Lốp bị hao năng lượng khi lăn vì chúng liên tục bị ép vào mặt đường. Điều này xảy ra do hiện tượng gọi là trễ pha (hysteresis), về cơ bản có nghĩa là cao su không lập tức bật trở lại hình dạng ban đầu sau khi bị nén. Khoảng hai mươi phần trăm năng lượng từ động cơ bị chuyển thành nhiệt thay vì dùng để đẩy xe tiến về phía trước. Có ba nguyên nhân chính khiến hiện tượng này xảy ra nhiều đến vậy. Thứ nhất, cao su bị kẹt trong quá trình phục hồi về hình dạng ban đầu. Thứ hai, các rãnh gai tạo thêm ma sát khi chúng dịch chuyển trên mặt đường. Và thứ ba, toàn bộ nhiệt lượng đó khiến cao su bị xuống cấp nhanh hơn theo thời gian. Nếu lốp không được bơm căng đúng áp suất, tình trạng sẽ càng tồi tệ hơn. Chỉ cần giảm mười phần trăm áp suất lốp cũng có thể làm tăng lực cản lăn từ một đến hai phần trăm. Tất cả những tổn thất này cộng dồn đáng kể, khiến phương tiện tiêu tốn nhiều nhiên liệu hơn bất kể đó là xe nhỏ hay xe tải lớn.
Lốp radial có các sợi thép chạy chéo nhau dưới khu vực mặt tiếp xúc, kết hợp với thành lốp có thể uốn cong dễ dàng. Cấu tạo này khác với lốp bias-ply cũ hơn, nơi các lớp nylon chéo nhau như một lớp vải dệt, khiến toàn bộ thân lốp bị uốn cong khi quay. Lốp radial hoạt động khác biệt vì phần lớn sự uốn cong chỉ xảy ra ở phần tiếp xúc với mặt đường. Các nghiên cứu về vật liệu cho thấy điều này làm giảm khoảng một nửa mức độ chuyển động của thành lốp. Có một số lợi ích từ cách thiết kế này. Thứ nhất, lượng nhiệt sinh ra do ma sát ít hơn, giúp giảm lực cản lăn từ khoảng 20% đến 30%. Thứ hai, lốp nằm phẳng hơn trên mặt đất nên áp lực được phân bố đều hơn. Thứ ba, tổng thể các bộ phận không bị nóng lên nhiều, nghĩa là mặt gai mòn chậm hơn. Tất cả những yếu tố này đồng nghĩa với việc lốp radial nói chung tiết kiệm khoảng 8% đến 12% chi phí nhiên liệu so với loại bias-ply, và thường có tuổi thọ dài hơn từ hai đến bốn lần trong các điều kiện sử dụng nặng.
Lốp radial có các lớp gai thép bên dưới khu vực gai với các lớp bố chạy xuyên qua lốp theo góc vuông so với hướng lăn. Điều này tạo ra các bộ phận làm việc riêng biệt: thành bên có thể co giãn để vượt qua các chướng ngại đường, trong khi phần trên giữ được độ vững chắc và bền bỉ. Tuy nhiên, lốp bias-ply hoạt động theo cách khác. Chúng xếp chồng các lớp vải nylon ở các góc khoảng 30 đến 45 độ, tạo thành một khối đặc bên trong lốp. Thiết kế này gây ra lượng nhiệt sinh ra nhiều hơn do ma sát nội tại lớn. Nghiên cứu cho thấy lốp radial vận hành mát hơn khoảng 15 đến 20 độ so với lốp bias khi chở cùng một trọng lượng. Ít ma sát hơn đồng nghĩa với việc ít hao phí năng lượng hơn do phải chống lại chính nó, do đó những lốp này có tuổi thọ dài hơn và hoạt động tốt hơn tổng thể đối với phần lớn người lái xe.
Lốp radial có các lớp thép này cơ bản giữ khu vực gai lốp ổn định, tạo thành hình chữ nhật đẹp khi tiếp xúc với mặt đường. Tuy nhiên, lốp bias ply lại khác vì chúng để lại dấu ấn hình elip kỳ lạ do thành bên quá cứng. Khi một chiếc xe đậu trên lốp radial, trọng lượng được phân bổ đều dọc theo toàn bộ chiều rộng của vùng gai lốp. Điều này có nghĩa là mòn ít hơn ở những điểm cụ thể và giúp lốp không bị biến dạng quá sớm. Vì áp lực được phân bố rất đồng đều, nên độ bám đường tốt hơn mà không cần thêm công suất từ động cơ, điều này giải thích tại sao những loại lốp này thường tiết kiệm nhiên liệu hơn so với các thiết kế cũ.
Các nghiên cứu liên tục chỉ ra rằng lốp xe hướng tâm thực sự giúp tiết kiệm nhiên liệu. Theo nghiên cứu do Bộ Giao thông Vận tải Hoa Kỳ thực hiện năm 2009, những loại lốp này làm giảm lực cản lăn từ khoảng 18 đến 24 phần trăm so với lốp chéo kiểu cũ. Điều đó có nghĩa là trong các điều kiện thử nghiệm tiêu chuẩn, người lái xe thực tế đã sử dụng ít hơn khoảng 8 đến 12 phần trăm nhiên liệu. Nhìn sang chương trình dán nhãn lốp của châu Âu, nơi xếp hạng sản phẩm từ A (hiệu quả tốt nhất) xuống đến G theo quy định EU 2020/740, ta thấy hầu hết các loại lốp được đánh giá cao nhất đều là thiết kế hướng tâm. Tại sao? Bởi vì chúng có cấu tạo đai đặc biệt bên trong, về cơ bản là hao phí ít năng lượng hơn mỗi khi lốp bị uốn cong trong quá trình di chuyển.
Dữ liệu từ các đội xe tải thực tế củng cố những gì chúng tôi quan sát trong các bài kiểm tra tại phòng thí nghiệm. Một nghiên cứu thực hiện năm 2022 đã xem xét 47 chiếc xe đầu kéo lớn cùng chạy trên các tuyến đường giống nhau. Những chiếc dùng lốp radial đạt mức khoảng 6,8 dặm mỗi gallon, trong khi các xe vẫn sử dụng lốp bias-ply đời cũ chỉ đạt 6,1 mpg. Điều này tương đương sự chênh lệch hiệu quả nhiên liệu tốt hơn khoảng 10%. Điều thú vị là cải thiện này duy trì ổn định bất kể xe chở tải nhẹ hay nặng, hay đang di chuyển qua các điều kiện đường khác nhau. Một lợi ích đáng chú ý khác đến từ lực cản lăn thấp hơn. Lốp radial vận hành mát hơn khoảng 11 độ C trong quá trình hoạt động, nghĩa là chúng bền hơn và cần thay thế ít thường xuyên hơn. Tất cả các con số này đều phù hợp với dự đoán của Nhãn Hiệu Lốp Châu Âu. Vì vậy, khi các công ty chuyển sang dùng lốp radial, họ không chỉ tiết kiệm chi phí nhiên liệu mà còn giảm được chi phí bảo trì theo thời gian.
Thiết kế lốp radial tự nhiên giúp giảm lực cản lăn, điều này có nghĩa là chúng sinh ra ít nhiệt hơn đáng kể trong quá trình vận hành so với các loại lốp cũ. Và điều này rất quan trọng vì khi lốp hoạt động ở nhiệt độ thấp hơn, cao su không bị phân hủy nhanh và các hiệu ứng trễ dai dẳng làm mòn mặt lốp cũng không nghiêm trọng bằng. Theo các quản lý đội xe theo dõi phương tiện bằng hệ thống telematics, lốp radial thường bị mòn mặt lốp chậm hơn khoảng 25 phần trăm so với các mẫu thông thường. Điều này có ý nghĩa gì về mặt thực tiễn? Lốp bền hơn nghĩa là ít phải thay thế hơn theo thời gian, do đó các công ty tiết kiệm được chi phí mua lốp mới. Hơn nữa, vì những lốp này không nóng lên nhiều, nguy cơ nổ lốp đột ngột trên đường cũng giảm đi. Các kỹ thuật viên cũng báo cáo rằng họ gặp ít vấn đề về căn chỉnh hơn với lốp radial. Đối với các công ty vận tải chạy hàng trăm ngàn km mỗi tháng, việc tiết kiệm chi phí lốp có thể tạo ra sự khác biệt lớn đến lợi nhuận, vì chi phí lốp thường chỉ đứng sau chi phí nhiên liệu như một trong những khoản phí vận hành lớn nhất.
Lực cản lăn là năng lượng bị mất khi lốp lăn trên bề mặt, chủ yếu do biến dạng và hiện tượng trễ. Lực cản lăn cao làm tăng tiêu thụ năng lượng, dẫn đến cần nhiều nhiên liệu hơn để duy trì tốc độ.
Lốp radial có thiết kế giúp giảm thiểu độ uốn của thành bên và sinh nhiệt, từ đó giảm lực cản lăn. Các lớp thép và lớp bố đặt vuông góc giúp phân bố áp suất đồng đều và giảm tích tụ nhiệt.
Có, lốp radial thường có tuổi thọ dài hơn từ hai đến bốn lần so với lốp bias-ply nhờ giảm mài mòn do lực cản lăn thấp hơn và phân bố tải trọng tốt hơn.
Lốp radial giảm lực cản lăn bằng cách hạn chế sinh nhiệt và biến dạng, giúp tiết kiệm tới 8-12% chi phí nhiên liệu.
Có, lốp radial đặc biệt có lợi cho các phương tiện hạng nặng vì chúng cải thiện hiệu suất nhiên liệu và kéo dài tuổi thọ lốp.
Tin Tức Nổi Bật
EN
