ยาง radial: วิธีที่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงได้ถึง 8-12% เมื่อเทียบกับยางแบบดั้งเดิม

หลักการทางวิทยาศาสตร์ของแรงต้านการกลิ้ง: เหตุใดยางเรเดียลจึงช่วยลดการบริโภคเชื้อเพลิง

การเปลี่ยนรูปร่างของยางและการสูญเสียพลังงานจากปรากฏการณ์ฮิสเตอรีซิส

ยางสูญเสียพลังงานขณะหมุนเนื่องจากถูกบีบอัดอย่างต่อเนื่องกับผิวถนน สิ่งนี้เกิดจากปรากฏการณ์ที่เรียกว่า ฮิสเทอรีซิส ซึ่งโดยพื้นฐานหมายถึง ยางไม่เด้งกลับคืนรูปได้ทันทีหลังจากการถูกอัดตัว ประมาณยี่สิบเปอร์เซ็นต์ของพลังงานที่ออกมาจากเครื่องยนต์จะสูญเสียไปในรูปของความร้อน แทนที่จะขับเคลื่อนรถไปข้างหน้า มีสามเหตุผลหลักที่ทำให้เกิดปัญหานี้ประการแรก ยางมีแนวโน้มติดขัดและไม่สามารถคืนตัวกลับสู่รูปร่างเดิมได้อย่างเต็มที่ ประการที่สอง ดอกยางสร้างแรงเสียดทานเพิ่มเติมเมื่อมีการขยับหรือเคลื่อนตัวบนพื้นผิวถนน และประการที่สาม ความร้อนทั้งหมดนี้ทำให้ยางเสื่อมสภาพเร็วขึ้นตามกาลเวลา หากยางไม่ได้รับการเติมลมตามความดันที่เหมาะสม สถานการณ์จะยิ่งแย่ลงไปอีก การลดลงเพียงแค่สิบเปอร์เซ็นต์ของความดันลมยาง อาจทำให้แรงต้านการกลิ้งเพิ่มขึ้นได้ตั้งแต่หนึ่งถึงสองเปอร์เซ็นต์ ความสูญเสียเหล่านี้สะสมกันอย่างมาก ทำให้ยานพาหนะต้องใช้เชื้อเพลิงมากขึ้น ไม่ว่าจะเป็นรถยนต์ขนาดเล็กหรือรถบรรทุกขนาดใหญ่

โครงสร้างแบบเรเดียลช่วยลดการยืดหยุ่นของผนังด้านข้างและการเกิดความร้อน

ยางเรเดียลมีเส้นลวดเหล็กที่วิ่งไขว้กันใต้บริเวณดอกยาง ร่วมกับผนังด้านข้างที่สามารถโค้งงอได้ง่าย ซึ่งแตกต่างจากยางไบแอส-เพลย์รุ่นเก่าที่มีชั้นไนลอนไขว้กันเหมือนผ้าทอ ทำให้ตัวยางทั้งหมดโค้งงอเวลาเลี้ยว ยางเรเดียลมีการทำงานที่ต่างออกไป เพราะการโค้งงอมักเกิดขึ้นเฉพาะบริเวณที่สัมผัสกับพื้นถนนเป็นส่วนใหญ่ การศึกษาด้านวัสดุแสดงให้เห็นว่าสิ่งนี้ช่วยลดการเคลื่อนตัวของด้านข้างลงประมาณครึ่งหนึ่ง มีข้อดีหลายประการจากแนวทางนี้ ประการแรก ความร้อนที่เกิดจากแรงเสียดทานสะสมน้อยลง ซึ่งช่วยลดแรงต้านการกลิ้งลงระหว่าง 20% ถึง 30% ประการที่สอง ยางจะเรียบติดพื้นดินมากขึ้น ทำให้แรงดันกระจายตัวได้สม่ำเสมอมากขึ้น ประการที่สาม อุณหภูมิโดยรวมไม่สูงมากนัก หมายความว่าดอกยางสึกหรอช้าลง ปัจจัยทั้งหมดนี้ทำให้โดยทั่วไปยางเรเดียลสามารถประหยัดค่าเชื้อเพลิงได้ประมาณ 8% ถึง 12% เมื่อเทียบกับยางไบแอส-เพลย์ และมีอายุการใช้งานยาวนานกว่าถึงสองถึงสี่เท่าในสภาวะการใช้งานหนัก

เรเดียล หรือ ไบแอส-ไพล์: ความแตกต่างของโครงสร้างที่ขับเคลื่อนประสิทธิภาพ

โครงสร้างเรเดียลแบบมีเบลท์ หรือ ไพล์แบบไขว้

ยางเรเดียลมีชั้นเหล็กเสริมแรงอยู่ใต้บริเวณดอกยาง โดยชั้นไพล์จะวิ่งขวางผ่านตัวยางในแนวตั้งฉากกับทิศทางการกลิ้ง ซึ่งทำให้เกิดส่วนการทำงานที่แยกจากกัน: ด้านข้างสามารถยืดหยุ่นเพื่อรับแรงกระแทกได้ดี ในขณะที่ส่วนบนยังคงมั่นคงและแข็งแรง แต่ยางไบแอส-ไพล์ทำงานต่างออกไป โดยจะซ้อนชั้นผ้าไนลอนที่มุมประมาณ 30 ถึง 45 องศา ทำให้เกิดเป็นก้อนเดียวที่แข็งแรงภายในตัวยาง โครงสร้างนี้ก่อให้เกิดความร้อนสะสมมากขึ้นจากการเสียดสีภายใน งานวิจัยชี้ว่ายางเรเดียลทำงานที่อุณหภูมิต่ำกว่ายางไบแอสประมาณ 15 ถึง 20 องศา เมื่อรับน้ำหนักเท่ากัน ความเสียดทานที่น้อยลงหมายถึงพลังงานสูญเสียน้อยลง เพราะไม่ต้องสิ้นเปลืองพลังงานต่อต้านการเสียดสีภายใน ทำให้ยางเหล่านี้มีอายุการใช้งานยาวนานกว่าและให้ประสิทธิภาพที่ดีกว่าโดยรวมสำหรับผู้ขับขี่ส่วนใหญ่

พื้นที่สัมผัสที่มั่นคงและการกระจายแรงรับน้ำหนักอย่างสม่ำเสมอในยางเรเดียล

ยางเรเดียลมีสายพานเหล็กเหล่านี้ที่ช่วยยึดบริเวณดอกยางให้อยู่คงที่ ทำให้เกิดรูปร่างสี่เหลี่ยมผืนผ้าที่สม่ำเสมอเมื่อสัมผัสกับผิวถนน แต่ยางแบบไบแอสลายจะต่างออกไป เพราะทิ้งร่องรอยเป็นรูปวงรีแปลกๆ เนื่องจากข้างยางมีความแข็งมาก เมื่อรถยนต์จอดอยู่บนยางเรเดียล น้ำหนักจะกระจายตัวได้อย่างดีทั่วทั้งความกว้างของดอกยาง ส่งผลให้การสึกหรอมีน้อยลงในตำแหน่งเฉพาะ และช่วยป้องกันไม่ให้ยางเสียรูปเร็วเกินไป เนื่องจากแรงกดถูกกระจายอย่างสม่ำเสมอ จึงทำให้มีแรงยึดเกาะที่ดีขึ้นโดยไม่จำเป็นต้องใช้กำลังเครื่องยนต์เพิ่ม ซึ่งอธิบายได้ว่าทำไมยางประเภทนี้จึงช่วยประหยัดเชื้อเพลิงได้ดีกว่ายางรุ่นเก่า

การตรวจสอบเชิงประจักษ์: ข้อมูลฉลากยางจาก DOT และสหภาพยุโรป และการทดลองใช้งานจริงกับกองยานพาหนะ

การศึกษาจาก DOT สหรัฐอเมริกาและสหภาพยุโรปยืนยันว่ายางเรเดียลช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงได้ 8–12%

การศึกษาต่างๆ ยังคงแสดงให้เห็นอย่างต่อเนื่องว่า ยางเรเดียลสามารถประหยัดเชื้อเพลิงได้จริง ตามการวิจัยที่ทำไว้ตั้งแต่ปี 2009 โดยกระทรวงคมนาคมสหรัฐอเมริกา ยางชนิดนี้ช่วยลดแรงต้านการกลิ้งได้ระหว่าง 18 ถึง 24 เปอร์เซ็นต์ เมื่อเทียบกับยางแบบไบแอส-พายรุ่นเก่า ซึ่งหมายความว่าผู้ขับขี่ใช้เชื้อเพลิงลดลงประมาณ 8 ถึง 12 เปอร์เซ็นต์ภายใต้สภาวะการทดสอบมาตรฐาน หากพิจารณาจากโปรแกรมการติดฉลากยางของยุโรป ซึ่งจัดอันดับผลิตภัณฑ์ตั้งแต่ A (ดีที่สุดด้านประสิทธิภาพ) ลงไปจนถึง G ตามกฎระเบียบของสหภาพยุโรป 2020/740 จะพบว่ายางส่วนใหญ่ที่ได้คะแนนสูงสุดเป็นยางแบบเรเดียล ทำไมถึงเป็นเช่นนั้น? เพราะยางเหล่านี้มีการจัดเรียงสายพานพิเศษภายในที่ช่วยให้สูญเสียพลังงานน้อยลงเมื่อยางเกิดการยืดหยุ่นขณะขับขี่

การศึกษารถบรรทุกคลาส 8 ปี 2022: ยางเรเดียลช่วยลดการใช้เชื้อเพลิงเฉลี่ย 10.3%

ข้อมูลจากกองยานรถบรรทุกจริงยืนยันสิ่งที่เราเห็นในการทดสอบในห้องปฏิบัติการ การศึกษาหนึ่งที่ดำเนินการในปี 2022 ได้ตรวจสอบรถบรรทุกขนาดใหญ่จำนวน 47 คัน ที่วิ่งเส้นทางเดียวกัน พบว่ารถที่ใช้ยางเรเดียลสามารถวิ่งได้ประมาณ 6.8 ไมล์ต่อแกลลอน ในขณะที่รถที่ยังใช้ยางแบบไบแอส-พายรุ่นเก่า ทำได้เพียง 6.1 ไมล์ต่อแกลลอน ซึ่งหมายถึงประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงดีขึ้นประมาณ 10% สิ่งที่น่าสนใจคือ ผลลัพธ์นี้คงที่อย่างต่อเนื่อง ไม่ว่ารถบรรทุกจะบรรทุกน้ำหนักเบาหรือหนัก หรือขับผ่านสภาพถนนที่แตกต่างกัน อีกหนึ่งประโยชน์ที่ควรพิจารณาคือการลดแรงต้านการกลิ้ง ยางเรเดียลมีอุณหภูมิในการทำงานต่ำกว่าประมาณ 11 องศาเซลเซียส ซึ่งหมายความว่ายางจะมีอายุการใช้งานยาวนานขึ้นก่อนต้องเปลี่ยน และตัวเลขทั้งหมดนี้สอดคล้องกับสิ่งที่ฉลากยางของยุโรปทำนายไว้ด้วย ดังนั้นเมื่อบริษัทเปลี่ยนมาใช้ยางเรเดียล พวกเขาไม่เพียงแต่ประหยัดเงินจากการเติมน้ำมัน แต่ยังลดค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาระยะยาวอีกด้วย

ประโยชน์ด้านประสิทธิภาพระยะยาว: อายุการใช้งานยางที่ยาวนานขึ้นและค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาที่ลดลง

ความต้านทานการกลิ้งที่ต่ำลงจะช่วยลดอุณหภูมิในการทำงานและชะลอการสึกหรอของดอกยาง

การออกแบบยาง radial โดยธรรมชาติช่วยลดแรงต้านการกลิ้ง ซึ่งหมายความว่ายางจะสร้างความร้อนน้อยกว่ายางรุ่นเก่าอย่างมากในระหว่างการใช้งาน และเรื่องนี้มีความสำคัญมาก เพราะเมื่อยางทำงานที่อุณหภูมิต่ำกว่า ยางก็จะเสื่อมสภาพช้าลง และผลกระทบจากเฮสเทอรีซิส (hysteresis) ที่กัดกร่อนดอกยางก็จะลดลงตามไปด้วย ตามรายงานของผู้จัดการกองยานพาหนะที่ติดตามยานพาหนะด้วยระบบเทเลแมติกส์ พบว่ายาง radial สูญเสียดอกยางช้ากว่ายางรุ่นทั่วไปประมาณ 25 เปอร์เซ็นต์ สิ่งนี้มีความหมายอย่างไรในทางปฏิบัติ? ยางที่มีอายุการใช้งานยาวนานขึ้นหมายถึงการเปลี่ยนยางที่ลดลงในระยะยาว ทำให้บริษัทใช้จ่ายน้อยลงสำหรับยางใหม่ นอกจากนี้ เนื่องจากยางเหล่านี้ไม่ร้อนมากนัก ความเสี่ยงที่จะเกิดยางระเบิดอย่างฉับพลันบนท้องถนนก็ลดลงด้วย ช่างเทคนิคยังรายงานว่าพบปัญหาการจัดแนวล้อน้อยลงเมื่อใช้ยาง radial อีกด้วย สำหรับบริษัทขนส่งที่ขับรถเป็นระยะทางหลายแสนกิโลเมตรต่อเดือน การประหยัดค่าใช้จ่ายด้านยางสามารถสร้างความแตกต่างอย่างมากต่อผลกำไรขั้นสุดท้าย เนื่องจากค่ายางมักจัดอยู่ในอันดับต้นๆ ร่วมกับเชื้อเพลิง ว่าเป็นค่าใช้จ่ายรายเดือนที่ใหญ่ที่สุด

คำถามที่พบบ่อย

แรงต้านการกลิ้งคืออะไร และส่งผลต่อการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงอย่างไร

แรงต้านการกลิ้งคือพลังงานที่สูญเสียไปขณะที่ยางหมุนเคลื่อนที่บนพื้นผิว โดยเกิดขึ้นส่วนใหญ่จากแรงบิดเบี้ยวและการเหนี่ยวนำ พลังงานที่สูญเสียสูงจะทำให้การใช้พลังงานเพิ่มขึ้น จำเป็นต้องใช้เชื้อเพลิงมากขึ้นเพื่อรักษาระดับความเร็ว

เหตุใดยางเรเดียลจึงมีประสิทธิภาพมากกว่ายางไบแอส-เพลย์

ยางเรเดียลมีการออกแบบที่ช่วยลดการยืดหยุ่นของผนังด้านข้างและลดการสร้างความร้อน จึงช่วยลดแรงต้านการกลิ้ง สายพานเหล็กและชั้นยางที่วางในแนวตั้งฉากช่วยให้แรงกดกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอ และลดการสะสมความร้อน

ยางเรเดียลใช้งานได้นานกว่ายางไบแอส-เพลย์หรือไม่

ใช่ ยางเรเดียลโดยทั่วไปมีอายุการใช้งานยาวนานกว่ายางไบแอส-เพลย์ถึง 2 ถึง 4 เท่า เนื่องจากการสึกหรอน้อยลงจากแรงต้านการกลิ้งที่ต่ำกว่าและการกระจายแรงรับน้ำหนักที่ดีกว่า

ยางเรเดียลช่วยประหยัดเชื้อเพลิงได้อย่างไร

ยางเรเดียลช่วยลดแรงต้านการกลิ้งโดยการลดการสร้างความร้อนและการบิดเบี้ยว ช่วยประหยัดค่าเชื้อเพลิงได้ถึง 8-12%

ยางเรเดียลมีประโยชน์ต่อรถบรรทุกหนักหรือไม่

ใช่ ยางเรเดียลให้ประโยชน์โดยเฉพาะกับยานพาหนะที่ใช้งานหนัก เพราะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงและยืดอายุการใช้งานของยาง