都说轮胎提供抓地力,轮胎是怎么提供抓地力的?
光是说出黏附力和迟滞力就能唬住不少人了
1橡胶材料的两种抓地力
以前小时候,我总会留着吃剩下的香蕉皮,我会非常不小心地把它留在某人的前进路线上。而且我知道,只有里面滑溜溜的白色那面着地才能看到人们踩上去时惊慌失措的样子,若是黄色那面着地就等于浪费了一块香蕉皮。
这件事情其实是一个很严肃的物理实验,包含了许多物理学原理,这也是我的摩擦力启蒙课程。轮胎的抓地力的许多道理也包含在其中。
组成轮胎的橡胶材料通过两种方式提供抓地力,一种是表面的分子抠住地板表面的分子形成的抓地力,一种是橡胶内部变形产生的抓地力。
2黏附力是什么
第一种力叫做:黏附力。橡胶是一种聚合物。就像香蕉皮都是可以撕成一条一条一样,橡胶也是。只是组成橡胶的都是长条形的分子,分子都很小,是由很多很多原子串成一长条构成的。
这东西互相接起来,接的特别长,然后很多很多特别长的聚合在一起,就是轮胎了。
而地面的原子更团结更紧密。所以当这两样东西之间有速度差的话,相对不牢靠的橡胶长条分子会被拉伸,一些分子还会被拉断,从而生成新的分子。
这一过程在两个表面互相拖拽时不断重复。显然,拉伸,拉断原子链,把原子移来移去都需要能量,也就是力,这就是黏附力。黏附力会在两者表面的速度差在0.03到0.06米每秒时达到最大。
3迟滞力是什么
第二种力叫做:迟滞力。叫它迟滞力的原因是因为它反应很慢。产生的原因则是轮胎的变形。当轮胎的外胎身被扭曲时,轮胎的一些部分会被压缩,而另一部分会被拉伸。
尽管平时胎压正常的时候可能看不出,但其实轮胎都是有变形的
为了能够拉伸,原子必须并排移动。和黏附一样,所有这些都需要能量,也就是力,这就是迟滞力。迟滞力和黏附力很相似,只是迟滞力是由橡胶内部的分子互相摩擦带来的。
4两种力的共同影响
在轮胎提供的抓地力中,这两个力的相互比例会随着轮胎的负载和打滑的量的改变而改变。比如轮胎有更多打滑时,迟滞力就比黏附力更加占有主导地位;如果橡胶材料特别软,而且温度很高,地面很平顺,黏附力就比迟滞力更加占有主导地位。
要注意以上的所有理论仅在地面坚硬时成立,比如沥青或者非常坚硬的土地。如果地面很软,那摩擦力就来自地面的变形。这就是为什么人们踩在香蕉皮里面白色的一面不会滑倒的原因。因为白色那面软,鞋子的纹路会压进去,也就获得抓地力了。
这也是为什么一辆公路赛车转弯时,重量转移到外侧车轮时,转弯的力会减少。而一辆越野车在转弯时重量转移到外侧车轮时,转弯的力会增加。这也是为什么跑车的轮胎都会特别扁而越野车的轮胎都会特别厚的原因。
在橡胶的这两种力的作用下,轮胎的抓地力会随着随着温度,压力,还有更重要的是,打滑的量而改变。下面这张图说明了这些量直接的关系。
横轴表示轮胎打滑的量,从0%(完全没有打滑,轮胎只是在滚动)到100%(要么轮胎完全没滚动而车在动,要么车子没动而轮胎在滚动),竖轴是摩擦系数,和轮胎的抓地力成正比。
在图的左边,摩擦系数的主要影响因素是迟滞力。这会在轮胎负载时的变形时产生。在橡胶摩擦图的右边,摩擦系数的主要影响因素是黏附力,这时轮胎已经开始打滑。其中最值得注意的就是摩擦系数在打滑的量在5%到15%之间的时候到达最大值。
这就是轮胎抓地力的来历。当然在我们日常驾驶的情况下肯定是不需要时刻保持15%的打滑保证抓地力最大化的。但是没有抓地力是万万不行的,说着我又忍不住想把香蕉皮留在地上了。
(作者:孙十三)
什么是车轮抓地力和附着力?
抓地力是指路面提供行驶方向的最大驱动力。车轮的抓地力其实就是指车路与地面之间在前进方向的摩擦力。汽车正是依靠车轮与地面的摩擦力,在作用力与反作用力原理下使汽车前进或后退的。当车轮打滑时,则表明车轮与地面的抓地力为零。 附着力包含了行驶方向和侧向两个方向的摩擦力。车轮的附着力越大,表明可以提供的驱动转矩就越大,同时防止侧滑(比如横向风)的能力也就越强。 车轮与地面间的摩擦力包括滚动摩擦力和滑动摩擦力。车轮转动需要克服地面的滚动摩擦力,滚动摩擦力等于车轮承载重量与滚动摩擦系数的乘积,而滚动摩擦系数则与接触面积有关。较宽轮胎与地面的接触面积大,其滚动摩擦力也较大,因此它也能提供更大的抓地力和附着力,如何提高轮胎的抓地力?
一、提高轮胎和地面的摩擦力要增加轮胎和地面的摩擦力有两种方法可达成这个目的。 第一是提高路面的摩擦系的,所谓“摩擦系数”是路面所能提供对轮胎的抓附能力,摩擦系数越大抓附力越大。柏油路面、水泥路面、砂石路面各有不同的摩擦系数。所能提供对轮胎抓附力也各有不同。其次是增加轮胎本身的摩擦系数,这可由选择较软的轮胎来达成。较软的轮胎可提供较强的抓地力,但是相对的磨损也较快。这里所谓“软的轮胎”指的是轮胎胎面的橡胶材质较软,如果和高扁平比轮胎和胎压不足所造成行路性较软、较舒适联想在一起那就大错特错! 二、增加轮胎接地面积要增加轮胎和路面接触的面积。 最简单的方法就是换上较宽的轮胎,再来就是选用胎纹较少的轮轮胎上那些是代表抓地力的?
抓地力通常可以分为横向和纵向抓地力,横向抓地力是轮胎的转弯能力,纵向抓地力可以用制动性能或加速性能等来衡量。同时还会用湿地和干地的抓地力来评判轮胎的抓地力。
如果要提供轮胎的抓地力性能,可以尝试使用较宽的轮胎或者花纹更少的轮胎,从而增加轮胎与地面的接触面积,增大轮胎与地面的摩擦系数。
扩展资料:
注意事项:
胎面无裂纹,定时检查轮胎表面有无裂纹、变形等缺陷。轮胎的花纹沟由于行驶磨损而逐渐变浅,如果磨平就会失去排水防滑等作用,汽车各项性能将大大降低,而看似细小的裂纹更是高速行驶时爆胎的隐患。此外还要注意及时清除凹槽中的小石子。
避免将车辆停放在有粗大、尖锐或锋利石子的路面上。车辆不要停放在靠近或接触有石油产品、酸类物质及其他影响橡胶变质的物料的地方。驾驶员不要在停车后转动方向盘,这样的操作会加速轮胎的磨损。
轮胎在夏季长时间行驶或高速行驶时容易过热,同时气压增高。此时应停车散热,严禁放气降压或泼水降温,以防胎面橡胶的非正常老化。
参考资料来源:百度百科-轮胎