轮胎工作原理

轮胎工作原理

轮胎剖面图

当您在市场上寻觅新款轮胎时，各种轮胎规格以及从轮胎推销员或者“专家”那里听

到的令人茫然的术语可能会让您在购买时感到压力重重，也许您只想充分了解现有的轮

胎、合用的概念以及胎壁上所有标记的含义。如何用通俗的语言来解释这些标记呢？

在本文中，我们将介绍轮胎的制作过程以及轮胎的组成。此外，我们还将了解胎壁上

所有编号和标记的含义，同时对一些轮胎术语进行解释.木文最后将介绍轮胎支撑汽车的

方式，您还将了解轮胎中产生热量的原因，以及为什么轮胎在气压低时更容易产生热量。

最后，您还将学会如何正确调整轮胎压力并诊断一些常见的轮胎问题！

一个轮胎包含若干不同的组件，如下图所示。

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轮胎的零件

胎圈束带

胎圈是一圈高强度钢丝绳，外部由橡胶包裹。它为轮胎提供必需的强度，以使其固定

在钢圈上并承受在钢圈上安装轮胎时由安装器施加的作用力。

胎身

胎身由几层不同的纤维组成，称之为层。最常用的层纤维是聚酯帘线。在子午线轮胎

中，帘线与胎面垂直。有些老式轮胎使用对角斜交轮胎，在这种轮胎中，纤维的走线与胎

面构成一定的角度。各个层均涂有橡胶，用于匡助它们与其他组件结合在一起。此外，这

样做还有助于密封空气。

轮胎强度通常用它所拥有的层数来描述。大多数汽车轮胎有两个胎身层。与此相比，

大型商用喷气客机使用的轮胎通常有30层甚至更多。

钢丝带

在钢丝带子午线轮胎中，钢丝带用于强化胎面下的区域。这些钢丝带可防止轮胎穿

刺，并有助于轮胎保持扁平，从而与地面充分接触。

有些轮胎设有盖层，这是额外的一层或者两层聚酯纤维，有助于固定组件。并非所有

轮胎上都有这些盖层；它们大都用于速度等级较高的轮胎，旨在匡助所有组件在轮胎高速

运转时保持原位。

胎壁

胎壁用于为轮胎提供侧部稳定性，保护胎身层并有助于防止空气外漏。它还可能包含

其他部件，以匡助轮胎增加侧部稳定性。

胎面

胎面是由多种天然橡狡和人造橡胶的混合物制成的。胎面和胎壁均采用挤压成型技术

并切割为适当长度。此时胎面还只是光滑的橡胶，上面尚未印上为其提供牵引力的胎面花

纹。

装配

所有这些组件均在轮胎成型机中装配。此机器可确保所有组件均处「正确位置，然后

将轮胎成形，成形尺寸与其成品尺寸非常接近。

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轮胎装配

现在，轮胎的所有组件均已齐备，但是还没有将这些组件密切地结合起来，并且轮胎

还没有标记和胎面花纹。人们将这种轮胎称为生胎。下一步是将轮胎送入固化机中。同化

机的作用类似于夹板铁模，用于以铸模方式创造所有标记和胎面花纹。热量还使轮胎的所

有组件粘合到一起。这种现象称为硫化。在经过几次抛光和检查后，轮胎即加工完毕。

轮胎侧壁上每一个小标记都有一定的含义:

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若要查看各种胎壁标记，请将光标放到该轮胎上。

轮胎类型

P表示轮胎是客车轮胎。还有一些其他标志，如LT表示轻型卡车轮胎，T表示暂时或

者

者备用轮胎。

轮胎宽度

235是轮胎的宽度，以亳米(mm)为单位，表示两侧胎壁之间的距离。由于此测量受

轮圈宽度的影响，于是此测量值是指在轮胎使用预期轮圈尺寸时的值。

高宽比

利用此数值可计算轮胎的高度，即从胎圈到胎面顶部的距离。它用轮胎宽度的百分比

表示。在我们的例子中，高宽比为75,因此轮胎高度为其宽度的75%,即176.25亳米。高

宽比越小，相对于高度而言，轮胎就越宽。

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高宽比不同但外直径相同的两个轮胎

与其他轮胎相比，高性能轮胎的高宽比通常较小。这是因为高宽比较小的轮胎具有更

好的侧面稳定性。汽车转弯时会产生侧向力，而轮胎必须能承受这种作用力。轮胎的侧

面越低，胎壁就越矮、越坚硬，因此可以更好地承受转向力。

轮胎构造

R表示轮胎是辐射构造制成的。这是最常见的轮胎构造类型。老式轮胎采用的是对

角斜交(D)或者带束斜交(B)构造。轮胎上将有一个单独的备注来指示轮胎侧壁利胎面

所包含的层数。

轮圈直径

此数字说明轮胎合用的轮圈直径，以厘米为单位。

统一轮胎质量等级

作为统一轮胎质量等级(UTQG)系统的一部份，客车轮胎上还会提供等级信息。您可

以在此页面上查看轮胎的LTQG等级，此页面由美国国家高速公路交通安全管理局

(NHTSA)维护。通过轮胎的UTQG等级，可以了解以下三个指标：

•胎面磨损程度：此数字是在可控条件下用政府测试车道对轮胎进行测试得到的。

数字越大，胎面的预期寿命就越长。由于任何人在驾驶汽车时所经过的路面和车速都

不会与政府测试车道上的情况彻底相同，于是此数字并非胎面实际寿命的精确值。但

是，它仍然是-一个不错参考：此数字越大，轮胎的预期寿命就会越长。

•牵引力：轮胎牵引力的等级分为AA、A、B或者C,其中AA表示最高等级。此等

级是基于轮胎在湿滑的混凝土和沥青路面上所具有的停车能力来划分的。它不是指

轮胎的转弯能力。根据此NHTSA页面，在新款抡胎中，凡士通WildernessAT和

Radial

ATXII轮胎的牵引力等级为B„

•温度：轮胎温度的等级分为A、B或者Co此等级用于衡量轮胎的散热及其减少热

量积累的能力。温度等级合用于没有过载且充气适当的轮胎。充气不足、过载或者

速度过高都会导致积累更多的热量。过高的热量枳累会导致轮胎加速磨损，甚至引

起轮

胎故障。根据此NHTSA页面,凡士通WildernessAT和KadialATX11轮胎的温度

等级为Co

维修说明

维修说明由两部份组成：

•负载等级：负载等级是一个对应于轮胎最大额定负载的数字。数字越大，则说明

轮胎的负载能力越高。例如，等级“105”对应的负载能力为924.87公斤。轮胎上将

有一个单独的备注来指示轮胎在给定充气压力下的负载等级。

•速度等级：负载等级后的字母指示此轮胎可提供的最大速度（条件是分量为额定负

载或者低于额定负载），例如，S表示轮胎速度可以高达180.246公里/小时。有关所

有等级，请参见此页面上的图表。

计算轮胎直径

现在我们已经了解了这些数字的含义，所以就可以计算轮胎的外直径了。首先，我们

将轮胎宽度与高宽比相乘，得到轮胎高度。

轮胎高度=235亳米x75%=176.25毫米

然后将2倍的轮胎高度与轮圈直径相加。

2x17.63厘米+38厘米=73.38厘米

这是无负荷直径，只要轮胎承重，直径就会减小。

目前，轮胎业中正使用着不少不同的术语。有些术语确实有一些特殊的含义，有些则不

是。在本节中，我们将解释一些术语的含义。

合用于泥泞和雪地的四季轮胎

如果轮胎上有MS、MSM/S或者MandS标记，则表明它符合美国梅胺创造协会（RMA）

关于泥泞和雪地轮胎的指导标准。轮胎要获得泥泞和雪地专用胎称号，必须满足下列几何

要求（摘自公告“RMA关于客车和轻型卡车（LT）雪地专用胎的定义”）：

1.新轮胎胎面至少应在一个边缘上留有多个满足下列尺寸要求（基于模型尺寸）的凹

槽或者开槽：

a.从接地边缘至少向胎面中心伸出约1.3厘米，此数字通过垂直测量到胎面中心线的

距离获得。

b.横截面最小宽度约为0.2厘米。

c.凹槽或者开槽的边缘与行驶方向之间的角度介于35°-90°之间。

2.新轮胎胎面的非接触面区域至少应为模型尺寸的25%。

本规定可以粗略解释为轮胎上必须有一行相当大的凹槽从胎面边缘伸向轮胎中心。并

且，至少应有25$的表面积为凹槽。

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指示严酷冬季牵引的图标

这是为了给胎面花纹提供足够的空隙，以使其能够攫住雪地并获得牵引力。但是，正如您

在规范中看到的，这里没有涉及任何测试。

为解决这一不足，美国橡胶创造协会和轮胎业人士达成为了一项关于测试的标准。此

标志被称为“暴风雪专用”，并配有特定的图标（参见右侧图片），它位于M/S标志的

旁边。

为满足此标准，必须使用美国试验与材料协会（ASTM）的测试程序对轮胎进行测试.

有关该程序的信息，请参闻“RMA关于客车和轻型卡车暴风雪专用胎的定义”。

暴风雪专用胎得到了创造商的认可，因为在相同负载百分比时使用ASTMF-1805雪地

牵引力测试时，其牵引指数与ASTME-1136标准参考测试轮胎相同或者高110。

除了满足M/S标志的几项要求之外，这些轮胎还要接受标准雪地测试程序的测试。它

们的性能必须优于标准参考轮胎，才干满足暴风雪天气对轮胎的要求。

湿路滑胎

固特异（Goodyear）公司网站供图

一种为防止湿路滑胎设计的轮胎

当汽车从水洼经过时，可能会发生湿路滑胎。如果水无法从轮胎中快速喷出，轮胎将脱离

地面，并只由水支撑。由于受影响的轮胎将几乎彻底失去牵引力，因此在浮现湿路滑胎

时，汽车会很容易失控。

有些轮胎的设计可以降低湿路滑胎的可能性。这些轮胎有小少同向的深凹槽，让水有额外

的渠道从轮胎下排出。

您可能会感到好奇，压强惟独30Psi（lpsi=6894.75帕）的轮胎如何支撑整辆汽车？这个

问题很故意思，但它与几个其他问题有关，例如需要多大的力才干让轮胎在路面上转动，

为何在开车时轮胎会发热（以及发热如何引起其他问题）等等。

下一次开车前，请子细观察您的轮胎。您将注意到，它们的形状并非正圆。轮胎底部的

接地处有一个平点。此平点称为接地印迹，如下图所示。

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一个显示接地印迹侧面和底部的轮胎

如果路面是玻璃的，而您在玻璃下方观察汽车，就可以测量接触面的尺寸。此外，您还可

以对汽车分量做出精确估计，方法是测量每一个轮胎接地印迹的面积，然后将各个面积加

起来，最后再乘以轮胎压力。

由于轮胎每一平方厘米都需要承受一定的压力（例如20D千帕），因此您需要不少平方厘米

的接地印迹才干承受汽车的分量。如果增加分量或者降低压力，则需要更大的接地印迹面

积，这样平点的面积将随之增大。

充气适度的轮胎与充气不足的轮胎或者过载轮胎

您可以看到，与充气和负载适度的轮胎相比，充气不足或者过我轮胎并没有那样阿。当轮

胎旋转时，接地印迹必须绕轮胎旋转，以便与路面接触，在轮胎的接地点处，橡胶会变

弯。要让轮胎弯曲，需要施加一定的力。轮胎需要弯曲的程度越大，所需的作用力就越大

。轮胎并不具有彻底的弹性，因此在其返回最初形状时，它不会释放使其弯曲的所有作

用力。有些作用力通过磨擦和弯曲轮胎中的橡胶和钢件转换为热量。由于充气不足或者

胎所需的弯曲程度会更大，于是需要更大的作用力才干让其开动，这样使会产生更多的热

量。

轮胎创造商有时会发布其轮胎的转动磨擦系数（CRF）。通过此数字，可以计算让轮

胎在路面上转动所需作用力的大小。CRF用于计算轮胎施力或者滚动时的阻力，与轮胎的

牵引力无关。CRF与任何其他磨擦系数类似：克服磨擦力所需的作用力等于CRF乘以轮

胎所承受的分量。下表列出了几种轮胎类型的典型C即。

轮胎类型滚动磨擦系数

滚动阻力较低的汽车轮

0.006-0.01

胎

普通汽主轮胎0.015

卡车轮胎0.006-0.01

火车车轮0.001

我们来计算•卜•让•辆典型汽车的轮胎在路面上滚动所需的作用加假定汽车的分量

为2000公斤，轮胎的CRF为0.015。则作用力为2000x0.015,即30公斤。现在我们来计

算一下这相当于多大的功率■。如果您已经读过博闻网文竟力.功至力矩和能量的窗义及

箕相耳关系,便会知道功率等于作用力乘以速度。因此，轮胎所用的功率取决于汽车的行

驶速度。如果车速为100公里/小时，则轮胎使用的功率为10马力所有功率均转换为热