载货汽车轮胎异常磨损的原因及解决措施

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载货汽车轮胎异常磨损的原因及解决措施


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8 ^1 ?+ |$ s. |8 Z# h    1  设计原因
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    由于车辆设计人员参数选取不合理，车辆各车轮运动不协调易造成轮胎异常磨损。这类原因造成的轮胎异常磨损易于解决。
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+ }9 b; G& j: w/ q# Y' }" R& A  ]5 z    (1)转向梯形特性曲线设计不合理，汽车转弯行驶时各车轮不能同时绕同一个瞬时转向中心在不同的圆周上作无滑动的纯滚动，产生侧向滑移，主要表现为转向轮左右轮胎胎冠内侧均匀间隔异常磨损，磨出一个一个的凹坑。

4 P( }4 L. J& o/ s% D& I% p    避免这类故障的途径就是在产品设计时不要遗漏对转向梯形特性曲线的校核，不仅要校核全新产品，在基础车型上加长轴距或缩短轴距扩展车型而使用同一个前桥也必须校核，通过反复校核调整使转向梯形特性曲线更趋合理，减少或避免汽车转向时车轮的侧向滑移。

' _% [# L+ ~, `" n7 \: o) |    (2)转向传动机构中的直拉杆与悬架导向机构的运动不协调。载货汽车前悬架多为纵置钢板弹簧结构，转向节臂球销中心即要沿主片中心所决定的轨迹运动，又要沿转向器垂臂下端球销中心摆动，由于这两种运动的轨迹不同，要产生运动干涉。汽车转向器的逆效率很低，驾驶员握住方向盘，运动干涉时方向盘不会转动，也就是说转向器垂臂下端球销中心固定不动，运动干涉时产生的力通过转向节臂带动转向轮绕主销轴线在平衡位置附近产生往复的摆动，摆动量的大小与钢板弹簧和转向系统的运动干涉量的大小有关。主要表现为转向轮胎冠外侧周期性磨损。
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7 D0 b/ g: F" _1 o8 T# M    消除转向传动机构中的直拉杆与悬架导向机构的运动不协调可以有两种方法，一是调整转向器垂臂球销中心的位置，二是加长钢板弹簧，也可以将以上两种方法同时使用。
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    2  制造原因

    在车辆制造过程中，由于装调、加工不良，误差超出车辆所允许的范围，引起轮胎异常磨损。造成这类故障的原因太多，且受生产条件的限制，解决起来相对困难。

: L# y; k6 L8 W- @2 k3 l    (1)前束调整不当。由于车轮外倾角的影响，前轮的外侧受力较大而内侧受力较小，道路阻力的合力是偏向车轮外侧的，其方向是向后，使前轮产生了绕主销向外张开的趋势。为减轻这一趋势，使车轮接近纯滚动状态，必须使前轮的前部向里收缩一小段距离，这就是前束。前束的数值由整车生产厂家通过试验确定，在0-6mm之间。如果前束过大，则汽车行驶中转向轮的前部向里收缩的尺寸过大，超过需要向里收缩的尺寸，转向轮就偏离直线行驶状态，而有向中间靠拢的趋势。转向轮在受到地面的沿着前桥的轴线方向，方向向外的作用力时，要产生弹性恢复力。当左右转向轮的弹性恢复力大于车轮和地面之间的侧向附着力时，就要向里收缩恢复原来的位置，转向轮与路面之间就产生了横向滑移，轮胎产生磨损。如果前束过小，甚至变成负值，转向轮与路面之间产生的横向的滑移和磨损的方向与上述相反。
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    过大或过小的前束都使转向轮轮胎出现畸形磨损。轮胎花纹在很短的时间内就磨光，肩角起峰起毛，磨面粗糙。
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' Y8 H1 }) J1 E9 d7 c* \8 t    解决该问题的方法是严格控制转向车轮前束的数值。

' l. q6 S) L4 X, [    (2)汽车左右轮轴距不相等，出现轴转向。汽车的左右轮距不相等，即前后桥中心线不平行，两条中心线必然要相交于一点，交点永远位于轴距短的一侧，即使司机没操纵方向盘进行转向，汽车也会自动绕交点转向。左右轮距的差值越大，自动转向的趋势也越大。
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    汽车向左转向时，如果前后桥的位置正确，转向机构就能保证前桥两个转向轮轴线都交于后桥中心线的延长线上的一点，该点是所有车轮共同的转向中心，所有车轮都绕该点做纯滚动。如果前后桥的中心线不平行，右侧轴距大于左侧轴距，后桥中心线就会出现顺时针方向偏转，偏转角度由左右两侧的轴距的差值决定。差值大，偏转角大；差值小，偏转角也小。
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9 |+ l, Z: K4 z- d4 _0 Z    此时，前桥两个转向轮的轴线就不可能交于后桥正确位置时的共同的转向中心点，而是交于偏转后的后桥中心线的延长线上的两点。在这种条件下的转向，各车轮没有共同的转向中心，必然出现某些车轮的侧滑以满足整车绕同一点转向的需要，所以汽车的左右转向轮和后轮都有发生侧滑的可能。在满载或超载状态下，后轮载荷远远大于前轮，侧向附着力也远远大于前轮，不会发生侧滑。汽车向左转向时，离心力的方向朝右，右转向轮的载荷增加，其侧向附着力也增加，发生侧滑的几率小；而左转向轮的载荷减小，侧向附着力也减小，所以发生侧滑的必然是左转向轮。所以右侧轴距大于左侧轴距，汽车向左转向时，左前轮出现滑移，转向半径比前后桥的中心线平行时的转向半径要小，过度转向的倾向加大。由于车轮外倾角的影响，磨损发生在轮胎外侧。

' A! U# k2 }# r) i    在相同条件下，汽车向右转向时，两个转向轮的轴线相交于顺时针偏转后的后桥中心线的延长线上的另外两点。在这种条件下的转向，右转向轮的滑移，转向半径比前后桥的中心线平行时的转向半径要大，不足转向的倾向加大，磨损发生在轮胎的外侧。
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& _. L( c; r2 U5 C2 b    由这种原因引起的转向轮的磨损具有一个共同的特点，在轮胎外侧胎面的圆周方向发生连续的均匀的磨损，每个花纹都被磨成锯齿形，每个锯齿都有后角。

    避免造成轴转向的主要途径有：

' d" E9 A$ J  J3 I% X    ①严格控制车架、钢板弹簧、钢板弹簧支架、前桥、后桥等零件的尺寸误差。

    ②防止骑马螺栓松动或钢板弹簧中心螺栓变形引起钢板弹簧错片和前后桥的位置移动。
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) F0 ]) Z# z& M2 @7 @    ③严格控制左右钢板弹簧的刚度与弧高分组，因弧高不同也会出现左右车轮轴距不相等。

4 \% \% |9 a7 v. ]: k  T2 [1 D3 m' C    ④尽量避免左右轮偏载，引起左右钢板弹簧的长度有较大的差异。

4 w7 S% C1 o6 F* k    有时以上几种影响因素产生的结果互相迭加而出现较大的左右车轮轴距不相等时，会出现严重的转向轮滑移，轮胎磨损剧烈。
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    (3)转向轮摆振。转向轮摆振是指汽车在平坦路面上行驶时所产生的转向轮绕主销的长时间、持续的振动现象，严重时会伴有车桥、车架、车身的颠簸和晃动，使汽车的舒适性、操纵性变坏，使转向系统的零件早期损坏，使转向轮轮胎外侧严重的磨损，分为强迫振动引起和自激振动引起两种。
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    强迫振动引起的转向轮摆振是由周期性的干扰源所引起的，周期性的干扰源来自车轮的径向跳动、端面跳动、质量分布的不平衡、轮胎的弹性沿轮胎的周长不均匀等。
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3 U+ b, L7 y" s, {  O5 g    强迫振动引起的转向轮摆振的特征是：

$ u4 m! Q: ^/ F4 ~2 I    ①转向系统具有较大的阻尼。

. e9 j+ ]: H0 q' K    ②外界有周期性的干扰源。

    ③转向轮摆振的频率与干扰源的频率相同、当摆振的频率与某个主要零件的自振频率相同时，会产生强烈的共振而使转向轮摆振加剧。
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: D$ i+ v) Z9 S; i, s    ④发生共振的车速一般在50-60km/h的范围内。大于或小于发生共振的车速时，转向轮摆振就很不明显。共振车速的范围很窄，大约在3-5km/h的范围内。

- c1 Q( \7 q0 \6 ~9 W: D    ⑤当没有周期性的干扰源时，强迫振动引起的转向轮摆振就消失。
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. ]1 S9 ?6 S& w4 J% K# ~    消除强迫振动引起的转向轮摆振的途径有：
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    ①提高相关零件的加工精度，减少车轮的径跳、端跳、不平衡、轮胎的弹性沿轮胎的周长不均匀等。
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3 g  n" }8 r/ J# t8 K" s    ②提高前轮毂轴承的予紧度，在转向系统安装转向减振器增加横拉杆的刚度、减小前束，通过这些措施增加转向系统的正阻尼。

    自激振动引起的转向轮摆振的特点是：

' @  R/ q( E" S7 S    ①转向系统具有很小的阻尼，甚至出现负阻尼。

  L0 r* _1 ]9 j5 C8 [    ②自激振动引起的转向轮摆振不需要周期性的干扰源。汽车在良好的水平路面上行驶时，如果有一个外来的冲击力作用于转向轮，转向轮就沿着冲击力的方向产生一个初始的偏转角度，开始产生摆振。冲击力消失后，摆振并不停止，而是变成一种稳定的、长时间的、持续的摆振。要消除此摆振，只有采取刹车或减速等措施。

    ③发生摆振的车速具有很广泛的车速范围。有些是发生在30-55km/h的车速范围内。这个范围被称为不稳定车速范围。其发生与否，决定于是否具有一个足够大的外来冲击力作用于转向轮。

& h6 _" g  m' w; [$ E    ④发生自激振动时，车轮绕主销的摆振频率与车轮的转速并不相同，在不稳定车速范围内变化不大。有时尽管车轮不平衡度非常小，车轮的径跳、端跳被控制在极小的范围内，轮胎的弹性沿轮胎的周长非常均匀，也照样会产生自激振动。
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7 }) O3 Y( T& f- s/ i& c    (4)轮辋的端面不平度超差，引起轮胎端跳过大，轮胎与地面的接触点沿车桥的轴线方向发生位移，轮胎和路面之间产生滑移，轮胎磨损。这种磨损是周期性的，与车速及车轮的摆动周期有关，磨损的部位在胎面的圆周方向呈不均匀连续分布。
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    (5)其它制造原因。如主销和转向节衬套的间隙过大、前桥轮毂轴承松动、后桥轮毂轴承松旷等，导致车轮摆动式前进，使胎面花纹被磨成一高一低的形状或波浪形，磨损的速度很快。

    3  使用原因
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    车辆使用不当也会引起轮胎异常磨损，有的不良现象可以避免，但有的在现实条件下是无法避免的，用户只能牺牲轮胎寿命，以达到相应目的。

    (1)超载严重。

    超载可以引起前轮定位参数发生变化。对于一个特定的车型，前桥定位参数也是特定的，是根据该车型的使用条件和使用要求，在满载静负荷状态下确定的，与该车的前桥的负荷是匹配的。当前桥超载甚至严重超载时，产生了严重的弯曲变形，主销内倾角加大，车轮外倾角减小，前轮向内偏斜，前桥的左右车轮的内侧与地面接触。同时前束还是前桥在额定负荷条件下的正值，也加大前桥的左右车轮向内偏斜的倾向。超载的汽车在向前直线行驶中，上述的三种促使左右转向轮向内偏斜的因素互相迭加，轮胎就产生一个由外向里，沿着前桥的轴线方向的地面的作用力，并沿着力的方向产生一定的侧向变形，当变形达到一定的程度后，当轮胎的弹性恢复力大于地面的侧向附着力时，又向外侧反弹，并恢复原来的形状，轮胎和路面之间就产生了横向滑移和磨损。横向滑移和磨损发生在左右转向轮的内侧，被磨损的胎面出现外大内小的锥面，磨痕呈横向的羽毛状。

    解决上述问题的途径是改变前桥的定位参数和尺寸，使它们的副面影响互相抵消而不是互相迭加，可以从以下几个方面考虑：

+ q. i6 d. c( Y; t7 n( u/ W    ①加强前桥的强度和刚度，减小前桥的变形。
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    ②根据使用条件，适当加大车轮的外倾角。

. g" ^/ ~+ U# t- ?4 D    ③适当减小主销内倾角。
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    ④改变车轮前束。

/ q  [% G# o- n) q9 w/ E! X    超载造成胎体帘线的拉力加大，应力增加，轮胎的弹性降低，动负荷加大，接地面积增大，轮胎两侧的胎肩部位的磨损加剧。

    超载严重前桥会产生较大的弹性变形，在路面的冲击和振动的影响下，前桥不断地弯曲和恢复，带动轮胎沿前桥的轴线方向出现向外和向内的横向位移。使轮距不断地变化，轮胎与地面之间产生严重的摩擦和磨损。出现前轮的内侧胎面花纹沟槽边缘横向呈羽毛状磨损，前轮的内侧胎面呈斜坡形。超载引起钢圈端面变形，产生端跳，引起轮胎也产生端跳。在行驶中，轮胎出现端面偏摆和侧滑，在侧滑部位的圆周方向发生不规则的断续的磨损。
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5 u" y0 M8 `1 Z) I9 F1 y! v    尽管国家有关部门在下大力气治理超载，但超载在短时间内无法消除，特别是工程车超载更甚，也就是说超载引起的轮胎异常磨损在短时期内无法根除。

    (2)轮胎气压不当。轮胎气压太高引起轮胎的弹性降低，胎体的膨胀量加大，胎冠的中部鼓起，胎冠的中部与地面的接触应力增加，使胎冠的中部花纹在圆周方向过度磨损，甚至出现深沟，而两肩磨损较轻；轮胎气压不足，会引起胎肩过度磨损，表面光滑，而胎冠的中部磨损较小，轮胎胎面呈拱型断面。
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    由于受国内大环境的影响，载货车辆超载已成为普遍现象，所以在给轮胎充气时不能按标准气压，要根据轮胎负荷确定充气气压，但气压过低过高都会降低轮胎寿命。

# m. I1 m# y" p' s2 \9 J) A+ c    (3)轮胎未及时换位。安装于汽车不同部位的轮胎，受力大小和方向不同，磨损部位和磨损程度也不同。定期按时换位，可以避免轮胎承受单一方向的磨损，使轮胎的磨损均衡，如果不及时换位，磨损严重的部位要继续产生严重的磨损，磨损加剧。

    (4)道路条件不同，轮胎磨损的快慢程度也不相同。高等级公路、一般公路、砂石路较土路磨损快，特别是在高速公路上高速大扭距驱动，驱动轮轮胎胎面花纹边缘沿圆周方向的鱼鳞状磨损更加剧烈。
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+ g  p9 r% T+ K  V" F2 x: i  p    4  轮胎结构原因
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* P, }2 Q$ U& }( i' v    轮胎结构对轮胎是否会产生异常磨损也有影响，比如横向花纹、混合花纹轮胎就比纵向花纹轮胎易产生异常磨损，所以在选择轮胎时要根据轮胎的使用条件。
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    以上是引起载货汽车轮胎产生异常磨损的一些常见原因及避免方法，但就某一辆已经产生轮胎异常磨损的汽车而言，造成的原因可能是其中的某一个，也可能是以上原因中的几个的迭加，查找困难，解决也很困难。并且有的根本就无法解决，比如超载引起的轮胎异常磨损所占的比例最大，但解决不了超载，就解决不了因超载引起的轮胎异常磨损。

李奇峰

好帖，值得学习

lgt833

帖是好帖，就是太难懂了，看来还需要对汽车的构造加强了解。顶

dwcslg

很好的资料！顶！！！！！！！！！！