橡胶轮胎的基本认识

12-11-27 15:40| 发布者: admin| 查看: 17686| 评论: 9|原作者: anordinaryman

对于一辆竞赛车而言，轮胎的好坏是在一切设定之先，没有一套合适的轮胎，一切设定都是徒然。橡胶轮胎因着其特殊分子结构，其摩擦力系数（coefficient of friction）是会随温度、压力及滑移程度（slip amount）而改变，而当摩擦力系数出现增减，就会直接反映在轮胎的抓着力上。

橡胶轮胎的抓着力来自两个方面，一方面是粘着（adhesion）力量，由于胶轮的分子结构是条状而路面（如柏油）是呈晶体结构，两者接触时由于速度的差异（轮胎在动而路面不动）将会令橡胶轮胎表层绷紧，部分分子链断裂，新的分子链重新组合，随胎面牵动周而复始。分子链断裂及重新组合是耗能的运动，所产生出来的力就是粘着力（adhesion force）。

抓着力的第二个来源是hesteresis（译作迟滞作用），是透过轮胎被压时产生变形，部分被压缩而部分被拉紧，令橡胶内部原子互相靠拢。由于原子间之互相摩擦而耗能生热，所产生的力就是hesteresis force（就译作迟滞作用力吧）。

了解橡胶轮胎抓着力的来源后，再看看其与滑移的关系。橡胶的摩擦力系数（coefficient of friction）与滑移程度（slip amount）的关系见下图（来源：http://home.scarlet.be/~be067749/58/）：

slip angle.GIF

图中X轴为滑移情况，从0%（车子沿路线行走全无滑移）至100%（轮胎锁定而车子继续前进或是车子锁定而轮胎空转），而Y轴则为该轮胎的摩擦力系数。从图中可见轮胎摩擦力系数的峰值是在有适量的滑移时才出现的。由于hesteresis force是随滑移程度增加而adhesion force则随滑移程度减低，故此，摩擦力系数的峰值是平衡两者边际效率的临界点，而通常在5%至15%之间出现。

从理论层面落实到场上，可以用得上的包括：

1）由于hesteresis force或是adhesion force都是透过耗能生热而产生抓着力，故此，不同的橡胶轮胎是有不同的理想操作温度的，操作温度过高或过低都会影响它的效能。轮胎的使用必须配合路面温度，例如在路面温度接近50度的情况下，使用Sorex 36R轮胎（操作温度范围大概是20-50度）的话，很快就会感到车子的抓着力流失（当轮胎温度上升至40多度后），难于控制，而应该换上40R轮胎（操作温度范围大概是30-60度）了。

2）适量的滑移有助提升抓着力，过度则适得其反。由于车轮的束角及camber加减是会直接做成滑移，故设定时必须加以全盘考虑。例如车轮的束角设定得很大，可能已将轮胎的有效滑移极限用尽（摩擦力系数在直路时已达峰值），一旦在弯中（因其他设定欠佳）出现转向不足或过度转向，将会进一步增加轮胎的滑移，令摩擦力系数（抓着力）从峰位回落，加重推头或甩尾的想象。

[ 本帖最后由 anordinaryman 于 2008-6-26 12:08 PM 编辑 ]