Силы, действующие на свободно вращающуюся шину при прямолинейном движении с постоянной скоростью, изображены на рис. 8.2. Сила F_rпредставляет собой силу сопротивления каче­ния шины, определяемую как силой F_r, направленной по каса­тельной к месту контакта шины с поверхностью дороги, причиной возникновения которой может быть не обязательно трение о до­рогу, так и смещением точки приложения силы давления, которое происходит из-за внутренних потерь в материале.

Чаще всего сопротивление качению шин характеризуется силой F_r, хотя ясно, что это можно было бы сделать, используя и другие меры, такие, например, как потеря мощности или сни­жение экономичности.

В условиях свободного вращения или установившегося дви­жения, когда внешний крутящий момент, приложенный к колесу, невелик, основной частью полных потерь является гистерезисная составляющая, на долю которой приходится более 90 % механи­ческих потерь в шине. Аэродинамическое сопротивление самой шины и трение о дорогу при этом незначительны. Справедливость приведенного утверждения показана Боуденом и Табором [2].

При начале движения автомобиля при температуре окружа­ющей среды температура вращающейся шины начинает повышаться вследствие того, что гистерезисные потери в материале являются причиной выделения тепла. Из-за плохой теплопровод­ности резины для установления теплового равновесия шины требуется довольно продолжительное время. Например, уста­новившееся тепловое состояние шины обычного легкового авто­мобиля в стандартных дорожных условиях достигается примерно через 30 мин после начала движения. Со временем равновесное состояние достигается. При этом повышенная температура в раз­ных местах шины не одинакова, распределение температуры зави­сит от формы и конструкции шины. При установившемся тепловом состоянии средняя температура воздуха в полости шины будет выше, чем при начале движения. Результатом этого повышения температуры воздуха внутри шины является увеличение давления в шине по сравнению с первоначальным. Увеличение давления приводит к уменьшению деформации шины. Свойства, характери­зующие гистерезисные потери в материалах шины, чувствительны к изменениям температуры. Они вместе с уменьшением деформа­ции шины влияют на величину потерь в установившемся равно­весном состоянии. Типичный график зависимости сопротивления качению от времени для шины современного легкового автомо­биля изображен на рис. 8.3.

Приведенное рассуждение свидетельствует о том, что для правильной оценки потерь в пневматических шинах требуется знание всех условий эксплуатации. Например, необходимо знать температуру шины и давление, которые зависят не только от продолжительности движения, но и от температуры окружающего воздуха и действующих нагрузок.