輪胎滾阻與油耗基本知識(shí)探討課件

1、1二、影響因素二、影響因素1.輪胎斷面高寬比輪胎斷面高寬比2.輪輞直徑輪輞直徑3.輪胎材料輪胎材料4.氣壓和負(fù)荷氣壓和負(fù)荷一、一、滾動(dòng)阻力滾動(dòng)阻力2一、滾動(dòng)阻力一、滾動(dòng)阻力1. 車輛在行駛過(guò)程中的油耗主要損失在為克服各種阻力而做的功上。車輛在行駛過(guò)程中的油耗主要損失在為克服各種阻力而做的功上。3滾動(dòng)阻力（續(xù)）滾動(dòng)阻力（續(xù)）2.輪胎的滾動(dòng)阻力是怎么產(chǎn)生的呢？輪胎的滾動(dòng)阻力是怎么產(chǎn)生的呢？ 輪胎形變輪胎形變-（橡膠彈性體）（橡膠彈性體）-能量損失，占滾動(dòng)阻力能量損失，占滾動(dòng)阻力90%95% 。減少輪胎滾動(dòng)阻力的同時(shí)，保證了輪胎應(yīng)有的抓地性.輪胎每減少滾動(dòng)阻力輪胎每減少滾動(dòng)阻力20%30%，即可省油

2、，即可省油6%8%4二、影響因素二、影響因素1 輪胎斷面高寬比輪胎斷面高寬比 輪胎滾動(dòng)阻力隨輪胎斷面高寬比的減小而減小 不同系列(70,65) 185/* R14 在低速狀態(tài)下在低速狀態(tài)下,兩個(gè)系列輪胎的滾動(dòng)阻力相差較大兩個(gè)系列輪胎的滾動(dòng)阻力相差較大,隨著速度的增大隨著速度的增大,這種差別這種差別逐漸減小逐漸減小,速度從速度從50km /h 增大到增大到120km /h 時(shí)時(shí),兩者之間的差從兩者之間的差從41% 減小到減小到22%.52 輪輞直徑輪輞直徑相同斷面寬和高寬比輪胎185/60R* 輪輞直徑增大輪輞直徑增大1 inch, 輪胎的滾動(dòng)阻力降低約輪胎的滾動(dòng)阻力降低約16%, 隨著速度的增

3、大隨著速度的增大,這種差這種差別變化很小。別變化很小。 輪輞直徑增大后輪輞直徑增大后,在相同的垂直負(fù)荷下在相同的垂直負(fù)荷下,輪胎的變形相對(duì)減小輪胎的變形相對(duì)減小,降低了輪胎滾降低了輪胎滾動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的滯后損失動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的滯后損失,從而使輪胎滾動(dòng)阻力降低。從而使輪胎滾動(dòng)阻力降低。63 輪胎材料輪胎材料3.1 胎體材料試驗(yàn)測(cè)定當(dāng)速度為試驗(yàn)測(cè)定當(dāng)速度為80km /h80km /h時(shí)時(shí), ,普通聚酯單層、普通聚酯單層、DSP DSP 聚酯和芳綸為胎體材料的聚酯和芳綸為胎體材料的165/70R13 165/70R13 輪胎的滾動(dòng)阻力分別為輪胎的滾動(dòng)阻力分別為68,65 68,65 和和45N 45N

4、。3.2 帶束層材料3.3 胎面材料主要的受力部件主要的受力部件, ,它承受充氣壓力所產(chǎn)生應(yīng)它承受充氣壓力所產(chǎn)生應(yīng)力的力的60% 60% 70% 70% 。膠種和炭黑品種對(duì)胎面膠的滾動(dòng)阻力起決膠種和炭黑品種對(duì)胎面膠的滾動(dòng)阻力起決定作用定作用。近幾十年來(lái)。近幾十年來(lái), ,白炭黑已被廣泛應(yīng)白炭黑已被廣泛應(yīng)用于胎面膠中以降低輪胎的滾動(dòng)阻力用于胎面膠中以降低輪胎的滾動(dòng)阻力, ,但但是是白炭黑的應(yīng)用必須配合硅烷偶聯(lián)劑白炭黑的應(yīng)用必須配合硅烷偶聯(lián)劑, ,才才能夠在保證輪胎能夠在保證輪胎耐磨性和濕滑路面上的牽耐磨性和濕滑路面上的牽引力不變引力不變的前提下的前提下, ,降低輪胎的滾動(dòng)阻力。降低輪胎的滾動(dòng)阻力。

5、輪胎胎面膠材料的選用對(duì)輪胎的輪胎胎面膠材料的選用對(duì)輪胎的滾動(dòng)阻力影響較大滾動(dòng)阻力影響較大, ,一般情況下由一般情況下由胎面產(chǎn)生的滾動(dòng)阻力占輪胎滾動(dòng)胎面產(chǎn)生的滾動(dòng)阻力占輪胎滾動(dòng)阻力的阻力的49% 49% 。74 氣壓和負(fù)荷氣壓和負(fù)荷 試驗(yàn)測(cè)定當(dāng)充氣壓力為試驗(yàn)測(cè)定當(dāng)充氣壓力為175 ,280 175 ,280 和和350kPa 350kPa 時(shí)時(shí),205/60R15 ,205/60R15 二層聚酯簾線胎體轎車子二層聚酯簾線胎體轎車子午線輪胎在午線輪胎在80km /h 80km /h 速度下的滾動(dòng)阻力分別為速度下的滾動(dòng)阻力分別為56.3, 53.2 56.3, 53.2 和和47.1N 47.1N

6、。由此可見(jiàn)。由此可見(jiàn), ,隨著充隨著充氣壓力的增大氣壓力的增大, ,輪胎的滾動(dòng)阻力降低輪胎的滾動(dòng)阻力降低。 4.1 氣壓4.2 負(fù)荷 試驗(yàn)測(cè)定當(dāng)負(fù)荷為試驗(yàn)測(cè)定當(dāng)負(fù)荷為2822.4,4723.6 2822.4,4723.6 和和5360.6N 5360.6N 時(shí)時(shí),205/60R15 ,205/60R15 輪胎在輪胎在80km /h80km /h速度下速度下的滾動(dòng)阻力分別為的滾動(dòng)阻力分別為33.2,53.2 33.2,53.2 和和51.0N51.0N。由此可見(jiàn)。由此可見(jiàn), ,在一定的負(fù)荷范圍內(nèi)在一定的負(fù)荷范圍內(nèi), ,輪胎滾動(dòng)阻力隨輪胎滾動(dòng)阻力隨負(fù)荷的增大而增大負(fù)荷的增大而增大, ,當(dāng)達(dá)到一定的

7、負(fù)荷后當(dāng)達(dá)到一定的負(fù)荷后, ,負(fù)荷增大負(fù)荷增大, ,滾動(dòng)阻力基本保持不變。滾動(dòng)阻力基本保持不變。8小結(jié)：小結(jié)： 以上分析表明以上分析表明,轎車子午線輪胎的滾動(dòng)阻力受多方面因素的影響轎車子午線輪胎的滾動(dòng)阻力受多方面因素的影響,但起決定作但起決定作用的是由于輪胎變形產(chǎn)生的滯后損失以及所用材料本身的滯后損失。因此用的是由于輪胎變形產(chǎn)生的滯后損失以及所用材料本身的滯后損失。因此,要降要降低輪胎的滾動(dòng)阻力低輪胎的滾動(dòng)阻力,必須減小輪胎的變形必須減小輪胎的變形.滾阻力滾阻力斷面高寬比的減小斷面高寬比的減小S2SBRS2SBR和白炭黑等和白炭黑等滯后損失小的材料滯后損失小的材料 高模量的材料作帶束層高模量的

8、材料作帶束層輪輞直徑的增大輪輞直徑的增大9謝謝！謝謝！10根據(jù)專業(yè)測(cè)試，當(dāng)汽車以根據(jù)專業(yè)測(cè)試，當(dāng)汽車以100 km/h的車速勻速行駛時(shí)，主要會(huì)受到空氣的車速勻速行駛時(shí)，主要會(huì)受到空氣阻力、汽車內(nèi)部部件之間的摩擦力以及輪胎的滾動(dòng)阻力這三種阻力的影響阻力、汽車內(nèi)部部件之間的摩擦力以及輪胎的滾動(dòng)阻力這三種阻力的影響。三者分別占到全部阻力的。三者分別占到全部阻力的60%、15%和和25%。對(duì)汽車來(lái)說(shuō)，全車對(duì)汽車來(lái)說(shuō)，全車25%的油耗用在克服輪胎的滾動(dòng)阻力上，為了減少這部的油耗用在克服輪胎的滾動(dòng)阻力上，為了減少這部分阻力，分阻力， 各大輪胎品牌改良了各大輪胎品牌改良了輪胎花紋輪胎花紋及及采用特殊橡膠輪胎

9、采用特殊橡膠輪胎及及輻射狀非輻射狀非對(duì)稱花紋輪胎對(duì)稱花紋輪胎以及以及結(jié)構(gòu)輪胎的優(yōu)化結(jié)構(gòu)輪胎的優(yōu)化（接地面積越大，滾動(dòng)阻力越大，克服（接地面積越大，滾動(dòng)阻力越大，克服阻力所消耗的能量越多），在減少輪胎滾動(dòng)阻力的同時(shí)，保證了輪胎應(yīng)有阻力所消耗的能量越多），在減少輪胎滾動(dòng)阻力的同時(shí)，保證了輪胎應(yīng)有的抓地性，有關(guān)機(jī)構(gòu)測(cè)試表明輪胎每減少滾動(dòng)阻力的抓地性，有關(guān)機(jī)構(gòu)測(cè)試表明輪胎每減少滾動(dòng)阻力20%30%，即可省油，即可省油6%8%。11首先要明確的是，一切節(jié)省油耗的措施，都是在保證車輛安全行駛的前提首先要明確的是，一切節(jié)省油耗的措施，都是在保證車輛安全行駛的前提下采取的，尤其是在選擇輪胎方面。要想弄明白輪胎

10、耗油的原因，首先要下采取的，尤其是在選擇輪胎方面。要想弄明白輪胎耗油的原因，首先要了解輪胎的滾動(dòng)阻力。了解輪胎的滾動(dòng)阻力。輪胎的滾動(dòng)阻力是怎么產(chǎn)生的呢？當(dāng)車輛行駛時(shí)，輪胎受汽車負(fù)載會(huì)變形輪胎的滾動(dòng)阻力是怎么產(chǎn)生的呢？當(dāng)車輛行駛時(shí)，輪胎受汽車負(fù)載會(huì)變形。輪胎本是是橡膠體，具有粘彈特性的，所以當(dāng)輪胎因運(yùn)動(dòng)而變形回位時(shí)。輪胎本是是橡膠體，具有粘彈特性的，所以當(dāng)輪胎因運(yùn)動(dòng)而變形回位時(shí)，這種類型的材料會(huì)損失部分能量并轉(zhuǎn)化為熱能。輪胎因運(yùn)動(dòng)而變形，不，這種類型的材料會(huì)損失部分能量并轉(zhuǎn)化為熱能。輪胎因運(yùn)動(dòng)而變形，不斷造成能量損失，這就是產(chǎn)生輪胎滾動(dòng)阻力的主要原因，大約占到輪胎全斷造成能量損失，這就是產(chǎn)生輪胎

11、滾動(dòng)阻力的主要原因，大約占到輪胎全部滾動(dòng)阻力的部滾動(dòng)阻力的90%95%。很明顯，只要降低了輪胎的滾動(dòng)阻力，整個(gè)汽車受到的阻力就會(huì)下降，由很明顯，只要降低了輪胎的滾動(dòng)阻力，整個(gè)汽車受到的阻力就會(huì)下降，由此就可達(dá)到降低油耗的目的。怎樣才能做到既減少輪胎的滾動(dòng)阻力，又不此就可達(dá)到降低油耗的目的。怎樣才能做到既減少輪胎的滾動(dòng)阻力，又不影響輪胎的抓地性能呢？影響輪胎的抓地性能呢？一般來(lái)講，整車廠商在設(shè)計(jì)生產(chǎn)一款車型前，都會(huì)做大量的實(shí)驗(yàn)，為車輛一般來(lái)講，整車廠商在設(shè)計(jì)生產(chǎn)一款車型前，都會(huì)做大量的實(shí)驗(yàn)，為車輛匹配不同的輪胎，使其達(dá)到比較經(jīng)濟(jì)省油的狀況。因此，原車配套的輪胎匹配不同的輪胎，使其達(dá)到比較經(jīng)濟(jì)省油

12、的狀況。因此，原車配套的輪胎應(yīng)該是比較省油的，最好不要輕易更換。但是由于批量生產(chǎn)的緣故，整車應(yīng)該是比較省油的，最好不要輕易更換。但是由于批量生產(chǎn)的緣故，整車生產(chǎn)商很難將性能最好或最節(jié)省燃油的輪胎配套在量產(chǎn)的車型上，因此，生產(chǎn)商很難將性能最好或最節(jié)省燃油的輪胎配套在量產(chǎn)的車型上，因此，為了進(jìn)一步得到較低的油耗，您可以選擇一些較先進(jìn)的節(jié)能輪胎。為了進(jìn)一步得到較低的油耗，您可以選擇一些較先進(jìn)的節(jié)能輪胎。121 1 轎車子午線輪胎滾動(dòng)阻力的測(cè)試轎車子午線輪胎滾動(dòng)阻力的測(cè)試本試驗(yàn)輪胎的滾動(dòng)阻力在美國(guó)生產(chǎn)的本試驗(yàn)輪胎的滾動(dòng)阻力在美國(guó)生產(chǎn)的TTM3 TTM3 型轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)機(jī)上測(cè)試型轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)機(jī)上測(cè)試, ,試驗(yàn)方

13、法試驗(yàn)方法參照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)參照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO/DIS8768 ISO/DIS8768 中的規(guī)定。滾動(dòng)阻力可以通過(guò)中的規(guī)定。滾動(dòng)阻力可以通過(guò)4 4 種方法測(cè)試并種方法測(cè)試并計(jì)算計(jì)算, ,本試驗(yàn)采用測(cè)力法本試驗(yàn)采用測(cè)力法, ,其計(jì)算公式如下其計(jì)算公式如下: :F Fr r = F= Ft t ( (1 1 + R+ Rt t/ R)/ R)式中式中F Fr r 輪胎的滾動(dòng)阻力輪胎的滾動(dòng)阻力,N;,N;F Ft t 傳感器力值傳感器力值,N;,N;R Rr r 穩(wěn)態(tài)下的輪胎滾動(dòng)半徑穩(wěn)態(tài)下的輪胎滾動(dòng)半徑,m;,m;R R 試驗(yàn)轉(zhuǎn)鼓半徑試驗(yàn)轉(zhuǎn)鼓半徑,m ,m 。從上述公式可以看出從上述公式可以看出, ,只要

14、測(cè)出傳感器上只要測(cè)出傳感器上的力就可以計(jì)算出輪胎的滾動(dòng)阻力。的力就可以計(jì)算出輪胎的滾動(dòng)阻力。131. 這主要是由于輪胎斷面高寬比越大這主要是由于輪胎斷面高寬比越大,輪胎變形越大輪胎變形越大,而在高速旋轉(zhuǎn)狀而在高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下態(tài)下,離心力的作用抵消了垂直負(fù)荷作用使輪胎結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的部分離心力的作用抵消了垂直負(fù)荷作用使輪胎結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的部分變形變形,從而減小了輪胎所用材料中形成的滯后損失從而減小了輪胎所用材料中形成的滯后損失,降低了輪胎的滾降低了輪胎的滾動(dòng)阻力。因此動(dòng)阻力。因此,隨著速度的增大隨著速度的增大,兩者的差別減小。兩者的差別減小。2. 這是由于輪輞直徑增大后這是由于輪輞直徑增大后,在相同的垂直

15、負(fù)荷下在相同的垂直負(fù)荷下,輪胎的變形相對(duì)減輪胎的變形相對(duì)減小小,降低了輪胎滾動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的滯后損失降低了輪胎滾動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的滯后損失,從而使輪胎滾動(dòng)阻力降從而使輪胎滾動(dòng)阻力降低。低。3. *4. 這是由于充氣壓力的增大這是由于充氣壓力的增大,實(shí)際上增大了輪胎本身的剛度實(shí)際上增大了輪胎本身的剛度,在輪胎的在輪胎的滾動(dòng)過(guò)程中滾動(dòng)過(guò)程中,其整體變形減小其整體變形減小,由此產(chǎn)生的滯后損失減小由此產(chǎn)生的滯后損失減小,從而降低了從而降低了輪胎的滾動(dòng)力。輪胎的滾動(dòng)力。142 23 3 輪胎材料輪胎材料2 23 31 1 胎體簾線胎體簾線在國(guó)內(nèi)外轎車子午線輪胎設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中在國(guó)內(nèi)外轎車子午線輪胎設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中,胎

16、體簾線采用較多的為尼龍和聚酯簾線。在胎體簾線采用較多的為尼龍和聚酯簾線。在20 世紀(jì)世紀(jì)70 年代以及年代以及80 年代初期年代初期,人造絲也曾被廣泛應(yīng)用于轎車子午線輪胎。但是人造絲的生產(chǎn)對(duì)環(huán)境污人造絲也曾被廣泛應(yīng)用于轎車子午線輪胎。但是人造絲的生產(chǎn)對(duì)環(huán)境污染較嚴(yán)重染較嚴(yán)重,隨著人們對(duì)環(huán)保要求的提高隨著人們對(duì)環(huán)保要求的提高,在在80 年代中期年代中期,輪胎工業(yè)中已很少使用人造絲輪胎工業(yè)中已很少使用人造絲,而聚酯簾而聚酯簾線尤其是高模量、低收縮聚酯簾線線尤其是高模量、低收縮聚酯簾線(DSP) ,因其強(qiáng)度大因其強(qiáng)度大,高溫下變形小高溫下變形小,滯后損失明顯低于普通簾滯后損失明顯低于普通簾線線,因此

17、越來(lái)越多地應(yīng)用于輪胎工業(yè)。為了進(jìn)一步降低輪胎的滾動(dòng)阻力因此越來(lái)越多地應(yīng)用于輪胎工業(yè)。為了進(jìn)一步降低輪胎的滾動(dòng)阻力,人們還將玻璃纖維或芳人們還將玻璃纖維或芳綸用于胎體或帶束層。綸用于胎體或帶束層。由此可見(jiàn)由此可見(jiàn),同一規(guī)格的輪胎使用不同的胎體材料同一規(guī)格的輪胎使用不同的胎體材料,其滾動(dòng)阻力有明顯差異。芳綸簾線制成的輪胎其滾動(dòng)阻力有明顯差異。芳綸簾線制成的輪胎滾動(dòng)阻力最低滾動(dòng)阻力最低,DSP 聚酯簾線的輪胎滾動(dòng)阻力介于芳綸簾線輪胎和普通聚酯簾線輪胎之間。這主聚酯簾線的輪胎滾動(dòng)阻力介于芳綸簾線輪胎和普通聚酯簾線輪胎之間。這主要是由于芳綸簾線的強(qiáng)度比聚酯簾線高要是由于芳綸簾線的強(qiáng)度比聚酯簾線高,在使用

18、過(guò)程中輪胎的變形小在使用過(guò)程中輪胎的變形小,產(chǎn)生的滯后損失小產(chǎn)生的滯后損失小;另一方另一方面面,由于使用了芳綸簾線由于使用了芳綸簾線,輪胎的質(zhì)量減小輪胎的質(zhì)量減小,也有利于降低輪胎的滾也有利于降低輪胎的滾2 23 32 2 帶束層簾線帶束層簾線在子午線輪胎中在子午線輪胎中,帶束層是主要的受力部件帶束層是主要的受力部件,它承受充氣壓力所產(chǎn)生應(yīng)力的它承受充氣壓力所產(chǎn)生應(yīng)力的60% 70% 。為了控。為了控制輪胎在使用過(guò)程中的變形制輪胎在使用過(guò)程中的變形,輪胎設(shè)計(jì)者選用了高模量的材料用作帶束層簾線輪胎設(shè)計(jì)者選用了高模量的材料用作帶束層簾線,使帶束層的伸張使帶束層的伸張最小最小,從而有效地控制輪胎的變

19、形從而有效地控制輪胎的變形,以降低輪胎滾動(dòng)阻力。以降低輪胎滾動(dòng)阻力。圖圖1 示出了示出了4 種不同帶束層簾線的輪胎滾動(dòng)阻力與速度的關(guān)系。從圖種不同帶束層簾線的輪胎滾動(dòng)阻力與速度的關(guān)系。從圖1 可以看出可以看出,芳綸簾線帶束層的芳綸簾線帶束層的輪胎滾動(dòng)阻力明顯較低輪胎滾動(dòng)阻力明顯較低,在一定的速度范圍內(nèi)在一定的速度范圍內(nèi),隨著速度的增大隨著速度的增大,芳綸簾線和其它簾線輪胎的滾動(dòng)芳綸簾線和其它簾線輪胎的滾動(dòng)阻力差別越來(lái)越大。其主要原因仍是芳綸簾線的強(qiáng)度較高以及較小的輪胎質(zhì)量降低了輪胎的滾阻力差別越來(lái)越大。其主要原因仍是芳綸簾線的強(qiáng)度較高以及較小的輪胎質(zhì)量降低了輪胎的滾動(dòng)阻力。動(dòng)阻力。152 23 3 輪胎材料輪胎材料輪胎胎面膠材料的選用對(duì)輪胎的滾動(dòng)阻力影響較大輪胎胎面膠材料的選用對(duì)輪胎的滾動(dòng)阻力影響較大,一般情況下由胎面產(chǎn)生的滾動(dòng)阻力一般情況下由胎面產(chǎn)生的滾動(dòng)阻力占輪胎滾動(dòng)阻力的占輪胎滾動(dòng)阻力的49% 。胎面膠主要由胎面膠主要由NR 、SR、填充劑、油、硫化劑和其它助劑等組分組成、填充劑、油、硫化劑和其它助劑等組分組成,每種材料對(duì)輪胎的滾動(dòng)阻每種材料對(duì)輪胎的滾動(dòng)阻力都有一定的影響。研究表明力都有一定的影響。研究表明,膠種和炭黑品種對(duì)胎面膠的滾動(dòng)阻力起決定作用膠種和炭黑品種對(duì)胎面膠的滾動(dòng)阻力起決定作用。近幾十年來(lái)。近幾十年來(lái),白炭黑已被廣泛應(yīng)用于胎面膠中以降低輪胎的