2016-06-22 16:01:45

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当充气轮胎在理想路面(通常指平坦的干、硬路面)上直线滚动时,其外缘中心对称面与车轮滚动方向一致,所受到的与滚动方向相反的阻力即为轮胎滚动阻力。

基本信息

  • 中文名

    滚动阻力

  • 概    述

    指物体滚动时受到的阻碍作用

  • 关    于

    物理力学

  • 引    起

    重力作用

折叠 编辑本段 ​产生机理

当充气轮胎在理想路面(通常指平坦的干、硬路面)上直线滚动时,其外缘中心对称面与车轮滚动方向一致,所受到的与滚动方向相反的阻力即为轮胎滚动阻力。滚动阻力由轮胎变形、路面变形、轮胎与路面的摩擦三部分组成。车轮在硬路面上滚动时,绝大部分滚动阻力损失在轮胎的能量消耗中,主要表现在橡胶。帘布等材料内的分子摩擦损失,以及轮胎各组成件间(内胎与外胎、轮胎与轮辋,橡胶与帘布层等)的机械摩擦损失上。

车轮在软路面上滚动时,滚动阻力虽然包括轮胎的迟滞损失,但大部分消耗于土壤变形时其微粒间的机械摩擦损失。由于路面变形而产生车辙所消耗的能量,其数值要较轮胎迟滞损失大的多。通常用滚动阻力系数f来概括轮胎变形、道路变形及接触面上摩擦等损失的系数,其值为车轮在一定条件下滚动时所需之力与车辆负荷之比。车轮滚动时,由于轮胎与支承面间的摩擦而损失的能量一般比较小。

折叠 编辑本段 分类

根据作用机理的不同,轮胎滚动阻力还可进一步分解为弹性迟滞阻力、摩擦阻力和风扇效应阻力,分别介绍如下。

折叠 弹性迟滞阻力

胎体变形所引起的轮胎材料迟滞作用是造成轮胎滚动阻力的主要原因。实际中,充气轮胎在静态压缩作用下会产生变形并且回弹,并由于其内部的摩擦作用而引起能量损失。当车轮在力或力矩作用下滚动时,对轮胎胎面上的每一单元而言,其压缩与回弹的过程将重复不断地进行。当这些单元进入轮胎与路面的接触印迹时,其弹簧和阻尼便能充分做功,并生成附加的摩擦效应,我们将其称之为弹性迟滞阻力。

折叠 摩擦阻力

对于轮胎的摩擦阻力,仍以图1-1所示的等效模型进行说明。由图1-1可见,当轮胎单元连续滚动进入轮胎接地区,接触印迹内的路面与滚动单元带之间将在纵向和侧向产生相对的部分滑动,由此引起轮胎与地面摩擦产生附加的摩擦阻力。

折叠 风扇效应阻力

虽然轮胎的旋转运动会导致气流损失而产生所谓的"风扇效应阻力",但我们可将其看做是对整个车辆气流影响的一部分。因此,通常我们将风扇效应阻力加到总的车辆空气阻力。

折叠 编辑本段 影响因素

车辆在道路上行驶,影响滚动阻力的因素很多,主要有以下几个方面。

1、车轮承受负荷的影响:增加车轮的法向、切向和侧向作用力都将引起相应轮胎变形,加大迟滞损失,滚动阻力系数增加。

2、轮胎的结构和材料的影响:在保证轮胎具有足够强度和使用寿命的条件下,采用较少的帘布层,轻薄的胎体。

3、路面状况的影响:路面越粗糙,摩擦因数越大,滚动阻力越大;路面积水越多,滚动阻力也越大。因此在坑洼或积水多的路面上行驶时,速度要相对减小。

折叠 编辑本段 测定方法

滚动阻力的测定方法可分为间接测量和直接测量两种。

折叠 间接测量

所谓间接测量就是不直接测量滚动阻力 ,而是测量材料的损耗因子tanδ。因为滚动阻力主要是由材料的滞后损失所产生的变形而引起的。而tanδ是用来表征轮胎能量损失的重要参数之一 ,它与滚动阻力成正比。tanδ越小 ,轮胎滚动阻力越低。tanδ与轮胎所用材料的性能有关 ,改善轮胎用材料 ,可降低tanδ。目前测量tanδ的动态模量仪有多种 ,如固特异公司的 Vibcotester , 前尤尼罗伊尔公司的Rheovibron等 ,执行ASTM D 2231标准。

折叠 直接测量

目前主要用到的直接测量方法有以下4种。

--测力法:测量轮胎旋转轴的反作用力并换算为滚动阻力。

--测扭矩法:测量试验机的输入扭矩并换算为滚动阻力。

--测减速度法:测量试验转鼓和轮胎总成的减速度并换算为滚动阻力。

--测功率法:测量试验机的输入功率并换算为滚动阻力。

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