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¿Qué son los neumáticos ecológicos? Por favor explique este nuevo término.

Los neumáticos ecológicos se refieren a neumáticos radiales que tienen baja resistencia a la rodadura, bajo consumo de combustible y bajas emisiones de escape debido a la aplicación de nuevos materiales y diseños. Cuando un automóvil está en marcha, varias resistencias consumen energía. La resistencia a la rodadura de los neumáticos consume aproximadamente el 20% de la gasolina. El uso de neumáticos ecológicos puede reducir el consumo de energía en este ámbito, logrando así el objetivo de ahorrar combustible. El precio de mercado de este tipo de neumáticos ronda los 450 yuanes.

Título: Neumáticos ecológicos

Chino: Neumáticos ecológicos

Explicación:

Desde la perspectiva de la conservación de energía y la reducción de emisiones, los neumáticos son también una fuente de contaminación.

Debido a la resistencia a la rodadura, el consumo de combustible provocado por los neumáticos supone alrededor del 20% del consumo total de combustible de los coches, mientras que en los camiones, esta proporción ha aumentado hasta 1/3.

Según la Agencia Internacional de la Energía, actualmente hay 830 millones de automóviles en el mundo, y sus emisiones de dióxido de carbono representan el 18% del total de las emisiones globales de dióxido de carbono. El Consejo Empresarial Mundial para el Desarrollo Sostenible predice que las emisiones de dióxido de carbono de los automóviles se duplicarán para 2030.

Una tasa de crecimiento de emisiones de carbono tan alta es obviamente contraria a la tendencia internacional de conservación de energía y reducción de emisiones. Como resultado, Europa ha propuesto nuevos requisitos para la reducción de las emisiones de los automóviles.

En el "Plan Energía y Clima de junio de 2007 + octubre de 2007", la Comisión Europea reiteró su determinación de "aumentar la eficiencia energética y reducir las emisiones de dióxido de carbono de los vehículos". La Comisión Europea subrayó que "para alcanzar el objetivo de 120 g de emisiones de CO2 por kilómetro para 2012 mediante medidas integrales y coherentes, se desarrollarán nuevas medidas para controlar las emisiones de CO2 de los vehículos". A mediados de 2008, el Consejo Europeo presentará un marco de proyectos de ley al Consejo y al Parlamento Europeo para lograr en última instancia este objetivo.

Este no es un trabajo fácil.

El objetivo de emisiones de carbono de 65.438+0,20 gramos por kilómetro significa que durante los próximos cuatro años, los fabricantes de automóviles deben mejorar todos sus vehículos para lograr una reducción media de 20 gramos de emisiones de dióxido de carbono por kilómetro.

Los productos de neumáticos ecológicos de Michelin están en el mercado desde 1992. El principio es incorporar materias primas de silicio en la banda de rodadura del neumático como sustituto parcial del negro de humo. El silicio ayuda a reducir la resistencia a la rodadura sin reducir el agarre del neumático (especialmente en carreteras mojadas) ni la resistencia al desgaste.

Es innegable que esta innovadora tecnología reduce en gran medida el consumo de energía necesario para la conducción del vehículo, pudiendo reducirse el consumo de combustible cada 100 kilómetros en 0,15 litros.

Según las estadísticas de Michelin, cada segundo, los neumáticos verdes Michelin que circulan por todos los rincones del mundo pueden ahorrar 43,91 litros/segundo de consumo de combustible y ayudar a reducir las emisiones de dióxido de carbono en más de 109,6438+04 kilogramos.

Desde 2006, Michelin ha iniciado la introducción de un sistema de indicadores similar al de la industria del automóvil, concretamente el índice de conservación de energía, para clasificar el consumo de combustible de los neumáticos y las emisiones de dióxido de carbono. El rango de grados de este indicador se divide en grado A (el neumático que ahorra más energía) y grado I (aún no definido específicamente), que es el menos eficiente. Los neumáticos por debajo de la calidad mínima no se venderán en Europa.

Este sistema de indicadores está previsto que se implante en Europa a partir de 2011. Para entonces, los propietarios de automóviles que estén interesados ​​en comprar neumáticos podrán comprender claramente los indicadores de ahorro de energía de los neumáticos que están considerando.

Pero la implementación de indicadores de ahorro de energía puede ser un precursor de una reorganización de toda la industria del neumático.

1 Ventajas de los neumáticos ecológicos

Los neumáticos ecológicos tienen buena elasticidad, baja resistencia a la rodadura, bajo consumo de combustible, baja generación de calor, resistencia al desgaste, resistencia a pinchazos, gran capacidad de carga y paseo cómodo, etc. ventaja. En comparación con los neumáticos tradicionales, destaca las ventajas de la protección del medio ambiente, el ahorro de energía, las nuevas tecnologías y los nuevos materiales.

1.1 Alta protección ambiental

Los neumáticos tradicionales contienen compuestos de caucho cancerígenos, que se liberan al aire a medida que se desgasta la banda de rodadura, contaminando gravemente el medio ambiente. Al mismo tiempo, cada año se desechan cientos de millones de neumáticos en todo el mundo. No sólo ocupan mucho espacio, sino que también son difíciles de descomponer, lo que supone una gran amenaza para el medio ambiente y se denomina "contaminación negra". A medida que aumenta la conciencia de la gente sobre la protección del medio ambiente, mientras continúan trabajando duro para reducir la resistencia a la rodadura, la gente ha comenzado a prestar atención al uso de materiales que no contaminen el medio ambiente para fabricar neumáticos y a esforzarse por ampliar el kilometraje de los neumáticos para reducir el número de neumáticos de desecho. Después de que una gran cantidad de automóviles utilicen neumáticos ecológicos, estos desempeñarán un papel importante en el ahorro de combustible y la reducción de la contaminación. La adopción generalizada de neumáticos ecológicos ahorrará millones de barriles de petróleo cada año en todo el mundo y reducirá significativamente las emisiones de monóxido de carbono.

1.2 Bajo Consumo

Los neumáticos negros utilizados están fabricados con caucho sintético estándar y caucho natural. A medida que aumenta la temperatura de conducción del automóvil, la estructura y el rendimiento de sus materiales protectores cambian y también aumenta la resistencia a la rodadura de las ruedas. Los neumáticos ecológicos reducen el peso de los neumáticos y el consumo de energía compuesto (pérdidas por histéresis) en comparación con los neumáticos normales. Por lo tanto, en comparación con los neumáticos de la misma especificación, la resistencia a la rodadura de los neumáticos ecológicos se puede reducir entre un 22% y un 35%, lo que reduce el consumo de combustible del automóvil entre un 3% y un 8%, reduciendo así las emisiones de CO del automóvil. La resistencia al desgaste y el bajo nivel de ruido, el agarre en seco y en mojado, etc. también se pueden mantener en un buen nivel.

1.3 Súper Seguridad

Al optimizar el diseño de la carcasa, el neumático verde mejora el rendimiento de agarre del automóvil en carreteras lisas con una banda de rodadura elástica excelente, lo que hace que la conducción sea más suave y la distancia de frenado sea mejor. más corto, lo que mejora enormemente la seguridad en la conducción.

Las investigaciones muestran que la fricción generada por neumáticos ecológicos puede reducir la distancia de frenado de un automóvil en carreteras resbaladizas o heladas en un 65,438+05% y mejorar el rendimiento de conducción en invierno del automóvil en un 65,438+00%-65,438+05%. Esto es de gran importancia para reducir las tasas de accidentes y víctimas.

Dos formas de diseñar neumáticos ecológicos

En teoría, las formas de reducir el consumo de combustible de los vehículos incluyen aligerar el peso, reducir la resistencia a la rodadura de los neumáticos y utilizar motores de mezcla pobre. De hecho, sólo reducir la resistencia a la rodadura de los neumáticos es la forma más factible de diseñar neumáticos ecológicos. Los resultados de la investigación muestran que el molde del neumático, el diseño de la banda de rodadura, la estructura y los materiales del neumático tienen un impacto en la resistencia a la rodadura del neumático. El combustible consumido para superar la resistencia a la rodadura de los neumáticos representa el 14,4% del consumo total de combustible del vehículo, mientras que la resistencia a la rodadura generada por la banda de rodadura por sí sola representa el 49% de la resistencia a la rodadura de los neumáticos. La relación de influencia de otros componentes es: pared lateral 14%, carcasa 11%, talón 11% y capa de cinturón. El consumo de combustible causado directamente por la banda de rodadura representa alrededor del 7,1%. Reducir la resistencia a la rodadura de la banda de rodadura y garantizar una buena resistencia al deslizamiento en mojado serán los requisitos más básicos para los neumáticos ecológicos.

La tecnología de neumáticos ecológicos comienza principalmente con la selección de variedades de caucho y agentes compuestos apropiados, mejorando la fórmula del caucho de la banda de rodadura, complementado con métodos de diseño estructural como el adelgazamiento de la carcasa y la optimización del perfil del neumático para reducir la resistencia a la rodadura. Es previsible que la intervención de la tecnología de diseño asistido por computadora y la introducción de resultados de diseño de orientación molecular de polímeros sin duda acelerarán el desarrollo de neumáticos ecológicos.

2.1 Diseño estructural de neumáticos ecológicos

2.1.1 Estructura de carcasa radial

Las estructuras de los neumáticos se pueden dividir aproximadamente en dos tipos, a saber, estructura radial y estructura diagonal. La diferencia fundamental entre estructura radial y estructura diagonal es la carcasa. La carcasa es la base del neumático, que es una estructura en capas compuesta de cuerdas. La parte superior de la capa de carcasa tiene una capa de cinturón con cordones dispuestos en dirección circunferencial. Esta estructura puede aprovechar al máximo la resistencia del cordón, por lo que el número de capas de cordón en los neumáticos radiales es entre un 40% y un 50% menor que el de los neumáticos diagonales.

Desde una perspectiva de diseño, los neumáticos diagonales tienen muchas limitaciones. Debido a la alta fricción de los cordones transversales de los neumáticos de capas diagonales, la carcasa se calienta fácilmente y acelera el desgaste del dibujo de la banda de rodadura. La disposición de los cordones no puede proporcionar una excelente maniobrabilidad y comodidad de marcha. La capa de correa de alambre de acero de los neumáticos radiales tiene buena flexibilidad para adaptarse a impactos irregulares de la carretera y es duradera. Su construcción de capas también significa menos fricción en la carretera, lo que resulta en una vida útil más larga de la banda de rodadura y una mejor economía de combustible.

Las propias ventajas de los neumáticos radiales hacen posibles los neumáticos sin cámara. Los neumáticos sin cámara tienen ventajas comprobadas. Cuando se pincha un neumático, no estallará como un neumático con cámara de aire (los neumáticos diagonales comunes tienen cámara de aire), sino que mantendrá la presión del aire durante un período de tiempo, mejorando así la seguridad.

Debido a la estructura especial de la carcasa del neumático radial, el neumático tiene un gran agarre y un buen efecto de conducción. En comparación con los automóviles equipados con neumáticos diagonales, la resistencia al desgaste de los automóviles equipados con neumáticos radiales se puede mejorar entre un 50% y un 100%, la resistencia a la rodadura se puede reducir entre un 20% y un 30% y el consumo de combustible se puede ahorrar aproximadamente un 6%. %-8%. Debido a esto, el mismo modelo utiliza neumáticos radiales, que tienen mejor manejo y mayor comodidad de conducción que los neumáticos diagonales.

En resumen, la estructura de carcasa radial es la primera opción para el diseño de estructuras de neumáticos ecológicos.

A medida que aumenta el ancho de la sección del neumático, disminuye la resistencia a la rodadura. Esto se debe a que el aumento en el ancho de la sección transversal del neumático reduce la rigidez de la pared lateral, mientras que la deformación de la pared lateral, que tiene poco impacto en la resistencia a la rodadura, aumenta, y la deformación de la banda de rodadura, que tiene un mayor impacto en la resistencia a la rodadura, disminuye. Además, a medida que aumenta el ancho de la sección transversal del neumático, disminuyen las pérdidas de energía en componentes principales como las bandas de rodadura y las correas. Por lo tanto, aumentar el ancho de la sección transversal del neumático es beneficioso para reducir la resistencia a la rodadura.

Si aumenta la altura de la tira de relleno, también aumentará la resistencia a la rodadura. Porque a medida que aumenta la altura de la tira de relleno, aumenta el volumen de material que causa la pérdida por histéresis y también aumenta la pérdida de energía en la parte inferior de la pared lateral. Además, el aumento de la altura de la tira de relleno reducirá la deformación del flanco debido al aumento de la rigidez del flanco, mientras que la deformación de la banda de rodadura, que tiene un mayor impacto en la resistencia a la rodadura, aumentará relativamente, dando como resultado una aumento de la resistencia a la rodadura. Actualmente, el diseño de la estructura de la carcasa avanza hacia un perfil bajo.

2.1.2 Banda de rodadura

Cuando el radio de la banda de rodadura aumenta, se puede reducir la resistencia a la rodadura del neumático. Esto se debe a que cuando aumenta el radio de la banda de rodadura, el neumático sufrirá una deformación por pandeo en terreno plano, reduciendo así la energía de tensión generada por la deformación por pandeo en la dirección de la sección transversal del neumático. Es decir, la resistencia a la rodadura disminuye con el aumento del radio de la banda de rodadura, lo que se debe principalmente a la disminución de la pérdida de energía en la corona y la capa de la correa. En el futuro, la estructura de la banda de rodadura de los neumáticos ecológicos debería desarrollarse en las siguientes direcciones:

(1) Doble banda de rodadura

Los neumáticos de doble banda de rodadura tienen las características de alta velocidad, estabilidad y desgaste. Resistencia y generación de calor. Generalmente consta de dos partes: banda de rodadura y base de banda de rodadura. La banda de rodadura y el caucho de la banda de rodadura base tienen diferentes módulos dinámicos y tan delta. La literatura relevante señala que el módulo dinámico de la banda de rodadura es mayor que el módulo dinámico de la base de la banda de rodadura (≥8,5 MPa), tanδ es mayor que 0,12 y la relación entre el espesor de la base de la banda de rodadura y el espesor de la banda de rodadura es de 0,25 a 0,70.

(2) Banda de rodadura de espuma

La banda de rodadura de espuma está hecha de gomaespuma. Además de los ingredientes generales del caucho de banda de rodadura, también contiene 1,2-polibutadieno sindiotáctico cristalino (polvo con un tamaño de partícula promedio de 60 nm), así como otros aditivos como agentes espumantes y antioxidantes.

Las pruebas han demostrado que los neumáticos fabricados con banda de rodadura de espuma tienen un buen rendimiento de frenado y tracción en carreteras secas y mojadas, especialmente sobre hielo, y pueden mantener plenamente la estabilidad de conducción, la durabilidad y el bajo consumo de combustible incluso en veranos calurosos.

A la hora de diseñar estructuras de neumáticos, debe ser posible reducir la resistencia a la rodadura sin reducir otras propiedades (deslizamiento en mojado, seguridad, vibraciones, etc.). ) contradice la resistencia a la rodadura. Como solución específica para reducir la resistencia a la rodadura, se debe considerar de manera integral la forma del neumático y la configuración del caucho, especialmente el impacto de la capa de la correa y la capa de la carcasa compuestas de materiales compuestos sobre la resistencia a la rodadura. En cuanto a la investigación de la estructura de los neumáticos, no podemos confiar sólo en la intuición y la experiencia del pasado, sino también utilizar tecnología de simulación para acelerar el desarrollo de neumáticos de baja resistencia a la rodadura.

El método de los elementos finitos ha utilizado la ecuación de estructura energética de los materiales de caucho durante décadas, transformándola de la ecuación elástica lineal a la ecuación de Mooney-Rivlin, y recientemente introdujo la ecuación estructural no lineal en el campo de las grandes deformaciones. . Se utiliza como caucho de relleno para muchos materiales de caucho industriales, como neumáticos. Debido a su módulo de almacenamiento, módulo de pérdida, tan8 y otras propiedades viscoelásticas en el campo de deformación del 0 al 100%, tiene una deformación no lineal, que generalmente se entiende como Payne. efecto. En los últimos años también se han propuesto ecuaciones estructurales no lineales que tienen esto en cuenta. Bajo la rotación normal de la rueda, la tensión también representa la mayor parte de la deformación del neumático, por lo que es particularmente importante controlar la viscoelasticidad en este campo de tensión para controlar la resistencia a la rodadura del neumático. De hecho, al aplicar ecuaciones estructurales viscoelásticas no lineales que representan las características viscoelásticas del caucho relleno en el rango de deformación del 0 al 100 % al análisis de elementos finitos, la precisión de la predicción de la resistencia a la rodadura del neumático tan δ mejora considerablemente en comparación con las predicciones tradicionales. De esta manera, se mejoran en consecuencia la precisión y eficiencia del diseño estructural de los neumáticos, el desarrollo de nuevos materiales y el diseño de fórmulas para reducir la resistencia a la rodadura de los neumáticos. En la actualidad, se ha creado un método de diseño de neumáticos ecológicos simulando la resistencia a la rodadura de los neumáticos utilizando el método de elementos finitos.

Bridgestone ha desarrollado con éxito una tecnología de diseño de neumáticos que puede reducir significativamente la resistencia a la rodadura y mejorar la resistencia al desgaste, denominada tecnología de diseño de neumáticos ecológicos Bridgestone.

El objetivo de la tecnología de desarrollo y diseño de Bridgestone es centrarse en la deformación excéntrica de los neumáticos en el proceso de desarrollo de tecnología de ahorro de combustible en neumáticos. Al desarrollar nuevas formas de neumáticos y aumentar esta deformación excéntrica, se puede reducir considerablemente la resistencia a la rodadura de los neumáticos, que tiene un mayor impacto en el combustible del vehículo, y mejorar aún más la resistencia al desgaste.

Si la carga del neumático gira, se generará resistencia debido a la deformación de la superficie de contacto del neumático y del propio neumático, y se producirá una pérdida de energía, principalmente energía térmica. Los neumáticos que pierden resistencia a la rodadura se denominan neumáticos. Al reducir la resistencia a la rodadura de los neumáticos, se puede reducir el consumo de combustible del vehículo.

En el pasado, el desarrollo de caucho para la banda de rodadura con menor pérdida de energía podía reducir eficazmente la resistencia a la rodadura, principalmente mediante el desarrollo de materiales de caucho. Pero el uso de caucho con menor pérdida de energía reduce la resistencia al desgaste, lo que dificulta el desarrollo de neumáticos con baja resistencia a la rodadura.

La nueva tecnología desarrollada por Bridgestone suprime la disminución de la resistencia a la rodadura provocada por cambios de materiales (para reducir la resistencia a la rodadura) adoptando una nueva forma del neumático que puede reducir significativamente la pérdida de energía del neumático.

Bridgestone cree que los neumáticos desarrollados con esta tecnología pueden lograr el doble de resultado con la mitad de esfuerzo si se combinan con vehículos respetuosos con el medio ambiente, como los vehículos eléctricos (EV).

Bridgestone ha demostrado un prototipo de neumático desarrollado utilizando esta tecnología en el 27º Salón del Automóvil de Tokio el 24 de octubre de 2003.

La prueba de carga muestra que (el tamaño del neumático de la prueba de carga es 235/35R19, el número de pasajeros es 4 y la presión de inflado del neumático es 230 kPa), la resistencia al desgaste del neumático de muestra es mejorado que el de la misma especificación de neumáticos Purton 50%.

2.2 Materiales ecológicos para neumáticos

En términos generales, existen dos métodos básicos para reducir la resistencia a la rodadura de los neumáticos:

(1) Reducir la masa del neumático

Reducir la masa de los neumáticos es la forma más rápida y eficaz de reducir la resistencia a la rodadura de los neumáticos. Para garantizar la calidad de los neumáticos pequeños, se debe adoptar el espesor mínimo de los componentes garantizando al mismo tiempo el rendimiento del neumático. Los fabricantes de neumáticos deben controlar estrictamente el proceso para garantizar el espesor mínimo de las piezas, y nunca se debe permitir que las fábricas aumenten el espesor de las piezas sin autorización para resolver problemas de producción. El uso de materiales ligeros también es una forma eficaz de reducir el peso de los neumáticos. La sustitución de correas de acero por correas de aramida es un ejemplo obvio.

(2) Reducir el consumo de energía del material (pérdida de histéresis) La segunda forma de reducir la resistencia a la rodadura del neumático es reducir la pérdida de energía del material del neumático (pérdida de histéresis). La pérdida de histéresis del cordón de poliéster es relativamente grande, pero después de una mejora adecuada, se pueden introducir variedades con menor pérdida de histéresis.

2.2.1 Sistema polimérico

2.2.1.1 Caucho natural

El caucho natural es un caucho apolar. Aunque tiene excelentes propiedades eléctricas, se hincha fácilmente en solventes no polares, por lo que su resistencia al aceite y a los solventes orgánicos es pobre. La molécula NR contiene dobles enlaces insaturados, por lo que su resistencia al envejecimiento térmico por oxígeno, oxidación por ozono y resistencia a los rayos ultravioleta es pobre, lo que limita su aplicación en algunas ocasiones especiales. El rango de aplicación de NR se puede ampliar enormemente mediante modificaciones.

(1) Caucho natural epoxidado

El caucho natural epoxidado (ENR) es un caucho natural especial modificado químicamente a partir del caucho natural (NR). En comparación con NR, ENR tiene propiedades viscoelásticas y termodinámicas completamente diferentes, como excelente estanqueidad al aire, adherencia, resistencia al deslizamiento en húmedo y buena resistencia al aceite.

ENR se puede combinar firmemente con cargas polares (como sílice) y el vulcanizado ENR aún puede mantener el alto módulo y la resistencia a la tracción de NR sin cargas. ENR 50 tiene buena resistencia al aceite y buena adherencia. Cuando se utiliza en compuestos de banda de rodadura de neumáticos, la fuerte interacción entre ENR y sílice es un factor importante para mejorar el rendimiento general de la resistencia a la rodadura y el agarre en mojado sin agentes de acoplamiento. Se logra una resistencia óptima al desgaste cuando ENR25 se mezcla con cargas de sílice/negro de humo.

(2) Caucho natural injertado

El más estudiado actualmente es el NR injertado con metacrilato de metilo (MMA). El NR injertado con MMA tiene alto alargamiento, alta dureza, buena resistencia al impacto, resistencia al agrietamiento por flexión, rendimiento de fatiga dinámica, adherencia y buenas propiedades de relleno. Industrialmente, se utiliza principalmente para fabricar productos elásticos con buenas propiedades de impacto, como el revestimiento interior de neumáticos sin cámara. Si se usa junto con caucho de estireno-butadieno, se puede usar como compuesto de caucho en el ápice del talón. Su resistencia del caucho bruto y su adherencia con el cursor mejorarán significativamente, la rigidez del cursor aumentará y la forma del cursor se mantendrá. estable. 2.2.1.2 Caucho de poliisopreno

El nuevo desarrollo del isopreno es la síntesis del caucho de 3,4-poliisopreno (alta temperatura de transición vítrea). Este tipo de caucho se puede utilizar junto con caucho natural, caucho de estireno-butadieno y caucho de polibutadieno para mejorar el rendimiento del agarre. Se han desarrollado con éxito polímeros de isopreno y butadieno, y también se han estudiado con éxito trímeros de isopreno con estireno y butadieno. Los compuestos de la banda de rodadura fabricados con estos cauchos tienen un buen equilibrio general entre resistencia a la rodadura y agarre en carretera mojada.

La patente china ZL95110352.0 introduce una nueva tecnología para la síntesis directa de polvo de trans-1,4-poliisopreno (TPI) mediante polimerización por precipitación en masa catalizada por titanio con soporte de isopreno. Se informa que se utilizan entre 20 y 25 partes en peso de TPI para reemplazar los automóviles de pasajeros y los neumáticos radiales ligeros de semiacero hechos de caucho de estireno-butadieno. Se ha logrado un buen rendimiento de conducción general y una reducción del consumo de combustible en aproximadamente un 2,5% en el 100. -Prueba de consumo de combustible por kilómetros.

De hecho, puedes averiguarlo buscando en Baidu.