Технология шин с низким сопротивлением качению

На фоне трансформации автомобильной промышленности в сторону энергосбережения и снижения выбросов углерода шины, являясь единственным компонентом транспортного средства, соприкасающимся с дорогой, оказывают решающее влияние на общее энергопотребление транспортного средства за счет оптимизации своих характеристик.

Низкое сопротивление качению (DR) протекторов шин, основным наполнителем которых является диоксид кремния, достигается за счет точного проектирования состава и контроля технологического процесса, обеспечивая высокую эффективность баланса между сопротивлением качению и сцеплением. Это стало одной из ключевых технологий повышения топливной экономичности бензиновых автомобилей и увеличения запаса хода электромобилей.

Ключевая технологическая логика низкого сопротивления качению протекторов шин заключается в снижении потерь энергии при качении шины за счет оптимизации взаимодействия резиновой матрицы и добавок. Традиционные протекторы шин в основном используют сажу в качестве основного упрочняющего агента. Хотя это обеспечивает хорошую износостойкость, способ связывания сажи с молекулами резины легко вызывает высокое внутреннее трение, что приводит к значительным потерям энергии в виде тепла при качении.

Основное инновационное решение в протекторах шин с низким сопротивлением качению заключается во введении диоксида кремния (silica) в качестве основного упрочняющего агента в сочетании со специальным силановым связующим агентом для достижения эффективного связывания резины и диоксида кремния. Это фундаментально снижает внутреннее трение резинового материала, тем самым уменьшая сопротивление качению шины. Кроме того, в состав включены новые экологически чистые пластификаторы и высокоэффективные антиоксиданты, чтобы гарантировать низкое сопротивление качению, одновременно учитывая механические свойства и срок службы протектора.

Низкое сопротивление качению и повышенная энергоэффективность являются основными преимуществами протекторов с низким сопротивлением качению. Сопротивление качению является одним из главных факторов сопротивления при движении транспортного средства, составляя 20%-30% от общего сопротивления качению автомобиля. Для бензиновых автомобилей шины с низким сопротивлением качению уменьшают потери мощности двигателя.

Фактические измерения показывают, что снижение сопротивления качению на 10% может снизить расход топлива на 3%-5%. Исходя из годового пробега 20 000 км и расхода топлива 8 литров на 100 км, это соответствует годовой экономии топлива в 48-80 литров, значительно снижая эксплуатационные расходы.

Для электромобилей снижение сопротивления качению оказывает еще более прямое влияние на увеличение запаса хода. При одинаковом количестве электроэнергии протекторы с низким сопротивлением качению могут увеличить запас хода электромобилей на 5%-8%, эффективно снимая «тревогу по поводу запаса хода» у потребителей. Это преимущество не только отвечает требованиям потребителей в отношении энергосбережения и сокращения выбросов, но и соответствует глобальной тенденции развития автомобильной промышленности по пути "двойного углерода", становясь ключевым направлением научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ производителей шин.

Сильное сцепление на мокрой дороге — еще одно большое преимущество шин с низким сопротивлением качению, значительно повышающее безопасность движения. Безопасность на мокрой дороге зависит от способности шины быстро отводить воду и предотвращать аквапланирование.

По сравнению с традиционной сажей, диоксид кремния имеет большую удельную поверхность и уникальную пористую структуру. В сочетании со специальным дизайном рисунка протектора он создает эффективные каналы дренажа между шиной и дорожным покрытием, быстро удаляя скопившуюся воду.

Одновременно комбинация диоксида кремния и резины обеспечивает превосходное сцепление на мокрой дороге, эффективно увеличивая коэффициент сцепления шины на мокрых поверхностях и сокращая тормозной путь. Соответствующие тестовые данные показывают, что транспортные средства, оснащенные шинами с низким сопротивлением качению на основе диоксида кремния, могут сократить тормозной путь на 3-5 метра по сравнению с традиционными шинами при экстренном торможении на мокрой дороге со скоростью 80 км/ч.

Эта разница может быть решающей для безопасности движения в ситуациях экстренного уклонения. Более того, такие шины обеспечивают превосходную устойчивость при поворотах и смене полосы движения в дождливую погоду, обеспечивая всестороннюю защиту безопасности транспортного средства.

Несмотря на свои значительные преимущества, составы протекторов с низким сопротивлением качению (DR) также имеют определённые недостатки, а именно несколько меньшую износостойкость в экстремальных условиях по сравнению с обычными протекторами. Этот недостаток тесно связан с основной логикой конструкции состава: для снижения сопротивления качению плотность сшивки резины регулируется соответствующим образом, количество упрочняющих агентов уменьшается или их дисперсия оптимизируется. Это в некоторой степени снижает твердость и износостойкость материала протектора.

Под «экстремальными условиями» здесь в основном понимаются сценарии, такие как длительное движение на высокой скорости, частое быстрое ускорение и торможение, движение по сложным грунтовым дорогам и эксплуатация с большой нагрузкой. В этих сценариях трение между протектором и дорогой значительно увеличивается, и скорость износа за единицу времени значительно возрастает.

Фактические данные об использовании показывают, что при длительной езде на высокой скорости срок службы составов протекторов с низким DR сокращается на 10%-15% по сравнению с обычными протекторами; при движении по грунтовым дорогам разница в износе может увеличиваться до более чем 20%.

Важно отметить, что более низкая износостойкость шин с низким сопротивлением качению не является абсолютным дефектом производительности, а представляет собой результат компромисса между энергоэффективностью и износостойкостью в конструкции состава.

Это ограничение заметно только в экстремальных условиях. В типичных режимах вождения, таких как повседневные поездки в городском цикле и обычное движение по автомагистралям, их износостойкость вполне достаточна для нормального использования потребителями, а срок службы составляет 40 000–60 000 км, что незначительно отличается от обычных шин. Поэтому потребителям не нужно чрезмерно беспокоиться об износостойкости при выборе шин; им следует выбирать шины в зависимости от основных условий эксплуатации.

Для пользователей, которые в основном используют шины для поездок в городском цикле и движения по автомагистралям, преимущества шин с низким сопротивлением качению в плане энергосбережения и безопасности более выражены, что делает их оптимальным выбором.

Однако для пользователей, которые часто ездят по грунтовым дорогам, испытывают большие нагрузки или требуют экстремальной износостойкости (например, строительная техника и дальнобойные грузовики), обычные составы с высокой износостойкостьюшин являются лучшим выбором.