Page 50 - 《橡塑技术与装备》2018年4期（2月下半月橡胶）

橡塑技术与装备（塑料） CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT (PLASTICS)

车轮滚动阻力的测试方法和设备

的比较分析

姚舜，吴继业，余俊涛，陈野风，朱常龙
( 南京工业大学，江苏 南京 211816)

摘要 ： 介绍了汽车行驶过程中车轮所受到的滚动阻力的力学模型，并指出用实验方法测量车轮滚动阻力的必要性。详细分析
了 ISO28580-2009 标准中规定的测试方法 —— 测力法和测扭矩法的具体原理。最后对比分析两种测量车轮滚动阻力的设备，结
果表明 ：平带试验机在测量原理上相较于单转鼓试验机具有更高的测量准确度。
关键词 ： 车轮 ；滚动阻力 ；单转鼓试验机 ；平带试验机 ；测量
中图分类号 ： U467.5 文章编号 ： 1009-797X(2018)04-0028-04
文献标识码 ： B DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2018.04.007

目前全世界都在推广低油耗轮胎，以响应节能 1 车轮滚动阻力的模型及其局限性
减排和低碳出行的大趋势。在诸多影响车辆公路行驶 1.1 车轮滚动阻力的力学模型及其局限性
油耗的因素中，除了汽车内部机械传动的摩擦消耗以 根据经典力学里中关于滚动摩阻的定义，当两个
外，汽车轮胎的滚动阻力所占到的油耗损失达到了 相互接触物体有相对滚动趋势或者产生相对滚动时，
[1]
20﹪ 。试验证明，滚动阻力降低 15﹪~30﹪，可相 在接触处由于变形产生的阻碍现象称为滚动摩阻。当
[2]
应节省燃料油耗 3﹪~6﹪ 。不仅滚动阻力对汽车的 车辆在一般硬质地面上行驶时，轮胎显然会受到滚动
燃油经济性有直接影响，而且滚动阻力系数越大，轮 摩阻的作用。其中轮胎的主要成分是橡胶，属于粘弹
胎的磨损也越严重。如今滚动阻力现在已经被定为轮 性材料，受到压力时会产生较大的变形。而路面是硬
胎六大使用性能指标之一，被写入很多国家关于汽车 质材料，受压时产生的变形较小。
市场准入的标准 [3] 。可见，从经济性，环保性和安全 车轮滚动阻力的力学模型如图 1 所示。车轮滚动
性的角度考虑，研制低滚动阻力系数的轮胎具有重要 时所受到地面的支持力 F z 不再通过车轮圆心，而是向
的意义。但相比汽车轮胎的纵向载荷和驱动力（或制 滚动前方偏移了一小段距离 a。根据车轮竖直方向上
动力），滚动阻力的值小很多，因此实验误差会对实 受力平衡，车辆的重力（车轮负荷）W 与地面的支持
验结果的准确性产生很大影响，这是滚动阻力测量的 力大小相等方向相反，两者共同组成了一个力偶 M f1 ，
最大困难之一。新研制出来的轮胎需要按照严格规定 大小为 F z ·a 或 W·a, 此即为滚动摩阻力偶。其中 a 定
的测量标准，使用精密的试验设备进行滚阻测量，并 义为滚阻系数，具有长度的量纲，相当于“力偶臂”
在后续进行一系列修正补偿，以保证该轮胎拥有低滚 这个物理量。但是，以上的力学模型没有考虑轮胎迟
动阻力的特性。 滞效应的影响，而且实际中难以直接测量滚阻系数 a
ISO28580—2009 是世界上关于汽车测试广泛使 的大小，因此对实际测量车轮滚动阻力参考意义不大。
用、依照的标准之一。但是对于其中所述的测试原理 1.2 车轮滚动阻力的其他模型及其局限性
和公式，该标准规范中却未进一步说明。为了进一步 随着时代的进步，研究人员尝试从一些新的角度
加深人们对该标准中相关内容的认识，本文从理论力 描述车轮的滚动。但是车轮滚动受许多复杂因素影响。
学中滚动摩阻的理论出发，详细分析了 ISO28580— 车轮滚动现象不仅是宏观上的滚动和微观上的滑移的
2009 中采用的两种测量方法，即测力法和测扭矩法。 结合，而且由于轮胎是黏弹性材料，滚动时受弹性迟
最后通过对比分析指出 ：从原理的角度上考虑，使用
平带试验机测量车轮滚动阻力系数相对于用单转鼓试 作者简介 ：姚舜（1997-），男，学生，就读于南京工业大
学安全工程专业。
验机测量具有更高的准确度。
收稿日期 ：2017-10-21
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