浅谈延长车轮的使用寿命
南充职业技术学院机电工程系 何前儒
摘 要 本文分析了影响车轮使用寿命的因素如：轮胎气压、前轮定位、车轮平衡、轮胎、负荷与机车速度等，并具体提出了延长轮胎使用寿命的相关措施。
关键词
延长 车轮 使用 寿命
轮胎的性能与轮式机车的牵引性、稳定性、安全性、舒适性、通用性、经济性等密切相关。据统计，轮胎的维修费用约占整台机车正常维修费用的20%。分析影响轮胎使用寿命的原因并采取相应的措施，对防止轮胎早期磨损、延长使用寿命、节约成本、提高其使用效益和保证安全作业等都具有现实意义。
1 影响轮胎使用寿命的因素
1.1轮胎气压
在轮胎侧面印有生产厂家轮胎、规格、充气压力等信息。轮胎只有充入适量的空气使轮胎气压达到规定的标准值后，轮胎的优良性能才能发挥出来，而轮胎气压过高或过低都不利于轮胎的使用，且会使轮胎的使用寿命降低。当轮胎气压低于标准值时，因胎侧变形过大会造成轮胎与地面过度地摩擦而生热，从而使轮胎发热加剧，温度升高。轮胎温度过高时，会加速轮胎的老化。当出现侧滑或辗过障碍物时，也很容易使胎冠花纹撕裂，这都会导致轮胎早期疲劳破坏，缩短轮胎的使用寿命。轮胎气压过低，胎侧变形区过度变形，还会使轮胎的胎面的中部区域与路面没有接触，只有胎肩承受载荷，轮胎滚动阻力加大，致使油耗增加。这时，轮胎的挠曲变形加大，刚度降低，易导致胎体帘布层呈环状断裂，由此会引起胎面磨损不均，胎肩磨损显著增大，同时还会使胎面产生沟槽及胎肩龟裂，轮胎使用寿命明显降低。另外，还会使胎唇损伤或轮辋脱离，严重时将产生爆胎。调查报告结果显示：当轮胎压力长期比规定值低约2、3、5kPa时，其使用寿命分别会降低10%、20%、50%，油耗将分别增加1%、2%、4%。当轮胎气压过高时，虽然滚动阻力减小，但胎面与路面的接触面积只是在轮胎的中间区域，轮胎与路面的接触面积明显减少，单位面积压力升高，使胎冠中央磨损加剧，且此时轮胎变硬使其刚度增大，起不到应有的缓冲作用，使轮胎受到的动载荷增加，导致轮胎的使用寿命缩短，此时容易产生胎体爆裂、脱层。并降低了车辆制动性与舒适性，同时轮胎压力过高，使轮胎帘布线过度伸长，胎面张力也随之增大，这样轮胎受外力冲击时极易受外伤，特别是轮胎冲击路面上的石子或通过凸凹不平的路面时，就会因胎体内应力的瞬间集中而发生爆胎。
1．2前轮定位失准
“三倾一束”——前轮外倾角、主销后倾角、主销内倾角和前轮前束是前轮定位的主要参数。当前、后车轮受到较大的碰撞或其他外力时，车轮定位可能受到破坏。如果这些定位参数发生变化，轮胎的磨损就不平衡，而且要比正常情况下的磨损快得多，会出现车辆跑偏或颠簸，以及轮胎的胎冠的不均匀磨损；如果前轮定位失准，外倾角过大时，轮胎的外侧形成早期磨损；外倾角过小或没有时，轮胎的内侧形成早期磨损。前束是保证汽车有良好转向的重要参数之一，前束可以通过改变横拉杆的长度加以调整。当前束值偏离了原设计值时，不仅造成机车转性能变差，还会部分丧失方向盘的自由回正功能。前悬挂系统位置失常、球头松旷等，使正常滚动的车轮发生滑动或行驶中车轮定位不断变动而形成轮胎锯齿状磨损。
1.3车轮平衡
特别是机车高速行驶时，车轮静态不平衡或动态不平衡，在离心力的作用下，车轮将产生巨大的冲击和振动(车轮表现为颠簸、跳动或摇摆)，从而加剧了轮胎的磨损，同时也降低了帘布层的抗疲劳强度，使轮胎的寿命降低。机车高速行驶时，车轮不平衡引起的磨损非常剧烈，最终将导致爆胎。
1.4负荷与速度
因为轮胎是承受车辆负荷的最终部件。轮胎的结构、强度、以及使用气压和速度是经过设计时严格计算确定的。由于与机器所匹配的每个轮胎的负荷指数是一定的，如果轮胎超负荷，则轮胎的变形增大，使胎冠剥落、帘布层破裂，还会使轮胎内温度迅速升高。超负荷越多，轮胎的寿命就越短，从而引起爆胎的可能性越大。根据有关部门的实验证明：超负荷10%时轮胎的使用寿命将降低20%，若超负荷增大30%则轮胎滚动阻力将进一步增加，这不但使轮胎寿命大
大降低，同时燃油消耗也会大幅增加，而且超载本身就是《道路交通法》所严格禁止的。车辆超速行使也是加速轮胎损坏的重要因素之一。如果车速过高，轮胎在单位时间内与地面的接触次数就越多，摩擦也越频繁，使轮胎的变形频率增加。这时胎体周向和侧向产生的扭曲变形也随之加大。当速度达到临界速度时，胎冠表面的振动出现了波浪变形，形成静止波。这种静止波能在其产生几分钟后导致轮胎爆破。这是由于轮胎变形来不及复原所造成的滞后损失，而它的大小与负荷作用的时间有关，速度越快，时间越短，大部分的动能被吸收转变成热能，从而使轮胎温度升高，橡胶老化加速和帘线层的耐疲劳强度降低，轮胎因而早期脱落或爆破。
1.5其他
机车在夏季行驶或作业、或长时间在阳光下停放时，由于外界气温高，轮胎易吸收热量且散热速度很慢。过热使轮胎内的空气分子的内能显著升高，导致压力增大，从而使帘布线内应力加大，且加速橡胶老化，降低帘线与橡胶的粘合力，致使帘布层脱空或爆破损坏。使轮胎的使用寿命缩短，甚至还有可能产生爆胎。在冬季，由于气温低，轮胎的橡胶脆性明显增大，弹性显著下降，易使轮胎损坏，其寿命显著降低。特别是当其外部受到冲击力时，易产生龟裂。由于冬季温差很大，轮胎中的空气热胀冷缩幅度较大，气压容易改变，从而使轮胎的气压偏离标准值，致使轮胎的使用寿命降低。当轮胎受到汽油、机油等有机溶剂腐蚀时会造成轮胎产生裂缝和开裂，使轮胎的使用寿命降低；当起步过猛、频繁地使用制动和紧急制动、在坏路面和越过障碍物以及转弯时不减速、停车猛烈且不停地转动方向盘等，都会使轮胎的使用寿命降低。当使用的轮胎规格与机车的动力性、制动性、车速等要求不符合(特别是在同一台机器上采用不同规格的轮胎)时，会使轮胎的寿命大打折扣；当轮胎被外部的尖硬物(如铁钉、石子、玻璃等)扎伤或割伤时，会使轮胎的寿命缩短，甚至使轮胎报废。
2延长轮胎使用寿命的措施
2.1保证轮胎充气压力符合要求
对于一定规格的轮胎，在一定负荷和行驶条件下，若有适宜的轮胎气压，会使轮胎的使用寿命延长，因此保证正常的气压非常重要。每周最好要检查一次轮胎气压，在每次长途行驶之前，应检查轮胎气压。检查时，轮胎温度应与环境温度应一致，为此，轮胎应至少在检查前3h内没有被使用过。轮胎的充气压力根据车型、轮胎型号的不同略有区别，具体车型应以使用说明书的参数为准。当轮胎气压不足时，要充入干净的气体，气体中不得混入水、油、灰尘颗粒等杂质，并注意充气量不可过量。充气后，要保持各轮胎的气压高低一致，否则会造成气压较低的轮胎快速磨损、加大行驶阻力、增加燃油消耗，还会造成偏跑故障。不同厂家、不同花纹的轮胎不可同时用于两前轮，否则也会出现跑偏现象。修补过的轮胎不要安装
在前轮，也不可在高速公路上长时间使用。翻新胎或内有垫皮的轮胎不应作为转向轮。在充气时还应保证：夏季轮胎的气压要略低，满载运行的机车，其轮胎的气压要略高于轻载运行的机车，快速行驶的机车轮胎气压略高于低速行驶的机车。
2.2保证车轮定位符号要求
车轮定位的主要参数必须满足技术要求。如果前、后车轮受到较大的碰撞或其他外力，车轮定位可能遭到破坏，于是就会出现机车跑偏或颠簸，以及胎冠不均匀磨损。若出现上述现象就应立即做四轮定位检查，确保机车正常行驶。通过轮胎的磨损情况，可以间接判断前束及外倾角是否正常。具体的检查方法是：站在机车前轮的正对面，观看胎面磨损程度，一般来说，轮胎面内侧磨损严重是由于外倾角过小，相应前束过大引起的；轮胎胎面外侧磨损严重是由于外倾角过大，相应前束过小引起的，应根据实际情况进行调整。
2.3控制轮胎温度
当机车在夏季行驶时(特别是长途行驶)要严格控制轮胎的温度，使其不超过70℃。在行驶途中，胎温、胎压升高，不能采用放气降压的方法，更不能给轮胎泼水降温，以免加速轮胎的损坏。最好的办法是当轮胎温度和气压都接近最大允许值时降低车速，或在阴凉的地方作适当休整，待轮胎温度降低后再行驶。在酷热地区，车辆收车回场后或等待装卸货物时，尽量不要让汽车在阳光下爆晒，同时应定期拆卸，加入一定量的滑石粉，防止内、外胎粘结。在冬季严寒地区，由于气温低，轮胎的橡胶脆性变大、弹性下降，车辆过夜或长时间停放后重新行驶时，起步应慢抬离合器踏板以平稳起步，在刚起步的几公里以低速驾驶，待轮胎温度上升后再正常行驶。若机车在冰面上停驶了一段时间，接触冰面部位可能被冻结，起步应格外小心，防止胎面被撕裂。汽车在严寒地区长时间露天停放时，为防止轮胎与地面冻住，应在轮胎下面垫上木板或沙子。
2.4轮胎装配在装配轮胎时，同一机车上装配的轮胎应保证采用同一品牌、同一结构和同一性能的轮胎。如果条件限制，也应该在同一轴上装配同一品牌、同一规格、同一花纹和类型相同的轮胎；轮辋直径相同但宽窄不同的轮胎不能混装；子午线轮胎和斜交线轮胎不能混装；断面宽度不同的轮胎不得混装；换新胎时，应做到整车或同轴同换；带有方向性的花纹轮胎，应按照规定的滚动方向安装；注意轮胎的定期、合理换位。
2.5定期检查轮胎的磨省情况
一定要定期检查轮胎磨损情况。检查时，不但要观察轮胎的磨损情况，还要观察其磨损的部位，观察轮胎是否有裂痕或划伤，最好戴上手套伸到轮胎内侧，检查是否有可疑的痕迹。当发现轮胎过度磨损时，应及时查明原因并排除。若发现轮胎外侧边缘磨损，一般是由于轮胎气压过低造成的，应先检查并修复(或更换)减振器，然后再修复或更换轮胎；若发现轮胎上有划伤，一般是由于轮胎与硬物发生冲撞或瘪胎状态下行驶造成的，因此，要严格按要求的压力给轮胎充气。
2.6定期清洗轮胎的主要成分是橡胶，附着在轮胎橡胶上的脏物基本上是泥巴、油污、焦油(柏油分子)、蜡膜、油脂等污物。轮胎的保养美容就是从解决这些问题入手的。
1)用清水冲去轮胎上的泥巴等污物。
2)用F0003柏油油污清洗剂喷覆在轮胎表面上，停留20秒左右时间，用软刷子对轮胎进行刷洗。之后，用清水将污物冲干净。
3)用E002万能清洁剂喷覆在轮胎表面上，停留20秒左右时间，用软刷子对轮胎进行刷洗。之后，用清水将污物冲干净。
2.7在恶劣工况下使用轮胎保护链
轮式装载机、载重汽车等轮式工程机械，在土石方工程、采石场、隧道、矿山等的恶劣工况下作业时，轮胎极易受损，造成提前报废。不仅影响作业效率，还大大地增加了机车的作业成本。这时，应选用轮胎保护链，它能使轮胎的使用寿命显著提高，减少机车维修时间，降低施工成本。
2.8严格遵守驾驶操作规范
1)汽车起步不能过猛，无论空、重车都应低速平稳起步。避免轮胎与地面拖曳，以减少胎面磨耗。
2)在良好路面上行驶，应保持直线前进，禁止左右摇摆和急剧转向，以防轮胎和轮辋之间产生横向的切割损伤轮胎。
3)车辆上坡时，应尽量利用惯性行驶，适时变速，及时换档，上坡时要保持车辆有适当的余力，不要等车停了再重新起步，以减少轮胎的磨损。
4)在复杂情况下如会车、超车、通过城镇、交叉路口、过铁路时，应掌握适当的行车速度，减少频繁制动和避免紧急制动，否则造成轮胎与地面之间的滑动摩擦，致使胎面严重磨损。
5)在不良道路上应减速行驶，并仔细观察，择路通过，通过后应停车检查双胎之间是否夹有石子，如有应及时排除。
6)在冰雪路面上行驶，由于路面与车轮的摩擦系数较小，要注意防滑。
7)车辆途中停车和到场停车，要选择安全和无油污的地面停放，每个轮胎都要平稳落地，尤其是车辆装载过夜，更应该注意选好停放地点，必要时将后轮顶起。
责任编辑 ：邱本龙 （南充职业技术学院学报2005-4）