Ali veste kaj o pnevmatikah z nizkim kotalnim uporom?

Pnevmatike z nizkim kotalnim uporom: enostavnejši način za varčevanje z gorivom.

V "Low Rolling Resistance Tire Confidence Report", ki ga je aprila 2020 izdal Ameriški svet za učinkovitost tovornega prometa, je Yunsu Park, direktor inženiringa, poudaril, da "kotalni upor predstavlja 30 do 33 odstotkov stroškov goriva tovornjakov. Pnevmatike z nizkim kotalnim uporom so preprost način, da vozni parki zmanjšajo porabo goriva, in kar je najpomembneje, skoraj ne povečajo stroškov.

Če pogledamo svet kot celoto, se je prvi primer težkih tovornjakov za dolge razdalje, ki so uporabljali pnevmatike z nizkim kotalnim uporom, zgodil v Združenih državah Amerike v devetdesetih letih prejšnjega stoletja. Transportno podjetje, imenovano Schneider National, je leta 1998 zamenjalo svoje pnevmatike s pnevmatikami z nizkim kotalnim uporom in glede na poročila o preskusih se je učinkovitost porabe goriva izboljšala za 3,5 odstotka.

Čeprav se 3-odstotno izboljšanje učinkovitosti goriva morda zdi majhno, se lahko prevede v znatne prihranke goriva in znižanje obratovalnih stroškov za težka tovorna vozila, ki delujejo dlje časa.

Zakaj pnevmatike z nizkim kotalnim uporom prihranijo gorivo? 

"Zakaj je uporaba pnevmatik z nizkim kotalnim uporom učinkovita pri porabi goriva" in kaj je na njih tako neverjetnega? Pravzaprav se bistveno razlikujejo od običajnih pnevmatik v smislu dezena tekalne plasti, uporabe materiala in zgradbe pnevmatike itd. Zaradi teh lastnosti pnevmatike z nizkim kotalnim uporom med vožnjo ustvarjajo manj toplote in trenja, s čimer se močno zmanjša poraba goriva.

Zanašanje na posebne dezene pnevmatik

»Prvič, kar zadeva dezen pnevmatike, je raziskovalna skupina Tima Millerja iz podjetja Goodyear Tire Company pojasnila, da je pri pnevmatikah z nizkim kotalnim uporom ali visokim oprijemom (močan oprijem) dezen dezena širši in globlji. Ko se pnevmatika kotali, se deformacija in kompresija blokov tekalne plasti je večja, kar povzroči večjo porabo energije.Za pnevmatike z nizkim kotalnim uporom pa je značilno, da je tekalna plast tanjša in bolj toga, zmes pa trša.Ko se pnevmatika kotali po cestišču, stopnja deformacije tekalne plasti je manjša, posledično manjša poraba energije.

To pomeni, da je pnevmatika, ki pri kotaljenju po cesti porabi najmanj energije, učinkovitejša. Ekstremen primer učinkovitosti kotanja so jeklena vlakovna kolesa na jeklenih tirnicah. Tako kolesa kot tirnice imajo gladke polirane kovinske površine, ki se zelo malo deformirajo. Vendar pa je zaradi nizkega koeficienta trenja med jeklom in jeklom oprijem slab.

Trenutno proizvajalci izdelujejo pnevmatike z tesno razporejenimi vzorci tekalne plasti. Ko se tekalna plast pnevmatike kotali, se ti vzorci tekalne plasti lahko tesno stisnejo skupaj in podpirajo drug drugega. To povzroči manjšo deformacijo tekalne plasti in ne le zmanjša kotalni upor, ampak tudi zmanjša zmanjšanje oprijema.

Zanaša se na materiale, ki so bolj odporni proti obrabi

V zgodovini razvoja pnevmatik z nizkim kotalnim uporom so se že v zgodnjih osemdesetih letih prejšnjega stoletja na ameriškem trgu pojavile energetsko varčne pnevmatike z nizkim kotalnim uporom z nižjim presečnim razmerjem in plitvejšimi dezeni, ki so lahko izboljšale učinkovitost porabe goriva za 3 odstotke {{3} } odstotkov. Vendar pa je bila zaradi omejitev takratne materialne tehnologije njihova cena za 15 odstotkov višja od običajnih pnevmatik, življenjska doba profila pa se je zmanjšala za 30 odstotkov.

Takrat so bile cene dizelskega goriva po vsem svetu nizke, zato je prednost pri varčevanju z gorivom, ki so jo imeli, težko nadomestila slabosti "višjih stroškov" in "krajše življenjske dobe", trg pa jih takrat ni prepoznal.

Čas mineva, z izbruhom naftne krize so visoke cene goriva znova pritegnile pozornost industrije na "energijsko varčne pnevmatike" in več podjetij se je pridružilo raziskavam in razvoju pnevmatik z nizkim kotalnim uporom. Pri načrtovanju pnevmatik je treba upoštevati tri glavne dejavnike: kotalni upor, oprijem in življenjsko dobo ter tri sekundarne dejavnike: možnost obnove, kakovost vožnje in stroške.

Ko se eden od teh treh glavnih dejavnikov znatno izboljša, bo to privedlo do zmanjšanja drugih dveh dejavnikov. Na primer, "če se kotalni upor pnevmatike močno izboljša, da se doseže končni nizek kotalni upor, se bosta njen oprijem in življenjska doba občutno zmanjšala.

Glede na "Low Rolling Resistance Tire Confidence Report" iz Združenih držav Amerike leta 2020, "prihranek stroškov zaradi daljše življenjske dobe tekalne plasti presega prihranek goriva, dosežen z zmanjšanjem kotalnega upora za 10 odstotkov." Vendar z nenehnim napredkom sodobne tehnologije materialov "zmanjšanje kotalnega upora" in "daljša življenjska doba pnevmatike" nista več preprosto razmerje med kompromisi.

Če se na pnevmatike z nizkim kotalnim uporom nanese več sintetičnih materialov, se lahko zmanjša vpliv na oprijem in življenjsko dobo pnevmatike, hkrati pa se čim bolj zmanjša koeficient kotalnega upora. Zaradi tega ni več težav narediti pnevmatik z nizkim kotalnim uporom bolj trpežne.

Zanašanje na bolj racionalno strukturo pnevmatike

Poleg sprememb na površini pnevmatike obstaja tudi možnost optimizacije notranjosti pnevmatike. Po podatkih Michelina kar zadeva kotalni upor, tekalna plast običajno prispeva približno 40 odstotkov k kotalnemu uporu pnevmatike, bočnica in pasna plast prispevata še 40 odstotkov, rob pa prispeva približno 20 odstotkov.

Poleg sprememb na površini pnevmatike obstaja tudi možnost optimizacije notranjosti pnevmatike. Po podatkih Michelina kar zadeva kotalni upor, tekalna plast običajno prispeva približno 40 odstotkov k kotalnemu uporu pnevmatike, bočnica in pasna plast prispevata še 40 odstotkov, rob pa prispeva približno 20 odstotkov.

Za zmanjšanje odpornosti pnevmatike je najenostavnejši način, da začnete pri bočnici pnevmatike in povečate njeno trdoto. To je zato, ker manj ko se bočnica upogiba, manj energije se porabi. Prekomerno povečanje trdote bočnice pa lahko povzroči tudi zmanjšanje odpornosti pnevmatike na udarce, zato je treba najti ravnotežje med trdoto in odpornostjo na udarce.

Zanesite se na edinstveno prilagojeno gumo

Vsak proizvajalec proizvaja pnevmatike vsakega modela z lastno edinstveno formulo mešanja materialov. Inženirji oblikujejo tudi različne gumene zmesi za različne aplikacije. Pri pnevmatikah z nizkim kotalnim uporom je najpomembneje zmanjšati celotno elastičnost pnevmatike (vključno s tekalno plastjo, bočnico, nogo in notranjostjo pnevmatike), ker lahko to skrajša proces vračanja v prvotno obliko, ko je pnevmatika poškodovana. deformira in tako porabi manj energije.

Seveda pa pnevmatike z nizkim kotalnim uporom niso vse.

Učinkovitost goriva in varčevanje z energijo sta dobri stvari, vendar se moramo zavedati, da v številnih scenarijih delovanja in pogojih uporabe ni priporočljivo uporabljati pnevmatik z nizkim kotalnim uporom. Glavni razlogi in scenariji vključujejo:

Težka in preobremenjena vozila: Pnevmatike z nizkim kotalnim uporom pogosto zmanjšajo kotalni upor z žrtvovanjem teže in tanjšim tekalnim slojem. V scenarijih težkega in preobremenjenega transporta te pnevmatike morda ne bodo zdržale čezmernih obremenitev, kar lahko zlahka privede do poškodb ali eksplozije pnevmatike.

Slabe cestne razmere: V težkih cestnih razmerah, kot so pesek, blato ali sneg, globina profila in dezen pnevmatik z nizkim kotalnim uporom pogosto nista tako dobri kot specializirane terenske pnevmatike, kar lahko vpliva na oprijem in stabilnost pri upravljanju ter zmanjša vožnjo varnost.