При выборе шин для своего автомобиля, как правило, мало кто задумывается о том, что сопротивление качению шин и колес вносит свой, пусть не самый большой вклад в увеличение расхода топлива.
Насколько увеличивается расход горючего в каждом конкретном случае оценить сложно, результатами исследований и оценок отдельных специалистов «General Motors Proving Grounds» заявлены величины потерь всего в десятые доли литров. Насколько подобные заявления соответствуют действительности проверить или оспорить невозможно, но практически все автомобилисты могут подтвердить реально ощутимое изменение величины выбега автомобиля на холостом пробеге при замене с одной марки авторезины на другую (даже замены летней на зимнюю и наоборот).
Более достоверными являются сведения о характеристиках и условиях работы автомобильных покрышек, опубликованных непосредственными производителями авторезины. Согласно данным таких грандов как «Данлоп» и «Пирелли» уменьшение потерь, вызванных сопротивлением качения колеса, на 10 процентов снижает расход горючего на 2 процента.
Сопротивление катящегося колеса автомобиля связано с постоянно возникающей деформацией участка покрышки в месте контакта колеса с дорожным покрытием, вследствие смещения точки давления на дорогу. При этом разные участки резиновой ленты покрышки растягиваются и сжимаются одновременно.
В течение постоянных процессов сжатия и растяжения резины происходят так называемые процессы диссипации или рассеивания внутренней энергии деформации. Резина плохо проводит тепло и при отсутствии внешнего охлаждения (водой луж, снегом, морозным воздухом), в условиях длительного движения, колесо нагревается до значительной температуры. В отдельных случаях, при значительной перегрузке, возможно даже возгорание.
Справедливости ради попробуйте прикоснуться рукой к покрышке колеса своего автомобиля после длительного пробега.
Экспериментально доказано, что наилучшими, с точки зрения экономичности, являются шины, изготовленные на основе природного каучука. Далее, с небольшим снижением показателей идут шины из полиизопрена и бутадиена, значительно хуже показали себя бутил-бутадиеновые материалы.
Длительные практические испытания всевозможных моделей и марок шин, с разными протекторами и скоростными характеристиками показали следующее:
1. Для увеличения экономичности предпочтительно выбирать колеса с максимальным наружным диаметром и наименьшей высотой профиля.
2. Широкопрофильная шина всегда имеет более низкий коэффициент сопротивления качению, чем обычная.
3. Даже небольшое снижение давления воздуха в шине может значительно увеличить сопротивление качению. Например, при уменьшении давления воздуха в колесе на 40% сопротивление качению возрастает на 60%. Рекомендовано, для улучшения экономичности, увеличить давление на 10 процентов выше рекомендованных фирмой - производителем автомобиля. Основной причиной увеличения сопротивления качению при низком давлении является значительное уменьшение жесткости боковин покрышек.
Очень часто водители намеренно уменьшают давление воздуха в колесах, стараясь уменьшить общую жесткость системы «колесо+подвеска», тем самым повысить комфортность и мягкость хода. Последствия таких новаций – значительное увеличение сопротивления качению.
4. Колеса и шины, изготовленные из низкокачественных материалов, или предназначенные для езды по бездорожью конструктивно не будут экономичными. Модели, изготовленные для зимних условий, покажут неплохие результаты только при отрицательных температурах или повышенном внутреннем давлении воздуха. Высота протектора до определенного значения не влияет на экономичность, но при значениях близких к критичным 2 мм, экономичность шин снижается.
Все вышеприведенные материалы и выводы справедливы для исправной и правильно отрегулированной подвески автомобиля.
При изменении угла развал-схождения колес на 1 градус по сравнению с расчетным, приводит к увеличению потерь на 12%. Износ боковин увеличивается на 15-18%, ресурсный пробег колеса падает практически на 20%.
При наличии хороших дорог наиболее экономичным вариантом для выбора шин является установка на диски большого диаметра низкопрофильных шин максимальной ширины с протектором, препятствующим возникновению эффекта аквапланирования. Неудобством такой резины может быть некоторое снижение комфорта езды для моделей с жесткой спортивной подвеской. Управляемость и экономичность на такой резине будет вне конкуренции.
Все приведенные рекомендации справедливы как для диагональных, так и радиальных вариантов шин. Но, в сравнении между собой, последние имеют характеристики более чем на 25% лучше конкурентов, независимо от фирмы изготовителя или модели. Поэтому нет необходимости рассматривать шины с заведомо более низкими параметрами, тем более, что в мировой практике фактически отказались от выпуска диагональных моделей авторезины.
Прежде всего, давайте выучим определение. Шины с низким сопротивлением качению - именно то, какими вы их и считаете. Они образуют более слабое сопротивление (меньшее трение) во время качения сравнительно с другими шинами. Другими словами, как они могут котиться по дороге? Энергия постоянно тратится за счет тепла, которое образуется при контакте шины с поверхностью пути и шины, в самой шине и между шиной и ободом.
Сопротивление качению и сцепление
Имейте в виду, что сопротивление качению и сцепление, или управляемость - совсем разные вещи. Несмотря на то, что они действительно между собой связаны, они не являются взаимозависимыми. Значит, что шина не обязательно будет терять характеристики сцепления при уменьшении ее сопротивления качению.
При этом производители не рекомендуют экономить на такого рода шинах, так как это может сказаться на безопасности. В частности, Nokian утверждает, что можно приобрести шины, которые на самом деле экономят топливо и имеют длительный пробег, но у них будет плохое сцепление на мокрой дороге. В таком случае опасности избежать практически невозможно, так как тормозной путь в дождливую погоду будет слишком длинным. Естественно, компания рекомендует свои шины- Hakka Green (преемник Hakka H, получившей высокие оценки на тестах немецкой ассоциации ADAC).
Сопротивление качению и давление в шинах
Запомните простое правило - чем более жесткая шина, тем меньшее ее сопротивление качению. Именно поэтому очень важно следить за надлежащим уровнем давления в шине. Независимо от того, какой тип шин вы используете, главное, что вы должны делать для экономии горючего, это проверять уровень давления в шинах и поддерживать его на правильном уровне.
Таким образом, можно сэкономить от 0,3 до 0,5 литров топлива на каждые 100 километров, в случае, если автомобиль «обут» в шины с низким сопротивлением качению. Низкое давление в шинах увеличивает сопротивление качению, так как меняется их форма. Кроме того, это ухудшает управление автомобилем в экстремальных ситуациях. Правильное давление гарантирует, что данная шина легко катится по дорожной поверхности, что также способствует уменьшению вредных выбросов.
Свободное качение также способствует снижению потребления топлива. Для равномерного и экономичного расхода топлива необходимо адаптировать стиль вождения. Избегайте агрессивной манеры езды: не ускоряйтесь слишком сильно во избежание ненужного торможения, пусть машина катится.
Измерение сопротивления качению
На что влияет уровень сопротивления качению? Несмотря на то, что "писаного закона" нет, снижение сопротивления качения шины на 10% увеличит экономию горючего на 1-2%, хотя данная цифра будет зависеть от самой шины и автомобиля.
Как определяется сопротивление качению? Сообщество инженеров-автомобилистов разработало способ определения уровня сопротивления качения - по определению количества сил, необходимых для качения шины на динамометр при скорости 50 миль/час (тестирование SAE J1269). Результаты тестирования на разных скоростях будут разными, однако "золотым стандартом" является SAE J1269. Обычно сопротивление качению отличается от 20 до 30% даже у шин в одинаковых типоразмерах и одинакового типа.
Итого
В зависимости от того, как вы хотите сэкономить, выбирайте шины с высокой износостойкостью и/или низким сопротивлением качению, которые позволят вам сэкономить на замене шин и/или более низком расходе топлива. Однако помните, характеристики вашего автомобиля и ваш стиль вождения оказывают намного более заметный эффект на потребление горючего, чем выбор шин.
Мечта каждого автолюбителя и производителя автомобилей, чтобы машина двигалась как можно легче и с наименьшим расходом топлива.
При перемещении предмета (автомобиля) из пункта А в пункт В необходимо затратить определённое количество энергии (топлива). Использование колеса значительно сокращает требуемые затраты энергии, но на колесо в этот момент действуют различные силы противодействия – это трение, сопротивление воздуха и другие силы. Вследствие этих процессов вырабатываемая двигателем энергия переходит из движущей в тепловую.
По законам физики для создания наименьшего коэффициента сопротивления необходимо изготовить идеально круглое колесо и катить его по идеально ровной поверхности. В реальной жизни изготовление идеально круглого колеса возможно, но создать идеально ровную дорогу нельзя, поэтому автопокрышка колеса изготавливается из резины и заполняется воздухом. Такой способ передвижения позволяет сглаживать неровности дороги.
Мягкая резина поглощает все незначительные препятствия на дорожном полотне и тем самым уменьшает силы противодействия, что снижает расход топлива. Неровности дорожного покрытия и неравномерность деформации покрышки при их преодолении приводят к нагреву шины, и, следовательно, увеличивается расход топлива.
Экспериментируя с разными составами ингредиентов, входящих в состав автопокрышки, количеством слоёв резины и корда при производстве автошин, был достигнут определённый положительный результат , уменьшающий коэффициент сопротивления. Но автомобиль должен не только легко (без сопротивления) двигаться, но и уверенно поворачивать (маневрировать) и тормозить при необходимости.
В результате существуют два противоречащих друг другу условия . При движении требуется минимальное сопротивление, а в момент торможения, наоборот, необходимо максимальное сопротивление качению, трение и сцепление с поверхностью дороги.
Конструкторские бюро и химические лаборатории мировых лидеров в производстве автопокрышек смогли создать шину, совмещающую в себе оптимально оба требования. В состав резиновой смеси были добавлены сложные полимеры (пластификаторы), которые привели к изменению в лучшую сторону механических свойств шины, что значительно помогло снизить количество слоёв протектора.
Корд покрышки (каркас, брекер, и боковина) стал сложносоставным. Брекер изготовлен из арамидного моноволокна, основа каркаса из сверхлёгкого полиэфирного волокна, а во внутренней структуре протектора и боковой поверхности размещены звукопоглощающие смеси. (В традиционной шине весь корд изготавливается из стальной проволоки и химический состав резины при производстве одинаков для всей структуры шины.)
Такая сложносоставная конструкция позволила уменьшить коэффициент сопротивления качению. Но при торможении, когда начинается большая в количественном выражении деформация и смещение частиц покрышки по отношению друг к другу, содержащиеся полимеры изменяют свои механические показатели , что приводит к увеличению коэффициента трения, сцепления с дорожным покрытием, и показатель сопротивления качению увеличивается.
За многие годы мировые лидеры по производству автопокрышек (Goodyear, Bridgestone, Michelin, Continental, Dunlop) накопили большой практический и теоретический опыт, позволяющий успешно проводить разработки конструктивно новых шин, в которых эксплуатационные характеристики отвечают самым последним требованиям автомобильных концернов и потребителей и сочетают в себе безопасность, надёжность и длительный срок эксплуатации.
По мнению экспертов и автолюбителей лучшие результаты достигнуты компаниями Bridgestone , Michelin .
Fuel Saver, Eco Impact, Ecopia, Energy Saver, Efficient Grip: если вы покупали в этом году новые летние шины, то наверняка обратили внимание на то, как часто производители упоминают о минимальном сопротивлении качению и сниженном расходе топлива. Но на зимних шинах вы напрасно будете искать обозначения этих качеств. Что же, снижение выброса СО2 не актуально для зимних шин? Или хорошее сцепление на льду и снегу по своей природе несовместимо со сбережением энергии? Нет — говорят эксперты «TÜV SÜD» — немецкой компании, специализирующейся на контроле качества и сертификации в сфере услуг. Эксперты готовы не только рассказать о развитии производства зимних шин, но и дать несколько практических советов — на что обратить особое внимание покупателю: снег, дождь, сцепление или безопасность окружающей среды.
Прошлое и настоящее.
Вернемся лет на десять назад, когда переход на зимние шины сразу же давал о себе знать: дрожащий руль, громкий шум и ощутимое увеличение расхода топлива — все это было тогда в порядке вещей. «Зачастую переход на зимние шины повышал расход топлива на поллитра на каждые сто километров. Но сейчас все это в прошлом. В последние годы при разработке зимних шин производители заботятся и о ходовых характеристиках и о низком сопротивлении качению» — говорит Михаель Штауде, эксперт по шинам в «TÜV SÜD Automotive». Это доказывают и тесты зимних шин: в том, что касается сопротивления качению, зимняя резина не уступает летней. И чтобы еще сильнее улучшить эти показатели, с ноября 2012 года предельные значения для шинной продукции будут постепенно ужесточаться. Цель — снижение выброса СО2 даже в зимний период. На продукции будет ставиться клеймо, на котором сразу будут видны основные свойства шины. Параметры: сцепление на мокрой дороге, расход топлива, сопротивление качению и генерация шума.
Исследования и тесты.
Прежде чем покупать зимние шины, автолюбитель должен ясно представлять себе, как он собирается использовать машину в холодное время года. Если вы часто ездите за город, на первом месте для вас будут показатели шин при движении по снегу и льду. Много ездите по городу? Тогда для вас важнее износоустойчивость и ходовые характеристики на мокрой дороге. Если вы уже знаете, чего хотите от зимних шин — изучите результаты шинных тестов. А заслуживающие доверия тесты информируют, помимо прочего, и о сопротивлении качению.
Безопасность и экологичность.
Сбережение энергии не должно происходить в ущерб безопасности. «Продукция известных крупных производителей шин представляет собой компромисс таких показателей, как сцепление на снегу, долговечность, движение на мокрой и сухой дороге, а также низкого сопротивления качению» — говорит Штауде.
Давление и расход топлива.
Давление наполнения оказывает большое влияние на расход топлива. Снижение давления на несколько десятых долей бар повышает сопротивление качению до 20 процентов — и многократно понижает безопасность. Каждый год жители Евросоюза теряют свыше двух миллиардов евро из-за недостаточного давления в шинах! «Если давления в ваших шинах будет на 0,2-0,3 бар больше — это не повредит» — советует Штауде. Однако если вашим зимним шинам приходится выдерживать предельные нагрузки — например, в горах, — тогда лучше придерживаться предписанного давления. Штауде: «Тогда шина проявляет свои лучшие показатели».
Протектор и инструкции.
Хотя, согласно европейскому законодательству, минимально допустимая остаточная глубина рисунка протектора у зимних шин составляет, как и у летних, 1,6 миллиметра, но эксперты и производители шин придерживаются того мнения, что глубина протектора зимних шин должна быть не менее четырех миллиметров. Не в последнюю очередь это связано с конструкцией зимних шин, у которых резиновые смеси каркаса и протектора различаются гораздо сильнее, чем у летней резины. При вулканизации разные составы резины смешиваются в пограничной зоне. Вследствие этого, если шина сильно изношена, обнажается зона смешения различных составов, пропадает нужная консистенция и необходимые показатели. К тому же, эффективность снижается из-за того, что зимние шины состоят главным образом из ламелей. «Чем короче становятся ламели, тем они менее эластичны — что плохо сказывается на сцеплении» — поясняет специалист по шинам.
Ширина и ходовые характеристики.
Эмпирическая формула для шин на снегу: чем уже шина, тем лучше сцепление. И еще: у более узких шин более низкое сопротивление качению и следовательно, такие шины гораздо экологичнее широкопрофильных «шлепанцев». Почти все автомобили могут ездить с шинами различной ширины. Зимой лучше выбирать самые узкие шины, какие только возможно.
Европа и Азия.
Эксперты констатируют: за время экономического кризиса состояние автомобилей на дорогах Европы значительно ухудшилось. Автовладельцы экономят и на покупке шин. Шины дальневосточного производства могут оказаться выгодной альтернативой. Однако следует проявить осторожность и перед покупкой дешевых шин ознакомиться с результатами тестирований.
Копирование и публикация новости разрешается при ссылке на