輪胎滾阻與油耗基本知識探討

輪胎滾阻與油耗基本知識探討第一頁，共十六頁，編輯于2023年，星期五目錄二、影響因素1.輪胎斷面高寬比2.輪輞直徑3.輪胎材料4.氣壓和負荷一、滾動阻力第二頁，共十六頁，編輯于2023年，星期五一、滾動阻力1.車輛在行駛過程中的油耗主要損失在為克服各種阻力而做的功上。第三頁，共十六頁，編輯于2023年，星期五滾動阻力（續(xù)）2.輪胎的滾動阻力是怎么產(chǎn)生的呢？輪胎形變-（橡膠彈性體）-能量損失，占滾動阻力90%～95%。減少輪胎滾動阻力的同時，保證了輪胎應有的抓地性.輪胎每減少滾動阻力20%~30%，即可省油6%~8%第四頁，共十六頁，編輯于2023年，星期五二、影響因素1輪胎斷面高寬比

輪胎滾動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,兩個系列輪胎的滾動阻力相差較大,隨著速度的增大,這種差別逐漸減小,速度從50km/h

增大到120km/h時,兩者之間的差從41%減小到22%.第五頁，共十六頁，編輯于2023年，星期五2輪輞直徑相同斷面寬和高寬比輪胎185/60R*輪輞直徑增大1inch,輪胎的滾動阻力降低約16%,隨著速度的增大,這種差別變化很小。

輪輞直徑增大后,在相同的垂直負荷下,輪胎的變形相對減小,降低了輪胎滾動過程中產(chǎn)生的滯后損失,從而使輪胎滾動阻力降低。第六頁，共十六頁，編輯于2023年，星期五3輪胎材料3.1胎體材料試驗測定當速度為80km/h時,普通聚酯單層、DSP聚酯和芳綸為胎體材料的165/70R13輪胎的滾動阻力分別為68,65和45N。3.2帶束層材料3.3胎面材料主要的受力部件,它承受充氣壓力所產(chǎn)生應力的60%～70%。膠種和炭黑品種對胎面膠的滾動阻力起決定作用。近幾十年來,白炭黑已被廣泛應用于胎面膠中以降低輪胎的滾動阻力,但是白炭黑的應用必須配合硅烷偶聯(lián)劑,才能夠在保證輪胎耐磨性和濕滑路面上的牽引力不變的前提下,降低輪胎的滾動阻力。輪胎胎面膠材料的選用對輪胎的滾動阻力影響較大,一般情況下由胎面產(chǎn)生的滾動阻力占輪胎滾動阻力的49%。第七頁，共十六頁，編輯于2023年，星期五4氣壓和負荷

試驗測定當充氣壓力為175,280和350kPa時,205/60R15二層聚酯簾線胎體轎車子午線輪胎在80km/h速度下的滾動阻力分別為56.3,53.2和47.1N。由此可見,隨著充氣壓力的增大,輪胎的滾動阻力降低。

4.1氣壓4.2負荷試驗測定當負荷為2822.4,4723.6和5360.6N時,205/60R15輪胎在80km/h速度下的滾動阻力分別為33.2,53.2和51.0N。由此可見,在一定的負荷范圍內(nèi),輪胎滾動阻力隨負荷的增大而增大,當達到一定的負荷后,負荷增大,滾動阻力基本保持不變。第八頁，共十六頁，編輯于2023年，星期五小結(jié)：

以上分析表明,轎車子午線輪胎的滾動阻力受多方面因素的影響,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,要降低輪胎的滾動阻力,必須減小輪胎的變形.斷面高寬比的減小S2SBR和白炭黑等滯后損失小的材料高模量的材料作帶束層輪輞直徑的增大滾阻力第九頁，共十六頁，編輯于2023年，星期五謝謝！第十頁，共十六頁，編輯于2023年，星期五根據(jù)專業(yè)測試，當汽車以100km/h的車速勻速行駛時，主要會受到空氣阻力、汽車內(nèi)部部件之間的摩擦力以及輪胎的滾動阻力這三種阻力的影響。三者分別占到全部阻力的60%、15%和25%。對汽車來說，全車25%的油耗用在克服輪胎的滾動阻力上，為了減少這部分阻力，各大輪胎品牌改良了輪胎花紋及采用特殊橡膠輪胎及輻射狀非對稱花紋輪胎以及結(jié)構(gòu)輪胎的優(yōu)化（接地面積越大，滾動阻力越大，克服阻力所消耗的能量越多），在減少輪胎滾動阻力的同時，保證了輪胎應有的抓地性，有關(guān)機構(gòu)測試表明輪胎每減少滾動阻力20%~30%，即可省油6%~8%。第十一頁，共十六頁，編輯于2023年，星期五首先要明確的是，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。要想弄明白輪胎耗油的原因，首先要了解輪胎的滾動阻力。輪胎的滾動阻力是怎么產(chǎn)生的呢？當車輛行駛時，輪胎受汽車負載會變形。輪胎本是是橡膠體，具有粘彈特性的，所以當輪胎因運動而變形回位時，這種類型的材料會損失部分能量并轉(zhuǎn)化為熱能。輪胎因運動而變形，不斷造成能量損失，這就是產(chǎn)生輪胎滾動阻力的主要原因，大約占到輪胎全部滾動阻力的90%～95%。很明顯，只要降低了輪胎的滾動阻力，整個汽車受到的阻力就會下降，由此就可達到降低油耗的目的。怎樣才能做到既減少輪胎的滾動阻力，又不影響輪胎的抓地性能呢？一般來講，整車廠商在設(shè)計生產(chǎn)一款車型前，都會做大量的實驗，為車輛匹配不同的輪胎，使其達到比較經(jīng)濟省油的狀況。因此，原車配套的輪胎應該是比較省油的，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，為了進一步得到較低的油耗，您可以選擇一些較先進的節(jié)能輪胎。第十二頁，共十六頁，編輯于2023年，星期五1轎車子午線輪胎滾動阻力的測試本試驗輪胎的滾動阻力在美國生產(chǎn)的TTM3型轉(zhuǎn)鼓試驗機上測試,試驗方法參照國際標準ISO/DIS8768中的規(guī)定。滾動阻力可以通過4種方法測試并計算,本試驗采用測力法,其計算公式如下:Fr=Ft(1+Rt/R)式中Fr———輪胎的滾動阻力,N;

Ft———傳感器力值,N;

Rr———穩(wěn)態(tài)下的輪胎滾動半徑,m;

R———試驗轉(zhuǎn)鼓半徑,m。從上述公式可以看出,只要測出傳感器上的力就可以計算出輪胎的滾動阻力。第十三頁，共十六頁，編輯于2023年，星期五這主要是由于輪胎斷面高寬比越大,輪胎變形越大,而在高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下,離心力的作用抵消了垂直負荷作用使輪胎結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的部分變形,從而減小了輪胎所用材料中形成的滯后損失,降低了輪胎的滾動阻力。因此,隨著速度的增大,兩者的差別減小。這是由于輪輞直徑增大后,在相同的垂直負荷下,輪胎的變形相對減小,降低了輪胎滾動過程中產(chǎn)生的滯后損失,從而使輪胎滾動阻力降低。******這是由于充氣壓力的增大,實際上增大了輪胎本身的剛度,在輪胎的滾動過程中,其整體變形減小,由此產(chǎn)生的滯后損失減小,從而降低了輪胎的滾動力。第十四頁，共十六頁，編輯于2023年，星期五2．3輪胎材料2．3．1胎體簾線在國內(nèi)外轎車子午線輪胎設(shè)計和生產(chǎn)中,胎體簾線采用較多的為尼龍和聚酯簾線。在20世紀70年代以及80年代初期,人造絲也曾被廣泛應用于轎車子午線輪胎。但是人造絲的生產(chǎn)對環(huán)境污染較嚴重,隨著人們對環(huán)保要求的提高,在80年代中期,輪胎工業(yè)中已很少使用人造絲,而聚酯簾線尤其是高模量、低收縮聚酯簾線(DSP),因其強度大,高溫下變形小,滯后損失明顯低于普通簾線,因此越來越多地應用于輪胎工業(yè)。為了進一步降低輪胎的滾動阻力,人們還將玻璃纖維或芳綸用于胎體或帶束層。由此可見,同一規(guī)格的輪胎使用不同的胎體材料,其滾動阻力有明顯差異。芳綸簾線制成的輪胎滾動阻力最低,DSP聚酯簾線的輪胎滾動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度比聚酯簾線高,在使用過程中輪胎的變形小,產(chǎn)生的滯后損失小;另一方面,由于使用了芳綸簾線,輪胎的質(zhì)量減小,也有利于降低輪胎的滾2．3．2帶束層簾線在子午線輪胎中,帶束層是主要的受力部件,它承受充氣壓力所產(chǎn)生應力的60%～70%。為了控制輪胎在使用過程中的變形,輪胎設(shè)計者選用了高模量的材料用作帶束層簾線,使帶束層的伸張最小,從而有效地控制輪胎的變形,以降低輪胎滾動阻力。圖1示出了4種不同帶束層簾線的輪胎滾動阻力與速度的關(guān)系。從圖1可以看出,芳綸簾線帶束層的輪胎滾動阻力明顯較低,在一定的速度范圍內(nèi),隨著速度的增大,芳綸簾線和其它簾線輪胎的滾動阻力差別越來越大。其主要原因仍是芳綸簾線的強度較高以及較小的輪胎質(zhì)量降低了輪胎的滾動阻力。第十五頁，共十六頁，編輯于2023年，星期五2．3輪胎材料輪胎胎面膠材料的選用對輪胎的滾動阻力影響較大,一般情況下由胎面產(chǎn)生的滾動阻力占輪胎滾動阻力的49%。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,每種材料對輪胎的滾動阻力都有一定的影響。研究表明,膠種和炭黑品種對胎面膠的滾動阻力起決定作用。近幾十年來,白炭黑已被廣泛應用于胎面膠中以降低輪胎的滾動阻力,但是白炭黑的應用必須配合硅烷偶聯(lián)劑,才能夠在保證輪胎耐磨性和濕滑路面上的牽引力不變的前提下,降低輪胎的滾動阻力。試驗測定當速度為80km/h時,以TM(E2SBR),S11(S2SBR)和S12(S2SBR)為胎面材料的225/50R16輪胎的滾動阻力分別為50173,46.41和43.1