轮胎的抓地力（二）---路面粗糙度对抓地力的影响

我们知道，车辆能够前行或刹车靠的是轮胎与路面间的摩擦力。那么路面与轮胎间的摩擦力大小受到什么影响呢？影响因素很多，这里主要讨论的轮胎的粗糙度。    

    从下图，我们可以看出路面是有粗糙度的，不同路面状况不一样。简单说，就是宏观粗糙和微观粗糙。宏观粗糙指的是在存在滑移情况下，mm~cm级的不平整导致橡胶发生低频率的振动（10^2~10^4 Hz）。微观粗糙指的是在存在滑移情况下，um级的不平整导致橡胶发生高频率的振动（10^4~10^6 Hz）。

    那么，粗糙度对橡胶和路面的摩擦力有哪些影响呢？需要分为干地和湿地两种状态来讨论。先说结论，干地状态下不同路面间差异不大，摩擦系数都是1.0--1.3范围。但是在湿地状态下，摩擦系数范围差异很大，从0.1（微观光滑路面）--0.9（微观粗糙路面）。由此可见，湿地状态下，微观粗糙度是影响摩擦力的关键因素。原因如下：

    湿的光滑路面上被一层水膜覆盖，一是分子粘附效应难以起作用，二是缺少高频振动的能量损坏作用。但是粗糙的路面，由于粗糙部分的尖端与路面的局部高压强，可以轻松刺破水膜，跟橡胶分子发生粘附作用。由此可见，路面的微观粗糙度很重要。

    小伙伴们，看到这里是不是有新的疑问了。既然水泥和沥青路面都是微观粗糙度路面，那么为什么白炭黑配方和炭黑配方的抗湿滑性能也不一样呢？解释如下，如果路面是相同的，不同的橡胶配方跟路面的作用也不一样，一方面是高频滞后损失（之前文章里面提到的0℃的损耗因子），另一方面是分子粘附作用（白炭黑的配方跟湿路面分子粘附作用更强）。实验表明，在湿粗糙路面上，天然胶炭黑配方过渡到丁苯胶白炭黑配方，摩擦系数的变化范围在约0.5-0.8。所以，提升抓地力，不仅路面粗糙度重要，橡胶配方一样很重要。