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动力的尽头是轻量化,看似完美无缺的轻量化轮胎,为何无人叫好?

   2023-04-23 11610
核心提示:众所周知,动力的尽头就是疯狂减重做轻量化。不仅是竞技体育减重增效,就连我们生活中的运动鞋也是如此。每个厂家都在不断地减重
众所周知,动力的尽头就是疯狂减重做轻量化。


不仅是竞技体育减重增效,就连我们生活中的运动鞋也是如此。


每个厂家都在不断地减重,发泡材质鞋底让一双跑步鞋最轻可以做到120克,而传统的旅游鞋起码在600克左右。重量上的差距让鞋子穿起来更轻便,在跑步运动也更为省力。


在《中国制造2025》中关于汽车发展的整体规划中也强调了“轻量化仍然是重中之重”,“轻量化”已然成为国家的重要战略,越来越多的研究机构和汽车行业将其研究工作的重点放在汽车轻量化上。


有研究数字显示,汽车车身约占汽车总质量的30%,空载情况下,约70%的油耗用在车身质量上。若汽车整车重量降低10%,燃油效率可提高6%-8%,动力提升8%,尾气排放减少4-10%,刹车距离和动能减少5%。但在轻量化轮胎实际运用中,我们却听到了两种截然不同的声音,汽车厂和轮胎厂在政策的压力下,大力推广轻量化轮胎。但轮胎门店、司机却对轻量化轮胎非常抵触。究竟为什么呢?


1、轻量化轮胎市场需求巨大


轻量化轮胎有非常大的市场需求。在乘用车胎领域,新能源浪潮席卷乘用车市场,受续航里程的限制,轮胎方面自然越轻越好,越少越好(没有备胎)。


在卡车轮胎市场,最新的《汽车、挂车及汽车列车外廓尺寸、轴荷及质量限值》(GB1589-2016)简称(GB1589治超新政)实施后,轻量化车型是在车货总重不超限的情况下实现装载货物的最大化,提高运输效率的主要手段。轮胎方面自然也是越轻越好,越少越好(大单胎)。


但实现轻量化轮胎并不是一件容易的事。因为轻量化轮胎的实现有个非常重要的前提:轮胎轻量化之后,性能不仅不能减弱,甚至还得提升性能。


因为,新能源汽车的重量和起步速度要远高于燃油汽车,而货车也需要更高的载货量等,这都需要性能更强的轮胎。


这种“既要、又要、还要”的难题肯定不是轮胎企业能够单独解决的,需要轮胎企业联合上下游产业、知名院校研究突破新的材料、新的配方,因此轻量化门槛非常高。


在《中国制造2025》中关于汽车发展的整体规划中强调了“轻量化仍然是重中之重”,“轻量化”已然成为国家的重要战略,越来越多的研究机构和汽车行业将其研究工作的重点放在汽车轻量化上。


如果一家轮胎企业能够突破技术壁垒,实现轻量化轮胎,肯定是值得大力宣传的技术突破。


2、轮胎的强度不变重量越轻


理论上滚动阻力相应越低


关于轮胎的减重还能省油减阻滚动阻力这件事,可以分两块来讨论。


一个是车轮滚阻、另一个就是重量。


我们先来说一个真实的案例:一台轿车自重大概在1.5吨左右,4个橡胶轮胎接触地面。而一台国内铁路上最最常见的C80 型敞车(货运拉煤那种挂车),自重约23吨,一共8个全钢质轮子与钢轨接触。


就是这样2台车,轿车挂空挡,松开手刹,C80敞车也放松所有制动,找2个成年男性全力推动。结果让人感到惊讶不已:费尽全力能推动一台1.5吨的轿车,同时也能把一台重23吨的C80敞车推动起来。


然而我们却压根不可能让一台23吨的重卡动一分一毫。这是为什么呢?


很简单,一切的答案都在“滚阻”二字里。


汽车的轮胎和地面接触的面积大约有一张银行卡那么大,而货车轮胎和钢轨是“线接触”关系,每一个火车的钢制轮子和钢轨的接触面积仅仅相当于“半根横过来的绣花针”,可见接触面积极小。


其次轿车的轮胎因为材质的原因,受到重压之后是会变形的(通常轿车轮胎受压后我们肉眼可见它的变形程度有多大)


而火车的钢制轮对基本接近“纯刚性”,轮组和钢轨受压时的变形量肉眼看不出来(变形量极小)。因此火车轮对的滚动阻力“奇小无比”,23吨的C80敞车一个人就能推动的原因就在这里。


因为车轮刚性越强滚阻越小,相应的能耗就越小。


而车轮本身的重量一样也会影响滚动阻力,重量越大转动惯量相应也越大,发动机在提速时需要更多的动力才能驱动轮胎滚动。


3、没有厂家说自己轮胎轻量化


前面分析完理论,按理说轮胎只要足够轻强度越高就能做到优秀的滚阻。


但实际生活中,为什么就见不到厂家说自己的轮胎轻量化设计呢?


道理很简单,就是轮胎的材料限制过分轻量化的损失大于收益。


首先从轻量化本质是为了低滚阻,轮胎更硬这样轮胎在受压时胎侧形变越小自然滚阻越低。那胎侧的橡胶肯定得多加一点,做得越厚自然硬度越高,但重量势必会超重。


那要减重怎么办呢?只能从胎面橡胶下手减重


比如某品牌轮胎将原有的轮胎花纹深度从9毫米降低到6毫米,既省了胶料还能减少花纹摩擦蠕动带来的滚阻,看似是一个好办法。


但花纹深度降低又会使得轮胎排水能力变弱,与此同时轮胎的使用寿命也降低不少,如此就成了一个死循环。


由于橡胶性能内部的制约,提高轮胎某一性能必然导致另一性能的下降(好像玩游戏时,初始设置任务点数一样),提高滚阻和抓地的是可以在轮胎设计中实现的,但是制造中必然会导致噪声等抓地性能下降。


要操控就得损失滚阻,要经济性低滚阻往往在抓地能力方面和静音能力方面又不够理想。尽管如今不少大厂都有往“全能”方面努力的产品,但多少还是有一些取舍。



就拿一款比较知名的优科豪马V552举例子:


第一是花纹设计上下功夫,采用“准对称”花纹设计,尽可能平衡抓地和滚阻。然后从材料学入手,改用微米级的橡胶添加剂(白炭黑)。让添加剂和强化剂在橡胶内部分布得更均匀、更细腻。加上结构上的加宽和优化,最终得到了能同时照顾到静音、抓地、和滚阻方面的表现。


所以对于传统燃油车来说,这样的轮胎已经可以算是非常全面的了。


轮胎安全=生命安全,如果做不到保证现有的轮胎性能,轻量化轮胎其实是失败的,也是对安装师傅和司机安全不负责。


此外,也建议厂家在上马轻量化产品时一定要慎之又慎,并且要注意理论要和实际相结合,轻量化产品也要注意司机用胎的使用场景。


目前司机用胎环境非常复杂,尤其是卡车轮胎领域,为了多拉货卡车超载现象非常严重,胎压的也远高于标准要求。


因此,轻量化轮胎作为一个新生的事物,性能标准一定要满足于实验室条件的同时,也要充分考虑司机真实使用场景的条件。


文章来源: 途虎养车,车与轮专业测试
 
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