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1、Rolling Resistance Basic FoundationRandall CLARK滚动滚动 阻力 基本认识Rolling Resistance 滚动滚动 阻力 Definition and Origins Relative magnitude Cars Trucks Buses External VariablesBasic Foundation 基本认识 定义及起源 讲述范围 轿车 卡车 客车 外部因素What is Rolling Resistance? 何为滚动为滚动 阻力？运动方向与运动方向相 反的力风 惯 性内摩擦滚动阻 力滚动阻力定义为一个轮 胎运动单位距离消耗的能
2、量 滚动阻力只能通过消耗能量来克 服用在汽车上，则这些能量由燃料提供 ，因此，滚动阻力对油耗有直接的影 响斜坡阻力Rolling Resistance: 滚动滚动 阻力： FRR Tire drag on vehicle motion FRR 轮胎相对车辆 的运动滞后行使方向滚动滚动 阻力空气阻力 内部阻力（机械摩擦 ）重力 惯惯性阻力How can you feel Rolling Resistance? 如何感觉滚动觉滚动 阻力?If you ride a bicycle with tires at low pressure, you have to work harder to over
3、come the increased rolling resistance.当你骑着装有低风压 轮胎的自行车时，你 必须更加用力，以克服 增加的滚动摩擦力。So is it Energy or Force? 所以，滚滚阻是能量还还是力？ Rolling Resistance = tire rolling energy consumed per unit distance = work/distance = Newtons X meters / meters Rolling Resistance = resistive force of the tires = force = NewtonsBO
4、TH ! 都是! 滚动阻力 = 轮胎通过每单位距 离所消耗的滚动能量 = 功/距离 = 牛顿 X 米 / 米 滚动阻力 = 轮胎抵抗力 = 力 = 牛顿What causes Rolling Resistance? 什么导导致滚动滚动 阻力？导导致滚动滚动 阻力的三个主 要的物理原因运动动方向空气动力 对转动轮 胎的延迟 作用占0 15%微小滑 移 5%屈挠屈挠 压缩与剪切接地部位的 变形所造成 的能量损失 占能量损失 总量的80 95%轮轮胎的哪些部位消耗了大部分的能量?计算机模拟的能量损失能量分散图轿车胎横截 面卡车胎横截面该图采用有限元方法计算橡胶配方的作用 积极方面： 提供抓着力，弹力
5、，韧性， 耐磨性 消极方面： 浪费轮胎变形产生的热；从而损失了来自油 箱的能量硫所搭建的“桥”轮胎在接地部位发生变形橡胶配方的选择选择 有可以降低滚动阻力的橡胶配方 配方的选择必须依据各种设计要求 磨耗、抓地性、抗切割 有些高科技配方可以降低滚动阻力，而几乎不牺 牲其他性能 胎面花纹纹的影响 例如：卡车车胎低滚动阻力平滑的直花纹轮 胎高滚动阻力横花纹轮 胎橡胶配方和胎面花纹纹的选择选择 影响滚动滚动 阻力和生热热高滚滚阻轮轮胎低滚滚阻轮轮胎用红外线照相机采到的卡车轮胎转动时 的图片；两个 轮胎在相同的负荷及充气压力下运转。低滚滚阻和高滚滚阻轮轮胎的比较较将不同商标/类型的 轮胎安装在车辆的 相
6、同部位，在夜间 利用红外线照相机 可以看到轮胎生热 ，即滚阻的不同你可以看出胎面花纹纹和配方的不同低生热轮热轮 胎还还有其他优优点 卡车轮胎： 胎体可以使用更长时间 ，因此潜在 更多的翻新机会 优化资源利用 轿车轮 胎： 减少行驶时破坏的机会 更安全轮轮胎结结构是否会有影响?是的! 子午线轮线轮 胎更加优优秀子午线轮胎结构斜交轮胎结构斜交层轮层轮 胎胎体胎体由几个斜交叉重叠由几个斜交叉重叠 的的层层层层构成构成A casing made of A casing made of several plies positioned several plies positioned in a cris
7、s-cross mannerin a criss-cross manner斜交层轮层轮 胎胎冠及胎 侧侧由相同 的结结构层层 构成 各层层重叠构成 较较厚的胎体结结 构层层 胎体由几个斜 交叉的帘布层层 构成高摩擦 = 高滚滚阻 胎侧侧的弯曲变变形会传传送到胎冠 ，从而导导致： 接地区域的变变形 胎体层间层间 相互剪切导导致过热过热 与路面的高摩擦力斜交轮轮胎: 胎冠和胎侧侧相牵连牵连 Sidewall flexing is transmitted to the tread resulting in: Distortion of ground contact area Scissoring o
8、f casing plies that leads to overheating High friction with the road surface子午线线轮轮胎 胎体由一个辐辐射层层构成 胎冠由几个钢丝层钢丝层 固定 胎侧侧和胎冠的活动动是分开 的 Casing made of one radial ply Crown stabilized by several steel plies Sidewalls and tread function separately辐辐射层层构造胎冠和胎侧侧独立活 动动, 可以提供更大 的接地面积积 可吸收对驾驶员对驾驶员 、 设备设备 和装载载物的震动动
9、胎面磨耗均匀而且 缓缓慢胎体由单单独一层层 钢丝钢丝 帘布构成， 这样这样 就没有了层层 间间的摩擦，行驶驶 时时生热热更低胎冠由钢丝环带钢丝环带 固 定，改善了轮轮胎的 抗刺穿及抗撕裂性 能低摩擦 = 低滚滚阻 胎侧的弯曲变形不会传到胎冠 ，因此： 接地区域变形更小 降低与地面的摩擦，以提高乘坐 舒适性 低生热子午线线轮轮胎： 胎侧侧和胎冠独立活动动子午线轮线轮 胎的优优点 节省燃料 5%10% 抗刺穿能力更强 更安全 胎体低生热 更安全，翻新率更高 更耐磨 使用时间翻一翻 每年需要的轮胎减少， 减少废胎处理 对路面的损坏比斜交胎更小轮轮胎的规规格有关系吗吗?有! 越大越优优秀轮胎外径对滚动
10、 阻力的影响以100为基准基准100：175/70 R14轮胎依标准ISO 8767测得 。滚动滚动 阻力 定义及起源 讲讲述范围围 轿车 卡车 客车 外部因素基本认识认识与其他因素相对对的重要性 轮轮胎滚滚阻消耗燃料占总总燃料的百分比:公路 轿车 8 20% 或者说每100升燃料中，有8到20升消耗于轮胎的能量 损失 卡客车 2535% 或者说每100升燃料中，有25到35升消耗于轮胎的能 量损失与行驶驶路线线也有很大关系滚动阻力占总阻力的百分比（四种路线对比）市内市外高速公路主流路面滚动 阻力内摩擦力空气阻力惯性阻力 定义及起源 讲述范围 轿车 卡车 客车 外部因素滚动滚动 阻力 基本认识
11、认识行驶时间驶时间滚滚阻迅速降低，然后趋趋于稳稳定行驶时间对滚 阻的影 响（轿车轮 胎）以100为基准基准100：轮胎滚动30分钟后依标准ISO 8767 测得。温度的影响温暖的天气使得轮轮胎的效率更高（低滚滚阻）环境温度对滚阻的影响（轿车胎）基准100：在25下依标准ISO8767测得的滚阻标准ISO8767规定的测量条件：轮胎气压 =2.1bar，负荷=轮胎最大负荷的80%，速度 =80km/h。在此范围内，温度每变化 1，滚阻相应变化0.6% 。速度的影响轮胎的对能量损失的贡献 (FRR) 不变， 但所占百分 比减小，因为在高速状态 下，空气阻力起主导作用 。The tire contr
12、ibution (FRR) does not change but the % contribution decreases because the aerodynamic drag dominates at higher speeds阻力速度充气压压力的影响较较高的充气压压力可降低滚动滚动 阻力轿车轮 胎基准100：在充气压力为2.1bar下依标准ISO 8767测得。负负荷的影响随着负荷的增加，轮胎 变得更高效 (CRR) ，但是 实际 阻力 (FRR)增大了 ， 因为轮 胎的负荷增加了 。综综合的Z = 加在轮胎上的垂直载荷占设计最大载荷的百分比The tire becomes more
13、 efficient (CRR) - BUT the actual resistive force (FRR) increases because the load on the tire increases 轿 车基准100：在负荷为最大负荷80%时依标准 ISO 8767测得的滚动阻力滚动滚动 阻力: 它会消耗油箱里的燃料 它无法被完全消除 某些轮胎结构和配方的设计 可以降低滚动 阻力要点滚动滚动 阻力 基本认识Randall CLARK滚动滚动 阻力 实验 室测量方法Randall CLARK测测量单单位 滚动阻力 牛顿 滚动阻力系数 kg / ton滚动滚动 阻力: 力和系数FRR ：
14、在车辆上轮胎的实际拖曳力 CRR： 滚动阻力系数 = FRR/ZCRR 用以测量轮胎的效率；一般表示为 kg/ton (或 kg / 1000 kg)滚动滚动 阻力测试转测试转 鼓示意图图推进汽缸滚动滚动 阻力测试转测试转 鼓四个基本的测试测试 方法 减速度法 阻力法 扭矩法 功率法减速度法减速测试法是ISO标准里规定的注：表示转动角速度；表示 角加速度。.阻力法依ISO标准测定阻力力传感器 （测力计 ）扭矩法依ISO标准测定扭矩扭矩传感器 （扭矩计）功率法依ISO标准测定输入的电功率瓦特计现现行使用的测试标测试标 准 ISO 方法 ISO 8767, 9948, 13327 2005年7月发
15、行的ISO 18164 SAE 方法 SAE J1269, J1270 (扭矩、阻力、功率法) J2452 (减速度法) 其他未决问题问题 因为ISO 18164 收集了大量可能的滚动 阻力测试 方 法， ETRTO 决定规定其 参考方法 。其目的是产生 直接可比结果的可能性，例如观察潜在的规则 。 这将与 ISO 18164 一致，但将规定一些需要的参数 ，以取得可比较的结果。在这方面，目标是将轮胎置 于相同的热力学状态，并测量相同的物理量。 如今该方法已经通过同意，一项 round-robin 测试 已 经在欧洲完成，关于实验 室间滚动 阻力值的比较的讨 论正在进行中。 其他测试测试 因素 测试的正确度及精确性 测量滚动阻力时，在存在较大力的情况下，必须测 量小的力，因此，必须使用适当精度的设备和仪器。 设备的校准 必须按规则检查 ，以避免测试结 果的漂移。其他实验实验 室测试测试 方法 测力计法 在轮胎滚动的同时测试轿车发动 机 平路测试机 Dynamometers test car engines with tires rolling Flat track test machines测测力计计法 单滚单滚 筒法 vs 双滚滚筒法注释: 轮胎在单滚 筒测力计上的变形大于在路面上的变
