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博文
轮胎(3)——工作原理 [编辑] [删除]
2016-12-05 11:20:41 | 分类: 机械产品/技术

安装在汽车上的轮胎并非是保持正圆形状,轮胎底部的接地处有一个平面,此面称为接地印迹,如下图所示。


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如果路面是玻璃的,从下方观察汽车,就可以测量接触面的尺寸。这样就可以对汽车重量做出精确估计,方法是测量每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。


轮胎中的每平方厘米的面积都会承受一定的压力,要撑起汽车就需要一定面积来与地面接触。如果增加汽车重量或降低轮胎里的压力,那么就需要更大的接地印迹面积才能够支撑汽车的重量,如此一来接地印迹的面积就随之增大。


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当充气不足/过载时,轮胎要比正常的情况扁一些。车辆行驶时,轮胎转动,接地面处的橡胶会变弯。我们知道让轮胎弯曲需要对其施加一定的力,同时轮胎弯曲程度越大,所需的作用力就越大。因为轮胎的弹性有限,返回最初形状的过程并不能释放出弯曲时所储存的所有能量,有些能量就通过摩擦和弯曲轮胎中的橡胶和钢件转换为热量。进一步由于充气不足或者过载,轮胎所需的弯曲程度会更大,因而需要更大的作用力才能让其开动,这样以来,热量就会产生的更多。


轮胎制造商有时会发布其轮胎的转动摩擦系数(CRF),可以用来计算轮胎在路面上转动所需作用力的大小,CRF的值与轮胎的牵引力无关。克服摩擦力所需的作用力等于摩擦系数CRF乘以轮胎所承受的重量。下表列出了几种轮胎类型的典型CRF

微信截图_20161205105918.png


假定汽车的质量为2000kg,轮胎的CRF为0.015,则让轮胎滚动的作用力约2000*0.015*10=300N。 如果车速为120公里/小时,则轮胎使用的功率为12马力。所有能量均转换为热量,大多数热量会进入轮胎,少量会传播到路面中(当汽车从路面上驶过时,路面实际上会有少许弯曲)。


从这些计算中可以看出,影响轮胎在路面上滚动所需的作用力(以及因此而累积的热量)的因素主要有三个:轮胎承受的重量、驾驶速度和CRF(如果压力下降,CRF将增大)。当在较软的路面(如沙地)上行驶时,虽然会有更多热量进入地面,较少的热量进入轮胎,但是CRF会增大。

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