Что такое сопротивление качению шины

Конечно, коэффициент трения зависит от типа дорожного покрытия и типа транспортного средства. И у машин с гибкими шинами этот коэффициент ниже, чем у тракторов и гусеничных внедорожников, но выше, чем у рельсовых транспортных средств.

Что такое коэффициент сопротивления качению

Чтобы колесо катилось, оно должно преодолеть четыре силы: силу тяжести, трение о поверхность дороги, сопротивление воздуха и сопротивление качению. На эти силы может приходиться до 30% мощности двигателя грузового автомобиля. Для легковых автомобилей эти потери меньше, но даже относительно небольшое их снижение приводит к снижению расхода топлива и увеличению пробега на одном баке.

Когда шина вращается, она деформируется в зоне контакта с дорожным покрытием и Это приводит к следующим последствиям:

• Деформирующиеся материалы нагреваются, и часть энергии качения рассеивается в виде тепла;
• На деформацию блоков протектора и боковин также расходуется энергия, которая могла бы быть использована для полезной работы — движения автомобиля;
• Площадь контакта с дорожным покрытием увеличивается — сила трения возрастает.

С 2012 года все шины шинышины, продаваемые в ЕС С 2012 года все шины, продаваемые в Европейском Союзе, должны были быть оснащены наклейкойЦветовая шкала и алфавитный символ от A (зеленый) до G (красный) указывают на топливную эффективность каждого класса шин. Топливная эффективность каждого класса измерялась коэффициентом сопротивления качению: шины класса А имели самый низкий коэффициент (RR6,5), а шины класса G — самый высокий (RR12,1).

С мая 2021 года наклейка немного изменилась и теперь включает не 7, а 5 классов от A до E. А расход топлива между соседними классами увеличился примерно на 0,1 л/100 км по сравнению с предыдущей версией.

Справка. Разница в расходе топлива между легковым автомобилем, оснащенным шинами первого и последнего класса, может достигать 0,5 л/100 км (или 7,5% от общего расхода).

Как влияет сопротивление качению

На сопротивление качению влияют различные факторы. В значительной степени это связано со свойствами самой шины и ее состоянием:

1. Конструкция и материалы. Влияют на степень деформации пятна контакта шины и трение о дорожное покрытие.
2. Индекс скорости. Некоторые решения, направленные на улучшение курсовой устойчивости, оказывают негативное влияние на экономичность.
3. Сезонность. Зимние шины (‘липучки’) должны обеспечивать максимальное сцепление на мокрой и скользкой поверхности и априори не должны быть более экономичными, чем летние.
4. Диаметр седла и высота профиля. Чем больше общий диаметр колеса, тем ниже сопротивление качению.
5. Рисунок протектора. Мелкий и глубокий рисунок протектора увеличивает аэродинамическое сопротивление шины. ‘Лысые’ старые шины катятся лучше новых.
6. Давление. Чем ниже давление в шине, тем выше сопротивление качению.

На качение также влияют внешние факторы. К ним относятся:

1. Тип дорожного покрытия. Бетон и булыжники имеют большее сопротивление, чем асфальт. Мягкие грунтовые поверхности имеют тенденцию слегка сжиматься и ‘пылить’ под весом автомобиля, что увеличивает расход топлива. Колеса проскальзывают на гравии без битумной пропитки.
2. Качество дорожного покрытия. Грубая текстура, неровности, выбоины, колеи — все это затрудняет вождение.
3. Температура поверхности. От 10°C до 40°C сопротивление качению уменьшается, а затем увеличивается.

Что такое сопротивление качению шины?

Представьте себе, что колесо вращается. В нижней точке его боковины постоянно сжимаются и расширяются под действием веса автомобиля. Чем глубже диапазон сжатия, тем больше рассеивается поступающей энергии. В общей сложности двигателю приходится преодолевать 3 силы:

Первый пример — толкание сломанного автомобиля на спущенных шинах потребует много рабочей силы. Если же шины накачаны, то с этим может справиться даже 1 человек.

Второй пример: если после разгона поставить автомобиль на нейтральную передачу, то на одно колесо уйдет 10 метров, на второе — 15 метров, а на третье — целых 20 метров. Разница здесь кроется в конструкции шины и качестве дорожного покрытия: чем толще боковина и ровнее дорога, тем ниже коэффициент сопротивления качению шины. Этот параметр измеряется по формуле: Pf = Q x f:

Первое значение представляет собой вес автомобиля, второе — коэффициент трения на данной дорожной поверхности. Для тестирования используются общепринятые значения: асфальт 0,01, бетон 0,015, гравий 0,02, щебень 0,025, почва 0,05 и культивация 0,15 — 0,30. Испытатели также учитывают модель шины и рабочее давление.

Доказано, что в среднем только 20-30% энергии из каждого литра бензина используется для движения автомобиля. Остальная часть энергии уходит на: ускорение, торможение, сопротивление воздуха и сопротивление качению шины.

Каким нагрузкам подвергается шина

Движущийся автомобиль подвергается воздействию различных факторов окружающей среды: воздушного, встречного или попутного ветра, препятствий на дороге, дождя и других. Многие водители наверняка замечали, что при встречном ветре автомобиль как будто ударяется о стену. В результате воздействия этих факторов изменяется сопротивление качению колеса. Конструктивные особенности автомобиля также влияют на этот параметр:

Например, при столкновении с небольшим препятствием автомобиль может остановиться. Для его преодоления требуется кинетическая энергия. Это означает, что для создания большей силы придется нажимать на педаль газа, что, в свою очередь, увеличивает расход топлива. В то же время жесткая шина легче преодолеет препятствие, а мягкая — с большим трудом.

Что такое сопротивление качению и как оно влияет на расход топлива?

Во время движения шины подвергаются воздействию сил трения, возникающих в месте контакта протектора с поверхностью, по которой движется автомобиль. Когда это происходит, трение вызывает сопротивление качению в шине, что негативно влияет на количество энергии, потребляемой транспортным средством. Использование подходящей резиновой смеси и рисунка протектора позволяет уменьшить силу трения и облегчить качение колеса. В свою очередь, большая свобода движения напрямую ведет к снижению расхода топлива.

Каждая резина имеет информационную этикетку с рейтингом топливной эффективности от ‘A’ до ‘G’. Буквой ‘А’ обозначены модели с самым высоким потенциалом экономии топлива. Понижение на один класс означает увеличение расхода топлива в среднем на ок. 0,1 — 0,15 л/100 км для автомобиля со средним расходом топлива ок. 6,5 л/100 км. Если предположить, что срок службы шины составляет 40 000 км, а цена топлива — 1 доллар США за литр, то легко подсчитать, что шина с лучшим показателем топливной эффективности экономит до 50 долларов США. Это очень много, учитывая, что комплект новых колес для компактного автомобиля стоит около 200-300 долларов США.

Подробные результаты сопротивления качению наиболее популярных моделей резины также публикуются в тестах, проводимых крупнейшими изданиями автомобильных журналов и автоклубов. Этот критерий оценивается, в частности, в списках, составляемых ADAC, Auto Bild или Auto Motor und Sport.

Continental EcoContact 6 — лидер рынка по экономичности

Шина, признанная одним из лидеров рынка в области экономичности, — Continental EcoContact 6, дебютировавшая в 2019 году. Колеса включают в себя ряд современных технологий, в том числе инновационный компаунд Green Chili 2.0. Продукт немецкой компании выпускается в 124 типоразмерах, и среди них целых 44 имеют наивысший рейтинг A/A на маркировке ЕС. Этот пример показывает, что экономичность может успешно сочетаться с лучшими ходовыми качествами.

Основным недостатком Continental EcoContact 6 является высокая цена, которая для популярного размера 195/65 R15 составляет около 75 долларов. Покупатели, стремящиеся к экономии, чаще всего выбирают автомобильные шины из бюджетного сегмента. Среди них популярна продукция компании Fulda, например, летняя новинка 2020 года — резина EcoControl HP2 стоимостью около 50 долларов. Согласно маркировке ЕС, Continental имеет рейтинг топливной эффективности A, в то время как Fulda на четыре класса хуже (E).

Учитывая предыдущие расчеты, немецкое предложение позволит сэкономить до 200 долларов на топливных расходах в течение жизни по сравнению с Fulda. Вычитая из разницы в цене 25 долларов США, в кармане водителя останется 100 долларов США в пользу шины премиум-класса. Конечно, эти расчеты имеют смысл только при пробеге около 40 000 км, что является ожидаемым сроком службы шины.

Другие модели шин с высоким потенциалом экономии топлива

Низкая закупочная цена на практике оказывается лишь кажущейся экономией. По этой причине стоит обратить особое внимание на класс топливной эффективности.

Continental EcoContact 6 — не единственная шина с лучшим индексом сопротивления качению. Michelin Energy Saver Plus, Hankook Kinergy Eco 2 K435 и Nokian Hakka Green 3 также являются хорошими вариантами в этом отношении.

Как снизить расход топлива

Правильно подобранные шины, рисунок и размер могут сэкономить ваши деньги при каждой поездке на заправку. Чтобы снизить расход топлива, переходите на летние шины как можно раньше. Протектор и состав зимних шин увеличивают расход топлива в дополнение к погодным условиям и более длительному времени прогрева.

Чем жестче шины, тем меньше они подвержены любой физической деформации. Это является основой для энергосберегающих шин, которые рекламируют производители шин. Водитель должен знать, что это ухудшает общую управляемость автомобиля. Более широкие размеры шин также увеличивают расход топлива. Это приводит к увеличению общего веса колеса. Поэтому в целях экономии рекомендуется переходить с шин шириной 265 на шины шириной 185. Это позволяет экономить до 2 литров бензина на каждые 100 километров.

Размер шин

Для того чтобы понять, влияет ли размер шин на расход топлива, необходимо обратиться к физическим характеристикам. Более широкий профиль увеличивает общий вес колеса, а вместе с ним увеличивается и расход топлива. Это происходит потому, что двигателю требуется больше усилий для приведения автомобиля в движение.

В дополнение к этим значениям увеличивается параметр сопротивления качению. Водители должны знать, что более широкие шины, как правило, создают больше шума при качении. Это неудивительно, если учесть, что площадь контакта с дорожным покрытием увеличивается.

Какие факторы влияют на сопротивление качению шин

Существует широкий перечень факторов, которые прямо или косвенно влияют на сопротивление качению шины. Наиболее важными из них являются:

• Конструкция шины. Каркас и тип шины напрямую связаны с экономией или увеличением расхода топлива. Например, на мягких шинах автомобиль потратит 10 литров бензина, чтобы проехать 100 километров, а на жестких шинах — 6-7 литров топлива на то же расстояние.
• Индекс скорости. Чем выше допустимая скорость для шины, тем жестче ее боковины. Это важное конструктивное требование для безопасного вождения и хорошей управляемости. Другими словами, чем выше скорость, тем жестче шина и тем меньше сопротивление качению.
• Размер. Шина с большим наружным диаметром имеет меньший коэффициент сопротивления качению.
• Протектор. Глубокая и агрессивная поверхность протектора увеличивает сопротивление качению на 12%. Однако это значение постепенно уменьшается по мере износа протектора.
• Давление. Слабые шины имеют увеличенный диапазон сжатия и разжатия. Поступающая энергия тратится впустую, увеличивая коэффициент сопротивления качению.
• Тип дороги. На твердой и ровной поверхности шина катится легче. И наоборот, на мягкой поверхности приходится тратить дополнительную энергию на преодоление проседания, что увеличивает сопротивление качению.

Современные шины поставляются с наклейками Euro. Пиктограмма топливной пружины и буквы от A до G информируют покупателя о топливной эффективности шины. Чем выше буква, тем меньше топлива расходует двигатель для передачи мощности на приводные валы.

Особенности шин с пониженным сопротивлением качению

Шины с жесткой боковиной или низкопрофильной конструкцией часто маркируются как ‘экошины’ (экологически чистые). Иногда их маркируют как Green X или Reduces CO2. Двигатель автомобиля с такими шинами потребляет меньше топлива и, следовательно, выбрасывает меньше CO2. Забота об окружающей среде становится мировой тенденцией.

Исследования показывают, что каждые 45 000 км пробега на ‘зеленых’ шинах экономят владельцам автомобилей до четверти стоимости комплекта ‘зеленых’ шин. Кроме того, шины с низким сопротивлением лучше управляются, что повышает комфорт вождения.