輪胎滾動(dòng)阻力指的是什么
輪胎滾動(dòng)阻力是指當(dāng)充氣輪胎在理想路面上直線滾動(dòng)時(shí),所受到的與滾動(dòng)方向相反的阻力。這一阻力源于多方面,包括物體與支撐面接觸處的形變,其中有靜摩擦力以及彈性體恢復(fù)滯后引起的壓力差。同時(shí),輪胎內(nèi)部摩擦、與路面間不易察覺(jué)的滑動(dòng)摩擦等也會(huì)產(chǎn)生影響。它是一種綜合效應(yīng),會(huì)造成能量損失,對(duì)車(chē)輛性能等有著不可忽視的作用 。
具體來(lái)說(shuō),滾動(dòng)阻力的產(chǎn)生有著復(fù)雜的物理機(jī)制。在物體滾動(dòng)過(guò)程中,接觸面的變化會(huì)產(chǎn)生靜摩擦力。當(dāng)輪胎主動(dòng)滾動(dòng)時(shí),輪胎與地面間的靜摩擦力有一部分會(huì)轉(zhuǎn)化為推動(dòng)物體前進(jìn)的動(dòng)力,但也有一部分成為滾動(dòng)阻力的來(lái)源。
而車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),輪胎受到的壓力會(huì)致使其發(fā)生形變。這些形變并非垂直于地面,而是朝向圓心方向,通過(guò)力的分解就會(huì)產(chǎn)生一定的阻力。要知道,汽車(chē)輪胎是介于剛性與塑性之間的物體,在壓縮與伸張過(guò)程中會(huì)發(fā)生彈性遲滯損失。這表現(xiàn)為阻礙汽車(chē)滾動(dòng)的一種阻力偶,是產(chǎn)生汽車(chē)滾動(dòng)阻力的根本原因,最終以與汽車(chē)前進(jìn)方向相反的阻力形式呈現(xiàn)出來(lái)。
當(dāng)車(chē)輛行駛,施加在輪胎上的負(fù)載會(huì)讓輪胎變形。由于輪胎橡膠具有粘彈特性,變形時(shí)會(huì)損失部分能量,并以熱的形式散發(fā)出去。輪胎反復(fù)變形不斷造成能量損失,這是產(chǎn)生輪胎滾動(dòng)阻力的主要原因,大約占到全部滾動(dòng)阻力的90%-95%。
影響輪胎滾動(dòng)阻力的因素眾多。車(chē)輪承受的負(fù)荷對(duì)其有影響,增加車(chē)輪的法向、切向和側(cè)向作用力會(huì)使?jié)L動(dòng)阻力系數(shù)增加;輪胎的結(jié)構(gòu)和材料也是關(guān)鍵因素,采用較少簾布層和輕薄胎體可降低滾動(dòng)阻力;路面狀況同樣不容忽視,路面越粗糙、積水越多,滾動(dòng)阻力也就越大。
另外,在自行車(chē)領(lǐng)域,輪胎的寬度、直徑、胎壓、柔韌性、胎面橡膠配比等都會(huì)影響輪胎的變形,進(jìn)而影響滾動(dòng)阻力。
降低輪胎滾動(dòng)阻力對(duì)提高燃油經(jīng)濟(jì)性和改善車(chē)輛性能至關(guān)重要。比如對(duì)于汽車(chē)來(lái)說(shuō),克服滾動(dòng)阻力會(huì)消耗燃油,雖然小車(chē)這部分油耗總體約4 - 7%,但在市區(qū)滾動(dòng)阻力導(dǎo)致的油耗占比較大。每減少10%的滾阻能節(jié)省1 - 2%的燃油。
總之,輪胎滾動(dòng)阻力是一個(gè)涉及多方面因素的復(fù)雜概念。它不僅與輪胎自身特性、車(chē)輛負(fù)載有關(guān),還和路面狀況緊密相連。了解輪胎滾動(dòng)阻力,有助于我們更好地理解車(chē)輛行駛過(guò)程中的能量損耗和性能表現(xiàn),為優(yōu)化車(chē)輛設(shè)計(jì)、提升駕駛體驗(yàn)提供理論基礎(chǔ) 。
(圖/文/攝:太平洋汽車(chē) 整理于互聯(lián)網(wǎng))
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