1. Параметри управління шинами і втрати енергії
2. Вимірювання кількісних співвідношень. Співвідношення між енерговитрат $ {R} $ і навантаженням $ {W} $
3. Співвідношення між енерговитрат $ {R} $ і тиском в шині $ {p} $
4. Практика
5. результати
6. Прості обчислення і детальний аналіз
7. Показник економії палива
8. Зміна втрати енергії при обертанні і споживання палива
9. Висновок
10. Терміни і поняття

Зазвичай виробники шин вказують рекомендований тиск повітря в шині для «нормальних» умов експлуатації. На практиці ми часто бачимо дещо іншу картину. Якщо в легковий автомобіль завантажили багаж і чотири пасажири, то який тиск має бути в шині? У європейських автомобілях на задній стороні Крашка бензобака можна виявити таблицю із зазначенням на скільки треба збільшити тиск в шинах в тому чи іншому випадку. З вантажними автомобілями все набагато складніше. Найпоширеніший вантажний автомобіль складається з тягача і напівпричепа, вага цієї зчіпки приблизно 14.5 тонн, шин в цій зчепленні 12 штук. Виробники шин для вантажних автомобілів рекомендують встановлювати наступне тиск в шинах:

• 315/70 R22.5 на рульову вісь тягача 8.5 атмосфер (861.3 кПа)
• 315/70 R22.5 на провідну вісь тягача (спарені колеса) 7.5 атмосфер (759.8 кПа)
• 385/65 R22.5 на тривісний напівпричіп 9.0 атмосфер (911.7 кПа)

Якщо в напівпричіп завантажили 20 тонн вантажу і зчіпка з вантажем важить вже 34,5 тонни. Яке має бути тиск в шинах в цьому випадку? Спробуємо це з'ясувати.

Втрати енергії шин може бути визначена як розсіяна енергія (тепло), що виділяється при обертанні колеса, при просуванні на одну одиницю шляху. Грунтуючись на найпростіших фізичних принципах (закон збереження енергії) втрати енергії $ {R} $ може бути записана як:

$ {R = \ dfrac {(\ text {Енергія на вході в шину - Енергія на виході в шині)}} {\ text {Швидкість}} = \ dfrac {\ text {Втрата енергії в шині}} {\ text {Швидкість }} \ dfrac {W} {m / s}} $ $ (1) \ qquad $

Одиницею вимірювання втрати енергії $ {R} $ служить ват на метр в секунду: $ {\ dfrac {W} {m / s}} $, що еквівалентно одному Ньютону $ {H} $. Незважаючи на те, що одиницею виміру втрати енергії $ {R} $ є Ньютон, втрати енергії при обертанні шини не є «силу», але являє собою енергію на одиницю відстані. В цілому поняття втрати енергії при обертанні, втрата прокатки і тертя кочення розглядаються як еквівалентні поняття і часто взаимозаменяются. Втрати енергії в шині включає в себе втрату гистерезиса , Аеродинамічний опір, а також тертя між шиною і дорожньою поверхнею. Втрати гістерезису є головним компонентом і складають близько 90-95% від всієї втрати енергії в шині.

Втрати енергії або тертя кочення є одним з найбільш важливих властивостей шин через свого практичного застосування. Дослідники й інженери вивчають дане питання протягом уже майже трьох десятиліть. Деякі з найбільш важливих досліджень включають дослідження матеріалів виготовлення шини, способів виробництва шин, ефект тертя кочення і споживання палива, а також ефект взаємодії дороги і транспортного засобу.

Споживання палива і втрати енергії шин для всіх типів автомобілів стають все більш важливими проблемами з огляду на негативних екологічних ефектів (забруднення повітря і глобальне потепління) і з огляду на економічних витрат (висока вартість палива).

У шинної промисловості, в свою чергу, були розроблені шини, що дозволяють ефективно витрачати паливо за допомогою зниження втрати енергії в шинах. Навантаження на шину і тиск, швидкість транспортного засобу, кількість зупинок і конструкція транспортного засобу (аеродинамічна форма) є параметрами, що впливають на втрати енергії в шинах. Властивість дорожнього полотна є зовнішнім фактором і теж робить істотний вплив на витрату палива.

• У даній статті розглядається вплив завантаження шини $ {W} $ і тиску в шині $ {p} $ на втрати енергії, яка впливає на споживання палива.
• Також детально обговорюються можливі комбінації завантаження і тиску шини в залежності від споживання палива через зміни втрати енергії в шині $ {R} $.

Параметри управління шинами і втрати енергії

Навантаження на шину і тиск повітря в шині є двома контрольованими параметрами (які водій може змінити), що дозволяють контролювати втрати енергії. Тертя кочення змінюється при зміні цих параметрів. Чим менше тертя кочення, тим ефективніше використовується паливо, тобто ньому нижче споживання палива. З основних фізичних принципів очевидно випливає, що зі збільшенням навантаження на шину $ {W} $ збільшується тертя кочення $ {R} $. Навпаки, зі збільшенням тиску $ {p} $ енерговитрат $ {R} $ знижується. Але це всього лише якісні співвідношення, які досить марні для кількісного аналізу. Для подальшого кількісного аналізу варто перш за все визначити точні кількісні співвідношення між енерговитрат $ {R} $ і контрольованими параметрами $ {p} $ і $ {W} $.

Використовуючи стандартні умови навантаження і тиску в шині для вантажних шин в якості відправних точок відносні величини втрати енергії будуть розраховані для певних умов перевантаження, зазвичай від + 10% до + 100% до рекомендованої завантаженні при різних рівнях тиску в шині. Дані умови перевантаження і тиску схожі на реальні умови при пересуванні транспортного засобу. При установці на транспортний засіб центральної системи накачування шин у водія з'являється контроль над даними параметрами (навантаження на шину і тиск в шині виводиться на моніторі в кабіні водія). Таким чином, вплив даних параметрів системи на втрати енергії в шинах розглядається з точки зору управління транспортним засобом. Тут ми розглянемо збільшення споживання палива в залежності від навантаження на шини. Також запропонуємо досить простий метод для оптимізації використання палива за допомогою зміни контрольних змінних: навантаження на шину і тиску в шині.

Вимірювання кількісних співвідношень. Співвідношення між енерговитрат $ {R} $ і навантаженням $ {W} $

Використовуючи метод енергетичного балансу можна вивести основне рівняння, що описує співвідношення втрати енергії $ {R} $ в залежності від навантаження на шину $ {W} $ при постійному рівні тиску в шині $ {p} $:

$ {R = (h \ cdot d \ cdot \ dfrac {w} {A}) \ cdot W} $ $ (2) \ qquad $

де $ {h} $ - Гістерезисні співвідношення, $ {d} $ - деформація шини, $ {w} $ - ширина сліду шини, $ {A} $ - площа сліду шини, $ {W} $ - рівень навантаження на шину. У різних дослідженнях було показано, що близько 95% втрати енергії може бути пояснено за рахунок гістерезису шини. Значення втрати енергії $ {R} $ для трьох типових розмірів легкових шин тіпаразмера Р195 / 75R14 і радіальної середньої вантажний шини 11R22.5, при трьох різних значеннях навантаження при постійному рівні тиску в шині $ {p} $ були виміряні і показані на графіку. Всі залежності між $ {R} $ і $ {W} $ виявилися лінійними, типовий графік представлений на малюнку 1.

Мал. 1: Опір коченню (втрати енергії шини $ {R} $) і Навантаження для легкових і вантажних шин.
Обидві величини вимірюються в Ньютона $ {N} $.

Даний результат дозволяє спростити рівняння 2 наступним чином:

$ {R = C_1 \ cdot W} $ $ (3) \ qquad $

де $ {C_1 = \ dfrac {(h \ cdot d \ cdot w)} {A}} $ - константа або кут нахилу лінійної функції. В середньому кут нахилу (коефіцієнт $ {C_1} $) становить 0.010 для вантажного автомобіля і 0.0078 для легкового. Відомо, що деформація шини $ {d} $ збільшується з рівнем навантаження на шину $ {W} $, але в той же час параметри сліду шин $ {w} $ і $ {A} $ одночасно змінюються так, що відношення $ {\ dfrac {d \ cdot w} {A}} $ залишається майже незмінним. Значення $ {h} $ для даних спостережень виявилися незалежними від рівня навантаження на шину $ {W} $. З чого ми можемо зробити висновок, що втрати енергії шини $ {R} $ прямопропорційна навантаженні на шину $ {W} $ (див. рівняння 3 ).

Співвідношення між енерговитрат $ {R} $ і тиском в шині $ {p} $

Незважаючи на те, що на підставі основних фізичних принципів, очевидно, що втрати енергії $ {R} $ і тиск в шині $ {p} $ обернено пропорційні, точне співвідношення між цими двома величинами не відомо. Загальне рівняння може бути записано у вигляді:

$ {R = C_2 \ cdot \ dfrac {1} {p ^ x}} $ $ (4) \ qquad $

де $ {C_2} $ - константа, що включає в себе значення $ {h} $ і $ {W} $. Показник ступеня $ {x} $ для тиску $ {p} $ повинен бути знайдений для отримання точного кількісного співвідношення між енерговитрат $ {R} $ і тиском в шині $ {p} $. Це можна здійснити двома способами: прямим експериментальним і за допомогою регресії. Обидва методи описані далі.

Експериментальний метод - Дані для втрати енергії $ {R} $ для декількох типів легкових шин (P175 / 80R13, P195 / 75R14, P205 / 75R15 і P225 / 60R15) і декількох вантажних шин (11R22.5 і 295 / 75R22.5) були отримані як функція, що залежить від рівня тиску в шині при фіксованому навантаженні на шину. Графіки залежності втрати енергії $ {R} $ від рівня тиску в шині $ {p} $ були побудовані і за допомогою даних графіків була отримана кількісна оцінка показника ступеня $ {x} $ з рівняння 4 . Результати представлені в таблиці 1 .

Таблиця 1: Показник ступеня $ {x} $ при тиску в шині для легкових і вантажних шин

Розміри шини Ступінь $ {x} $ P175 / 80R13 0.5237 P205 / 75R14 0.5140 P205 / 75R15 0.4902 295 / 75R22.5 0.4968 295 / 75R22.5 0.5326

Як видно з результатів вимірювань середнє значення показника ступеня $ {x} $ з рівняння 4 становить близько $ {0.5} $. Типовий графік залежності втрати енергії від рівня тиску в шині для легкового автомобіля (P195 / 75R14) і вантажівки (295 / 75R22.5) представлений на малюнку 2

Мал. 2: Залежність втрати енергії $ {R} $ (вимірюється в Ньютона $ {N} $) і рівня тиску в шині $ {p} $ (Вимірюється в кілопаскалях $ {kPa} $)

Регресійний аналіз - рівняння 2 явно не містить змінну тиску $ {p} $. Внаслідок чого рівняння 2 може бути модифіковано через залежність деформації шини $ {d} $ від рівня тиску в шині $ {p} $. Емпірично може бути отримано рівняння залежності площі сліду шини $ {A} $ від деформації шини $ {d} $, радіусу шини $ {r} $ і ширини профілю шини $ {s} $:

$ {A = 1.85 \ cdot d ^ {2/3} \ cdot r ^ {1/3} \ cdot s} $ $ (5) \ qquad $

Ширина сліду шини $ {w} $ становить приблизно 75% від ширини профілю шини $ {s} $, отже рівняння 5 може бути представлено як:

$ {\ Dfrac {A} {w} = 2.85 \ cdot d ^ {2/3} \ cdot r ^ {1/3} \ cdot s} $ $ (6) \ qquad $

Визначивши скоригований на тиск коефіцієнт жорсткості пружини $ {K} $ як $ {K = \ dfrac {W} {d \ cdot p}} $, деформацію шини $ {d} $ можна представити у вигляді:

$ {D = \ dfrac {W} {K \ cdot p}} $ $ (7) \ qquad $

Замінюючи вираз для деформації шини $ {d} $, рівняння 6 може бути записано як:

$ {\ Dfrac {A} {w} = 2.50 \ cdot {(\ dfrac {W} {K \ cdot p})} ^ {2/3} \ cdot r ^ {1/3}} $ $ (8) \ qquad $

Таким чином рівняння 2 може бути представлено у вигляді:

$ {R = \ dfrac {C_3} {{(K \ cdot p \ cdot r)} ^ {1/3}}} $ $ (9) \ qquad $

рівняння 9 може також бути записано в формі:

$ {R = \ dfrac {C_4} {p ^ {0.33}}} $ $ (10) \ qquad $

де $ {C_4 = \ dfrac {C_3} {{(K \ cdot r)} ^ {1/3}}} $ є константою.

Таким чином відповідно до експериментального методу показник ступеня $ {x} $ з рівняння 4 становить близько 0.5. Однак, регресійний аналіз показав, що $ {x = 0.33} $. Варто відзначити, що в регресійному аналізі використовувалося безліч наближень і рівнянь, з чого випливає, що значення показника ступеня, отримане в результаті, також є приблизними. Показник ступеня $ {x} $, отриманий в ході експерименту був приблизно однаковий для всіх розглянутих типів шин, тому в подальшому аналізі ми будемо дотримуватися саме цієї оцінки.

Таким чином, рівняння залежності втрати енергії $ {R} $ від рівня тиску в шині $ {p} $ представляється в такий спосіб:

$ {R = C_2 \ cdot \ dfrac {1} {p ^ {0.5}}} $ $ (11) \ qquad $

Практика

Шину закріпили у динамометричного колеса діаметром $ {1.7 \, м} $. Змінюючи початкову навантаження на шину до $ {W_1} $ і тиск до рівня $ {p_1} $ нове значення втрати енергії $ {R_1} $ може бути розраховане відповідно до стандартних процедур, що застосовуються для різних видів пневматичних шин в стійкому стані при рівномірному русі по рівній поверхні . Процентне зміна тертя кочення і навантаження на шини для різних типів шин представлено в таблиці 2 .

Таблиця 2: залежність зміни тертя кочення від навантаження на шини

Розміри шини $ {W_1} $
в Ньютона $ {p_1} $
в кілопаскалях $ {R_1} $
в Ньютона Збільшення
$ {W} $% Збільшення
$ {R} $% Легкові шини P175 / 80R13 2736 207 36 + 33% + 31% P195 / 75R14 3238 207 28.6 + 33% + 30% P205 / 75R15 3705 207 42.2 + 33% + 33% P225 / 60R15 3678 207 33.9 + 33% + 34% Вантажні шини 11R22.5 17700 586 185.1 + 17% + 16% 295 / 75R22.5 12620 828 81.3 + 200% + 195% 295 / 75R22.5 6310 483 44.2 + 300% + 307%

результати

Кількісні співвідношення. два рівняння 3 і 11 :

$ {R = C_1 \ cdot W} $ $ (3) \ qquad $ $ {R = C_2 \ cdot \ dfrac {1} {p ^ {0.5}}} $ $ (11) \ qquad $

є основними для визначення кількісного співвідношення між енерговитрат $ {R} $ параметрами навантаження на шину $ {W} $ і тиском в шині $ {p} $. Ці рівняння використовуються для подальшого обговорення зміни втрати енергії при перевантаження шини і того, як впливає надлишок в тиску в шинах на витрату палива.

Прості обчислення і детальний аналіз

Експериментальним шляхом було виявлено, що втрати енергії $ {R} $ лінійно залежить від навантаження на шину $ {W} $ при збільшенні $ {W} $ до 70% для більшості шин, які були розглянуті. Для однієї з вантажних шин лінійна залежність збереглася аж до збільшення навантаження до 300%. Відносне збільшення навантаження на шину і відповідне процентне збільшення втрати енергії ми і будемо використовувати в подальшому аналізі. Залежність процентного збільшення втрати енергії від процентного збільшення навантаження на шину для всіх типів розглянутих шин зображено малюнку 3 .

Мал. 3: Процентне збільшення втрати енергії $ {\ text {Increase in} R \ text {,%}} $ як функція процентного збільшення навантаження на шину $ {\ text {Increase in Load} W \ text {,%}} $

Графік лінійної функції, зображений на малюнку 3 відповідає рівнянню:

$ {Y = 1.0154 \ cdot X - 1.8735} $ $ (12) \ qquad $

в якому коефіцієнт кореляції $ {R ^ 2 = 0.9987} $ свідчить про лінійну залежність. Вільна константа становить приблизно $ {+ 1.87 \ text {%}} $ і може бути інтерпретована як міра ваги шини. Так вага шини P195 / 75R14 виходить 62 Ньютона, що приблизно відповідає дійсності.

Як було згадано вище, лінійне співвідношення між енерговитрат $ {R} $ і навантаженням на шину $ {W} $ швидше за все є загальним для всіх типів шин. Прості обчислення втрати енергії $ {R} $ для різних навантажень і рівня тиску для вантажної шини 11R22.5 описані далі.

Рекомендована виробником навантаження на шину $ {W_1} $, рівень тиску $ {p_1} $ і відповідне значення втрати енергії $ {R_1} $ були використані в якості відправних точок для аналізу:

$ {W_1 = 17700 H} $, $ {p_1 = 580 \, \ text {kPa}} $, $ {R_1 = 185 H} $.

Відносне відсоткове збільшення втрати енергії для деяких рівнів перевантаження було представлено раніше в таблиці 2 . Наприклад, 70% збільшення навантаження на шину відповідає 70% збільшення втрати енергії, тобто $ {1.7W_1} $ відповідає $ {1.7R_1} $. Збільшивши навантаження на шину в два рази до $ {W_2 = 2W_1} $, що відповідає 100% перевантаження, втрати енергії також збільшиться в два рази до рівня $ {R_2 = 2R_1} $ при постійному рівні тиску $ {p_1} $.

Далі виникає питання: якщо рівень перевантаження дорівнює $ {W_2} $, який повинен бути новий рівень тиску в шині $ {p_2} $, щоб рівень втрати енергії залишався незмінним $ {R_1} $?

використовуючи рівняння 3 і 11 новий рівень тиску може бути розрахований, він дорівнює $ {4p_1} $.

Логічно випливає питання: яким має бути рівень тиску в шині $ {p_3} $, що відповідає рівню втрати енергії $ {R_2 = 2R_1} $ при рівні навантаження $ {W_1} $? Використовуючи ті ж рівняння рівень тиску $ {p_3} $ дорівнює $ {p_3 = 0.25p_1} $. Ці граничні значення рівня тиску $ {4p_1} $ і $ {0.25p_1} $ практично не застосовні при управлінні транспортним засобом. Зазвичай рівень тиску в шині не може перевищувати рекомендований рівень $ {p_1} $ в чотири рази, так як даний рівень тиску швидше за все перевищує рівень тиску, при якому шина може лопнути, що робить керування транспортним засобом небезпечним. Також шина не надійна у використанні при тиску в шині, що становить лише чверть від рекомендованого рівня, так як шина може порватися і пошкодити обід колеса. Дані значення рівня тиску $ {4p_1} $ і $ {0.25p_1} $ отримані за допомогою теоретичних розрахунків і не застосовні в реальних умовах.

Розглянемо середній рівень тиску в шині, скажімо $ {1.5p_1} $. Виходячи з тих же міркувань, втрати енергії $ {R_3} $, відповідна навантаженні на шину $ {2W_1} $ і рівню тиску $ {1.5p_1} $, приблизно дорівнює $ {1.63R_1} $.

Іншими словами, при дворазовому збільшенні навантаження на шину і збільшенні тиску в 1.5 рази, рівень втрати енергії знизиться на 37% від рівня $ {R2 = 2R_1} $ до $ {1.63R_1} $.

Аналогічно при перевантаженні в $ {1.5W_1} $ і рівні тиску в шині $ {2.25p_1} $ рівень втрати енергії збережеться колишнім і дорівнюватиме $ {R_1} $. Значення втрати енергії при різних значеннях навантаження і тиску в шині представлені в таблиці 3 .

Таблиця 3: Відносні значення рівня тиску в шині і втрати енергії при різному навантаженні на шину

Навантаження (Н) Тиск (кПа) втрати енергії (Н) $ {W_1} $ $ {p_1} $ $ {R_1} $ $ {W_2 = 2W_1} $ $ {p_1} $ $ {R_2 = 2R_1} $ $ {W_2 = 2W_1} $ $ {p_2 = 4p_1} $ $ {R_1} $ $ {W_1} $ $ {p_3 = 0.25p_1} $ $ {R_2 = 2R_1} $ $ {W_2 = 2W_1} $ $ {p_4 = 1.5p_1} $ $ {1.63R_1} $ $ {W_3 = 1.5W_1} $ $ {p_5 = 2.25p_1} $ $ {R_1} $

Ступінь перевантаженості шини і ступінь збільшення тиску в шині повинні бути нижче певних лімітів безпечного використання. Перевантаження шини і / або зміна рівня тиску в шині надзвичайно сильно впливає на втрати енергії, що в свою чергу сильно впливає на споживання палива транспортним засобом.

Як згадувалося раніше, втрати енергії обернено пропорційна рівню тиску в шині. Це означає, що збільшення тиску може частково або повністю компенсувати ефект від обмежень рівня навантаження на шину. Припустимо, що рівень навантаження на шину збільшений до рівня $ {1.1W_1} $. Яким повинен бути рівень тиску в шині, щоб зберегти рівень втрати енергії на початковому рівні $ {R_1} $?

вікорістовуючі Рівняння 11 новий рівень тиску дорівнює $ {1.21p_1} $. Необхідні рівні тиску можуть бути також отримані для перевантажень в $ {10 \ text {%}, 20 \ text {%}, 30 \ text {%}, 40 \ text {%} і 50 \ text {%}} $. Результати обчислень представлені в таблиці 4 .

Таблиця 4: Умови перевантаження і необхідний рівень тиску для підтримки постійного рівня втрати енергії

Навантаження (Н) Рівень перевантаження втрати енергії (Н) Необхідний рівень тиск (кПа) $ {W_1} $ $ {R_1} $ $ {p_1} $ $ {1.1W_1} $ $ {+ 10 \ text {%}} $ $ { R_1} $ $ {1.21p_1} $ $ {1.2W_1} $ $ {+ 20 \ text {%}} $ $ {R_1} $ $ {1.44p_1} $ $ {1.3W_1} $ $ {+ 30 \ text { %}} $ $ {R_1} $ $ {1.69p_1} $ $ {1.4W_1} $ $ {+ 40 \ text {%}} $ $ {R_1} $ $ {1.96p_1} $ $ {1.5W_1} $ $ {+50 \ text {%}} $ $ {R_1} $ $ {2.25p_1} $

Збільшення рівня тиску в шині може бути недорогим і зручним способом зниження тертя кочення при збільшенні навантаження на шину. Дані поєднання параметрів навантаження і тиску швидше за все будуть підтримувати постійний рівень споживання палива, так як втрати енергії в шині зберігається на рівні $ {R_1} $. Однак, водій транспортного засобу повинен мати на увазі, що збільшення рівня тиску в шинах робить рух більш жорстким і менш комфортним.

Показник економії палива

До того ж до втрати енергії, споживання палива залежить від характеристик транспортного засобу, манери водіння, частоти зупинок і руху по завантажених дорогах.

Тут розглядається зниження споживання палива тільки від втрати енергії в шинах. За останні два десятиліття близько 70% зниження втрати енергії для пневматичних шин було досягнуто за рахунок зміни конструкції шин з кутового на радіальний. Перше питання, яке виникає в зв'язку з цим звучить наступним чином: скільки палива може бути зекономлено при певному процентному зміну в втрати енергії? Показник збереження палива $ {F} $ може бути визначений як:

$ {F = \ dfrac {\ text {Зміна споживання палива%}} {\ text {Зміни втрати енергії%}}} $ $ (13) \ qquad $

Деякі дослідники опублікували експериментальні дані зміни споживання топ лива в залежності від тертя кочення. Д.Шурінг (Schuring D) в своїх доповідях презентував детальні дані експериментів для різних типів шин. Результати його дослідження показали, що значення $ {F} $ становить приблизно $ {3-4 \ text {%}} $ зниження втрати енергії заощаджує близько $ {1 \ text {%}} $ споживання палива для вантажних шин і $ {5- 7 \ text {%}} $ зниження втрати енергії заощаджує $ {1 \ text {%}} $ палива для легкових шин. Ці значення отримані для радіальної конструкції шин (див. малюнок 4) .

Зміна втрати енергії при обертанні і споживання палива

Далі розглянемо вплив збільшення втрати енергії на споживання палива вантажним автомобілем. У табліці 2 були представлені деякі результати. Наприклад, коли шина перевантажена на 70%, втрати енергії збільшується відповідно на 70%. Виходячи з цього, можна припустити, що при перевантаженні в 100% втрати енергії також збільшиться в два рази при постійному рівні тиску в шині $ {p_1} $. Ці результати є збільшення на одну шину.

Використовуючи результати Д.Шурінга, можна зробити висновок, що 100% збільшення в втрати енергії шини збільшить споживання палива на 25-30%. Зазвичай вантажний автомобіль або автобус їздить на 4, 6 або 12 шинах. Таким чином, коли транспортний засіб перевантажено в два рази, споживання палива збільшується в 2-2.8 разів. Це означає, що водій транспортного засобу може зробити дві або більше поїздок при первісному рівні завантаження $ {W_1} $ при стандартному тиску в шині $ {p_1} $ споживаючи стільки ж палива, що і при подвійний перевантаження. Іншими словами, попередній аналіз підводить нас до висновку, що витрати палива на два рейси при нормальному навантаженні на шини будуть трохи менше, ніж на один рейс при 100% навантаженні. При цьому, одне і теж кількість вантажу буде перевезено.

Далі ми порівняємо два випадки:

випадок 1 (нормальне завантаження і два рейси)

випадок 2 (дворазова перевантаження і один рейс).

Недоліком першого випадку є додатковий час перевезення і додаткові витрати на ще один рейс. З точки зору використання шин в першому випадку на них прийдеться проїхати подвійну дистанцію, однак у другому випадку термін корисної дії також скоротиться через перевантаженість.

Стандартні обчислення вище показали, що при дворазової перевантаження шин $ {2W_1} $ втрати енергії зростає на 100%, що викликає збільшення споживання палива на 25-30%. Більш того, як було показано вище, збільшення тиску в шинах на 50% до рівня $ {1.5p_1} $ знижує втрати енергії на 63% або споживання палива на 8-10%. Водій транспортного засобом повинен враховувати ці фактори. Витрати на споживання палива, як правило, є основною статтею витрат на рейс. Знання значень втрати енергії при різних рівнях навантаження на шину і рівнях шинного тиску можуть допомогти в зниженні і оптимізації споживання палива. Можливо при невеликому збільшенні навантаження на шини понад стандартного значення водієві варто трохи збільшити рівень тиску в шинах таким чином, що витрати управління транспортним засобом (вартість палива і вартість шин) досягають мінімуму.

Які керують транспортними засобами також варто взяти до уваги можливі комбінації навантаження і тиску в шинах, представлених в таблиці 4 . Даний аналіз дозволяє за допомогою контролю навантаження на шину і тиску знижувати споживання палива.

Висновок

Вантажний автомобіль або автобус, що провозять вантаж з дворазовим збільшенням навантаження на шини від рекомендованого рівня, споживає на 30% більше палива, ніж при рекомендованому виробником рівні завантаженості. Водій транспортного засобу може змінювати рівень навантаження на шину і рівень тиску в шині. Зміна тиску в шинах це простий спосіб оптимізації споживання палива транспортним засобом. Збільшення рівня тиску в шинах є недорогим і зручним способом зниження споживання палива як для легкового, так і для вантажного транспорту.

Терміни і поняття

Гістерезис - це відставання (по крайней мере, якщо перевести це слово з грецької мови), тобто явище, при якому шина стикаючись з дорогою, деформується з запізненням, а потім із запізненням повертається до первісної форми. На практиці шини з високим гістерезисом (м'які / липкі) мають більш сильним опором коченню, шини же з низьким гістерезисом будуть володіти явно меншим опором, що буде більш економити ваш паливо. детально в Вікіпедії .

Переклад одиниць вимірювання тиску:
1 атм = 101325 Па = 101.325 кПа
1 бар = 0,1 Мпа
1 бар = 10197.16 кгс / м2
1 бар = 10 Н / см2
1 Па = 1000МПа
1 МПа = 7500 мм. рт. ст.
1 МПа = 106 Н / м2
1 мм рт.ст. = 13.6 мм вод.ст.
1 мм вод.ст. = 0.0001 кгс / см2
1 мм вод.ст. = 1 кгс / м2