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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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比赛用的光头轮胎没有花纹沟,也就不会产生很大的噪音。这样看来,花纹沟也与轮胎的噪音有关。当然了,比赛用轮胎分为晴天用的和雨天用的,但普通的小型汽车晴天雨天共用一组轮胎,因此轮胎触地面上的花纹沟是必不可少的。轮胎生产商们的工作,就是让轮胎具备能够充分排出雨水的花纹沟的同时不产生噪声。
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这样开发出来的轮胎比较“安静”,而实现这一目标的方法是留出不让空气外逃的、终点性质的花纹沟。空气不外逃也就能降低噪声了。但如果把所有的花纹沟都设计成终点式的,排水功能就会减弱。这个度的把握就全仰仗轮胎制造商们的技术水平啦。
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6.1.5 用轮胎抑制噪声的增加
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除此之外还有轮胎引起的噪声音。轮胎中充满了受压的空气,无论是橡胶的柔软和弹力,还是受压的空气,都能帮助轮胎吸收因路面引起的振动,缓和冲击。但密闭的空气会增大噪声。
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还是以大鼓为例。仅敲击大鼓的鼓皮时,大鼓只会发出很小的砰砰声。但当两侧的鼓皮膨起,中间充满了空气时,空气会使鼓皮的振动强度增加,发出很大的咚咚声。与此同理,轮胎的噪声也会因轮胎内的空气而增大。
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为了减小噪声,有的轮胎在轮胎内侧缠绕上了海绵状的带子。用手下压并敲击大鼓的鼓皮时,空气的振动很难传递到大鼓的表面,音色也就会变得不强烈了。同样,缠绕上海绵状的带子就会使得轮胎内的空气振动很难传到表面。
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这样看来,即使是同一个轮胎也会产生各种不同的噪音。只有一一探明这些现象并采取合适的对策,才能生产出行驶性能强且舒适度高的轮胎。
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