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汽车的轮胎螺丝究竟有什么用呢?

来源: 中国汽车博览网      作者: 舒淇      发布时间: 2020-05-07

  汽车的轮胎螺丝究竟有什么用呢?它是如何安装的?它的紧固与自锁原理是什么?在使用中有哪些注意事项?今天我们就来说说轮胎螺丝相关的话题。

  首先我们来看看什么是轮胎螺丝,它都有哪些作用。轮胎螺丝是指安装在轮毂上、联接车轮、刹车盘(制动鼓)以及轮毂的螺丝。它的作用是将车轮、刹车盘(制动鼓)以及轮毂可靠的联接在一起。大家知道,汽车重量最终都是由车轮承担的,那么车轮与车身之间的联接就是通过这几个螺丝实现的。所以,这些轮胎螺丝在事实上承担着全车的重量,并且还要把变速箱输出的扭矩传递到车轮上,它在工作中同时受到拉力和剪切力的双重作用。

  轮胎螺丝的结构非常的简单,就是由螺杆、螺母以及垫圈组成的。根据螺杆结构的不同,还可以分为单头螺栓和双头螺栓,现在的汽车绝大多数都是单头螺栓,双头螺栓一般应用在中小型卡车上。单头螺栓安装方式有两种,一种是轮毂螺栓+螺母,螺栓以过盈配合固定安装在轮毂上,然后由螺母固定车轮,一般日韩系车应用较多,绝大多数的卡车也采用这样的方式。这种方式优点是车轮比较容易定位,拆装车轮比较容易,安全性较高,缺点是轮胎螺丝更换比较麻烦,有些需要拆卸轮毂;另一种是车轮固定螺栓,在轮毂上直接加工出螺纹,轮胎螺丝直接拧在轮毂上,一般在欧美系小型轿车上应用较多。这种方式的优点是轮胎螺丝拆装、更换比较容易,缺点是安全性稍差,如果反复多次拆装轮胎螺丝,会损坏轮毂上的螺纹,那样就必须更换轮毂了。

  汽车轮胎螺丝一般都是用高强度钢制作的,在轮胎螺丝的头部打印有螺丝的强度等级,有8.8、10.9、12.9几种,数值越大强度越高。这里的8.8、10.9、12.9是指螺栓的性能等级标号,由两部分数字组成,分别表示螺栓材料的公称抗拉强度值和屈强比值,一般用"X.Y"表示,比如4.8、8.8、10.9、12.9等等。性能等级8.8的螺栓抗拉强度为800MPa,屈强比值为0.8,屈服强度为800×0.8=640MPa;性能等级10.9的螺栓抗拉强度达1000MPa,屈强比值为0.9,屈服强度为1000×0.9=900MPa。其它以此类推。一般把强度8.8级及以上、螺栓材质为低碳合金钢或中碳钢、并经热处理称为高强度螺栓。汽车的轮胎螺丝都是高强度螺栓,不同的车型、不同的载重量,匹配的螺栓强度也不同,以10.9最为常见,8.8的一般匹配在较低端的车型上,12.9一般匹配在重型载货车上。

  大家仔细观察,会发现汽车上的轮胎螺丝有安装四个、五个、六个甚至更多,为什么会有这样的区别呢?是不是轮胎螺丝越多越安全呢?

  其实轮胎螺丝的安装数量与汽车的载重以及轮胎螺丝的强度有关。一般在小型轿车上,重量比较轻,用四个轮胎螺丝就足够了;在中大型轿车以及SUV上,车重较大,一般至少需要五个轮胎螺丝;而在更重的车型上,会安装更多的轮胎螺丝,有些卡车上甚至有十二个轮胎螺丝,并且螺栓的直径也很大,强度非常高,能够适应更高的载货量。不过我们也不要以轮胎螺丝数量论英雄,汽车的轮胎螺丝强度、数量等都是经过精密计算的,会考虑汽车最恶劣的工况,所以都有非常大的安全余量,在一般情况下是不会发生断裂、松脱等现象,几乎是绝对安全的。所以不论轮胎螺丝是几个,都是可以保证行车安全的,并不是数量越多越好,比如有些车型使用四个10.9强度的轮胎螺丝,另一款车型使用五个同直径的8.8强度的轮胎螺丝,如果以总强度计算,四个轮胎螺丝反而更高。

  下面我们来说说轮胎螺丝的紧固与自锁原理。

  汽车轮胎螺丝一般使用细牙的三角螺纹,螺栓直径在14~20mm之间,螺纹牙距为1~2mm。这种三角螺纹在理论上是可以自行锁止的:轮胎螺丝以规定的扭矩扭紧后,螺母与螺栓的螺纹互相贴合,它们之间巨大的摩擦力可以让二者保持静止不动,即自锁。与此同时,螺栓发生弹性变形,将车轮、刹车盘(制动鼓)紧紧的固定在轮毂上。采用细牙螺距,可以增大螺纹之间的摩擦面积,防松动作用更好。现在的汽车上越来越多的采用细牙螺纹,就是它的防松作用更好。

  但是汽车在行驶中,车轮受到的是交变载荷,轮胎螺丝也会受到连续的冲击与振动。在这种情况下,在某一个瞬间,轮胎螺栓与螺母之间的摩擦力消失,轮胎螺丝就有松动的可能;此外,汽车在加速与制动时,由于车轮旋转方向与轮胎螺丝的紧固方向相反,会产生一个“松脱力矩”,进而导致轮胎螺丝松动。因此轮胎螺丝必须有可靠的自锁防松装置。现在的汽车轮胎螺丝,绝大多数采用摩擦式自锁防松装置,比如加装弹性垫圈、车轮与螺母之间加工成配套的锥面或球面、使用球面弹簧垫圈等。它们可以补偿轮胎螺丝在受到冲击与振动瞬间造成的间隙,也就防止了轮胎螺丝的松动。

  还有一些车型,采用了“里反外正”式的轮胎螺丝,即左侧车轮轮胎螺丝采用左旋螺纹,右侧车轮轮胎螺丝采用右旋螺纹,这样螺纹的紧固方向与车轮旋转方向保持一致,就减弱甚至消除了“松脱力矩”,避免了轮胎螺丝的自动松脱。这种左旋轮胎螺丝,一般在螺丝的头部上标有大写的 英文字母“L”,或者在螺母中央位置切削出一道沟槽,以便于右旋螺栓区别开来。这种左旋螺纹的轮胎螺丝在早期的东风、解放等汽车上应用广泛,现在仍然有一些中、轻型卡车、轻型客车、小型越野车等采用这样的设计。

  但是为什么重载卡车以及小型汽车现在都不采用这样的设计了呢?这主要是因为,重载卡车一般使用双胎并装、单螺母固定的方式安装轮胎,轮胎螺母采用了球面弹簧垫圈,可以防止螺母的自行松动;而在小型汽车上,由于它加速与制动都比较快,所以不论是加速还是制动都会产生松脱力矩,使用左旋轮胎螺丝意义不大。所以,这两种车型不再使用左旋螺纹轮胎螺丝,有利于减少零部件的数量,便于拆装维修。

  那么我们在拆装轮胎螺丝时需要注意什么呢?在拆卸时要注意对角均匀松开,让扳手与轮胎螺丝垂直,避免轮胎螺丝受到弯矩,进而造成螺丝折断。在安装时要注意对角安装、对角分次均匀紧固,不要一次性拧紧,更不要把螺丝都安装在车轮的一边,这样才能使螺丝受力均匀,避免轮圈变形。在落下千斤顶、车轮着地后,用扭矩扳手把轮胎螺丝紧固到规定的力矩,一般在15~20公斤力之间,如果太松了螺丝容易松脱,太紧了会把轮圈紧变形,甚至导致螺丝拉伸断裂。如果没有扭矩扳手,一般的成年男子只要双手握住轮胎扳手的一端,用尽全力扭紧,这个力就足够了。

  此外,在紧固轮胎螺丝时尽量不要使用风炮紧固,这种风炮一般扭矩过大,会导致轮胎螺丝拉伸,甚至拉伸到了轮胎螺丝的屈服点,导致轮胎螺丝发生不可逆转的塑性变形,这样的轮胎螺丝就再也紧不住了,必须更换。还有就是轮胎螺丝不要反复多次拆装,每一次拆装都是对螺纹的一次伤害,螺栓与螺母之间的摩擦力就会越来越小,螺栓的自锁作用减弱甚至消失,轮胎螺丝也就紧不住了,一般拆装十次以上的轮胎螺丝就建议更换了。还有就是轮胎螺丝上千万不要涂抹黄油,这样虽然以后拆卸时轻松了,但是黄油会减小螺纹之间的摩擦力,减小螺丝的自锁作用,致使螺丝松动的可能性增大。

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