滚动阻力与轮胎设计20121228

滚动阻力与轮胎设计李勇 1主要内容1. 背景2. 何为滚动阻力 滚动阻力的影响因素 测量滚动阻力1. 滚动阻力的换算21. 背景 欧盟标签法 ： 2012年 11月实行轮胎滚动阻力分级， 性能最佳的为 A级，最差的为 G级，达不到最低限定值 (即 F级以下 )的轮胎不得在欧盟境内销售 。 欧 V排放 标准 : 2009年 9月欧洲汽车执行了欧 V排放标准对能耗和环保提出了更高的要求。 美国 新能源政策 ： 2016年前汽车每加仑汽油行驶里程必须平均达到 57km。 美国 Smartway认证 ：自 2004年，美国环保署 的汽车环境评价体系，与运输物流领域企业共同合作的项目 ,旨在鼓励消费者购买通过认证后的汽车和包括轮胎在内的其他汽车 配件 ,从而减少燃油消耗、降低温室气体的排放、改善空气 质量。31.1 Tire labeling 正变为全球趋势预计中国 墨西哥和巴西将在未来 23年里推出相应制度，并与国际接轨。 4欧盟标准520166SmartWay滚滚 阻目阻目 标值标值导向轮 驱动轮 拖车轮 美国Smartway71.2 滚动阻力现状 目前欧盟本土生产的轿车胎滚动阻力平均在 E级 ；卡车胎及公共汽车轮胎的滚动阻力一般在 C-E级。 据全国轮胎轮辋标准化技术委员会对大型轮胎企业的抽样调查结果显示， 我国轿车胎滚动阻力多为 E、 F级 ，大部分可达到欧盟第一阶段的最低要求，但有相当比例的没能达到欧盟第二阶段的最低要求。 上海轮胎研究所对全国载重胎的调查分析结果显示，约30%的载重胎达不到欧盟第一阶段滚动阻力的最低要求， 70%达不到欧盟第二阶段滚动阻力 的最低要求。 即使三巨头的最新 节能轮胎滚动阻力在 B 到 C 的范围 ，滚动阻力也极少达到 A级。这 说明低滚动阻力必将成为全世界轮胎公司追求的目标。89 轮胎三巨头轮胎的 滚动阻力 和 抗湿滑性 也极少达到 A级。不同品牌轮胎滚动阻力 10 中国轮胎 36%尚未满足欧盟第一阶段标准， 50%不满足欧盟第二阶段标准。2011年芬兰测试世界公司对不同品牌轮胎油耗测试对比 11欧洲 85%的用户 认为轮胎标签有助于他们做出购买决定根据欧洲市场研究，以下属性影响消费者购买决定：1.3 消费观念121.4 存在主要问题1. 缺乏测试手段：滚动阻力试验机、轮胎试验场；2. 缺乏基础理论研究 和数据 支持；3. 全白炭黑配方及生产工艺；4. 缺乏产品一致性。国内轮胎最大的苦恼，实验能达到 A， B级，但是不敢标。132. 何为滚动阻力？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量斜坡阻力142.1 滚动 阻力 定义 定义：滚动 阻力是轮胎在路面上滚过单位距离时转变成为热量的机械能 。 滚动 阻力包括与滚动相关的空气动力阻力引起的机械能损失、轮胎与路面以及轮胎与轮辋的摩擦、以及发生在轮胎结构内部的能量损失。另外，还包括了轮轴处的轴承损失，因为它们减少了传递到轮胎的能量。 尽管滚动阻力 定义为单位距离的能量 与力的单位相同（ J/m=N），但它是 没有方向的标量 。 在 平坦路面上自由滚动的轮胎，力的概念是合适的，但是在其它情况下，该概念被证实不合要求 。 滚动阻力的 值是从工况参数和几何参数计算得来的，它不对应实际的物理力 。152.2 滚动阻力占车辆能耗城市道路，能量消耗百分比16 高速公路，能量消耗百分比17变 形 , o材料特性 , tan各 部位体 积 , V使用 条 件 (空 气 压 ,负 荷 , 速度 .)扁 平 率重 量结 构材 料工 艺2.3 影响滚动阻力的 三大物理因素1819在 一定条件下，提高胎面硬度和减少肩部硬度可以将低生热*来自美国橡胶制造商协会2.4 轮胎的 各 部位消耗能量 比例20运动方向空气动力对转动轮胎的延迟作用占 015%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 8095%21轮胎各部位消耗能量221.TREAD 2.BODY PLY(CARCASS) 3.BELT 4.SIDEWALL5.BEAD(APEX) 6.INNERLINER 7.CAPPLY 1234567Tread49%Sidewall14%Carcass11%Bead part11%Belt8%others7%23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2.5 计算机模拟能量损失243. 滚动阻力的影响因素3.1 橡胶配方：降 3.2 结构设计：减重3.3 使用条件的影响253.1.1 溶溶 聚丁苯橡胶聚丁苯橡胶26不同不同 用途轮胎采用不同用途轮胎采用不同 SBR胶种F1204 SSBR2305SSBR2205SSBR2535SSBR4235SBR1500 SBR1502SBR1712ESBR1721SSBR4235ESBR1721SSBR4235用途 低滚动阻 力轮胎 高性能轮 胎 普通轮胎 高防滑性 轮胎 赛车轮胎苯乙烯含量 % 15-25 25-35 23.5 35-40 40乙烯基含量 % 60-20 60-20 17-26 35-20 35-200C tan 0.26 0.44 0.20 0.46 0.5560C tan 0.11 0.14 0.15 0.16 0.1827SSBR的技术进展 溶聚丁苯橡胶的开发与任何新产品、新技术的开发一样，也毫无例外地具有一个不断发展、不断完善的过程，从第一代多结构单元变化的 SSBR到第二代开发出性能更为全面的具有代表性品种，主要有锡偶联、端基改性、硅烷改性以及嵌段型等 SSBR， 可以提高胶料的拉伸强度，改善加工性能 。 集成 橡胶 SIBR属于第三代 SSBR范畴，是以苯乙烯 -丁二烯 -异戊二烯为原料，利用分子设计、控制聚合物化学组成和微观结构的方法合成的新一代 SSBR， 也是锂系橡胶的重要改性型产品。 283.1.2 钕 系 顺丁橡胶 与其它胶种一样钕系顺丁橡胶 (NdBR)目前也在朝改性的方向发展。 NdBR有分子结构规整性高、窄分子量分布的高、中、低门尼系列产品； 还有分子量高、分子量分布宽的长支链 NdBR。与普通NdBR相比，虽有相同的微观结构但宏观结构不同，生胶门尼粘度很容易达到 80以上，但与 NR并用后的混炼胶门尼粘度低于其生胶门尼粘度，与普通 NdBR/NR混炼胶门尼粘度相近； 新型高门尼 NdBR在具有很好加工性能的同时，具有良好的动态抗裂口增长和优异的滞后性能，这对提高 BR在轮胎中的使用比例是非常重要的。29胎侧胶中使用 Nd-BR与 Ni-BR的性能比较 胶种 Nd-BR Ni-BR生胶门尼粘度ML（ 1+4） 100 44 45 混炼胶门尼粘度