Пневматическая шина, благодаря наличию в ней сжатого воздуха и упругих свойств резины, способна поглощать огромное количество энергии. Если шину, накачанную до определенного давления, нагрузить внешней силой, например вертикальной, а затем разгрузить, то можно заметить, что при разгружении не вся энергия возвратится, так как часть ее, расходуемая на механическое трение в материалах шины и трение в контакте, составляет необратимые потери.

При качении колеса происходит потеря энергии на ее деформацию. Так как энергия, возвращающаяся при разгрузке шины, меньше энергии, затраченной на ее деформирование, то для поддержания равномерного качения колеса необходимо постоянно пополнять потери энергии извне, что и достигается приложением к оси колеса либо толкающей силы, либо крутящего момента.

Кроме сопротивлений, возникающих в результате потерь, связанных с деформацией шины, движущееся колесо испытывает сопротивление, обусловленное трением в подшипниках, а также сопротивление воздуха. Эти сопротивления, хотя и незначительны, однако тоже принадлежат к категории необратимых потерь. Если колесо движется по грунтовой дороге, то, кроме потерь, перечисленных выше, будут и потери на пластическую деформацию грунта (механическое трение между отдельными его частицами).

Потери на качение оценивают также силой сопротивления качению или мощностью потерь на него. Это выражается следующим образом. Для качения шины, нагруженной вертикальной силой Q и скоростью u, надо приложить горизонтальную силу Рf. Эта сила Рf называется силой сопротивления качению. Таким образом, коэффициент сопротивления качению равен

. (5)

Сопротивление качению колеса зависит от многих факторов: нагрузки на шину, внутреннего давления в шине, скорости качения и конструкции шины.

Так, увеличение нагрузки на шину повышает деформацию элементов шины, и, следовательно, возрастают потери на качение.

С ростом внутреннего давления уменьшается радиальная деформация шины, повышается ее жесткость, что приводит к уменьшению гистерезисных потерь, а следовательно, и к снижению потерь на качение. При уменьшении внутреннего давления деформация в шине увеличивается, а вместе с ней возрастают потери на качение.

С нарастанием скорости потери на качение увеличиваются, но при этом они зависят от температурного режима, который устанавливается в шине. В начальный момент до установления в шине постоянной температуры потери на качение повышаются с увеличением скорости качения. Далее с установлением в шине постоянной температуры происходит некоторое снижение гистерезисных потерь, а следовательно, снижаются и потери на качение. Но при дальнейшем нарастании скорости потери на качение резко возрастают, что связано с динамическими эффектами, возникающими при высоких скоростях
качения.

А теперь оценим, как на сопротивление качению влияют конструктивные факторы:

1) с уменьшением угла наклона нитей в каркасе сопротивление качению снижается. Следовательно, шины радиальной конструкции обладают меньшим сопротивлением качению по сравнению с шинами диагональной конструкции, но только при умеренных скоростях движения (до 120 км/ч). Выше этой скорости данное преимущество утрачивается;

2) снижение отношения Н/В уменьшает сопротивление качению. Это обусловлено тем, что при снижении Н/В увеличивается жесткость шины, следовательно, уменьшаются гистерезисные потери, что приводит к снижению потерь на качение;

3) увеличение толщины протектора и глубины канавок рисунка повышает сопротивление качению. По мере износа рисунка протектора сопротивление качению уменьшается;

4) с увеличением размера шины сопротивление качению
снижается.

Для снижения сопротивления качению необходимо уменьшать гистерезисные потери резин. При этом следует улучшать их рецептуру. Корд, применяемый в шинах, должен иметь высокий модуль, что уменьшает деформацию шины и тем самым снижает сопротивление качению. Таким образом, уменьшение сопротивления качению шин улучшает динамические качества автомобиля, повышает топливную экономичность и долговечность шины.