Шины с низким сопротивлением качению разработаны для снижения потерь энергии при качении шины, что снижает требуемое усилие качения, а в случае автомобильных применений — для повышения топливной экономичности транспортного средства, поскольку приблизительно 5–15 % топлива, потребляемого типичным бензиновым автомобилем, может быть использовано для преодоления сопротивления качению . [1]
Такие шины теперь обычно устанавливаются в качестве стандарта, либо в соответствии с требованиями закона, либо в целях соответствия стандартам экологической маркировки.
Сопротивление качению можно выразить коэффициентом сопротивления качению (RRC или C rr ), который представляет собой значение силы сопротивления качению, деленное на нагрузку на колесо. Более низкий коэффициент означает, что шины будут использовать меньше энергии для прохождения определенного расстояния. Коэффициент в основном считается независимым от скорости, но для точных расчетов он приводится в таблице для нескольких скоростей или используется дополнительная часть, зависящая от скорости. Общество инженеров-автомобилестроителей (SAE) разработало методы испытаний для измерения RRC шин. Эти испытания ( SAE J1269 и SAE J2452 ) обычно проводятся на новых шинах.
При измерении с использованием этих стандартных методов испытаний большинство новых шин для легковых автомобилей показали RRC в диапазоне от 0,007 до 0,014. [2] В случае велосипедных шин достигаются значения от 0,0025 до 0,005. [3] Эти коэффициенты измеряются на роликах, с помощью измерителей мощности на дорожном покрытии или с помощью испытаний накатом. В последних двух случаях необходимо вычесть влияние сопротивления воздуха или провести испытания на очень низких скоростях. В 2009 году CEC использовал рейтинг, называемый Rolling Resistance Force RRF. RRF и RRC, коэффициент сопротивления качению, очень похожи. Разница заключается в том, что RRF делится на нагрузку (вес), чтобы получить RRC. Таким образом, шина Michelin Harmony с рейтингом 9,45 RRF при нагрузке 1000 фунтов будет иметь .0095 RRC. [4] [5]
В начале 2010-х годов в Канаде были запланированы испытания Transport Canada на ряде различных шин, установленных на 15- и 16-дюймовых дисках — наиболее распространенных размерах шин в Канаде в то время — для определения того, как сопротивление качению зависит от размера транспортного средства, ширины шины и профиля. Результаты будут использованы для информирования канадцев о типах шин с низким сопротивлением качению, доступных в Канаде, и о том, могут ли они помочь снизить расход топлива и загрязняющие вещества от легковых автомобилей. [6] SAE J2452 — это стандарт, установленный Обществом инженеров-автомобилестроителей для определения сопротивления качению шин.
Коэффициент сопротивления качению (RRC) указывает на величину силы, необходимой для преодоления гистерезиса материала при качении шины. Давление в шинах, вес и скорость транспортного средства играют роль в том, сколько силы теряется на сопротивление качению.
Основное уравнение модели для SAE J2452 имеет вид:
где:
и безразмерны. Единицы , , и определяются как системой единиц, так и значениями и , так что уравнение является согласованным.
Эта модель новее, чем SAE J1269, и обеспечивает большую точность в диапазоне различных нагрузок (веса) транспортного средства, давления в шинах и скорости транспортного средства. [ необходима ссылка ]
Предварительное исследование Калифорнийской энергетической комиссии (CEC) , проведенное в 2003 году, показало, что внедрение шин с низким сопротивлением качению может сэкономить 1,5–4,5% всего потребления бензина, однако текущих данных также недостаточно для сравнения безопасности и других характеристик. [7]
Исследование, проведенное Национальной администрацией безопасности дорожного движения США (NHTSA) в 2009 году, показало, что если бы 2% замененных шин снизили свое сопротивление качению на 5%, это позволило бы сэкономить 7,9 миллионов галлонов топлива и 76 000 метрических тонн CO2 в год. [ необходима цитата ]
Поскольку топливная экономичность является важным аргументом для большинства гибридных автомобилей, они часто оснащаются шинами с низким сопротивлением качению. Электромобили также часто оснащаются шинами с низким сопротивлением качению, чтобы максимизировать свой запас хода.
Автопроизводители в Соединенных Штатах обычно оснащают новые автомобили шинами с более низким сопротивлением качению, чем их средние аналоги на вторичном рынке, чтобы соответствовать стандартам средней корпоративной экономии топлива (CAFE). [8]
К ним относятся шины Conti Contact, Michelin Energy, Bridgestone Ecopia и Goodyear Eagle LS. Для индийских дорог Madras Rubber Factory (MRF) предлагает линейку MRF ZSLK — экологически чистых автомобильных шин с низким сопротивлением качению. [ необходима цитата ]
Некоторые шины, доступные в 2003 году, ранжированы по коэффициенту от самого низкого (наименее расточительного) согласно Специальному отчету 286 Совета по транспортным исследованиям Национальной академии наук США [2] и отчету Green Seal за март 2003 года по этой теме. [9]
Вот список шин Consumer Report, которые достигли наилучшего рейтинга сопротивления качению. Шины в верхней части списка имеют более высокий общий рейтинг.
Ниже приведены шины для легких условий эксплуатации (согласно отчетам Consumer Reports), достигшие наилучшего рейтинга сопротивления качению. Опять же, шины с более высоким общим рейтингом находятся ближе к началу списка.
С последующим:
Новые модели к 2009 году:
В зависимости от конкретной технологии и материалов, используемых производителями, срок службы шин может быть таким же, как у обычных шин, а сцепление также может быть таким же хорошим. [2]
Исследование Transport Canada, в котором изучались характеристики транспортных средств, которые сочетали «легкие» (снижение веса транспортного средства) и шины с низким сопротивлением качению, показало, что такие транспортные средства работали примерно так же или лучше, чем их аналоги с нелегкими/обычными шинами. Тестируемыми транспортными средствами были Ford F150, стандартный пикап с задним приводом; Acura MDX, полноприводный внедорожник; и Volkswagen Jetta, компактный седан с передним приводом. Максимальная скорость и ускорение в целом улучшились. «Характеристики управляемости не показали значительной корреляции с легкими и LRR шинами; испытания на торможение и слалом показали переменные результаты для тестируемых установок». [10]
В информационном бюллетене Союза обеспокоенных ученых говорится: «Шины LRR также соответствуют тем же федеральным стандартам по износу протектора, сцеплению и термостойкости, что и обычные шины». [11]
Старые шины с низким сопротивлением качению могут ухудшить сцепление, особенно при прохождении поворотов, а также могут изнашиваться быстрее. [12]
В Калифорнии действуют требования к сопротивлению качению, которые вступили в силу в июле 2008 года. [13] Закон был принят в 2003 году, а стандарты и требования к отчетности были окончательно утверждены в 2007 году.
Организация Объединенных Наций также требует принятия регламента: «Звук, издаваемый шинами при качении, сцепление с мокрой поверхностью и сопротивление качению | Регламент ООН № 117». [14]
Легковые шины тестируются на сопротивление качению для получения немецкой экологической маркировки Blue Angel [15]
