在深度討論了前驅、後驅、四驅在雪地冰面駕駛的差異後,發現有些讀者的關注點比較清奇,對於驅動系統和差異並不在意,而是私信提出了這樣一個問題:防滑鏈為什麼能防滑,原理是什麼呢?
這是個挺有意思的問題,最強的越野車應該用什麼輪胎?貌似用MT泥地輪胎也存在打滑的情況,真正能在泥濘道路上如履平地的是“履帶”,推土機、挖掘機或者坦克,用履帶的車輛似乎都不會打滑。
前驅、後驅、四驅,在雪地或冰面上究竟有什麼區別呢?
先撇開履帶和車輪的差異不談,最先需要了解的是受力面積和壓強的關係。
- 受力面積越大,壓強越小
- 受力面積越小,壓強越大
物體受到的壓力和受力面積的比叫作壓強,可以理解為壓強越大壓力就越大。
輪胎的摩擦力由兩個因素決定,抓地力要再加上一個因素。
- 接觸面粗糙度
- 正壓力
- +接觸面積
摩擦力由第1~2個因素決定,只有摩擦力足夠強才能保證輪胎不打滑,但是正壓力是不變的哦;說白了就是車身的整備質量不會變(空車重量概念),總質量也無非是由駕乘人員的人數與體重決定,差異不會很大。
那麼決定輪胎抓地力的核心因素就是接觸面粗糙度和接觸面積的大小,但接觸面積主要是指普通輪胎的胎冠寬度,寬一些的輪胎的變形量更大,在高速運轉的時候就能提高抓地力;一般來說確實是寬一些的輪胎在雪地冰面上出現打滑的極限更高,窄一些的輪胎更容易打滑,但對於防滑鏈而言的差異就不是很大了。
汽車的質量不變則對輪胎的壓力不變,壓力不變則壓強不變,想要改變壓強就只剩下一個辦法。
減小受力面積
壓強的決定因素是受力面積和正壓力,和摩擦力的決定因素一樣(可以這樣理解);那麼在正壓力不能改變的時候,只有減小接觸面積才能增大壓強,增大接觸面積反而會減弱壓強,但對於橡膠輪胎而言能透過變形量提高抓地力;而防滑鏈或履帶是金屬材料,不考慮這個因素,所以能減小接觸面。
這樣解釋是不是還有些難以理解呢?其實說來就是增大面積只能提高橡膠輪胎的抓地力,卻不能提高摩擦力,接觸面積大了等於“接觸面粗糙度減弱”,接觸面變得光滑反而會降低摩擦力。
如果履帶是光溜溜的鋼板則等於與地面的接觸面積過大,壓強減小、摩擦力低就會打滑,反之讓履帶大部分都凹到裡面,只留下一些突出的金屬邊緣與地面接觸,這就等於減小接觸面積、增大接觸面粗糙度(疙疙瘩瘩/凹凸不平)以提升了摩擦力。這就是履帶車為何基本不打滑的原因是,當然也有坦克或挖掘機本身都很重的因素。
(履帶的輪子雖然光滑但這些只是承重輪,驅動輪是有特殊設計的,能夠與履帶榫卯接扣)
防滑鏈就是在模仿履帶,普通的金屬防滑鏈幾乎就是履帶,但是汽車的車身質量太小,配合金屬防滑鏈的壓強仍舊偏低,無法在壓實為冰的雪地上壓碎冰層,或者解除位置的摩擦力太小則會持續打滑。
牛筋材質的防滑鏈上會安裝很多防滑釘,這些釘子的尖頭只有一點點,輪胎壓在地面上的只是一些定子的尖端;這就等於接觸面極小,壓力不變、接觸面超大幅度縮小則壓強會很高,能戳進冰面“彆著勁”,這樣就能推車車身前進了。
這就是車輪裝飾防滑鏈就不會打滑的原因,只有能戳進冰層才能防滑,或者有極高的摩擦力,這都是輪胎本身做不到的;所以雪地冰面駕車需要用帶有防滑釘的防滑鏈,或者使用下面這種改裝的履帶輪也行,不過看起來太誇張且成本過於高了。
編輯:天和Auto-汽車科學島
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