轮胎如何工作

如下图所示，轮胎由几个不同的部件组成。

• 的珠是一种涂有橡胶的高强度钢圈电缆。它给了轮胎的力量，它需要保持坐在轮辋和处理的力量施加的轮胎安装机，当轮胎安装在轮辋。

• 的身体是由几层不同的织物组成的，叫做板层。最常见的股织物是聚酯帘线。子午线轮胎的线线垂直于胎面。一些旧轮胎斜交轮胎织物与胎面形成一定角度的轮胎。这些层被涂上橡胶，以帮助它们与其他部件结合，并在空气中密封。
  
  轮胎的强度通常用它的层数来描述。大多数汽车轮胎有两层车体。相比之下，大型商用客机的轮胎通常有30层或更多层。

• 在钢带子午线轮胎中腰带由钢用来加固胎面下的区域。这些皮带提供抗穿刺和帮助轮胎保持平坦，使其与道路的最佳接触。

• 有些轮胎盖层一层或两层额外的聚酯织物来帮助固定所有的东西。这些帽层不是在所有轮胎上发现的;它们主要用于具有较高速度等级的轮胎上，以帮助所有部件在高速行驶时保持原位。

• 的侧壁提供横向稳定的轮胎，保护身体层，并有助于防止空气逃逸。它可能包含额外的组件，以帮助增加横向稳定性。

• 的胎面是由混合物许多不同种类的天然和合成橡胶。胎面和侧壁是挤压和切割长度。在这一点上，胎面只是光滑的橡胶;它没有轮胎的胎面花纹牵引。

所有这些部件都装配在造胎机里。这台机器确保所有的部件都在正确的位置，然后形成轮胎的形状和尺寸相当接近其成品尺寸。

此时，轮胎的各个部分都已完整，但并没有紧密地结合在一起，也没有任何痕迹或胎面花纹。这叫做绿色轮胎。下一步是把轮胎撞到焙烘机它的功能有点像华夫饼熨斗，可以塑造所有的标记和牵引模式。热量也将轮胎的所有部件粘合在一起。这叫做硫化。经过一些整理和检查程序后，轮胎就完成了。

轮胎侧壁上的每一段小字都有含义:

轮胎类型
的P指定轮胎是乘用车轮胎。其他一些名称是LT轻型卡车，和T用于临时，或备胎。

轮胎宽度
的235是轮胎的宽度，单位为毫米(mm)，从侧壁到侧壁测量。由于这个测量是受轮辋宽度的影响，测量是为轮胎时，它是在其预期的轮辋尺寸。

纵横比
这个数字告诉你轮胎的高度，从胎头到胎面顶部。这被描述为轮胎宽度的百分比。在我们的示例中，纵横比为75，因此轮胎的高度是其宽度的75%，即176.25毫米(0.75 x 235 = 176.25毫米，或6.94英寸)。纵横比越小，轮胎相对于它的高度就越宽。

高性能轮胎通常比其他轮胎具有更低的纵横比。这是因为轮胎具有较低的纵横比提供更好的横向稳定性。当汽车转弯时，会产生横向力，轮胎必须承受这些力。轮胎与较低的轮廓有更短，更硬的侧壁，所以他们抵抗转弯力更好。

轮胎结构
的R说明轮胎是采用径向结构制造的。这是最常见的轮胎结构类型。较旧的轮胎采用对角线偏压(D)或斜带(B)建设。一个单独的注释表明有多少层组成的侧壁轮胎和胎面。

轮辋直径
这个数字以英寸为单位指定了轮胎设计的轮辋直径。

统一轮胎质量分级
乘用车轮胎也有一个等级，他们的一部分统一轮胎质量分级(UTQG)系统。您可以在美国维护的这个页面上查看轮胎的UTQG评级国家公路交通安全管理局(NHTSA)。你的轮胎的UTQG评级告诉你三件事:

• 胎面磨损这个数字来自于在政府测试赛道上的受控条件下对轮胎的测试。数字越高，胎面耐用的时间就越长。由于没有人会在与政府测试赛道完全相同的路面和速度上驾驶他或她的车，所以这个数字并不能准确反映你的胎面实际能坚持多久。不过，这是一个很好的相对衡量标准:胎号较大的轮胎可以比胎号较小的轮胎使用寿命更长。
• 牵引:轮胎牵引力为额定AA，一个，B或C在美国，AA级别最高。这个等级是根据轮胎在潮湿的混凝土和沥青上停车的能力来评定的。这并不表示轮胎的过弯能力。根据这个NHTSA页面，凡士通荒野AT和径向ATX II轮胎，已经在新闻有牵引评级为B。
• 温度:轮胎温度等级为一个，B或C。该评级是衡量轮胎散热和处理热量积聚的能力。温度等级适用于充气适当且未超载的轮胎。充气不足、过载或速度过快都会导致更多的热量积聚。过多的热量积累会导致轮胎磨损更快，甚至可能导致轮胎失效。根据这个NHTSA页面，凡士通荒野AT和径向ATX II轮胎的温度等级为C。

服务描述
服务描述由两部分组成:

• 负载评级负载等级是一个与该轮胎的最大额定负载相关的数字。数值越高，说明轮胎的承载能力越高。例如，等级“105”对应的负载能力为2039磅(924.87千克)。轮胎上的单独注释表明在给定的充气压力下的负载等级。
• 速度评级额定载荷后面的字母表示这种轮胎允许的最大速度(只要重量等于或低于额定载荷)。例如,年代表明轮胎可以处理高达112英里/小时(180.246公里/小时)的速度。查看本页的所有评级图表。

计算轮胎直径
既然我们知道了这些数字的含义，我们就可以计算轮胎的总直径了。我们用轮胎宽度乘以长宽比来得到轮胎的高度。

轮胎高度= 235 × 75% = 176.25毫米(6.94英寸)

然后我们将轮胎高度的两倍加到轮辋直径上。

2 x 6.94英寸+ 15英寸= 28.9英寸(733.8毫米)

这是未加载的直径;只要有任何重量加在轮胎上，轮胎直径就会减小。

今天在轮胎行业有很多不同的术语。其中有些确实有意义，有些则没有。在本节中，我们将尝试解释其中一些术语的含义。

全季轮胎与泥和雪指定
如果轮胎有女士，M +年代，米/秒或玛莎百货在它上面，然后它遇到橡胶制造商协会(RMA)泥浆和雪地轮胎指南。对于获得泥雪地标志的轮胎，它必须满足以下几何要求(摘自公告“RMA客车和轻型卡车(LT)轮胎的雪地轮胎定义”):

1.新轮胎胎面应至少在一个胎面边缘有多个袋或槽，并根据模具尺寸满足以下尺寸要求:

• 向胎面中心延伸，距离胎面边缘至少1/2英寸，垂直于胎面中心线测量。
• 最小横截面宽度为1/16英寸。
• 口袋或槽的边缘在35和90度之间的角度从旅行方向。

2.根据模具尺寸，新轮胎胎面接触面空隙面积将至少为25%。

这个规范的粗略翻译是，轮胎必须有一排相当大的凹槽，从胎面边缘开始，向轮胎的中心延伸。此外，至少25%的表面面积必须是凹槽。

严冬牵引图标

这个想法是给胎面图案足够的空隙，这样它就可以咬穿雪，得到牵引。然而，正如您从规范中看到的，没有涉及到测试。

为了解决这个缺点，橡胶制造商协会和轮胎行业已经同意了一个涉及测试的标准。这个名称叫做严重的雪使用并有一个特定的图标(见右图)，在M/S标识旁边。

为了达到这一标准，轮胎必须使用一种美国测试与材料学会(ASTM)在“恶劣雪地条件下使用的乘用车和轻型卡车轮胎的RMA定义”中描述的测试程序:

与ASTM E-1136标准参考测试轮胎相比，在使用等效百分比载荷的ASTM F-1805雪地牵引力测试时，为在恶劣雪地条件下使用而设计的轮胎被制造商认可，其牵引力指数等于或大于110。

这些轮胎除了满足M/S指定的几何要求外，还使用标准化测试程序在雪地上进行测试。他们必须做得比标准参考轮胎更好，以满足大雪使用的要求。

照片礼貌古德伊尔 用来防止打滑的轮胎。

湿路滑胎
湿路滑胎可能发生在汽车驶过积水的水坑时。如果水不能足够快地从轮胎下面喷出来，轮胎就会离开地面，只靠水支撑。由于受影响的轮胎几乎没有牵引力，当打滑时汽车很容易失控。

有些轮胎的设计有助于减少打滑的可能性。这些轮胎有与胎面方向相同的深槽，给了水从轮胎下面逃逸的额外通道。

你可能会想一个30磅/平方英寸(psi)压力的汽车轮胎是如何支撑汽车的。这是一个有趣的问题，它与其他几个问题有关，比如在路上推轮胎需要多大的力，为什么你开车时轮胎会变热(以及这是如何导致问题的)。

下次你上车的时候，仔细看看轮胎。你会注意到它们并不是圆的。底部有一块平坦的地方是轮胎与路面的交汇处。这个平坦的点叫做印迹，如下图所示。

如果你透过玻璃路抬头看一辆车，你可以测量接触贴片的大小。你也可以很好地估计出你的车的重量，如果你测量每个轮胎的接触面面积，把它们加起来，然后乘以轮胎压力。

由于轮胎每平方英寸有一定的压力，比如30 psi，那么你需要相当多平方英寸的接触贴片来承载汽车的重量。如果你增加更多的重量或减少压力，那么你需要更多的平方英寸的接触贴片，所以平坦的斑点变得更大。

你可以看到，充气不足/过载的轮胎比充气适当、充气适当的轮胎更圆。当轮胎旋转时，接触片必须在轮胎周围移动以保持与路面的接触。在轮胎与路面接触的地方，橡胶被压弯了。要使轮胎弯曲需要很大的力，而且要弯曲得越多，需要的力就越大。轮胎不是完全有弹性的，所以当它恢复到原来的形状时，它并没有恢复所有弯曲它所需要的力。其中一些力通过摩擦和弯曲轮胎中所有橡胶和钢的功转化为轮胎中的热量。由于充气不足或超载的轮胎需要更多的弯曲，因此需要更多的力来推动它沿着道路行驶，因此它会产生更多的热量。

轮胎制造商有时会发布一个滚动摩擦系数(CRF)的轮胎。你可以用这个数字来计算把轮胎推到路面上需要多大的力。CRF与轮胎的牵引力无关;它用于计算由轮胎引起的阻力或滚动阻力。CRF和其他基金一样摩擦系数克服摩擦力所需的力等于CRF乘以轮胎上的重量。该表列出了几种不同类型车轮的典型crf。

轮胎类型	滚动摩擦系数
低滚动阻力汽车轮胎	0.006 - 0.01
普通汽车轮胎	0.015
卡车轮胎	0.006 - 0.01
火车轮	0.001

我们来算一下力一辆典型的汽车可能会用它来推动轮胎沿着道路行驶。假设我们的汽车重4,000磅(1814.369千克)，轮胎的CRF为0.015。这个力等于4000 × 0.015，等于60磅(27.215千克)。现在我们来算一下权力这是。如果你读过HowStuffWorks的文章力、扭矩、功率和能量是如何工作的，你知道功率等于力乘以速度。所以轮胎消耗的能量取决于汽车行驶的速度。在75英里/小时(120.7公里/小时)的速度下，轮胎消耗12马力时速55英里(88.513公里)时，它们的马力为8.8马力。所有的能量都变成了热量。大部分进入了轮胎，但也有一部分进入了路面(当汽车开过路面时，路面实际上会有一点弯曲)。

从这些计算中你可以看到，有三件事会影响轮胎在道路上行驶所需的力(以及轮胎中积累的热量):轮胎上的重量、驾驶速度和CRF(压力降低时CRF会增加)。

如果你在较软的路面上行驶，比如沙子，更多的热量进入地面，更少的热量进入轮胎，但CRF会上升很多。

Underinflation会导致轮胎外部比内部磨损更严重。它还会导致燃油效率增加了轮胎的热量积累。用轮胎检查胎压很重要计至少一个月一次。

过分膨胀导致轮胎在胎面中心磨损较多。轮胎压力不应超过轮胎侧面所列的最大值。汽车制造商通常建议使用比最大压力更低的压力，因为轮胎行驶起来会更柔软。但是在更高的压力下运行轮胎会提高行驶里程。

偏差车轮导致内部或外部磨损不均匀，或有一个粗糙的，轻微撕裂的外观。

有关轮胎和相关主题的更多信息，请查看下一页的链接。

最初发表:2000年9月19日