Làm thế nào mà 4 lốp ô tô lại có thể chịu được trọng tải hàng tấn?

Lốp xe là bộ phận rất quan trọng, liên quan trực tiếp đến sự an toàn cho xe cũng như người cầm lái. Vậy lốp xe phải chịu sự tác động của những yếu tố nào?

Khác với lốp xe máy, lốp ô tô chịu tải trọng lớn và vòng quay bánh xe ở tốc độ cao. Áp suất, nhiệt độ khi lốp xe tiếp xúc với mặt đường tăng dần khi vận tốc xe tăng lên.

Bên cạnh nhiều yếu tố khác như điều kiện mặt đường, chất lượng lốp xe… Một lốp xe không đảm bảo quy chuẩn chất lượng hoặc độ mòn quá mức cho phép có thể là nguyên nhân dẫn đến tai nạn.

Làm sao 4 chiếc lốp với áp suất mỗi lốp chỉ 30 psi (2,04 átmốtphe) có thể chịu được chiếc ôtô nặng hàng tấn? Quan sát kỹ, bạn sẽ thấy lốp không hoàn toàn tròn, vì nơi tiếp xúc giữa lốp với mặt đường có thể xem là phẳng và được gọi là mặt tiếp xúc. Giả sử nếu mặt đường làm bằng kính, ta sẽ tính được diện tích mặt tiếp xúc này. Cộng diện tích tiếp xúc của 4 bánh và nhân nó với áp suất lốp sẽ ra trọng lượng xe.

Khi bánh xe quay, mặt tiếp xúc sẽ luân chuyển theo vòng quay và cần một lực tác động để uốn lốp cho nó tiếp xúc với mặt đường. Lốp càng uốn nhiều, lực càng lớn. Do lốp xe không hoàn toàn đàn hồi, nên khi trở về trạng thái ban đầu, nó không “hoàn trả” hết lực tác động và một số lực sẽ chuyển hóa thành nhiệt cũng như do ma sát với mặt đường.

Các nhà sản xuất lốp đôi khi công bố Hệ số ma sát lăn (CRF) – với lốp xe con hệ số này là 0,015 còn hệ số này của lốp xe tải là từ 0,006 đến 0,01. Sử dụng CRF ta có thể tính lực tác động để lốp lăn trên đường.

Ví dụ một chiếc xe nặng 4.000 pao (1814,369 kg), CRF 0,015 thì lực tác động sẽ là 60 pao (27,215 kg). Công suất làm bánh xe quay sẽ phụ thuộc vào tốc độ xe. Ở vận tốc 75 dặm/giờ (120,7 km/giờ) lốp sẽ sử dụng 12 mã lực để quay; vận tốc 55 dặm/giờ (88,513 km/giờ) công suất mỗi lốp sử dụng là 8,8 mã lực.

Từ đây ta có thể thấy có 3 yếu tố tác động tới lực làm quay bánh xe đó là trọng lượng, vận tốc xe và CRF.