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1、轮胎的磨损和滑动摩擦系数 轮 胎和路面 间的关系 轮胎和路面间存在着纵 向滑动摩擦和横向滑动摩擦 (即侧滑)两种 。 所谓纵向滑动摩擦 , 是轮胎旋转方向和汽车行驶方向相同时 , 因制动在轮胎和路面间产生的 滑动摩蔡 阻力 。 该滑动摩擦阻力和轮胎负荷的 比称为纵向滑动摩擦系数 。 相 对于路 面 , 轮胎表面的滑移比例叫做滑 移率 。 一般把车轮完全抱死的情况叫做滑 移率1 0 。%的纵向滑动摩擦系数 。 所谓横向滑动摩擦 , 是轮胎旋转方向和汽 车行驶方向相同时 , 由于受 到与轮胎平面垂直方向上的外力 , 而在轮胎和路面间产生的滑动 摩擦阻 力 。 该滑动摩擦阻力和轮胎负荷的比叫横向滑动
2、摩擦系数(即侧摩擦系数) 。 当轮胎旋转方向和行驶方向产生如图1所示的夹角口时 , 在与轮胎旋转平 面相垂直方向上作用着一个外力 , 由此产生了横向滑动摩擦阻力 , 把 这 时 的横向滑动摩擦系数叫做有偏离 角夕时的侧滑摩擦系数 。 其值随偏离角的 增大而增大 , 当超过某一角度时即成为一个确 定值 , 等于直 角方向的横向 滑动摩擦系数 。 衬 角 图1 侧滑摩擦 系数 试验车的概要和试验方法 试验车的概要 高速试验车参数如表1和图2所示 。其主 要测 定机构是由滑移计本体部 分 、 控制部分以及测量 记录部分 构成 , 如图 3 、 4 所示 。 本体部 分是垂 直 升降式的纵横两用式滑移
3、计 。 试验轮标准轮胎 尺寸为 5 . 6 0一1 3 , 也可以装 7 . 5 0一1 4或8 . 0 0 一 阳 2 局速试粒牛仁猫侈侧龙平, 图3滑移测定装置(垂直升降 、 纵横两用 式) 一 52 一 1 5 尺寸的轮胎 。采 用气力加载方式 , 试验轮的载荷为 600 kg以下的各种载荷 。采 用空气一油压 伺服盘式制动 器 。 在最高载荷时的最大制动力的滑动摩擦系数为1 . 2 , 车轮能抱死 , 并能调整到 最大制动力以下的任何 值 。 表1 高速试验车参数 型式三菱(扶桑) B906R mmmm m mmm m m长 宽高 距全 全 全勒 最小离地 问珠 gg kk 11 98
4、0 2 4 90 3 000 640 0 225 1 1390 13700 重重自总 车车 性能 发动机 爬 坡能力 最高车速 最小转弯半径 最大功率 蓄电池 30 。 2% 140 km/h 11 。 4 m 350PS/2400rpm 1ZV 一200A H 操纵机构能在和车辆行驶方向成一5 。 9 5 “ 范围内 , 以速度为3 0 de g / se c 给出任意偏离角 , 采用电动方 式 。 试验轮垂直上下移动 , 所需动力和加载用同一动力缸 。 侧量用传感器有 , 制动力 、 行驶阻 力 、 侧滑 力(与轮胎平面垂直方向的力) 、 转向力 (作用于轮胎上与行驶方向垂直的力) 、 载
5、荷 、 试验轮圆周速度 、 偏离角传感器等七个 。 控制部分 , 包括控制 滑移计本体的机构以及操作 指示仪表 , 均集中在仪表板上如 图 5 。 在仪表板上可 操纵控制试验轮的上下及载荷 , 控制制动 、 偏离角等 。 指示仪表可显示出试验车车速 (km/h) 、 试验车 轮的圆周速度( k m/h ) 、 偏离角(度) 、 电源电压(伏) 、 电流(安培)等 。 仪器录部分包括有测力计示记乏仪 , 可直观 , 也可记录在一定规格的记录纸上 。 验方 试验车以规定速度行驶 , 只在试验车体前边安装的试验轮上进行 制动 , 或者是给出各种偏离角 , (和 试验车本身无关) , 这时路面和试验
6、轮之间产生的各种 滑动摩擦阻力由测力传感器测 出 , 并通过应变仪由 记录示波 器记录 , 且按下式标出摩擦 系数 。 f w “: 滑动摩擦系数 f: 滑动摩擦阻力 ( k g) w : 轮胎载荷(kg ) 轮胎磨损量和滑动摩擦系数 纵向滑 动摩擦系数 以前 , 主小型轿车(1 60 0 CC级) 上使用最 多的是 5 . 6 0 一1 3一4P r 纵向花纹轮胎 , 按表 2 规定的条件 侧定纵向滑动摩擦系 数 , 其侧定结果如图 6 、7 所示 。 图 6 是在日本汽车研究所试验路上测定出的结果 (混凝土路面) 。 从图可见 , 轮胎磨损率达5 0%左右时 , 滑动摩擦系数变化很小 。
7、当磨损率达到 8 0%左 5 3 右时 , 滑动摩擦系数就要减少到新轮胎的9 0 8 0% , 特 别是当磨损率达 10 0%时 , 滑 动摩擦系数减少到 了。 6 0%左右 。 并且滑动摩擦系数的减少是随着车速的提高而增大的 。 图7是在建设省土木研究所试验路上 (混凝土路面) 测 定的结果 , 和图 6 大致相同 。 但是由于路面的使用率 、 磨损情况等路面状态多少有些差 别 , 因此图 7 中滑动摩擦系数的减少较小 。 图4滑移侧定装置之一 图5 控制 台及记录仪 件 车速 k m/h 路面 轮胎尺寸 轮胎内压 k郁cm Z 轮胎载荷 kg 轮胎磨损率 % 轮胎磨 损量(残留厚度) 偏离
8、角 20 一 4 0 混凝土 、 湿 润路 5 。 60一13一4Pr 1 。 7 320 0 4 0 8 。 5 0 0 5 。 6080 (水膜厚。 . 6m m ) 纵向花纹轮胎 10 0 100 0m m 祝 奴 造呀锻称整 车速 , 4 0kn,z 么60 080 D100 界限 值 右甲一一劝尸一布方一一欣芯一一 轮胎弃 损率鱿) 三 戴 城 雄驻遥你 k 轮胎磨损率 (%) 图 6 轮胎磨 损率和纵向滑动摩擦系数(日本汽 车研 究所混凝士路面 . 水膜厚0 . 6 m m) 图了轮胎磨损率和纵向滑动摩擦系数 (士 木研究所混凝士路面 , 水膜厚。 . 6 m r n ) 另外滑动
9、摩擦系数和速度的关系如图8所示 。 一般说来 , 轮胎磨损越厉害 , 随着车速的增加 , 滑动摩 擦系数减得也越厉害 。 一 5 4 一 车 速 ( K m/h) 图8 速 度和纵向滑动摩擦系数(日本汽车研 究所 混凝土路面水 膜厚。 . 6 mm ) 横向滑动摩擦系数 与测定纵向滑动摩擦系数相同 , 使用 5 . 6 0 一1 3一 4P r 纵向花纹轮 胎 , 按表 2 给出的条件测定横向滑动 摩擦系数 , 其结果如图 9 1 0 所示 。 图9 、 1 0是在日 本汽 车研究所及建设省土木研究所的试验路上 , 偏离 角为2 0 。时的测量结果, 这时轮胎几乎处于没有滚动的 侧滑状 态 。
10、 这种状态和上述的纵 向滑动摩擦一样 , 随着 轮胎磨损率的增大 , 横 向滑动摩 擦系数减小 , 当磨损餐 达8 0%左右 , 横向滑动摩擦系数减小 到 9 08 0 % , 磨损率 10 0 %时 , 横 向滑动摩擦系数减小到7 0 6 0% (示 戴 帐 我世 尽书 左右 , 而且 减小率也随车速增加而增 加 , 但和纵向滑动摩擦系数相比 , 横 向滑动摩擦系数的减小 率稍小 。 这是 因为侧滑时和轮胎的行驶速度相比 , 轮 胎接地面的实际滑动速度 (v 、 s i n e一v : 轮胎旋转速度 、 口 : 偏 离角) , 比较低的缘故 。 另外 , 偏离 角5 。时 如图 11 、 2
11、所示 , 测定值 多少有些分散 , 但总咋倾向是轮 胎磨损到某 一程度 (磨扳 率4 0 一6 0%)时 , 横向滑动摩擦系数开始增大随后又 减小 , 这是因为偏离 角小 , 还 没达到 完 全侧 滑状态以 及由于轮胎内部的扭曲等影响 , 所以新轮 胎横向滑动摩擦系数较小 。 因此横向滑动摩 擦系数受轮胎磨损率 、 偏离角大小 (有无完全侧滑状态) 的影响而不同 。 不论哪种伏 态 , 磨 损率达1 0 。龙或接近10 0 %时横向滑动摩擦系数都减小 , 这和纵向滑动摩擦时一样 。 卜昌吞. . . . . 百护 l 八 二 喊诚城赞 你 把 蠢 鉴 。 , , 资 一 节 矗 一 乙 父 A
12、 40k nl/ h 车速 一 20Km/h 瓦4八 吞 印 6 08 O 01的 2 04 06 0 ” 叮 一 1面一 轮 胎磨损率(% 图 9 轮胎磨损率和横向滑动摩擦系数 (日本汽 车研究所 混凝少 路面水膜厚。 . 6o m偏离角2 0 。) 2 0 406Q 8 0 1的 :轮胎 磨损率(% ) 图1 0轮胎磨损率和横向滑动摩擦 系数(土木 研究所混凝士路面 , 水膜厚0 . 6mm 偏离角2。 , . 厂策烹认 . 父 吞 浑速 40km/ h 车速 加K m/ 卜 4 06 Q .X八 . 1 1 | | 斗 | ! 0 . 、 二 口 减 晰喊处何犯 6 0加 八 :氛 搔
13、潇 粉 拐 把 口100 4060 8 0 轮胎磨损率(%) 20 4 0 J一-一一一Je e 一 工 . 605 0 10卜 图1 1轮胎磨损率和横向滑动摩擦系数(日本汽车 研究所混凝土路面 , 水膜厚。 . 6 m m 、 偏离 角5 . ) 轮被磨扭率 . (%) 图1 2轮胎磨损率和横向滑动摩擦系数(士木 研究所混凝士路面 , 水膜厚。 . 6mm 、偏离角;) 一 55 一 相对新轮胎摩徐系数的 减少率 新胎 4 4%69%80% (残留1 。 6mm) 87%(残留1 。 om m)100 写 吕 , d厅J八U 只 衬 臼了月了 夕= 100 1 00 1 00 1 00 9
14、1 10 7 10 6 100 91 1 00 8 4 7 g 八Unn 孟 八 匕00 10 0 (拜 。二 尸睡) 拼 。, 新胎纵向滑动摩擦系数; # 各轮胎磨 损程度的系数;刀=10 0刀 实 际使用中轮 胎磨损率的极限 如上所述 , 轮胎磨 损后 , 纵向滑动摩擦系数和横向滑动摩擦系数都减小 , 因此在使用中应加注意 。 轮胎磨损的极限值 , 可以用相对新胎摩擦系数的减小率来表示 , 也可以用摩擦系数的绝对值来表示 。 表3 给出了摩擦系数的减小率 。 如果把摩擦系 数值大致减小 2 0 %作为磨损率的极限值 , 则行驶速度6 0km/h以 下时 , 磨损8 0% (残 留1 . 6
15、mm) , 车速在 80 km /h以上时 , 磨损7 0% (残留2 . sm m) 作为轮胎磨损的极 限值 。 如果以摩擦系 数的绝 对值来 表示 , 则在道路规则中规定路 面纵向滑动摩擦系数的最低值 : 车速 10 0 km/h时为0 . 3 , 8 0km/h时为0 . 3 1 , 6ok m/h时为0 . 3 3 , 4okm/h 时 为0 . 38 , 当 然如果路面良好 , 既使轮胎 磨 损率很高也能保证这 个数值 , 但是在路面不良的状况下 , 为了安全也 必须保证这个数值 。 图 6 、 8 中的点线是道路规则中的值 , 据此可知 , 车速在8 0 km/h以上 , 轮 胎磨
16、损的极限值也是7 0% , ,60k m/h , 马寸是87% , 4okm/h时是10 0% 。 从横向滑动摩擦系数来看 , 车速在 6 0 km/h以下 , 间题不大 , 但在8 0km/h以上的高速和8 7 % (残 留 lm m) 以上的磨损时就必须注意了 。 综上所述 , 60 km /h以下的速度 , 规则中规定残留 1 . 6m m 也是安全的 , 但是如 果车过在 8 0km/h以 上 , 就希望有 2 . 02 . smm 残余沟槽 。 轮胎 的表面形状和滑 动摩擦系数 通常在小型轿车上使用的结构相同的轮胎 , 既使名称也相同 , 但由于生产厂家不 同 , 表面形状 (轮胎 花纹确不尽相同 。 图1 3 1 4 表示 5 种表面形状不同的纵向花纹轮胎 , 在土木研究所试验路上测定滑动摩擦系数的结果 。 ! 火 、一 5 共胜 诊 .A 轮胎 Z乏3 心 C . “一”纵向花纹轮胎 几 孟橄 喊城畏 俘 史 考卜 一 、 澡处诊二 :主 。A
