Что такое коэффициент сопротивления качению

Чтобы колесо автомобиля катилось, ему надо преодолевать четыре силы: силу тяжести, трение о дорожное полотно, сопротивление воздуху и качению. На преодоление этих сил может приходиться до 30% мощности двигателя грузового автомобиля. У легковых авто такие потери меньше, но даже относительно небольшое снижение этого показателя приводит к уменьшению расхода топлива и увеличению пробега на одном баке.

Что такое сопротивление шин качению

При вращении шина деформируется в пятне контакта с дорожным покрытием, а это приводит к следующим последствиям:

• деформируясь материалы нагреваются, и часть энергии качения рассеивается в виде тепла;
• на восстановление деформации боковин и блоков протектора также расходуется энергия, которая могла бы идти на полезную работу — движение автомобиля;
• увеличивается площадь контакта с покрытием — растет сила трения.

С 2012 г. все шины, продаваемые на территории Евросоюза, обязаны были иметь стикер, на котором цветовой шкалой и буквенной символикой от A (зеленый цвет) до G (красный цвет) указывалась маркировка топливной экономичности. А топливная экономичность каждого класса измерялась коэффициентом сопротивления качению: у шин с маркировкой A он минимальный (RR6.5), у шин с маркировкой G – максимальный (RR12.1).

С мая 2021 года стикер немного изменился, и теперь он содержит не 7, а 5 классов от A до E. И расход топлива между соседними классами по сравнению с предыдущей версией увеличился приблизительно на 0.1 л/100 км.

Может быть интересно: Слежка за давлением в шинах

От чего зависит сопротивление качению

На качение влияют разные факторы. Значительная часть относится к особенностям самой шины и ее состоянию:

1. Конструкция и материалы. Влияют на степень деформации в пятне контакта и трение с дорожным покрытием.
2. Индекс скорости. Некоторые решения, направленные на повышение курсовой устойчивости, негативно сказываются на экономичности.
3. Сезонность. Зимние шины («липучки») должны обеспечивать максимальное сцепление с мокрой и скользкой дорогой, и они априори не могут быть более экономичными чем летние.
4. Посадочный диаметр и высота профиля. Чем больше общий диаметр колеса, тем ниже сопротивление качению.
5. Рисунок протектора. Мелкий и глубокий рисунок увеличивает аэродинамическое сопротивление покрышки. «Лысые» старые шины катятся лучше, чем новые.
6. Давление. Чем ниже давление в шине, тем выше сопротивление качению.

На качение влияют и внешние факторы. К ним относятся:

1. Тип дорожного покрытия. У бетонки и брусчатки сопротивление больше, чем у асфальта. Мягкая грунтовка немного продавливается и «пылит» под тяжестью автомобиля, что увеличивает расход топлива. На щебенке без битумной пропитки колеса пробуксовывают.
2. Качество дорожного покрытия. Шероховатая структура, ухабы, ямы, колея — все это мешает движению.
3. Температура покрытия. От 10°C до 40°C сопротивление качению снижается, а затем — растет.

Расчет коэффициента сопротивления качению

Сопротивление качению зависит от массы транспортного средства и коэффициента трения с дорожным покрытием. Силу сопротивления в общем виде рассчитывают по простой формуле:
P = Q*f,
где f – коэффициент трения.

Естественно, что коэффициент трения зависит от типа дорожного покрытия и вида движителя. И у машин с эластичными шинами он ниже, чем у тракторов и вездеходов на гусеничном ходу, но выше, чем у рельсового транспорта.

Размерность этого коэффициента выражается как enkg/t (кг/т). И если RR=12, то это означает, что на каждую тонну автомобиля надо приложить усилие в 12 кг (приблизительно 120 Н), чтобы преодолеть сопротивление качению.

Полезно почитать: Подбор шин по типоразмеру

Особенности шин с пониженным сопротивлением качению

Для повышения топливной эффективности производители применяют следующие решения:

• увеличивают жесткость конструкции шины, чтобы лучше противостоять деформации боковин;
• уменьшают высоту протектора для снижения сминаемости блоков;
• делают протектор более жестким;
• вводят в состав добавки, повышающие плотность и стабильность резинотехнической смеси;
• облегчают массу покрышки;
• оптимизируют рисунок протектора для уменьшения аэродинамического сопротивления.

Но снижение сопротивления качению не является самоцелью — тестовые испытания «зеленых» шин показывают, что путь торможения у них, как правило, больше, чем у «красных» покрышек. Поэтому важна сбалансированность топливной эффективности и сцепных свойств, экономичности и функциональности.

Рулевые шины имеют четкие реакции при проведении маневра, ведущие — отвечают за сцепление с дорогой и тормозной путь, свободного качения — имеют минимальный коэффициент сопротивления качению и отвечают за экономию топлива.

Таблица сопротивления качению разных видов шин:

Заключение

Шины с низким коэффициентом сопротивления качению не только экономят для владельца топливо, они имеют больший пробег и уменьшают выброс выхлопных газов. А это в итоге снижает вредное влияние на экологию.

Полезное видео