Γνωρίζετε κάτι για τα ελαστικά χαμηλής αντίστασης κύλισης;

Ελαστικά χαμηλής αντίστασης κύλισης: ένας απλούστερος τρόπος εξοικονόμησης καυσίμου.

Στην «Έκθεση εμπιστοσύνης ελαστικών χαμηλής αντίστασης κύλισης» που κυκλοφόρησε τον Απρίλιο του 2020 από το Αμερικανικό Συμβούλιο για την αποτελεσματικότητα των φορτίων, ο Yunsu Park, Διευθυντής Μηχανικής, επεσήμανε ότι «η αντίσταση κύλισης αντιπροσωπεύει το 30% έως 33% του κόστους καυσίμου των φορτηγών. Τα ελαστικά χαμηλής αντίστασης κύλισης είναι ένας απλός τρόπος για τους στόλους να μειώσουν την κατανάλωση καυσίμου και το πιο σημαντικό, δύσκολα αυξάνουν το κόστος.

Κοιτάζοντας τον κόσμο συνολικά, η πρώτη περίπτωση βαρέων φορτηγών μεγάλων αποστάσεων που χρησιμοποιούν ελαστικά χαμηλής αντίστασης κύλισης εμφανίστηκε στις Ηνωμένες Πολιτείες τη δεκαετία του 1990. Μια εταιρεία μεταφορών που ονομάζεται Schneider National αντικατέστησε τα ελαστικά του στόλου της με ελαστικά χαμηλής αντίστασης κύλισης το 1998 και σύμφωνα με αναφορές δοκιμών, η απόδοση καυσίμου βελτιώθηκε κατά 3,5 τοις εκατό.

Αν και η βελτίωση της απόδοσης του καυσίμου κατά 3 τοις εκατό μπορεί να φαίνεται μικρή, μπορεί να μεταφραστεί σε σημαντική εξοικονόμηση καυσίμου και μειωμένο κόστος λειτουργίας για βαρέα φορτηγά που λειτουργούν για μεγάλες χρονικές περιόδους.

Γιατί τα ελαστικά χαμηλής αντίστασης κύλισης εξοικονομούν καύσιμα; 

«Τι κάνει τη χρήση ελαστικών χαμηλής αντίστασης κύλισης αποδοτική ως προς την κατανάλωση καυσίμου» και τι είναι τόσο εκπληκτικό σε αυτά; Στην πραγματικότητα, διαφέρουν θεμελιωδώς από τα συνηθισμένα ελαστικά όσον αφορά το σχέδιο του πέλματος, την εφαρμογή υλικού και τη δομή του ελαστικού κ.λπ. Αυτά τα χαρακτηριστικά κάνουν τα ελαστικά χαμηλής αντίστασης κύλισης να παράγουν λιγότερη θερμότητα και τριβή κατά την οδήγηση, μειώνοντας έτσι σημαντικά την κατανάλωση καυσίμου.

Βασιζόμενοι σε ειδικά σχέδια πέλματος ελαστικών

«Πρώτον, όσον αφορά τα σχέδια του πέλματος των ελαστικών, η ερευνητική ομάδα του Tim Miller από την Goodyear Tire Company εξήγησε ότι για ελαστικά με μη χαμηλή αντίσταση κύλισης ή υψηλής πρόσφυσης (υψηλή πρόσφυση), τα σχέδια του πέλματος είναι φαρδύτερα και βαθύτερα. Όταν το ελαστικό κυλά, η παραμόρφωση και η συμπίεση των μπλοκ πέλματος είναι μεγαλύτερη, γεγονός που έχει ως αποτέλεσμα μεγαλύτερη κατανάλωση ενέργειας. Ωστόσο, για ελαστικά χαμηλής αντίστασης κύλισης, το χαρακτηριστικό τους είναι ότι το πέλμα είναι πιο λεπτό και πιο άκαμπτο και η σύνθεση είναι πιο σκληρή. Όταν το ελαστικό κυλά κατά μήκος του δρόμου, ο βαθμός παραμόρφωσης του πέλματος είναι μικρότερος, με αποτέλεσμα λιγότερη κατανάλωση ενέργειας.

Δηλαδή, το ελαστικό που σπαταλά τη λιγότερη ενέργεια κατά την κύλιση στο δρόμο είναι το πιο αποδοτικό ελαστικό. Ένα ακραίο παράδειγμα απόδοσης κύλισης είναι οι χαλύβδινοι τροχοί αμαξοστοιχίας σε χαλύβδινες ράγες. Τόσο οι τροχοί όσο και οι ράγες έχουν λείες γυαλισμένες μεταλλικές επιφάνειες που παραμορφώνονται ελάχιστα. Ωστόσο, λόγω του χαμηλού συντελεστή τριβής μεταξύ χάλυβα και χάλυβα, η πρόσφυση είναι κακή.

Επί του παρόντος, οι κατασκευαστές παράγουν ελαστικά με σχέδια πέλματος σε κοντινή απόσταση. Όταν το πέλμα του ελαστικού κυλά, αυτά τα σχέδια πέλματος μπορούν να συμπιεστούν σφιχτά μεταξύ τους και να υποστηρίζουν το ένα το άλλο. Αυτό οδηγεί σε λιγότερη παραμόρφωση του πέλματος και όχι μόνο μειώνει την αντίσταση κύλισης αλλά και ελαχιστοποιεί τη μείωση της πρόσφυσης.

Βασίζεται σε πιο ανθεκτικά στη φθορά υλικά

Στην ιστορία ανάπτυξης ελαστικών χαμηλής αντίστασης κύλισης, ήδη από τις αρχές της δεκαετίας του 1980, εμφανίστηκαν στην αγορά των ΗΠΑ ελαστικά χαμηλής αντίστασης κύλισης εξοικονόμησης ενέργειας με χαμηλότερο λόγο διαστάσεων και πιο ρηχά σχέδια πέλματος, τα οποία θα μπορούσαν να βελτιώσουν την απόδοση καυσίμου κατά 3 τοις εκατό {{3} } τοις εκατό . Ωστόσο, λόγω των περιορισμών της τεχνολογίας των υλικών εκείνη την εποχή, η τιμή τους ήταν 15 τοις εκατό υψηλότερη από αυτή των συνηθισμένων ελαστικών και η διάρκεια ζωής του πέλματος μειώθηκε κατά 30 τοις εκατό.

Εκείνη την εποχή, οι τιμές του ντίζελ ήταν χαμηλές παγκοσμίως, επομένως το πλεονέκτημα εξοικονόμησης καυσίμου που είχαν ήταν δύσκολο να αντισταθμίσει τα μειονεκτήματα του «υψηλού κόστους» και της «μικρότερης διάρκειας ζωής» και δεν αναγνωρίστηκαν από την αγορά εκείνη την εποχή.

Καθώς ο χρόνος κυλά, με το ξέσπασμα της πετρελαϊκής κρίσης, οι υψηλές τιμές των καυσίμων έχουν αναζωπυρώσει την προσοχή του κλάδου στα «λάστιχα εξοικονόμησης ενέργειας» και περισσότερες εταιρείες έχουν συμμετάσχει στην έρευνα και ανάπτυξη ελαστικών χαμηλής αντίστασης κύλισης. Υπάρχουν τρεις κύριοι παράγοντες που πρέπει να ληφθούν υπόψη στη σχεδίαση των ελαστικών: αντίσταση κύλισης, πρόσφυση και διάρκεια ζωής, καθώς και τρεις δευτερεύοντες παράγοντες: δυνατότητα αναγόμωσης, ποιότητα κύλισης και κόστος.

Όταν ένας από αυτούς τους τρεις κύριους παράγοντες βελτιωθεί σημαντικά, θα οδηγήσει σε μείωση των άλλων δύο παραγόντων. Για παράδειγμα, «αν η απόδοση αντίστασης κύλισης του ελαστικού βελτιωθεί σημαντικά για να επιδιώξει την απόλυτη χαμηλή αντίσταση κύλισης, η πρόσφυση και η διάρκεια ζωής του θα μειωθούν σημαντικά.

Σύμφωνα με την «Έκθεση Εμπιστοσύνης Ελαστικών Χαμηλής Αντίστασης Κυλήσεως» των Ηνωμένων Πολιτειών το 2020, «η εξοικονόμηση κόστους για μεγαλύτερη διάρκεια ζωής του πέλματος υπερβαίνει την εξοικονόμηση καυσίμου που επιτυγχάνεται με τη μείωση της αντίστασης κύλισης κατά 10 τοις εκατό ». Ωστόσο, με τη συνεχή πρόοδο της σύγχρονης τεχνολογίας υλικών, η «μείωση της αντίστασης κύλισης» και η «μεγαλύτερη διάρκεια ζωής των ελαστικών» δεν αποτελούν πλέον μια απλή σχέση ανταλλαγής.

Όταν εφαρμόζονται περισσότερα συνθετικά υλικά σε ελαστικά χαμηλής αντίστασης κύλισης, μπορεί να ελαχιστοποιηθεί ο αντίκτυπος στην πρόσφυση και τη διάρκεια ζωής του ελαστικού, ενώ παράλληλα μειώνεται όσο το δυνατόν περισσότερο ο συντελεστής αντίστασης κύλισης. Αυτό καθιστά πλέον πρόβλημα να γίνουν πιο ανθεκτικά ελαστικά χαμηλής αντίστασης κύλισης.

Στηριζόμενη σε μια πιο ορθολογική δομή ελαστικού

Εκτός από την πραγματοποίηση αλλαγών στην επιφάνεια του ελαστικού, υπάρχει επίσης δυνατότητα βελτιστοποίησης του εσωτερικού του ελαστικού. Σύμφωνα με τη Michelin, όσον αφορά την αντίσταση κύλισης, το πέλμα συνήθως συνεισφέρει περίπου το 40 τοις εκατό στην αντίσταση κύλισης του ελαστικού, το πλευρικό τοίχωμα και η στρώση του ιμάντα συνεισφέρουν άλλο 40 τοις εκατό και η περιοχή των σφαιριδίων συνεισφέρει περίπου το 20 τοις εκατό.

Εκτός από την πραγματοποίηση αλλαγών στην επιφάνεια του ελαστικού, υπάρχει επίσης δυνατότητα βελτιστοποίησης του εσωτερικού του ελαστικού. Σύμφωνα με τη Michelin, όσον αφορά την αντίσταση κύλισης, το πέλμα συνήθως συνεισφέρει περίπου το 40 τοις εκατό στην αντίσταση κύλισης του ελαστικού, το πλευρικό τοίχωμα και η στρώση του ιμάντα συνεισφέρουν άλλο 40 τοις εκατό και η περιοχή των σφαιριδίων συνεισφέρει περίπου το 20 τοις εκατό.

Για να μειώσετε την αντίσταση του ελαστικού, η απλούστερη μέθοδος είναι να ξεκινήσετε με το πλευρικό τοίχωμα του ελαστικού και να αυξήσετε τη σκληρότητά του. Αυτό συμβαίνει γιατί όσο λιγότερο λυγίζει το πλευρικό τοίχωμα, τόσο λιγότερη ενέργεια καταναλώνεται. Ωστόσο, η υπερβολική αύξηση της σκληρότητας του πλευρικού τοιχώματος μπορεί επίσης να οδηγήσει σε μείωση της αντίστασης κρούσης του ελαστικού, επομένως πρέπει να επιτευχθεί μια ισορροπία μεταξύ σκληρότητας και αντίστασης κρούσης.

Βασιστείτε σε μοναδικά προσαρμοσμένο καουτσούκ

Κάθε κατασκευαστής παράγει ελαστικά κάθε μοντέλου με τη δική του μοναδική φόρμουλα ανάμειξης υλικών. Οι μηχανικοί σχεδιάζουν επίσης διαφορετικές ενώσεις καουτσούκ για διαφορετικές εφαρμογές. Για ελαστικά χαμηλής αντίστασης κύλισης, είναι πολύ σημαντικό να μειώσετε τη συνολική ελαστικότητα του ελαστικού (συμπεριλαμβανομένου του πέλματος, του πλευρικού τοιχώματος, της χάντρας και του εσωτερικού του ελαστικού), επειδή αυτό μπορεί να συντομεύσει τη διαδικασία επιστροφής στο αρχικό σχήμα όταν το ελαστικό είναι παραμορφώνεται, καταναλώνοντας έτσι λιγότερη ενέργεια.

Φυσικά, τα ελαστικά χαμηλής αντίστασης κύλισης δεν είναι το παν.

Η απόδοση καυσίμου και η εξοικονόμηση ενέργειας είναι καλά πράγματα, αλλά πρέπει να γνωρίζουμε ότι σε πολλά σενάρια λειτουργίας και συνθήκες χρήσης, δεν συνιστάται η χρήση ελαστικών χαμηλής αντίστασης κύλισης. Οι κύριοι λόγοι και σενάρια περιλαμβάνουν:

Βαριά και υπερφορτωμένη μεταφορά: Τα ελαστικά χαμηλής αντίστασης κύλισης συχνά μειώνουν την αντίσταση κύλισης θυσιάζοντας το βάρος και το λεπτότερο πέλμα. Σε βαριά και υπερφορτωμένα σενάρια μεταφοράς, αυτά τα ελαστικά ενδέχεται να μην μπορούν να αντέξουν υπερβολικά φορτία, τα οποία μπορούν εύκολα να οδηγήσουν σε ζημιά ή εκρήξεις ελαστικών.

Κακές συνθήκες δρόμου: Σε σκληρές οδικές συνθήκες όπως άμμος, λάσπη ή χιόνι, το βάθος πέλματος και ο σχεδιασμός των ελαστικών χαμηλής αντίστασης κύλισης συχνά δεν είναι τόσο καλά όσο τα εξειδικευμένα ελαστικά εκτός δρόμου, γεγονός που μπορεί να επηρεάσει τη σταθερότητα πρόσφυσης και χειρισμού και να μειώσει την οδήγηση ασφάλεια.