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摘要：影响轮胎滚动阻力的因素很多，所以对滚动阻力的测量是一项高精度的试验，试验的每个步骤都必须认真操作。通过对轮胎滚动阻力测量的试验数据及结果处理，可以为深入分析轮胎滚动阻力的产生机理以及建立轮胎滚动阻力力学模型等提供研究基础，同时也可应用于轮胎力学试验模态分析以及汽车动力学分析与建模。
关键词：汽车轮胎；滚动阻力；试验方法
由于滚动阻力影响因素多且影响复杂，精确测量轮胎滚动阻力需要高精度的试验设备，而且试验条件和试验环境等均须严格遵循相关技术要求，因此轮胎滚动阻力的测量十分困难。（1）通过对不同速度下滚动阻力试验数据的分析验证了汽车在标示出驶速度下行驶具有最好的燃油经济性。（2）通过对不同负荷率下滚动阻力试验数据的分析可以知道，降低国标中规定的负荷，滚动阻力系数几乎不受影响，可以降低轮胎滚动阻力试验的成本。
1轮胎滚动阻力产生机理
轮胎主要由橡胶及橡胶复合材料构成，在轮胎滚动过程中，受到循环变化的应力应变导致能量损耗，形成轮胎滚动阻力。轮胎滚动阻力主要包括轮胎滚动时周期性变形中克服粘弹性橡胶材料的应变滞后所消耗的内摩擦功、轮胎与路面接触消耗的外摩擦功、轮胎滚动时受到空气阻力所消耗的功以及轮胎花纹块拍击路面发声消耗的能量等。在中等行驶速度条件下，轮胎内摩擦产生的能量消耗占轮胎总能量消耗的80%以上。因此，降低轮胎滚动阻力主要是指降低轮胎材料的内摩擦阻力。
2影响因素
2.1轮胎材料特性
2.1.1胎面材料
胎面胶是影响轮胎滚动阻力的关键部件，这基于胎面胶所在的部位和用量。轮胎材料滞后损失主要集中于胎冠部位。轮胎滚动时胎面胶、胎圈包布、三角胶、带束层、内衬层、胎侧、帘布层和基部胶所占轮胎能耗的比例分别为39%、14%、13%、8%、8%、7%、6%和5%。材料滞后损失消耗的能量占轮胎总能量损耗的90%-95%，配方中所有配合组分对滞后损失均有一定影响，但聚合物类型是影响最大的因素。研究表明溶聚丁苯橡胶S-SBR可以有效降低胎面胶的滚动阻力。
2.1.2配合剂
在胎面胶中使用白炭黑可以在降低轮胎滚动阻力的同时不影响轮胎的抗湿滑性能。与填充普通炭黑的轮胎相比，白炭黑轮胎不仅降低了油耗，而且具有优异的牵引性能。转化炭黑表面具有无数的棱边，其不规则表面将增加胶料的损耗因子tanδ值对温度的依赖性，使胶料的滚动阻力明显降低。
2.2轮胎气压和负荷
轮胎气压与负荷是轮胎设计过程中的标准参数。它们的选取主要根据汽车的负荷而确定。随着充气压力的增大，轮胎的滚动阻力降低。这是因为气压的增大，实际上增大了轮胎本身的刚度，在轮胎滚动过程中，其整体变形减小，带来了迟滞损失减小，从而降低了轮胎滚动阻力。
2.3轮胎行驶速度
轮胎的行驶速度对其滚动阻力的影响较复杂，在中低速度下行驶时，对轮胎滚动阻力的影响比较小，行驶速度增大可使轮胎的下沉量和损耗因子减小，从而使轮胎滚动阻力下降。当车速到达某一值以上时滚阻增加较快，车速达到临界值时，滚动阻力迅速增加，此时轮胎产生“驻波”现象，轮胎周缘不再是圆形，而呈明显的波浪状。
3测试方法
3.1室外道路试验法
室外道路测试方法有滑行法、牵引法和功率平衡法等。滑行法是当汽车达到预定试验速度后，传动系与发动机及时脱离，借助惯性滑行至停止，使用五轮仪测量记录滑行过程中的速度-时间关系；牵引法是通过装有测力传感器的单轮和双轮试验拖车在各种路面上进行轮胎滚动阻力测量。由于空气阻力影响测量结果，导致测试精度降低，因此滑行法和牵引法不够准确。
功率平衡法是基于当汽车稳定行驶时，驱动车轮的输出功率等于滚动阻力、空气阻力、行驶路面坡度阻力以及加速阻力消耗的功率之和的假定，但由于车轮与底盘测功机辊筒之间以及底盘测功机内部等摩擦的影响，并不完全满足功率平衡要求，因此也存在一定的测量误差。室外道路试验法能够比较真实地模拟轮胎运行环境，但是地面温度、路面状况以及磨耗等外部条件变化的制约使得此类测试方法不易标准化。
3.2间接法
间接法即不直接测量轮胎的滚动阻力，而是测量轮胎胶料的tanδ，因为滚动阻力主要是由胶料的滞后损失所引起，而tanδ则是表征轮胎胶料滞后损失的重要参数，它与轮胎的滚动阻力成正比。胶料的tanδ越小，轮胎的滚动阻力值越低。tanδ与轮胎所用材料的性能有关，改善轮胎用材料，可降低tanδ。目前，可按照ASTMD2231-1994标准方法使用动态模量仪设备来测量tanδ。间接法只能通过间接测量tanδ对滚动阻力进行定性测量。
3.3室内台架试验法
室内台架试验具有试验条件可控、试验结果可比性好、不受环境条件限制、试验安全可靠和试验周期短等优点。室内试验台架主要有双辊筒试验台和单辊筒转鼓试验台。双辊筒试验台一般指双辊筒式底盘测功机，通常采用反拖法和滑行法测试滚动阻力。反拖法是用测功机的动力装置驱动主动辊筒，再由辊筒驱动被测车轮旋转；滑行法是借助测功机系统的惯性运动通过辊筒带动车轮转动。双辊筒上测定的轮胎滚动阻力大于车轮单点支承在硬路面或大直径单辊筒上的轮胎滚动阻力，因此精确的轮胎滚动阻力测量适宜在大直径单辊筒转鼓试验台上进行。
4发展趋势分析
低滚动阻力轮胎的研发是国内轮胎进入国外市场的必经之路，也是当前能源节约与环境保护的必然要求。标签法的实施有利于促进国内相关法律的制定与实施、提高轮胎整体性能和加快国内低轮胎滚动阻力的研发进程；目前国内空气污染日益严重，连续的雾霾天气引发人们对生存环境的担忧，低轮胎滚动阻力可提高燃油的使用率，降低汽车尾气排放，进而改善空气环境。
有限元技术将成为优化轮胎滚动阻力的重要手段。当前轮胎滚动阻力的模拟仿真面临很多困难，如精细化的有限元模型降低了仿真计算速度，没有统一的规范指导有限元模型的建立、材料模型和接触边界的设置，滚动阻力仿真计算结果与实验值仍存在误差等，但随着计算机技术和有限元分析软件的发展，这些问题都将得到有效解决，有限元技术还具有测试周期短、成本低和仿真计算结果精准度高等优点，在轮胎滚动阻力优化中发挥重要作用。
为发展我国轮胎产业必须研发拥有完全自主知识产权的高性能的滚动阻力试验机。中国是轮胎生产和销售的大国，因此用于轮胎检测的试验机具有广阔的市场，但滚动阻力试验机关键技术多掌握在国外手中，国内滚动阻力试验机多依靠进口，成本高，运输困难；且同国外试验机相比，国内试验机的研发存在不足，如测试精准度不高，稳定性和可重复性较差，在履带式试验机上的研究尚属空白等，因此研发拥有完全自主知识产权的高性能的滚动阻力试验机具有广阔的前景。
结论
1.我国现有的轮胎滚动阻力试验方法达到了国际标准和国外先进国家标准和规程的技术水平，并且在国内切实可行。它的发布实施必将促进低滚动阻力轮胎的研究和应用，将会真正起到推动滚动阻力研究、加强人们对滚动阻力理解的作用。
2.在很大的试验负荷下测量很小的滚动阻力是汽车轮胎滚动阻力测量的基本特点，因此轮胎的定位精度、控制精度和测量精度等设备要求是关键性的。据多年经验证实，试验设备精度要求是必须的，否则就不能保证试验数据达到标准的可重复性和可比性。
3.降低汽车轮胎滚动阻力能明显节约能源，保护环境，具有可观的经济效益和社会效益。各种典型使用条件下的轮胎滚动阻力与汽车耗油量之间的关系，稳态条件与非稳态条件的对比，用扭矩法、功率法和减速度法测量轮胎滚动阻力的差异等将成为下一步的研究目标。
4.应建立有计划的研究项目，并用来确定适宜的滚动阻力控制范围或者等级；从不同的角度来推广和加强滚动阻力概念的掌握和应用。
参考文献
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[2]王春生，王学超，孙浩。新能源汽车续航里程影响因素分析[J].汽车工程师，2017（4）：40-42.