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橡胶轮胎也会产生噪音。橡胶柔软、有弹力,即使叩击也不会发出声音,但用橡胶底的帆布鞋叩击地面时就会发出声音。慢跑时我们会听到“啪嗒啪嗒”的脚步声。走路时没有声音的帆布鞋,也会在慢跑时发出声音。汽车的轮胎也是如此,低速行驶时几乎没有声音,而随着速度的提高就会发出声音。
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轮胎的噪声是由轮胎触地面上矩形的块和沟引起的。顺便说一下,在晴天使用的赛车专用的光头轮胎(Slick Tire,在英语中是光滑的轮胎的意思)上没有花纹沟,因此噪声也小。
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轮胎转动时,轮胎上的块会叩击地面。如果您觉得转动中的轮胎叩击路面有些难以想象,您可以看一下图6.1。图中的曲线叫做摆线,用于表示轮胎外圈上的某一点是如何随轮胎的转动发生变化的。看一下摆线您就能明白轮胎上的点是如何从上方叩击路面的了。也就是说,轮胎也是靠强烈叩击路面来与地面接触的。这样一来,您就能理解轮胎为何发出声音了吧。
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图6.1 轮胎的摆线※观察轮胎上的某一个点,画出其强烈叩击路面的曲线。
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并且在轮胎外圈的触地面上,还并排着因花纹沟鼓起的各式各样的橡胶块(照片6.1)。在讲摆线时所说的轮胎外圈的某一点,就在橡胶块上。您可以想象一下橡胶块与路面相接触,即叩击路面的情景。
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照片6.1 轮胎的沟纹※照片由普利司通1提供
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1 BRIDGESTONE,世界最大的轮胎及橡胶产品生产商,也是世界轮胎业三巨头之一。——译者注
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由于橡胶块是并排成一排的,叩击的时间相同,产生的噪音也会很大。因此,错开橡胶块的位置,使其触地时间变得不同,就能起到减小噪音的作用(图6.2)。
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图6.2 几种轮胎的沟纹※轮胎表面的沟纹不同,支撑力和噪音就会不同。在实际决定轮胎沟纹的过程中,要考虑到这些因素。
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并且橡胶块越大,产生的噪音就越大。就像用手掌敲击大鼓时鼓声较大,而用指头敲击时鼓声就很小一样。也就是说,为了减小轮胎的噪音,可以减小轮胎触地面上橡胶块的面积,同时错开它们之间的位置。
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而且如果将橡胶块改成尖头的、朝向轮胎前进方向的菱形,就能进一步减小噪音。这是因为最先与路面接触的是菱形凸出一端的面积较小的部分,因而能够起到抑制噪音的作用。
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我们把轮胎触地面上的橡胶块称为花纹块,将花纹块的形式称为沟纹(图6.2)。改变沟纹能够减小噪音。公认的较为安静的轮胎沟纹(照片6.1)多采用小小的尖头的花纹块。
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但有的轮胎的沟纹花纹块比较大。这是为什么呢?
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是为了增大抓地力。小的花纹块支撑力也小,就像脚大的人比脚小的人站得稳一样。
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当搭载着大马力发动机的汽车猛然加速时,以及当跑车等底盘低的汽车突然转向时,轮胎必须能够抵抗强大的加速力和离心力。这时就要用到花纹块较大的轮胎了。在这种情况下就需要忍受一些噪音,优先增加轮胎的抓地力了。
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但是最近,有的高级小客车也具备了像跑车一样能够快速行驶的性能。安全地快速行驶需要花纹块较大的轮胎,但高级汽车又不允许轮胎的噪音过大。因此,如何制造出抓地力大但噪音小的轮胎,就成为了轮胎生产商们的竞争焦点。
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6.1.4 轮胎上的花纹沟兼顾排水性和噪声控制
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除了轮胎上的花纹块,轮胎接地面上的花纹沟也会对噪音产生影响。轮胎上的花纹沟也会引起噪声。
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轮胎上花纹沟的作用是在雨天轮胎与地面接触时,将积存在路面上的雨水排出轮胎的触地面,这样才能使轮胎表面紧贴路面。当轮胎与路面接触时,轮胎表面的花纹沟就会被路面覆盖,形成管道。管道中充满了空气,从中排出时会发出声音。
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把旋涡状的贝壳贴近耳朵时,会听到沙沙的声音。即使不向里面吹气,也会听到像吹笛子一样的声音。同样的事情也会发生在路面与轮胎之间的管道中,密闭在管道内的空气逃出管道时会发出声音。
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