后倾角。
公爵CEDRIC轿车的前轮主销后倾角为:3°5′～4°35′。
主销后倾角的作用是:保持汽车行驶的稳定性, 减小冲击力, 使车辆转向后能自动回正。
主销后倾角不当, 也会造成轮胎的径向波浪形异常磨损。
5.轮胎质量不平衡, 轮辋变形, 半轴轴承松旷会引起车轮的摆振, 从而造成轮胎的径向波浪形磨损。
6.转向器、转向传动副的松旷, 会引起前轮在行驶中摇摆, 也会造成轮胎径向波浪形异常磨损。
7.公爵CEDRIC轿车采用螺旋弹簧作为弹性元件的非独立式前悬挂, 如果支撑总成、减振器、拉杆变形或松旷, 会造成轮胎异常磨损。
8.轮胎气压、车辆载重、路面状况、驾驶技术不当等都会造成轮胎的不正常磨损。
根据对该车轮胎异常磨损的实际状况观察和以上造成异常磨损原因的综合分析, 可以初步判断出是由于该车的前轮定位参数不当所致。
二、轮胎异常磨损的深入分析
从前轮定位的4个参数对轮胎的异常磨损造成的影响不同情况来看, 前轮前束和前轮外倾角不当会引起轮胎的单肩侧磨, 而前束和外倾角过大都会引起外侧磨损过度, 这与该车的实际情况相吻合。我又通过对该车的仔细观察, 发现该车在行驶时有转向盘发飘, 操纵不稳的现象。因此, 基本上可以确定该车前轮前束和外倾角可能会过大。
而其他的原因, 包括主销后倾和主销内倾不当, 转向器和转向传动机构磨损松旷, 悬架支承和避震器松旷以及轮胎不平衡和气压不当, 轮辋变形, 驾驶技术不当等, 主要会引起汽车行驶时出现摆振, 造成轮胎径向异常波浪形磨损, 与该车损坏的实际情况不符, 其影响基本上可以排除。
于是, 问题集中在前轮前束和外倾角是否正确上。
三、测量前轮定位与前轮前束
为了证实以上的判断, 我对该车进行了前轮定位测量, 测量的设备采用汽车四轮定位仪。该仪器用红外线测取数据, 再把数据输入电脑进行分析和比较。测量的结果如下:前轮前束:+8mm;前轮外倾角:1°08′;主销后倾角:3°30′;主销内倾角:10°30′。从以上测量数据看, 该车的前轮外倾角、主销内倾角和主销后倾角均正常, 不必调整。测量的结果还表明:该车前束过大。这一测量结果与我们前面的初步判断相符合。
四、调整前轮前束
前桥总成及转向机构的某一零件如果损坏和变形都会引起前轮前束值的改变, 如转向拉杆弯曲, 球头销及销座磨损过大, 转向节调校不准, 前轮轴承松旷, 车架变形和悬架的安装不符合要求等等。所以我必须对这些部位进行详细检查, 确定这些部位没有问题。检查的结果是均未发现以上零件有异常的地方。
于是下一步的工作就是如何进行前轮前束的调整了。
(1) 准备工作
调整前, 车辆应先满足以下准备条件:
1) 车辆无负载, 轮胎气压应符合规定, 前轮230kPa, 后轮250kPa, 轮胎不平衡度<10g.cm;
2) 晃动车轮, 检查前轮轴承有无松动;
3) 检查减振器有无漏油和损伤;
4) 车架已正确校正, 悬架活动自如;
5) 转向器调整正确, 前悬架无大的间隙和损坏;
6) 公爵CEDRIC轿车的前轮定位, 主销内倾角是不可调整的。而该车只须调整前轮前束。
(2) 调整前束
1) 转向器定于中间位置, 拆下防护罩卡簧;
2) 拧松转向拉杆端的紧固螺母;
3) 总前束值分两半, 分别在左右转向拉杆上调整, 标准长度L为340.1mm;
4) 固定转向拉杆, 必要时调整转向盘;
5) 重新拧紧紧固螺栓, 拧紧力矩为80～100 N·m;
6) 装上防护罩并夹紧。
五、检修的效果
1.该辆公爵CEDRIC轿车经过认真调整并进行路试后, 从路面印痕和车轮印痕上观察, 已没有发现明显的偏磨现象。
2.该车维修后, 经过一年多的使用, 再没有发生原来的单肩偏磨的异常现象。
3.该实例说明前轮定位参数对车轮的异常磨损, 尤其是单肩磨损影响很大。即使是在现代轿车中, 前束和外倾角也同样重要。
汽车轮胎异常磨损的原因及预防措施 篇9
关键词：轮胎,异常磨损,预防措施
引言
汽车轮胎是车辆的重要组成部分, 直接关系到汽车的使用性能和行驶安全, 在行驶的过程中, 轮胎的磨损是不可避免的, 其磨损与许多因素有关, 有正常磨损也有异常磨损。我们可以通过分析轮胎磨损的原因及类型, 采取适当的预防措施以避免轮胎的异常磨损, 从而正确地维护和保养, 以便延长轮胎的使用寿命。
1 轮胎磨损过程
磨损过程基于系统观点, 摩擦是导致系统输入能量损耗的过程, 而磨损则是导致系统元素损耗的过程。磨损一般分为下述3个过程。
表面间相互作用:摩擦表面间的相互作用方式有机械和分子两种。机械作用可以是两摩擦表面间直接接触, 即两体磨损;也可以是两表面间夹杂外界磨粒的接触, 即三体磨损。分子作用包括两表面的相互吸引和粘附。
表层材料的变化:在摩擦过程中, 受表面变形、界面温度和环境条件等的影响, 表层材料将发生机械、组织结构、物理和化学变化, 例如胎面在反复碾过粗糙路面时, 胎面胶的反复弹性变形使其产生疲劳;接地面的局部高温使轮胎胶料在速度突变条件下 (抱死车轮的高速滑动) 产生热降解。
表层材料的破坏形式主要有犁削、撕裂、疲劳破坏、剥落和磨损花纹。
2 轮胎异常磨损的现象及原因
2.1 胎肩处与胎面中央磨损
轮胎的气压状况影响着胎面的磨损情况。轮胎气压过低是轮胎损伤的主要原因之一。轮胎在充气不足时, 其胎肩与道路接触面较多, 汽车长期在此情况下行驶, 轮胎的胎肩处将磨损严重, 影响轮胎的使用寿命。根据使用经验, 如气压低于标准的30%, 轮胎寿命将缩短30%。轮胎如果长时间气压过高, 其与地面接触面较少, 胎面中央的磨损加剧。此外, 轮胎不能按周期进行换位, 也是造成轮胎胎肩和胎面磨损严重的原因之一。
2.2 胎面干裂
该现象多为轮胎气压过低或车辆超速行驶所致。当汽车在轮胎气压较低的情况下行驶时, 其径向变形较大, 胎侧内壁受压, 胎侧外壁受拉。在这种情况下, 胎体内的帘线产生较大的变形。由于帘线的抗伸张能力好, 而抗压缩能力差, 将会加速帘线的疲劳损失, 帘布层破裂。车辆超速行驶, 轮胎受负荷作用的频率增加, 胎体内部摩擦产生的热量增加, 使轮胎温度升高, 从而导致轮胎工作性能下降。此外胎体受力增加还容易出现帘布层破裂与胎面剥落现象。
2.3 胎面单侧磨损
轮胎单侧磨损主要是前轮定位失准所致。如果前轮的前束及外倾角过大, 胎面外边缘磨损严重。前轮的前束及外倾角过小, 胎面边缘磨损严重。此外, 悬架变形也将导致轮胎单侧磨损。如果后轮发生单侧磨损, 主要是后桥扭曲变形或后悬架变形及定位不当所致。
2.4 胎面局部出现秃点
这种现象多为车辆动不平衡造成的。车辆动不平衡时, 车辆在行驶中, 会引起车轮跳动和偏摆, 不平衡的质点会加大路面的冲击力, 造成胎面局部出现秃点。轮辋与制动鼓变形、轮胎磨损不均匀等原因也能引起轮胎局部出现秃点。
2.5 制造工艺的影响
轮胎配装的轮辋如果过窄, 会造成胎冠的中间部分磨损。如果在装配时轮胎和车轮偏心或者轮毅和轴偏心或弯曲, 会造成轮胎半面磨损。另外, 轮胎的静态不平衡和后轮前束不良, 也会造成轮胎胎面上的块状磨损。
2.6 驾驶员的影响
有些驾驶员在不了解紧急制动对于轮胎的危害, 或因突发事件的情况下紧急制动, 会造成轮胎胎面的局部快速磨损。有些驾驶员在开车起步时, 用力加油, 使轮胎发生空转, 与地面发生摩擦, 同样也会造成轮胎胎面的局部快速磨损。
3 防止轮胎异常磨损的措施
3.1 保持轮胎气压正常
标准的汽车轮胎气压, 对预防轮胎磨损和发挥汽车使用性能至关重要。轮胎的气压过低, 轮胎的变形加大, 轮胎胎面与地面的接触面增加, 汽车的滚动阻力加大, 不仅加剧轮胎胎面的磨损, 还会使汽车的动力性和燃料经济性变差。轮胎气压过高, 轮胎的刚性变大, 轮胎与地面的接触面减小, 胎面磨损加快。
当气温过高时, 轮胎气压过高还容易造成爆胎。因此, 轮胎气压应保持在正常范围内, 对轮胎气压应经常检查。轮胎气压的标准印制在轮胎的胎侧, 有的车型轮胎气压的标准标注在加油口盖的内侧。检查轮胎气压时, 应用轮胎气压表进行检测。当气温过高时, 禁止用放气的方法来降温。由于轮胎温度的升高与气压升高是成比例的, 一般可用测量轮胎气压的办法来判断轮胎的温度。
3.2 保证载重合理
汽车超载行驶, 将加大轮胎的负荷, 使轮胎对地面的压力增加, 导致轮胎的磨损加快。由于轮胎超载, 轮胎侧壁的弯曲变形增大, 扩大与地面的接触面积, 胎温升高, 加速胎肩的磨损与损坏。轮胎超速行驶, 其使用寿命将大大降低。实验表明, 轮胎若超载10～20%, 轮胎行驶里程将下降20～40%。所以, 汽车必须按核准装载, 严禁超载。另外, 汽车装载时, 应注意装载负荷均匀, 货物固定牢靠, 避免汽车行驶中货物移动, 而引起个别轮胎超载。
3.3 保证车速正常
随着车速的增加, 轮胎的变形频率、胎体的振动以及轮胎的圆周和侧向扭曲变形也随之增加。有车速达到某一速度时, 此能量大部分转换成热量, 使轮胎的工作温度和胎压升高, 使轮胎磨损加剧。因此控制车速是非常必要的。
3.4 保证胎温正常
轮胎的工作气压应与胎温相适应。汽车行驶时, 其轮胎断面产生变形, 而形成挠曲变形, 轮胎产生内部摩擦, 引起轮胎发热, 胎温升高, 胎内气体受热膨胀, 致使胎压升高。
3.5 保证车况良好
保持车况完好, 特别是汽车底盘技术状况良好, 是防止轮胎早期损坏的有效措施。保持车况完好, 应使车辆所有的轮胎承受均匀的重量, 否则, 各个轮胎磨损不均衡, 承载较重的轮胎加速磨损, 从而缩短轮胎的使用寿命。
3.6 保证轮胎定期保养换位
经常检查轮胎的气压和工作温度, 勤挖轮胎上的杂物, 轮胎花纹中的石子要及时除去, 双并胎间的石块要及时取出。发现胎面上有小洞要及时修补, 防止沙泥侵入帘布层。轮胎换位的目的是为使全车轮胎合理负荷和磨损均匀, 避免偏重和偏磨现象。汽车进行轮胎换位时, 要使用同一厂家、同一尺寸、同一花纹、同一规格的轮胎。轮胎换位的方法有"交叉换位法"和"循环换位法"两种。轮胎换位可结合汽车定期保养进行, 如果汽车行驶路面拱度较大或炎热季节用胎, 可增加换位次数。
3.7 保证适时检查前轮定位与车轮平衡
前轮定位失准, 会使轮胎磨损增加。当发现轮胎异常磨损时, 要及时检查前轮定位是否正确。可采用四轮定位仪全面检查前轮定位参数, 必要时予以调整。轮胎在使用过程中, 如轮胎磨损不均匀、轮胎质量欠佳、使用翻新胎、补胎等, 均会造成车轮产生动不平衡。另外轮辋与制动鼓变形、轮胎螺栓分布不均也会造成车轮产生动不平衡。车轮产生动不平衡不仅会增加轮胎磨损, 还会使汽车的有关零件产生损坏, 缩短汽车的使用寿命。当汽车行驶8000km左右时, 应对车轮进行动不平衡检测, 以保证车辆的正常行驶。
3.8 保证正确驾驶
汽车驾驶方法, 涉及轮胎与路面相互作用的所有受力情况。不正确或不经心地驾驶汽车, 都会使轮胎使用寿命急剧缩短。急加速、急剧制动, 则会引起胎冠的不均衡磨损, 以及不经心驶过和碰撞障碍物等也会对轮胎造成伤害。
4 结语
通过分析轮胎异常磨损的原因, 提出了预防措施。轮胎是汽车重要配件之一, 预防是否得当, 使用是否合理, 以及能否对轮胎进行科学管理, 将直接影响汽车的行驶性能、轮胎的使用寿命和汽车运输的经济效益。应用科学方法对车辆进行维护和检测, 发现问题及时维修, 提高驾驶操作技术, 从而延长汽车轮胎的使用寿命。
参考文献
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[2]李兵源, 刘志华.轮胎异常磨损的原因及诊断方法[J].公路与汽运, 2003 (, 1)
[3]鲍宇.车轮定位及轮胎[M].化学工业出版社.
