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人类聪明智慧的结晶 —— 轮胎

发表时间:2015-09-17

    有了车,就有了车轮——车没有轮子也就不称其为车了。但有了轮子,却在相当长的历史时期内没有轮胎。轮胎的出现,落后了轮子数千年,它是橡胶在文明世界抛头露面之后才借以孕育成形的,至今不过100年多一点的历史。

  最早出现的是实心轮胎。在没有发明充气轮胎之前,或者充气轮胎的承重能力不足以承受所施的重量时,为了减缓颠簸与振动,改善乘坐车辆的舒适性,一些车辆上都是采用的实心轮胎。这类实心轮胎,在五十年代的我国还能见到一些踪迹,自行车上、手推车上都有。

  充气轮胎是对实心轮胎的革新。这种革新肯定是实心轮胎性能缺陷太大引起了智者的革新念头使然。

  早在1836年,比利时人迪埃兹就曾提出过充气轮胎的看法,但人们都把这看作是标新立异者的瞎想,并没谁重视。

  在距离固特异发现了硫化方法六年之后的1845年,英国米德尔塞克斯的土木工程师罗伯特·W·汤姆逊发明了用皮革与涂胶帆布包裹起来内充空气或马毛的空心轮胎,大概制造起来太麻烦,又不耐用,实用价值太低,故而没有推广开来,然而这种轮胎已经有了空心轮胎的雏形且显示有一定的优点。

  据说,在没有安装轮胎之前,自行车有“振骨器”之称,它不但是一种交通工具,而且兼有医疗器械的功用——可以想象,在鹅卵石铺成的道路上,骑着两个铁硬的轮子直接碰撞地面的自行车行驶,那浑身的筋骨,该会受到多么强烈的振动!

  1852年,居住在爱尔兰贝尔法斯特的苏格兰兽医约翰·伯德·邓录普(John Boyd
Dunlop),看到自己儿子骑着装有实心橡胶轮胎的自行车在石头路上颠簸得很厉害,从而萌发了欲减缓自行车轮子与地面冲撞的想法。就从这一年他开始研制实心轮胎,并进而转向研制充气轮胎。他历时36年,至少按311种不同的方案进行过轮胎试制,到1888年终于制成了第一条具有实用价值的充气轮胎。

  他的第一条充气轮胎虽然是在汤姆逊发明充气轮胎43年后研制成功的,但由于这是在完全不了解前人发明的情况下研制的,因而仍然被认为是具有独创性的伟大发明,他也被公认为是充气轮胎的发明家。再说,除所用原理相同外,在制造方法上,二者也大不相同。邓录普的轮胎,是由管状橡胶内胎及包覆其外的帆布层(相当于骨架层作用)和厚胶层(相当于胎面作用)组成的,并用橡胶胶浆将其粘附于木质轮辋上。

  因这种充气轮胎粘附于木质轮辋上,要是被刺穿跑了气想补上漏洞,就必须首先用苯把涂的橡胶泡下来,修补好后再涂上胶浆粘附到木质轮辋上,太费事了,所以这种新“玩艺儿”一开始受到了人们的嘲笑。但邓录普的儿子骑上装有这种轮胎很原始的自行车却在所参加的自行车比赛中获得了第一名,使人们看到了这种轮胎的神奇效用,于是此项发明引起了人们的重视。邓录普为他的发明申请了专利,并放弃了兽医职业,建立了世界上第一家轮胎制造厂,开始生产充气轮胎。

  邓录普的充气轮胎虽然是为改进自行车使用性能而发明的,但却为后来其它类型充气轮胎的发展奠定了基础。

  由于人们看到了充气轮胎蕴涵的巨大实用价值,于是更多人投入了对它的研究研制。继邓录普的充气轮胎发明之后,托马斯(Thomas)又制造了带有气门开关的充气轮胎。1890年起在巴特莱等人的努力下,相继解决了内胎、钢丝圈、轮胎固着在轮辋上等重大技术问题,使空心轮胎日趋完善。在邓录普成功发明充气轮胎两年之后,美国首先实现了工业化生产,此后五年内自行车的实心轮胎大部分被充气轮胎所取代。不过在1893年以前,轮胎内里为帆布层,容易折断,不耐用。

  从1894年起,早期大批量生产的“希尔德布兰德”和“沃尔米勒”牌摩托车正式使用了邓录普轮胎,轮胎的使用领域因之得以扩展到了自行车之外的其它车辆。

  合成橡胶刚发明不久,爱德华和安德烈开始创建米其林公司。兄弟俩发现,如果用橡胶做轮胎,自行车的效率和寿命都将大大提高。这使爱德华放弃了巴黎艺术学校的学业——他热爱绘画,安德烈放弃了法国内政部的职务——他热爱政治,两人回到家乡共谋公司的充气轮胎生产发展。1892年,他们的米其林公司发明了一种可以拆卸的充气轮胎,过去只有专门修理工才能处理的爆胎事故,现在一般人一刻钟就可以修理好了。这一发明影响了整个世界。1895年,米其林兄弟第一次派装有可拆装轮胎的“闪电”号小汽车参加了巴黎
— 波尔 — 巴黎汽车赛。装有充气轮胎的汽车正式登上了历史舞台。

  1899年,橡胶空心轮胎开始正式使用到小型乘用汽车和小型救护车上,但只适用于好路面,而货车和大型公共汽车还都是使用实心轮胎。公共汽车上第一次使用的空心轮胎近似于现今的32X
6马车轮胎。

  1900年,汽车工业兴盛起来,在美国有8,000辆卡车登记,1906年车数增至77,000辆,到1908年已接近200,000辆。这些车辆装用的轮胎都是早期的、原始的充气轮胎,虽被认为较实心胎高级一些,但却缺少可靠性及满意的行驶性能,这个时期的典型轮胎断面呈圆形,由几层橡胶平织厚棉帆布组成,胎侧与胎面区没有分开,没有花纹,还得充以高压气体,一条轮胎的使用寿命也就是能跑2000~3000公里。

  l908年至1912年期间,有两个显著的变化:一个是在胎面区域内掺入了花纹,增加了胎体的层次,从而开拓了轮胎花纹的历史,另一个是增加了轮胎的断面宽,允许采用较低的内压,以保证获得较好的缓冲性能。

  第一条帘布外胎是在1893年制成的,为纵向排列的经线所组成,纵向之间由橡胶隔离,这种帘线消除了各帘线间的互相摩擦现象。虽然在外胎中使用帘布有很明显的优点,但因为关系着根本修改轮胎制造工艺和改变外胎设计等问题,所以,在制造这种外胎时遇到了许多困难,直到1914~1916年以多层帘子布为骨架的轮胎外胎才得到了发展。帘布层采用没有纬线的挂胶布,大大提高了轮胎的行驶里程。从此,“帘子线”便取代了棉帆布。加上胎面胶料中掺入瓦斯炭黑作补强剂(1914~1918年),从而使胎面的抗张强度和耐磨耗性能得以大幅度改善,在轮胎发展史上产生了一个新飞跃。

  从1935年直到第二次世界大战期间,轮胎的基本没计变化甚微,而材料方面却有着诸多变化,人造丝已被介绍为帘线材料以替代棉帘线,而显著的进展是橡胶配合剂已大量制造和应用,合成橡胶开始登上历史舞台。这些都大大地促进了轮胎性能的改善。

  早在l913年,英国人格雷(Gray)和斯洛珀(Sloper)就已经发明了子午线轮胎。当时只将胎体帘布层帘线的排列由斜交改为子午向,并将带束层置于胎体之下,因此胎体帘线强力利用率有所提高,轮胎缓冲性能也得以改善,但轮胎不耐磨,滚动阻力大,操纵性和稳定性差,因此没有使用价值。四十年代初,法国米其林公司研究用多层小角度钢丝带束层从胎体上对胎体形状加以制约,并于1948年首先投入生产,意大利皮列里公司大约在五十年代初也开始生产。目前,这种轮胎已成为国际上的主流品种。

  随着社会的进步和科技的发展,供改善轮胎性能所取用的原材料越来越多,生产轮胎的装备越来越先进、完备,轮胎设计制造的技术也越来越高超,为了满足各种车辆、机械的运行要求,轮胎也早已千姿百态,规格门类难以计数。据说,米其林最小的充气轮胎只有200克,最大的竟重达5吨。

  记得我国上世纪七十年代时,汽车以每小时30~40公里左右的速度跑上一个小时左右,就得停下来歇一歇,说是得让轮胎外胎肌体内的热量散发散发以防爆胎。如今高速公路上的汽车多以百公里以上的速度长时间奔驰,却再也没有必要遵循这老规矩了。

  如果没有轮胎的支撑,这世界有可能就是另一种样子,也许喷气式飞机就不能靠滑行起飞和降落,汽车也许就只能“少拉慢跑”……

  各种科技成果赋予了轮胎越来越高的耐速和承压能力,为汽车等车辆和机具承载能力的提高和运行速度的提高提供了有力的保证。就说承重吧,上世纪七十年代末就有专业书里介绍说,那时世界上最大的轮胎40.00—57(其外直径达3米多)单胎承载能力即已超过了50吨。如今这类巨型轮胎单胎承载能力可能早已大大超过了这一数值。

  再拿车速来说吧。上世纪七十年代末,轿车时速已达到180公里,较之二十年代增加了三倍,而装有特殊结构轮胎的轿车时速已达210公里,几乎增加四倍,如今多数轿车轮胎的耐速能力早已超过了210公里。作为赛车用车胎,其耐速能力有的时速在300公里以上,很可能有的已较七十年代末的耐速能力翻了一番。同时,轮胎的使用寿命也大大延长。一般来说,现在的一条轿车胎,至少可跑十万公里,这已是上世纪初的五十多倍了。

  就轮胎发展的趋势来看,“芳纶化+子午化”已经成为一种趋势。据悉,在国外已有出售的全芳纶轿车子午胎与同规格通用子午胎相比,重量减轻了30%,而其使用性能却远好于现今通用的同规格子午胎。

  如今看早期的那些轮胎,实在是太原始,太不像样。但这个世界发展得太快,十多年前还把国内轮胎制造业的龙头们困扰得难以迈步的子午胎制造技术,如今连好多“民营企业”都已掌握而且有了子午胎的大批量生产。咱这里才刚弄明白子午胎,人家已经兴起了绿色轮胎、跑气保用轮胎了。现今轮胎的技术革新技术革命快得令人眼花缭乱,采用的原料、生产的装备、制作的工艺、产品的内在禀赋和外观,都在快速的变化中。谁知道再过几年,还会冒出些别的什么轮胎来?相信再过一阵子,人们又会觉得现在的一些轮胎“太原始”、“太不像样”了。

  空心轮胎在百年前还被看成是个别人不切实际的瞎想而受到嘲笑,后来又因“无实用价值”而被视为多余,而今这个世界,从个人,家庭,到单位,国家,乃至整个人类社会,看看能离得开轮胎吗?

  轮胎,凝聚着人类的聪明智慧,记录着科技进步的历史,汇集着工业发展的成果,承载着时代的重托。

  它会越来越完美。

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