當充氣輪胎在理想路面(通常指平坦的乾、硬路面)上直線滾動時，其外緣中心對稱面與車輪滾動方向一致，所受到的與滾動方向相反的阻力即為輪胎滾動阻力。
基本介紹
- 中文名：滾動阻力
- 關於：物理力學
- 概述：指物體滾動時受到的阻礙作用
- 引起：重力作用
產生機理,分類,彈性遲滯阻力,摩擦阻力,風扇效應阻力,影響因素,滾動阻力測定方法,間接測量,直接測量,
產生機理
當充氣輪胎在理想路面(通常指平坦的乾、硬路面)上直線滾動時，其外緣中心對稱面與車輪滾動方向一致，所受到的與滾動方向相反的阻力即為輪胎滾動阻力。滾動阻力由輪胎變形、路面變形、輪胎與路面的摩擦三部分組成。車輪在硬路面上滾動時，絕大部分滾動阻力損失在輪胎的能量消耗中，主要表現在橡膠。帘布等材料內的分子摩擦損失，以及輪胎各組成件間(內胎與外胎、輪胎與輪輞，橡膠與帘布層等)的機械摩擦損失上。
車輪在軟路面上滾動時，滾動阻力雖然包括輪胎的遲滯損失，但大部分消耗於土壤變形時其微粒間的機械摩擦損失。由於路面變形而產生車轍所消耗的能量，其數值要較輪胎遲滯損失大的多。通常用滾動阻力係數f來概括輪胎變形、道路變形及接觸面上摩擦等損失的係數，其值為車輪在一定條件下滾動時所需之力與車輛負荷之比。車輪滾動時，由於輪胎與支承面間的摩擦而損失的能量一般比較小。
分類
根據作用機理的不同，輪胎滾動阻力還可進一步分解為彈性遲滯阻力、摩擦阻力和風扇效應阻力，分別介紹如下。
彈性遲滯阻力
胎體變形所引起的輪胎材料遲滯作用是造成輪胎滾動阻力的主要原因。實際中，充氣輪胎在靜態壓縮作用下會產生變形並且回彈，並由於其內部的摩擦作用而引起能量損失。當車輪在力或力矩作用下滾動時，對輪胎胎面上的每一單元而言，其壓縮與回彈的過程將重複不斷地進行。當這些單元進入輪胎與路面的接觸印跡時，其彈簧和阻尼便能充分做功，並生成附加的摩擦效應，我們將其稱之為彈性遲滯阻力。
摩擦阻力
對於輪胎的摩擦阻力，仍以圖1-1所示的等效模型進行說明。由圖1—1可見，當輪胎單元連續滾動進入輪胎接地區，接觸印跡內的路面與滾動單元帶之間將在縱向和側向產生相對的部分滑動，由此引起輪胎與地面摩擦產生附加的摩擦阻力。
風扇效應阻力
雖然輪胎的旋轉運動會導致氣流損失而產生所謂的“風扇效應阻力”，但我們可將其看做是對整個車輛氣流影響的一部分。因此，通常我們將風扇效應阻力加到總的車輛空氣阻力。
影響因素
車輛在道路上行駛，影響滾動阻力的因素很多，主要有以下幾個方面。
1、車輪承受負荷的影響：增加車輪的法向、切向和側向作用力都將引起相應輪胎變形，加大遲滯損失，滾動阻力係數增加。
2、輪胎的結構和材料的影響：在保證輪胎具有足夠強度和使用壽命的條件下，採用較少的帘布層，輕薄的胎體。
3、路面狀況的影響：路面越粗糙，摩擦因數越大，滾動阻力越大；路面積水越多，滾動阻力也越大。因此在坑窪或積水多的路面上行駛時，速度要相對減小。
滾動阻力測定方法
滾動阻力的測定方法可分為間接測量和直接測量兩種。
間接測量
所謂間接測量就是不直接測量滾動阻力 ,而是測量材料的損耗因子tanδ。因為滾動阻力主要是由材料的滯後損失所產生的變形而引起的。而tanδ是用來表征輪胎能量損失的重要參數之一 ,它與滾動阻力成正比。tanδ越小 ,輪胎滾動阻力越低。tanδ與輪胎所用材料的性能有關 ,改善輪胎用材料 ,可降低tanδ。目前測量tanδ的動態模量儀有多種 ,如固特異公司的 Vibcotester , 前尤尼羅伊爾公司的Rheovibron等 ,執行ASTM D 2231標準。
直接測量
目前主要用到的直接測量方法有以下4種。
--測力法：測量輪胎旋轉軸的反作用力並換算為滾動阻力。
--測扭矩法：測量試驗機的輸入扭矩並換算為滾動阻力。
--測減速度法：測量試驗轉鼓和輪胎總成的減速度並換算為滾動阻力。
--測功率法：測量試驗機的輸入功率並換算為滾動阻力。
