Ranking opon - jak bada się opory toczenia i wytrzymałość opon?

W ostatnim już artykule z cyklu ranking opon wyjaśniamy, jak bada się opory toczenia i trwałość opon. Są to osiągi bezpośrednio ze sobą związane i mające istotny wpływ na koszty użytkowania samochodu.

Co to są opory toczenia?

Jednym z osiągów opon, do którego w ostatnim czasie przykłada się dużą wagę są opory toczenia. Na pojazd znajdujący się w ruchu działa wiele sił: siły bezwładności, zależne od masy pojazdu i zmian prędkości, siły grawitacji, związane z nachyleniem terenu i masą pojazdu, siły aerodynamiczne zależne od kształtu samochodu (współczynnik oporu Cx), siły wiatru i prędkości ruchu oraz tarcie wewnętrzne elementów samochodu. Element przeciwdziałający ruchowi, który w przeciwieństwie do wyżej wymienionych zależy w sposób bezpośredni od właściwości opon to właśnie opór toczenia. Opór toczenia jest stratą energii w czasie ruchu. Wynika on z cech opony, która jako ciało lepko-sprężyste w czasie ruchu odkształca się wielokrotnie, tracąc w ten sposób energię w postaci ciepła.

model rozpraszania energii a opory toczenia
Model rozpraszania energii.

Jak mierzy się opory toczenia?

Metody pomiarów oporów toczenia są zdefiniowane w normie ISO 18164 oraz najnowszej normie ISO 28580, która to będzie metodą referencyjną do pomiarów w ramach UNECE R117 i nowych europejskich przepisów związanych z etykietowaniem opon. Prawdopodobnie właśnie ta norma stanie się standardem światowym wykorzystanym w podobnych przepisach w Stanach Zjednoczonych i Japonii.

Układ badawczy składa się zwykle z bębna badawczego o promieniu 1,7 m lub 2 m, do którego dociskana jest za pomocą siłownika badana opona umieszczona na feldze. Bęben jest wprawiany w ruch za pomocą silnika elektrycznego. Wraz z obrotami bębna obraca się opona, a jej opór toczenia hamuje obroty bębna. To właśnie wielkość tego spowalniania jest mierzona. Faktycznie mierzone mogą być:

  • opóźnienie
  • siła oporu na osi koła (pomiar realizowany za pomocą dynamometru)
  • momentu obrotowy na piaście bębna
  • moc elektryczna pobierana przez silnik

W każdym z powyższych przypadków wynikiem jest siła oporu toczenia FRR. Uzyskaną wartość należy jeszcze skorygować ze względu na krzywiznę bębna, gdyż wyniki uzyskane na bębnie są wyższe niż ich rzeczywista wartość na płaskiej powierzchni. Aby poznać wartość współczynnika oporu toczenia CRR , skorygowaną siłę należy podzielić przez przyłożone do opony obciążenie. Współczynnik CRR wyrażony jest w kg/N. Prędkość, z jaką przeprowadza się test wynosi standardowo 80 km/h. Obciążenie opony w czasie testu wynosi 80% maksymalnej nośności (indeksu nośności) zaś stosowane ciśnienie wynosi 2,1 bara dla opon standardowych i 2,5 bara dla opon XL. Przed właściwym pomiarem opona jest wstępnie rozgrzewana przy prędkości badawczej. Jest to bardzo istotny element testu, gdyż opory toczenia zależą od temperatury opony, która stabilizuje się po około 30 minutach. Tak więc po pół godzinnej rozgrzewce następuje kilko minutowy pomiar. Całość wraz z montażem i demontażem koła na maszynie pomiarowej trwa około 45 minut. W przypadku opon ciężarowych czas ten wydłuża się do około 3 godzin. Temperatura, w jakiej przeprowadzany jest test powinna być zbliżona do 25 stopni Celsjusza.

procedura mierzenia oporów toczenia
Procedura mierzenia oporów toczenia.

Co to jest wytrzymałość opony?

Jako wytrzymałość opon należy traktować długość okresu użytkowania opony. Koniec życia opony może nastąpić w wyniku zużycia bieżnika, uszkodzeń naturalnych wynikających z przebiegu eksploatacji lub uszkodzeń mechanicznych. Wytrzymałość opon jest jednym z bardzo istotnych osiągów dla wielu kierowców, jej badanie rozpoczyna się już na etapie projektowania nowej gamy przez producentów. Wytrzymałość opon jest pojęciem szerokim. Poza czasem pozostałym do zużycia bieżnika, oznacza również spełnienie standardów bezpieczeństwa oraz zgodność z wymaganymi indeksami prędkości i ładowności. Znaczenie najpowszechniej stosowane w rankingach i testach opon, definiuje wytrzymałość opony jako jej odporność na zużycie.

Jak mierzy się wytrzymałość opony?

W celach uzyskania homologacji dla danych opon, przeprowadzane są testy wytrzymałości. Są to testy wytrzymałości ogólnej - potwierdzające zgodność opony z właściwym limitem obciążenia i prędkości, testy wysokich prędkości i inne. Przeprowadzane są też testy drogowe mające na celu określenie szybkości i równomierności zużycia bieżnika.

Test wysokich prędkości

Test przeprowadzany jest z wykorzystaniem maszyny badawczej, której zasadniczym elementem jest obracający się bęben, do którego dociskana jest opona. Obciążenie w czasie trwania testu jest stałe, jednak prędkość wzrasta.

Zwykle test przeprowadza się na bębnach o średnicy 1,7 m lub 2 m. Opona powinna być kondycjonowana w temperaturze otoczenia przez 3 godziny. Ściśle zdefiniowane są wartości ciśnienia z jakim powinny być przeprowadzane testy dla poszczególnych indeksów prędkości. Dla indeksów prędkości do do H włącznie (czyli do 210 km/h) obciążenie maksymalne wynosi 100 % indeksu nośności. Dla indeksu V (do 240 km/h) wartość ta powyżej prędkości 210km/h wynosi 91% , dla indeksów W i Y wartość ta wynosi 85%. Test przeprowadza się przy 80 % obciążenia maksymalnego. Poniższa tabela przedstawia na przykładzie wartości indeksu nośności 88 (nominalnie 560 kg) w jaki sposób zmienia obciążenie w czasie testu w zależności od indeksu prędkości.

 

Indeks nośności(LI) i prędkości(SI) Ładowność nominalna Obciążenie maksymalne Obciążenie testowe
% LI kg % LI kg
88H 560 100 560 80 448
88V 560 91 510 72,8 408
88W 560 85 476 68 381
88Y 560 85 476 68 381

 

Test składa się z kilku etapów. W czasie pierwszego etapu następuje intensywne zwiększanie prędkości do wartości niższej o 30 km/h od prędkości określonej indeksem prędkości (w przypadku bębna o średnicy 2 metrów) lub 40 km/h (w przypadku bębna o średnicy 1,7 metra). Etap ten trwa 10 minut. Przez następne 10 minut prędkość ta jest utrzymywana i następnie w 3 i 4 etapie wzrasta o kolejne 20 km/h. Ostatni etap trwa 20 minut i odbywa się z prędkością równą indeksowi prędkości( przypadek bębna 2 metrowego) lub niższą o 10 km/h (przypadek bębna 1,7 metra). Po zakończeniu testu określany jest stan opony.

To tylko jedna z wielu stosowanych metod badawczych. Inna popularna metoda polega na intensywnym rozpędzeniu opony do prędkości mniejszej od wartości indeksu prędkości o około 20-25 km/h i następnie przyspieszaniu jej aż do momentu wystrzału opony.

Wytrzymałość ogólna

W celu oceny wytrzymałości ogólnej przeprowadzane są testy długodystansowe na maszynach bieżnych symulujących przebieg użytkowania. Są to testy, które przebiegają z umiarkowanymi prędkościami na przebiegu kilkudziesięciu tysięcy kilometrów. Ze względu na długi czas trwania i koszt są stosowane głownie przez producentów w celu weryfikacji właściwości nowych modeli jak i bieżącej jakości produkcji.

Trwałość bieżnika

Testy na maszynach mają na celu wychwycenie zużycia i ewentualnych uszkodzeń elementów wewnętrznych opony. Nie są one jednak miarodajne jeśli chodzi o zużycie bieżnika. W tym celu przeprowadza się testy na samochodach w faktycznych warunkach drogowych. Metoda ta jest stosowana zarówno przez producentów jak i dziennikarzy, czy organizacje testujące opony zawsze wtedy, gdy jednym z elementów oceny jest szybkość zużycia bieżnika. Test przeprowadzany jest w rzeczywistych warunkach drogowych na odpowiednio skonfigurowanej trasie. Po określonym przebiegu opona poddawana jest dokładnym pomiarom na przykład z wykorzystaniem systemów laserowych, w celu określenia stopnia i regularności zużycia.

Odporność opony na zejście z felgi

Test, o którym warto wspomnieć to ocena podatności opony na zejście z felgi. Próba polega na pomiarze siły, jaka jest potrzebna, aby oddzielić stopkę opony od felgi. Mierzona jest siła, z jaką element spychający oponę, działa na oponę w czterech miejscach równo rozmieszczonych na jej obwodzie.

badanie podatności opony na zejście z felgi.
Badanie podatności opony na zejście z felgi.

Jaka jest relacja pomiędzy oporami toczenia a wytrzymałością opon?

Pomiędzy oporami toczenia a wytrzymałością opon, nie ma bezpośredniej korelacji.
Często mówi się że mniejsze opory toczenia to niższy poziom przyczepności. Wydaje się, że taka jest logiczna kolej rzeczy. Nie musi tak jednak być, gdyż charakterystyki przyczepności i oporów toczenia mimo, że są ze sobą powiązane mają odmienny charakter. Stosowane obecnie przez czołowych producentów rozwiązania pozwalają na pogodzenie doskonałego poziomu tych dwóch parametrów.

Jaka jest przeciętna żywotność opon?

Trudno mówić o średniej trwałości opon, gdyż zależy ona od bardzo wielu czynników takich jak: styl jazdy kierowcy, typ dróg po jakich się porusza, specyfika i stan techniczny samochodu i wiele innych.
Jednak za typowe dla warunków europejskich można przyjąć przebiegi rzędu 25-40 tys. kilometrów.

Jakie są przeciętne opory toczenia?

Opory toczenia opon znajdujących się na rynku są stosunkowo zróżnicowane. Liderzy w tej dziedzinie mogą się pochwalić wynikiem na poziomie 8kg/t, zaś modele przy których powstawaniu to kryterium nie było brane pod uwagę mają CRR na poziomie powyżej 12 kg/t. Taki poziom w świetle nowych przepisów o etykietowaniu opon oznacza najniższą klasę G.

Jak zapewnić oponie dłuższą żywotność?

Dłuższy przebieg opony może być uzyskany poprzez stosowanie grubszych bieżników. Powoduje to jednak mniejszą jego sztywność, co negatywnie wpływa na drogę hamowania i zachowanie w zakręcie. Opony trwałe wykonane są często z "twardych" mieszanek, które powoli się ścierają, ale są słabe, jeśli chodzi o właściwości w czasie jazdy. Duża trwałość wynikająca z solidnej budowy opony wpływa negatywnie na komfort i poziom hałasu.

Z punktu widzenia użytkownika, dbanie o długą żywotność opony opierać się musi na:

  • dbanie o właściwe ciśnienie
  • unikanie gwałtowanych, niewymuszonych hamowań i przyspieszeń
  • regularne wyważanie kół
  • okresowa kontrola jakości ogumienia
  • sezonowa wymiana opon

Podoba Ci się artykuł?
Daj nam plusa


Dziękujemy

Kopiowanie treści surowo wzbronione. Zobacz konsekwencje prawne
Komentarze
Re: Ranking opon - jak bada się opory toczenia i wytrzymałość opon?
MarianoRR 2010-02-09 Odpowiedz

Okey, opory toczenia - juz dawno było napisane ze opona to szukanie kompromisu. Póki co jakie by to nie były technologie ciagle jedno jest niezmienne. Zawsze jest jakis kompromis opona trwała-małe opory toczenia super ale w testach trakcji zawsze zostanie w tyle i odwrotnie. Cos kosztem czegos. Takie pzynajmniej ja odnosze wrazenie.

Re: Ranking opon - jak bada się opory toczenia i wytrzymałość opon?
Owad Honda 2010-04-21 Odpowiedz

Zminiełem opony na Michelin Pilot Sport II nie idzie tak strzelic w hamulec by załaczyl sie ABS opona ma takie trzymanie ze szok. Ale opory toczenia co ciekawe z poczatku miałem wrazenie ze mam zaciagniety reczny. spalanie 0.5litra na 100 wiecej.

Re: Ranking opon - jak bada się opory toczenia i wytrzymałość opon?
Mackko 2010-02-18 Odpowiedz

Zgadzam sie z Toba marianno sa opony ktore w rankingiu na trwałosc bym ustawił na pierwszych miejscach i nie maja czesto nic wspolnego z trakcja. Np. Zimowa Debica Frigo mozna jezdzic i jezdzic ...

Re: Ranking opon - jak bada się opory toczenia i wytrzymałość opon?
MarianoRR odp 2010-04-14 Odpowiedz

Masz kolego racje.

Dodaj komentarz
(Uwaga: Treść wpisu jest moderowana)

Informacje o plikach cookies


Dlaczego oponeo