輪胎的發展歷程是怎樣的?
昨天有人突發奇想問小編,輪胎如果是實心的會怎樣?小編其實想告訴他,這種輪胎不需要設想,因為……其實輪胎最早的時候就是實心的,比如影視劇中常常出現的馬車車輪等等。今天,小編就專門和大家來理一理那些輪胎的「過去」。
1早期實心輪胎
最早的車輪是實心木質,即只有「輪」沒有「胎」。 這從中國古代的戰車上和國外的紳士馬車上都能看出。
比如中國古代的馬車:
古埃及經過考古在深海發掘出的木質實心輪胎:
當然在木質車輪的同時,也有奇葩材質的車輪,比如下面這個金屬銅做的車輪,估計重得都滾不動。不過這在給皇帝陪葬的時候才出現過:
不過,不論汽車是使用木製還是鐵制的車輪,因為輪胎是實心的,而且汽車的懸架結構也不完善,再加上路面行駛條件不好,儘管汽車行駛速度不高,還是顛簸得厲害。有位海軍上校曾經說過乘坐早期汽車的感受,大家簡單感受一下:「1896年,我乘坐鐵輪的汽車在高低不平的花崗石路上行駛,車子的劇烈顛簸使我聯想到藥水瓶上的說明--服前搖勻」。
2硬化橡膠輪胎
探險家哥倫布,在1493-1496年第二次探索新大陸到達西印度群島中的海地島時,發現了當地小孩所玩的橡膠硬塊,這使他大吃一驚。後來他把這個奇妙的東西帶回了祖國,若干年以後,橡膠得到了廣泛的應用。
1834年,橡膠之父查爾斯?古德伊爾受焦炭鍊鋼的啟發,開始進行軟橡膠硬化的試驗。經過無數次失敗後,一個偶然的機會,他發現了硫化橡膠受熱時不發粘而且彈性好,於是硬化橡膠誕生了,橡膠輪胎製造業也應運而生。
但直至19世紀末期,汽車上所安裝的橡膠輪胎均是實心的。這種輪胎吸收路面衝擊的能力很差,導致汽車行駛時震動劇烈、噪音大。雖然當時汽車的速度很慢,但為了應對路面的衝擊,懸架和車身不得不設計得十分笨重以增加機械強度。
3充氣輪胎
1845年英國人羅伯特?湯姆森首先發明了充氣輪胎並獲得了專利。他提出用壓縮空氣充入彈性囊,以緩和運動時的振動與衝擊。儘管當時的輪胎是用皮革和塗膠帆布製成,然而這種輪胎已經顯示出滾動阻力小的優點。
1847年《科學·美國》雜誌介紹了湯姆生的充氣輪胎,稱其為劃時代的改良。但是,當時的英國,過於注重傳統的紳士化,為了保護馬車,限制蒸汽車的發展,汽車的速度在市區被限時速。這樣,湯姆生的充氣輪胎技術未能得到廣泛的使用,慢慢地也就被人們遺忘了。
充氣輪胎的技術被擱置42年後,約翰?鄧祿普於1887年發明了首個具有實際使用價值的三輪車充氣輪胎。當時,鄧祿普先生10歲的兒子強尼買了一輛三輪自行車,但是因為當時的輪胎還都是用硬橡膠做的實心輪胎,因此,在滿是石頭的路上行走時很不舒服,兒子的抱怨激發了鄧祿普先生的靈感,因此,被遺忘了四十多年的充氣輪胎再次問世。
隨著時代的進步,鄧祿普先生髮明的充氣輪胎很快在自行車上得到了應用,並迅速邁向了汽車領域,為世界汽車工業的發展做出了巨大貢獻。
4子午線輪胎誕生
1915年,美國聖地亞哥的輪胎製造商和發明家亞瑟?薩維奇取得了首個子午線輪胎的專利。1946年,米其林公司進一步改善了子午線輪胎的設計並實現了大規模生產,在1949年將其正式推向市場。
這就是我們目前最常見的子午線輪胎,子午線輪胎的國際代號是「R」,由於其胎體結構不同於斜交胎,有的國家稱之為徑向輪胎,X輪胎等。
子午線輪胎胎體的簾線排列不同於斜交輪胎,子午線輪胎的簾線不是相互交叉排列的,而是與外胎斷面接近平行,像地球子午線排列,簾線角度小,一般為0°,胎體簾線之間沒有維繫交點,當輪胎在行駛過程中,冠部周圍應力增大,會造成周向伸張,胎體成輻射狀裂口。
因此子午線輪胎的緩衝層採用接近周向排列的打交道簾線層,與胎體簾線角度成90°相交,一般為70°到78°,形成一條幾乎不能伸張的剛性環形帶,把整個輪胎固定,限制輪胎的周向變形,這個緩衝層承受整個輪胎60%到70%的內應力,成為子午線輪胎的主要受力部件,故稱之為子午線輪胎的帶束層。斜交胎的主要受力部件不在緩衝層上,其80%到90%的內應力均由胎體的帘布層承擔。由此可見,子午線輪胎帶束層設計很重要,必須具有良好的剛性,可採用多層大角度,高強度而且不易拉伸的纖維材料,如鋼絲或者芳綸纖維等。
這種輪胎由於使用壽命和性能的顯著提高,極大地改善車輛的舒適性和操控性。特別是在行駛中可以節省燃料,從而被譽為輪胎工業的革命。
5小結
汽車輪胎生產發展的歷史表明,前50年主要是解決如何提高輪胎的使用壽命問題,近年來,輪胎研究的重點轉到輪胎行駛性能、安全性能、舒適性能和經濟性能上來,總之,輪胎的發展總趨勢是「三化」,即子午線化、無內胎化、低斷面化。
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