Как уменьшить сопротивление качению легкового автомобиля

Факторы, влияющие на шины

Несколько факторов влияют на величину сопротивления качению, которое создает шина:

Как уже упоминалось во введении: радиус колеса, скорость движения, сцепление с поверхностью и относительное микропроскальзывание.
Материал — различные наполнители и полимеры в составе шины могут улучшить сцепление с дорогой при одновременном уменьшении гистерезиса. Замена некоторого количества технического углерода на более дорогой кремнезем-силан — один из распространенных способов снижения сопротивления качению. Было показано, что использование экзотических материалов, включая наноглину, снижает сопротивление качению в высокоэффективных резиновых шинах. Растворители также могут использоваться для набухания твердых шин, что снижает сопротивление качению.
Размеры — сопротивление качению в шинах связано с изгибом боковин и площадью контакта шины. Например, при одинаковом давлении более широкие велосипедные шины меньше прогибаются в боковинах при качении и, таким образом, имеют меньшее сопротивление качению (хотя и более высокое сопротивление воздуха. ).
Степень накачивания — более низкое давление в шинах приводит к большему изгибу боковин и более высокому сопротивлению качению. Это преобразование энергии в боковинах увеличивает сопротивление, а также может привести к перегреву и, возможно, сыграло свою роль в печально известных авариях с опрокидыванием Ford Explorer .

Чрезмерное накачивание шин (например, велосипедных шин) может не снизить общее сопротивление качению, поскольку шина может проскакивать и прыгать по поверхности дороги. В жертву приносится тяга, и общее трение качения не может быть уменьшено, поскольку скорость вращения колеса изменяется, а проскальзывание увеличивается.
Прогиб боковины не является прямым измерением трения качения. Высококачественная шина с высококачественным (и гибким) каркасом обеспечит больший изгиб на потерю энергии, чем дешевая шина с жесткой боковиной. Опять же, на велосипеде качественная шина с гибким каркасом будет катиться легче, чем дешевая шина с жестким каркасом. Точно так же, как отмечают шины Goodyear для грузовых автомобилей, шина с каркасом, обеспечивающим «экономию топлива», будет способствовать экономии топлива в течение многих сроков службы протектора (т. Е. При восстановлении протектора), в то время как шина с рисунком протектора «экономия топлива» принесет пользу только до тех пор, пока протектор не изнашивается. вниз.
В шинах толщина и форма протектора во многом связаны с сопротивлением качению. Чем толще и рельефнее протектор, тем выше сопротивление качению. Таким образом, «самые быстрые» велосипедные шины имеют очень маленький протектор, а тяжелые грузовики получают лучшую экономию топлива, поскольку протектор шины изнашивается.
Эффект диаметра кажется незначительным при условии, что дорожное покрытие твердое, а диапазон диаметров ограничен. Смотрите

Практически все мировые рекорды скорости были установлены на относительно узких колесах, вероятно, из-за их аэродинамического преимущества на высокой скорости, что гораздо менее важно на обычных скоростях. Температура: как для сплошных, так и для пневматических шин сопротивление качению снижается с повышением температуры (в диапазоне температур: т

Е. Существует верхний предел этого эффекта). При повышении температуры с 30 ° C до 70 ° C сопротивление качению снизилось на 20-25%. Гонщики нагревают свои шины перед гонкой, но это в первую очередь используется для увеличения трения шин, а не для уменьшения сопротивления качению.

Отрывок, характеризующий Коэффициент аэродинамического сопротивления автомобиля

И к моему величайшему удивлению, не сказав больше ни слова, он, как ни в чём не бывало, спокойно поднялся и ушёл, бросив, свой неоконченный, поистине королевский, ужин…. Опять же – выдержка этого человека поражала, заставляя невольно уважать его, в то же время, ненавидя за всё им содеянное… В полном молчании прошёл день, приближалась ночь. Мои нервы были взвинчены до предела – я ждала беды. Всем своим существом чувствуя её приближение, я старалась из последних сил оставаться спокойной, но от дикого перевозбуждения дрожали руки, и леденящая душу паника охватывала всё моё естество. Что готовилось там, за тяжёлой железной дверью? Какое новое зверство на этот раз изобрёл Караффа?.. Долго ждать, к сожалению, не пришлось – за мной пришли ровно в полночь. Маленький, сухонький, пожилой священник повёл меня в уже знакомый, жуткий подвал… А там… высоко подвешенный на железных цепях, с шипастым кольцом на шее, висел мой любимый отец… Караффа сидел в своём неизменном, огромном деревянном кресле и хмуро взирал на происходящее. Обернувшись ко мне, он взглянул на меня пустым, отсутствующим взором, и совершенно спокойно произнёс: – Ну что ж, выбирайте, Изидора – или вы дадите мне то, что я у вас прошу, или ваш отец утром пойдёт на костёр… Мучить его не имеет смысла. Поэтому – решайте. Всё зависит только от вас. Земля ушла у меня из-под ног!… Пришлось прилагать все оставшиеся силы, чтобы не упасть прямо перед Караффой. Всё оказалось предельно просто – он решил, что мой отец не будет больше жить… И обжалованию это не подлежало… Некому было заступится, не у кого было просить защиты. Некому было нам помочь… Слово этого человека являлось законом, противостоять которому не решался никто. Ну, а те, кто могли бы, они просто не захотели… Никогда в жизни я не чувствовала себя столь беспомощной и никчемной!.. Я не могла спасти отца. Иначе предала бы то, для чего мы жили… И он никогда бы мне этого не простил. Оставалось самое страшное – просто наблюдать, ничего не предпринимая, как «святое» чудовище, называемое Римским Папой, холоднокровно отправляет моего доброго отца прямо на костёр…

LoLDaMage › Блог › Что такое сопротивление качению шины?

Что такое сопротивление качению шины?Все про сопротивление качению шин, топливная экономичность резины

Сопротивление качению — это совокупность сил, которые воздействуют на шину и препятствуют её свободному движению вперёд. На его преодоление необходима дополнительная энергия, поэтому 5-15% топлива автомобиль расходует лишь на то, чтобы просто катиться вперёд.

Чтобы понять как это работает на практике, представьте: вы разгоняете автомобиль, затем отпускаете педаль газа и просто катитесь вперёд. Спустя какое-то время машина останавливается. На одних шинах это произойдет через 15 метров, на других через 18м, на третьих через 20м. Шины, которые проедут дальше всех, обладают самым низким сопротивлением качению и лучшей топливной экономичностью. Класс экономичности обычно указан на этикетке шины и обозначается латинскими буквами от A до G, где A — лучшая экономичность, G — худшая.

Разберём, что влияет на экономичность шины и производители работают над её улучшением.

СодержаниеОт чего зависит сопротивление качению шиныКак производители снижают сопротивление качениюУ топливоэкономичных шин худшее сцепление с дорогой?От чего зависит сопротивление качению шиныЕсть два основных фактора, которые влияют на сопротивление качению покрышки:

Во время движения боковины и блоки протектора постоянно деформируются и возвращаются в исходное положение. На такие короткие, но регулярные циклы приходится до 90% потери энергии.Также на шину также воздействует аэродинамическое сопротивление, которое отнимает ещё от 0 до 15% энергии.Как производители снижают сопротивление качениюИзменение практически каждого элемента шины имеет потенциал к повышению её топливной экономичности. Вот что делают производители:

Облегчают массу шины, без ущерба для её прочности.Уменьшают высоту протектора, чтобы снизить деформации блоков во время движения

Но при этом важно сохранить устойчивость шины к аквапланированию и её ресурс.Оптимизируют боковину, расположение и форму блоков протектора таким образом, чтобы они меньше деформировались при езде.Улучшают состав резиновой смеси за счет специальных добавок и соединений, которые снижают нагрев покрышки и её силу трения.Оптимизируют рисунок протектора, чтобы ему оказывалось меньшее аэродинамическое сопротивление.У топливоэкономичных шин худшее сцепление с дорогой?Есть мнение, что высокая топливная экономичность шины вредит её тормозным качества. Ведь с одной стороны покрышка должна испытывать меньшую силу трения, чтобы легко катиться и потреблять меньше топлива

С другой стороны, сила трения должна быть большой, чтобы у шины было надежное сцепление с асфальтом. Это подтверждают и многие тесты, в которых «зелёные» шины занимают первые места по расходу топлива, но слабо тормозят на асфальте.

Это справедливо лишь в отношении дешевых шин или старых моделей. Ежегодно компании вроде Michelin, Continental, Goodyear и другие премиум-производители вкладывают огромные деньги в разработку новых шин. Современные материалы и технологии моделирования позволяют выпускать максимально сбалансированные покрышки, которые обладают высокой топливной экономичностью и отличными сцепными качествам. Но и являются такие шины самыми дорогими в своём классе.

Доступные шины [ править ]

Согласно специальному отчету 286 Совета по исследованиям транспорта Национальной академии наук США и отчету Green Seal за март 2003 г., некоторые шины, доступные в 2003 году, оцениваются по коэффициенту от самого низкого (наименее расточительного) .

0,00615 Bridgestone B381 P145 / 80R14
0,00650 Michelin СИММЕТРИЯ P225 / 60R16
0,00683 Michelin TIGER PAW AWP P225 / 60R16
0,00700 Bridgestone DUELER H / T 113S P265 / 70R17
0,00709 BFGoodrich ПРОЧНЫЙ ТРЕЙЛ T / A P285 / 70R17
0,00754 Michelin LTX A / S P255 / 65R17
0,00758 Goodyear ЦЕЛОСТНОСТЬ (OE) P225 / 60R16
0,00760 Bridgestone INSIGNIA SE 200 89S P195 / 65R15
0,00767 BFGoodrich ПРОЧНЫЙ ТРЕЙЛ T / A P245 / 65R17
0,00780 Континенталь Амери-G4S WS P235 / 75R15
0,00783 Continental CrossContact LX
0,00795 Michelin TPAW TOURING TR / SR P215 / 70R16
0,00810 Bridgestone DUELER H / T 104S P235 / 70R16
0,00813 Goodyear Invicta GL 235 / 75R15
0,00825 Continental ContiTouring Contact CH95 P205 / 55R16
0,00829 Michelin CROSS TERRAIN SUV P255 / 75R17
0,00833 Michelin PILOT PRIMACY 275 / 50R19
0,00850 Michelin ENERGY LX4 P225 / 60R16
0,00854 Michelin ПИЛОТ LTX P265 / 70R17
0,00855 Michelin ENERGY MXV4 PLUS 235 / 65R17

Вот список шин Consumer Report, показавших наилучшее сопротивление качению. Шины в верхней части списка оцениваются выше в целом.

Высоко оценен:
- Все сезоны
  - Michelin X Радиальный
  - Мишлен Аджилити Туринг
  - Гармония Мишлен
  - Toyo 800 Ультра
  - Sumitomo HTR T4
Средний ранг
- Производительность весь сезон
  - Michelin Energy MXV4 Plus
  - Континенталь КонтиПремьерКонтакт H
Наименьшая выгода
- Всесезонная сверхвысокая производительность
  - General Exclaim UHP
  - Континенталь ContiExtremeContact

Ниже приведены шины для легких грузовых автомобилей (по данным отчетов потребителей), достигшие наилучшего сопротивления качению. Опять же, шины с более высоким общим рейтингом находятся ближе к вершине списка.

Все сезоны
- Бриджстоун Дуэлер H / T D684
- Michelin Cross Terrain
- Continental ContiTrac Внедорожник
- BFGoodrich Radial Long Trail Т / А

С последующим:

Повышенной проходимости

Континентальный ContiTrac TR

Новые модели к 2009 году:

Michelin Energy Saver
Goodyear Assurance Fuel Max

Радиус качения

При качении шина подвергается действию центробежных сил. Величина центробежных сил зависит от скорости качения, массы и размеров шины. Под действием центробежных сит шина несколько увеличивается по диаметру. Испытания показали, что при качении шины со скоростью 180—220 км/ч высота профиля увеличивается на 10—13% (результаты испытаний шин на шоссейно-кольцевых мотоциклетных гонках).

Одновременно действие центробежных сил вызывает (за счет увеличения радиальной жесткости шины) некоторое увеличение расстояния от оси колеса до опорной поверхности (плоскости дороги) с одновременным уменьшением площади контакта шины с дорогой. Это расстояние называется динамическим радиусом шины Rо, который больше, чем статический радиус Rс, т. е. Rо>Rc.

Однако при эксплуатационных скоростях движения Rо, практически равен Rс.

Радиусом качения называется отношение линейной скорости движения колеса к угловой скорости вращения колеса:

Как производители снижают сопротивление качению

Изменение практически каждого элемента шины имеет потенциал к повышению её топливной экономичности. Вот что делают производители:

Облегчают массу шины, без ущерба для её прочности.
Уменьшают высоту протектора, чтобы снизить деформации блоков во время движения

Как зависит расход топлива от давления в шинах в реальных условиях эксплуатации?

Хотите сэкономить топливо- просто подкачайте колеса. Этот способ придумали фактически сразу после изобретения пневматической шины Джоном Данлопом в 1888 году. А насколько уменьшится расход топлива в случае с современными радиальными шинами — и в реальных условиях эксплуатации, моделируемых нашим циклом ARDC? Мы провели несколько замеров на проходящем в Авторевю ресурсные испытания седане Peugeot 408 с атмосферным мотором 1.6 (120 л.с.) и «автоматом».

Все мы хоть раз ездили на велосипеде и прекрасно помним, что на полуспущенных колесах крутить педали тяжелее. Все просто. Тот участок шины, что находится в контакте с дорогой, под нагрузкой деформируется, а затем, при вращении колеса, распрямляется обратно. Из-за того что в материале шины существует внутреннее трение, та энергия, что тратится на деформацию резины, частично переходит в тепловую и теряется навсегда. Накачивая колесо, мы уменьшаем деформацию шины под нагрузкой, а стало быть, и количество энергии, уходящей в нагрев колеса.

По оценкам шинников фирм Michelin и Continental, из всей затрачиваемой энергии в стандартном ездовом цикле NEDC на преодоление силы сопротивления качению уходит от 15 до 20%. А что будет в нашем цикле ARDC?

Определения

В широком смысле удельное «сопротивление качению» (для транспортных средств) — это сила на единицу веса транспортного средства, необходимая для перемещения транспортного средства по ровной поверхности с постоянной низкой скоростью, где аэродинамическое сопротивление (сопротивление воздуха) незначительно, а также при отсутствии тяги. (моторные) силы или тормоза. Другими словами, автомобиль двигался бы по инерции, если бы не сила, поддерживающая постоянную скорость. Этот широкий смысл включает сопротивление подшипника ступицы колеса, энергию, рассеиваемую при вибрации и колебаниях дорожного полотна и транспортного средства, а также скольжение колеса по поверхности дорожного полотна (тротуару или рельсу).

Но есть еще более широкий смысл, который включает в себя потерю энергии из-за пробуксовки колес из-за . Это включает в себя увеличенную мощность, требуемую из-за увеличения скорости колес, когда тангенциальная скорость ведущего колеса (колес) становится больше, чем скорость транспортного средства из-за проскальзывания. Поскольку и колеса увеличилась, соответственно увеличилась и требуемая мощность.

Чистое «сопротивление качению» для поезда — это то, что возникает из-за деформации и возможного незначительного скольжения при контакте колеса с дорогой. Для резиновой шины аналогичная потеря энергии происходит по всей шине, но она все еще называется «сопротивлением качению». В широком смысле «сопротивление качению» включает сопротивление подшипника ступицы колеса, потерю энергии при сотрясении как дорожного полотна (и земли под ним), так и самого транспортного средства, а также при скольжении колеса при контакте дороги и рельса. Учебники по железной дороге, кажется, охватывают все эти силы сопротивления, но не называют их сумму «сопротивлением качению» (в широком смысле), как это сделано в этой статье. Они просто суммируют все силы сопротивления (включая аэродинамическое сопротивление) и называют сумму базовым сопротивлением поезда (или тому подобное).

Поскольку сопротивление качению на железной дороге в широком смысле может быть в несколько раз больше, чем просто заявленные значения чистого сопротивления качению, могут возникать серьезные противоречия, поскольку они могут основываться на различных определениях «сопротивления качению». Конечно, двигатели поезда должны обеспечивать энергию, чтобы преодолевать это сопротивление качению в широком смысле.

Для шин сопротивление качению определяется как энергия, потребляемая шиной на единицу пройденного пути. Это также называется трением качения или сопротивлением качения. Это одна из сил, противодействующих движению водителя. Основная причина этого заключается в том, что когда шины движутся и касаются поверхности, поверхность меняет форму и вызывает деформацию шины.

Очевидно, что для шоссейных транспортных средств некоторая энергия рассеивается при сотрясении проезжей части (и земли под ней), сотрясении самого транспортного средства и скольжении шин. Но, за исключением и трения в подшипнике ступицы колеса, нечистое сопротивление качению, по-видимому, не исследовалось, возможно потому, что «чистое» сопротивление качению резиновой шины в несколько раз выше, чем сопротивление, которым пренебрегают. .

Экономия топлива

Знаете ли вы, что правильный выбор шин может снизить расход топлива на 20 %? Выбор экономичных шин позволит проезжать больше километров на одной заправке и снизить уровень выбросов CO2.

От чего зависит экономичность шины?

Топливосберегающие шины требуют меньше энергии для преодоления сопротивления качению. Это, в конечном итоге, сокращает расход топлива.

Как измеряется топливная экономичность?

Индексы топливной экономичности находятся в диапазоне от «А» до «G» на цветовой шкале.

«A» (зеленый цвет) = максимальная топливная экономичность,
«G» (красный цвет) = минимальная топливная экономичность
Для легковых автомобилей индекс «D» не используется.

Что означают эти индексы?

Различие между индексами «A» и «G» может указывать на разницу в расходе топлива до 7,5 %. Если выразить это в абсолютных показателях, использование шин с индексом «A» вместо «G» позволит экономить более 6 литров топлива на каждой тысяче километров.*

При средней цене топлива до 36 рублей за один литр экономия может составить до 7200 рублей за весь период эксплуатации шин.*

Не забывайте также о снижении негативного влияния на окружающую среду!

*при среднем расходе 8 литров на 100 км, цене топлива 36 рублей за литр и среднем пробеге шин 35 000 км. Реальные значения экономии топлива и затрат могут зависеть, помимо прочего, от давления в шинах, массы автомобиля и стиля вождения.

Что еще влияет на топливную экономичность?

Низкое давление в шинах.

Недостаточное давление воздуха в шине повышает ее сопротивление качению и влияет на ее сцепление с влажной дорогой.

Важное значение имеет также масса автомобиля и стиль вождения. Расход топлива можно снизить, перейдя на энергосберегающий стиль вождения (так называемое «эковождение»)

Представленные здесь значения приведены в качестве примера. Значения для различных типоразмеров шин могут отличаться.

Что ещё влияет на аэродинамику?

Конечно, конструкторы стараются по максимуму снизить сопротивление авто при движении и повысить прижимную силу. Но особенности эксплуатации авто и свой взгляд автовладельцев на внешние особенности машины вносят свои коррективы, причем в некоторых случаях – значительны.

Аэродинамическое сопротивление разных автомобилей в зависимости от скорости

К примеру, установка багажника на крышу, даже с аэродинамической формой увеличивает поперечную проекцию авто и сильно влияет на обтекаемость, это сразу сказывается на потреблении топлива.

Также расход повышается от езды с открытыми окнами и люком, использование защитных и декоративных обвесов, перевозка негабаритных грузов, выступающих за авто, нарушение положения конструктивных элементов, расположенных под днищем, повышение клиренса.

Но автовладелец также может и внести коррективы, которые положительно повлияют на аэродинамику автомобиля. К ним относится использование аэродинамических обвесов, установка спойлера, уменьшение клиренса.

Как уменьшить сопротивление качению легкового автомобиля

Сопротивление качению

Некоторое количество энергии вырабатываемой топливом шина при движении колеса расходует на деформацию из-за смещения пятен контактов. Данная энергия отнимается из приданной шине кинетической энергии, и вследствие этого колесо замедляется. Около 25—30 процентов энергии топлива может затрачиваться на сопротивление качению. Хотя, данный % в большой степени зависит от скорости автомобиля. Он очень невелик на высоких скоростях.

Сопротивление качению связано с большим количеством эксплуатационных и конструктивных особенностей:

1) состояния дорожной поверхности

6) конструкции шины

В основном сопротивление качению связано с такими конструктивными характеристиками шин, таких как толщина и состояние протектора, число слоев и расположение нитей корда. Снижение численности слоев корда, толщины протектора, использование синтетических материалов и стекловолокна с небольшими утратами помогает снижению сопротивления качению. При увеличении размера шины т.е. диаметра при иных одинаковых обстоятельствах сопротивление качению тоже уменьшается.

«Не забывайте проверять давление в шинах». Проверено, что понижение давления в шинах всего на 0,1 атм. приносит повышение расхода топлива на 2-3 %. Определить на глаз шину с давлением 1, 2 атм. от 2,0 атм. способен не каждый человек, однако водитель, хозяин автомобиля с подспущенными шинами, дожжен будет затрачивать на каждой заправке своего автомобиля лишние деньги.

Завышение предельно допустимого давления в шинах чрезвычайно опасно на скользкой и мокрой дороге. Ни в коем случае нельзя применять этот метод зимой, так как расходы на ремонт автомобиля после ДТП, могут во много раз быть больше по сравнению со средствами сэкономленными от бензина.

С 1 ноября в странах Евросоюза введены обязательные этикетки для производителей шин, облегчающие выбор потребителю.

По новым требованиям, новые шины обязаны иметь дополнительную этикетку с указанием таких ключевых характеристик, как сопротивление качению, сцепление на мокрой дороге и уровень внешнего шума.

Чем меньше сопротивление качению при движении шины, тем меньше энергии рассеивается и, соответственно, тем меньше требуется топлива для продолжения движения. Сопротивление качению составляет до 20% расхода топлива легкового автомобиля и до 30% грузового. Поэтому топливная эффективность помогает снизить прямые расходы и выбросы углекислого газа. Разница между шинами классов G и A по маркировке значительна. В расчете на четыре шины для легкового автомобиля экономия за период использования шин может составить до 300 евро на покрышку благодаря сокращению расхода топлива на 7,5%.

Для больших грузовиков с увеличенным числом колес финансовая разница может быть еще больше. Так, при использовании шин класса A по сопротивлению качению вместо шин G грузовая компания может сэкономить более 5 тыс. евро за период эксплуатации шин.

Ожидается, что использование шин с улучшенными показателями сопротивления качению, а маркировка упростит процедуру, позволит сократить выброс углекислого газа в Европе на 20 млн тонн в год и экономить 10 млрд евро ежегодно.

Величину силы сопротивления качению (условно это Ск) можно расчитать по следующей формуле: Ск = f G,

где Ск — сила сопротивления качению в кг;

G — вес авто в кг;

f — коэффициент сопротивления качению, который учитывает действие сил деформации шин и грунта, а также трение между ними в различных дорожных условиях.

Определение коэффициента трения качения

Очень большое влияние оказывают эксплуатационные характеристики сопротивления качения на величину момента . Поэтому, с увеличением давления в шине и температуры сопротивление качению понижается. Минимальное сопротивление качению возможно при нагрузке, приближенной к минимальной. С увеличением коэффициента износа шин сопротивление качению уменьшается.

Как ездить, чтобы снизить расход топлива?

Регулярного подсчета расхода топлива недостаточно, чтобы ездить по-настоящему экономно. Когда мы говорим о способах снижения расхода топлива, стоит упомянуть и ныне популярную концепцию экологичного вождения, то есть принципы экономичного вождения.

Несколько простых приемов позволяют водителям значительно влиять на расход топлива, все, что вам нужно сделать, это выработать новые хорошие привычки во время вождения.

Среди нескольких основных методов мы можем упомянуть:

торможение двигателем,
избегая динамического торможения и ускорения,
езда на максимальной передаче,
контроль над дорогой и окружающей средой — маневры планируются заранее.