滾動阻力與溫度的關系

1、滾動阻力滾動阻力輪胎基礎知識之滾動阻力基本慨念滾動阻力基本慨念隨著車輪每一次轉動，當輪胎與路面接觸時，輪胎由于承重的原因會產生變形。隨著輪胎結構的變形，其組成部件會變熱，并且一部分由發(fā)動機傳輸來的能量損耗了：這就是滾動阻力現(xiàn)象。 由于車輛運行所需的能量是由燃油燃燒提供的，因此降低輪胎的滾動阻力就會節(jié)省燃油消耗，從而減少二氧化碳和其它溫室氣體的排放。因為滾動阻力的原因，輪胎所造成的燃油消耗量約占整個轎車燃油消耗量的20%，在卡車中，則占1/3。 什么是滾動阻力?滾動阻力基本慨念滾動阻力基本慨念城市行駛輪胎滾動阻力 15%空氣阻力 5%動力傳動系統(tǒng) 45%克服質量 35%汽車燃料消耗組成高速公路行

2、駛輪胎滾動阻力 25% 空氣阻力 60% 動力傳動系統(tǒng) 15%滾動阻力基本慨念滾動阻力基本慨念滾動阻力是保障車輛運行必須克服的五種阻力之一。其他四種是空氣阻力（取決于車輛的行駛速度）、加速時強大的慣性（如在城市駕駛時）、爬坡時需要克服的重力以及內部摩擦力（如傳動系統(tǒng)等）。摩擦摩擦慣性慣性氣動氣動阻力阻力傳動傳動重力重力滾動阻力基本慨念滾動阻力基本慨念滾動阻力（Fr）為 單位行駛距離的能量損失。 =能量（或功）距離注：滾動阻力常用的國際單位是牛頓米每米（Nm/m）。 這等效于用牛頓（N）表示的牽引阻力。 滾動阻力系數(shù)（Cr）為 用牛頓表示的滾動阻力與用牛頓表示的輪胎負荷的比值。滾動阻力的定義滾動

3、阻力基本慨念滾動阻力基本慨念滾動阻力系數(shù)的定義滾動阻力系數(shù)ZFCRR 為維持正常行駛補嘗滾動阻力的損失，輪胎每負載1噸需5公斤的力，則滾動阻力系數(shù)為：FR - 滾動阻力Z - 負載05. 0%10010005RC滾動阻力基本慨念滾動阻力基本慨念輪胎滾動阻力損失區(qū)域分布輪胎滾動阻力分布 胎冠 49% 帶束層 8% 胎體 11% 胎側 14% 胎圈 11% 其他 7%滾動阻力基本慨念滾動阻力基本慨念個人對滾動阻力的感受 騎自行車時，當自行車胎內壓很低時騎車會感到很吃力，這就是由于低氣壓使自行車胎的滾動阻力增大。滾動阻力基本慨念滾動阻力基本慨念滾動阻力和輪胎的結構的關系降低胎面膠的tan滯后損失減少

4、CR減少(另一方面橡膠的摩擦系數(shù)少)把胎面橡膠做成層結構上層增大下層降低損失去掉補強材料滯后損失的減少扁平率對于15系列的輪胎是最好的 不需要包邊膠等的補強部材。最低偏平的形狀減少帶束周圍膠料的浪費減少胎面寬度補強部材周圍的損失會有降低胎側及周圍橡膠的tan滯后損失減少輪胎形狀做成偏平化輪胎變形減少滯后損失減少CR減少減少帶束層寬度CR減少接地面減少胎肩部的厚度減少CR減少CR減少CR減少滾動阻力基本慨念滾動阻力基本慨念滾動阻力的影響1、滾動阻力會從燃料箱里消耗燃料2、它不可能被完全消除.3、滾動阻力可以通過輪胎結構設計及配方設計來降低滾動阻力。 輪胎制造商在探索降低輪胎滾動阻力的方法應該同時

5、考慮輪胎的另外兩個因素：輪胎的里程壽命與抓地力。 這正是輪胎設計的新趨勢。輪胎中對滾動阻力影響的方面輪胎中對滾動阻力影響的方面橡膠復合材料橡膠復合材料對滾動阻力的影響：正面的:提供抓地力；彈性；韌性；耐磨性負面的:在彎曲、扭曲等變形中產生廢熱，而這些熱能源于車輛油箱里的燃油輪胎接地面的變形聚合物分子鏈的粘性變形與彈性變形,填充劑與聚合物分子鏈之間的磨擦輪胎中對滾動阻力影響的方面輪胎中對滾動阻力影響的方面橡膠復合材料 有些橡膠復合物可以減少滾動阻力，材料的選擇取決于許多設計方面的要求： - 耐磨性；抓地力；耐切割及耐刺扎等 有些新的高科技材料復合物（如含硅元素）能減低滾動阻力，同時又不產生值得關

6、注的負面影響輪胎中對滾動阻力影響的方面輪胎中對滾動阻力影響的方面輪胎花紋型式較低滾動阻力條狀花紋較高滾動阻力塊狀花紋輪胎中對滾動阻力影響的方面輪胎中對滾動阻力影響的方面輪胎花紋型式因此需選擇胎面橡膠&花紋設計來降減低滾阻&生熱高滾阻輪胎低滾阻輪胎輪胎中對滾動阻力影響的方面輪胎中對滾動阻力影響的方面輪胎結構型式子午線輪胎斜交輪胎輪胎中對滾動阻力影響的方面輪胎中對滾動阻力影響的方面輪胎結構型式 子午線輪胎的滾動阻力比斜交胎低30%40%，可節(jié)油68%。輪胎中對滾動阻力影響的方面輪胎中對滾動阻力影響的方面輪胎規(guī)格對滾阻的影響外直徑大的輪胎滾阻低按照ISO標準:8767測量的一個規(guī)格為

7、175/70R14輪胎的滾動阻力輪胎中對滾動阻力影響的方面輪胎中對滾動阻力影響的方面輪胎花紋磨損程度對滾阻的影響1、輪胎花紋越深，其滾動阻力就越大，新舊輪胎滾動阻力的差別大約為20-25%。2、斜交輪胎新胎CR約為19kg/t，磨光時約為17.5kg/t；而即使新的子午線輪胎，其CR 17.5kg/t。（以載重型輪胎對比）輪胎中對滾動阻力影響的方面輪胎中對滾動阻力影響的方面輪胎花紋磨損程度對滾阻的影響 在輪胎壽命初期，前橋與驅動橋輪胎的滾阻差別大約5kg/t。 在接近花紋磨光（磨損80%）時，前橋與驅動橋的滾阻差別大約為0.3kg/t。 刻溝后，無論輪胎進一步磨損，也無論前橋或驅動橋，輪胎的滾

8、阻變化都不大。輪胎中對滾動阻力影響的方面輪胎中對滾動阻力影響的方面輪胎運行時間對滾阻的影響輪胎開始運行初期其滾動阻力迅速下降，之后達到平衡滾動阻力的滾動時間效應(轎車胎)按照ISO標準8767,在30分鐘后測量的結果輪胎中對滾動阻力影響的方面輪胎中對滾動阻力影響的方面輪胎溫度對滾阻的影響1、輪胎開始運行的30分鐘里其滾動阻力迅速下降。2、對于卡車輪胎，輪胎運行1小時達到其正常水平的95%，要完全達到CR正常水平至少需要2小時。3、外界環(huán)境溫度對輪胎的滾阻有影響，一般而言，環(huán)境溫度越低，輪胎滾動阻力越大。輪胎中對滾動阻力影響的方面輪胎中對滾動阻力影響的方面運行速度對滾阻的影響 只要達到穩(wěn)定狀態(tài)（

9、轎車輪胎大于30分鐘；卡車輪胎大于60分鐘）輪胎滾動阻力基本不變。 然而其所占有車輛能耗的百分比會下降，因為速度高時空氣阻力成為主導因素。輪胎中對滾動阻力影響的方面輪胎中對滾動阻力影響的方面充氣壓力對滾阻的影響 在正常情況下提高氣壓會降低輪胎的滾動阻力，只有在沙漠或特別松軟的路面提高充氣壓力不會降低滾動阻力。 單方面為追求降低滾動阻力而提高輪胎的充氣壓力是極其錯誤的，也會增加風險（安全性） 。按照ISO標準:8767,在2.1bar 壓力條件下測得的滾動阻力輪胎中對滾動阻力影響的方面輪胎中對滾動阻力影響的方面輪胎負載對滾阻的影響 隨負載增加輪胎滾阻系數(shù)CR會變小。 但實際滾動阻力會增加，因為輪

10、胎負載增加后相應增加了其摩擦力、重力和驅動力。按照ISO標準8767,在胎的最大載荷能力80%的負荷條件下測得的滾動阻力Z=以最大設計載荷百分比表示的輪胎上的垂直加載低滾阻輪胎的發(fā)展狀況低滾阻輪胎的發(fā)展狀況輪胎滾動阻力指標的制定背景 1、全世界的城市化進程使得汽車成為維持人們生存活動的必要手段之一。 2、全世界的汽車總量將會在2020年到達15億輛，而中國將會達到1億輛。 3、西方在二戰(zhàn)后的經濟騰飛，東方和中南美近年來的經濟迅速發(fā)展，人類的行為已顯著的改變了大氣的化學構成（溫室氣體的大量生成）。 4、溫室效應和能源危機、環(huán)境危機已嚴重制約了全世界經濟的可持續(xù)發(fā)展。低滾阻輪胎的發(fā)展狀況低滾阻輪胎

11、的發(fā)展狀況輪胎滾動阻力指標的制定背景 5、汽車尾氣排放是造成我們地球溫室效應的重要原因。 6、據(jù)統(tǒng)計，每年全世界50%的石油是消耗在交通運輸上。 7、人們的住所與起工作地的距離越來越遠。 8、汽車的平均行駛速度越來越快。 9、因此規(guī)定主要溫室效應氣體排放總量限制的京都議定書。低滾阻輪胎的發(fā)展狀況低滾阻輪胎的發(fā)展狀況輪胎滾動阻力指標的制定背景 在此前提下，發(fā)達國家制訂了相應的標準法規(guī)以期保護環(huán)境：1、美國制定了聯(lián)邦節(jié)油CAFE（企業(yè)平均燃油經濟性），要求汽車的制造商出售的所有的新車都必須具有一定的平均燃油效率，如每加侖多少英里。2、歐洲汽車制造商協(xié)會ACEA提出排放新協(xié)議，新生產的汽車每公里的二

12、氧化碳排放量低于一定限值，如每公里多少克。3、日本和韓國的汽車制造商協(xié)會也簽署了該排放協(xié)議。低滾阻輪胎的發(fā)展狀況低滾阻輪胎的發(fā)展狀況輪胎滾動阻力指標的制定背景輪胎、滾動阻力與汽車能耗 - 普通子午線輪胎的滾動阻力系數(shù)值約為14kg/t，而低滾動阻力輪胎（綠色輪胎）的滾動阻力系數(shù)值約為10kg/t。 - 一條低滾動阻力輪胎可比普通輪胎每百公里節(jié)約0.5升汽油（其他條件相同）。 - 在轎車輪胎的使用期內（4萬公里）可節(jié)約104升。低滾阻輪胎的發(fā)展狀況低滾阻輪胎的發(fā)展狀況輪胎滾動阻力的指標形式 根據(jù)乘用車、商用車使用情況不同，目前國際上正考慮和比較可行的是： - 對乘用車，由于用途相對比較單一，建議

13、出臺一個帶有最高限值的分級體系標準，并在輪胎銷售時告知用戶滾動阻力與油耗的關系。由此鼓勵輪胎生產企業(yè)降低輪胎滾動阻力 - 對商用車，由于用途廣泛，各種使用差異較大，建議對各種用途輪胎提出一個滾動阻力范圍，并在輪胎銷售時告知用戶滾動阻力與油耗的關系。低滾阻輪胎的發(fā)展狀況低滾阻輪胎的發(fā)展狀況各國政府涉及有關輪胎滾動阻力方面的法規(guī)：美國 美國，RMA支持出臺一個全國性的帶有最大限值的聯(lián)邦輪胎滾動阻力分級體系，使輪胎的使用者了解滾動阻力和汽車油耗的關系。 用戶有權了解該體系和輪胎油耗與滾動阻力關系的（HR5632提案）去年已在眾議院獲得通過。 美國國會已經決定于2007年12月通過立法，要求NHTSA

14、盡快制定CR分級標準及告知輪胎用戶油耗和滾動阻力關系。低滾阻輪胎的發(fā)展狀況低滾阻輪胎的發(fā)展狀況各國政府涉及有關輪胎滾動阻力方面的法規(guī)：美國低滾阻輪胎的發(fā)展狀況低滾阻輪胎的發(fā)展狀況各國政府涉及有關輪胎滾動阻力方面的法規(guī)：歐洲 歐洲，在歐盟指令2001/43中就有指定輪胎滾動阻力方面法規(guī)的要求； 目前歐洲汽車制造商協(xié)會以及日本、韓國汽車制造商協(xié)會正積極尋找減少汽車二氧化碳排放的方法，使用低滾動阻力輪胎是一個方面。低滾阻輪胎的發(fā)展狀況低滾阻輪胎的發(fā)展狀況各國政府涉及有關輪胎滾動阻力方面的法規(guī)：歐洲 2006年10月19日出版的能源使用效率的現(xiàn)狀和潛能提出采用低滾動阻力輪胎和胎壓實時監(jiān)測系統(tǒng)（歐盟能源

15、委員會提出）。 輪胎滾動阻力分級和限值已通過議案并提交歐盟委員會，有望在2008年底形成立法，2009年底開始實施，有一年左右的過度期。低滾阻輪胎的發(fā)展狀況低滾阻輪胎的發(fā)展狀況各國政府涉及有關輪胎滾動阻力方面的法規(guī)：歐洲 2007年7月6日歐洲輪胎制造商協(xié)會向歐盟委員會提出了輪胎滾動阻力最大值的建議值。輪胎滾動阻力系數(shù)Cr限值 單位：kg/t輪胎類型ABCD乘用車（普）Cr9.09.0Cr10.510.5 Cr12.012.0 Cr13.5乘用車（冬）Cr10.010.0 Cr11.511.5 Cr13.013.0 Cr14.5輕卡（普）Cr7.57.5Cr9.09.0 Cr10.510.5

16、Cr12.0輕卡（冬）Cr8.58.5Cr10.010.0 Cr11.511.5 Cr13.0低滾阻輪胎的發(fā)展狀況低滾阻輪胎的發(fā)展狀況各國政府涉及有關輪胎滾動阻力方面的法規(guī)：日本 2007年初JATMA會議表決通過制定輪胎滾動阻力標準，2007年7月由JATMA指定的5家輪胎公司按照ISO28580開始進行實驗室關聯(lián)性試驗，從而為下一步了解日本輪胎市場滾動阻力水平做準備。 2007年11月至2008年3月日本輪胎市場滾動阻力水平已經測試完成。JATMA已經通過相關數(shù)據(jù)分析，準備與政府部門商討形成立法事宜。 IEA（國際能源組織）于2008年7月在日本舉行G8峰會上，發(fā)表關于低滾阻輪胎與節(jié)油關系

17、的正式文件。低滾阻輪胎的發(fā)展狀況低滾阻輪胎的發(fā)展狀況各國政府涉及有關輪胎滾動阻力方面的法規(guī)：中國 根據(jù)國際能源署（IEA）的統(tǒng)計中國（大陸）運輸業(yè)每年消耗柴油：28X106噸。假定其中50%用于卡客車運輸：14X106噸假定今天卡客車輪胎子午化率為30%（70%為斜交胎）假定用子午胎替換斜交胎平均節(jié)油8%那么每年可節(jié)約柴油： 14X106X30%X8%=0.34 X106（噸）低滾阻輪胎的發(fā)展狀況低滾阻輪胎的發(fā)展狀況各國政府涉及有關輪胎滾動阻力方面的法規(guī)：中國 進一步假設中國卡車全部使用低滾阻輪胎，按比普通子午線輪胎節(jié)約燃油3%計那么每年可節(jié)約柴油：14X106 X（8%+3%）=1.54 X106（噸）低滾阻輪胎的發(fā)展狀況低滾阻輪胎的發(fā)展狀況各國政府涉及有關輪胎滾動阻力方面的法規(guī)：中國常數(shù)：柴油的密度 0.85（kg/L）每燃燒1升柴油將產生CO2