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從材料角度看輪胎抓地力
2021-12-22 00:23:13· 來源：北橡檢測
輪胎是汽車與陸地之間的媒介，是車輛與道路之間唯一的接觸點。汽車之所以能在陸地上行駛而不是滑動，是因為輪胎的抓地力。如果沒有抓地力，汽車就根本無法移動。
輪胎是汽車與陸地之間的媒介，是車輛與道路之間唯一的接觸點。汽車之所以能在陸地上行駛而不是滑動，是因為輪胎的抓地力。如果沒有抓地力，汽車就根本無法移動。一般來說，充氣輪胎的舒適性和抓地力都大大優(yōu)于實心輪胎。
抓地力與輪胎橡膠優(yōu)異的粘彈性有關(guān)。這種特性使得輪胎與道路接觸時的接觸面內(nèi)產(chǎn)生了一系列物理作用。這些物理作用能夠抵消打滑。因此輪胎抓地力和安全性是相輔相成的。
我們都知道輪胎橡膠是一種粘彈性材料。粘彈性材料是一種可變形材料，其性能介于彈性固體和粘性液體之間。
1.完美的彈性固體
完美的彈性體，如彈簧，在受到一個力的作用時，會隨著所施加的力而瞬間變形。然后，一旦不再施加力，它就會恢復(fù)到初始形狀。應(yīng)力和變形是同時發(fā)生的。能量沒有損失。
2.完美的粘性液體
3.粘彈性材料
粘彈性材料，如口香糖或彈性體，介于完美的彈性固體和完美的粘性液體之間。變形后的粘彈性材料在一段時間后會恢復(fù)其初始形狀。這就是所謂的滯后。
這種延遲伴隨著熱量形式的能量損失。與能量損失直接相關(guān)的滯后現(xiàn)象是輪胎抓地力機制的根源。
相位角符號為δ；它與滯后直接相關(guān)。（損耗模量能量）損失系數(shù)也就是材料耗散能量的能力，用tanδ表示。
4.輪胎橡膠的抓地力
抓地力主要涉及兩種情況：改變車速（減速-加速）和改變方向（轉(zhuǎn)彎）。這兩種情況涉及抓地力的兩個組成部分：縱向抓地力和橫向抓地力。
無論是縱向抓地力還是橫向抓地力，抓地力都與輪胎胎面橡膠及花紋有關(guān)。
橡膠的粘度根據(jù)聚合物（SSBR/ESBR/高順式BR/低順式BR/IR等）的選擇而變化，與配方有關(guān)（硫鍵，補強劑的性質(zhì)和用量）。
除了能量損失和滯后，橡膠的行為還涉及另一個變量，模量。它表征了材料的剛度：低模量是軟的材料，高模量是硬的材料。
考慮到抓地力，輪胎胎面中的橡膠成分要選擇合適，模量適中，彈性好，且其滯后最大。
不同的橡膠種類，其能量損失、滯后和模量不同。但是，對于一種橡膠來說，根據(jù)應(yīng)力頻率和溫度的不同，其能量損失、滯后和模量也不同。
橡膠的柔韌性、滯后性和能量損失隨溫度和應(yīng)力頻率而變化：
?當(dāng)應(yīng)力頻率增加時，橡膠從橡膠狀態(tài)變?yōu)椴Ａ顟B(tài)（硬脆）；
?當(dāng)溫度升高時，橡膠從玻璃狀態(tài)變?yōu)橄鹉z狀態(tài)；
?在低頻范圍內(nèi)（從10到105 Hz），頻率因子增加10對橡膠狀態(tài)的影響與溫度下降7到8°C的影響相同；
?當(dāng)橡膠接近其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（隨應(yīng)力頻率增加）時，橡膠表現(xiàn)出最大的滯后性和適當(dāng)?shù)娜犴g性。因此，胎面橡膠的設(shè)計要考慮到這點。
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