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Der Rollwiderstand ist eine Grösse, die der Rotationsbewegung von Rädern an Fahrzeugen wie Pkw, Hubwagen oder Staplern entgegenwirkt. Anders als der Anfahrwiderstand, der sich ausschliesslich auf den Kraftaufwand beim Anfahren bezieht, bezeichnet der Rollwiderstand die permanente Kraft, die beim Abrollen eines Rades entsteht und der Bewegung entgegengerichtet ist. Oft wird er auch als Rollreibung oder rollende Reibung bezeichnet.
Beim Einsatz von Transportgeräten, Lkw oder Flurförderzeugen sollte der Rollwiderstand der Reifen möglichst gering ausfallen, denn ein hoher Widerstand führt zu einem höheren Kraftstoffverbrauch bzw. zu einem höheren Kraftaufwand beim Bewegen manueller Transportmittel wie Transportwagen. Erfahren Sie hier, wie Sie den Rollwiderstand berechnen und optimieren, um zum Beispiel bei motorisierten Fahrzeugen eine Kraftstoffersparnis und geringere Emissionswerte zu erzielen.
Formeln zur Berechnung des Rollwiderstands
Mit den folgenden Schritten gelingt es Ihnen ganz einfach, den Rollwiderstand zu berechnen.
- Rollwiderstand auf ebener Strecke berechnen
Die Berechnung des Rollwiderstands (FR; auch Rollreibungskoeffizient genannt) lässt sich mit folgender Formel durchführen:
FR = CR x FN
Der Widerstand ergibt sich aus dem Rollwiderstandskoeffizienten (CR) und der Normalkraft (FN). Die Normalkraft in dieser Formel bezeichnet die Gewichtskraft des Transportgeräts in Kilogramm (kg) bei waagerechter Fahrbahn ohne Gefälle oder Steigung sowie ohne aerodynamische Effekte wie ein Anheben oder Aufdrücken der Reifen. - Rollwiderstandskoeffizient berechnen
Der Rollwiderstandskoeffizient ist von der Materialbeschaffenheit des Reifens und der Fahrbahn sowie den Dimensionen des Reifens (R=Radius) und der zurückgelegten Strecke in Metern (d) abhängig. Der Wert ist zum Berechnen des Rollwiderstands nötig und kann mit dieser Formel ermittelt werden:
CR=d/R
Die Strecke bezeichnet hier den Abstand der Normalkraft FN zum Mittelpunkt des Rades und entsteht durch Verformungen beim Abrollen. - Rollwiderstand berechnen mit bekanntem Rollwiderstandskoeffizienten
Der Rollreibungskoeffizient ist wesentlich von der Kombination aus Untergrund und Reifenmaterial abhängig und muss nicht zusätzlich berechnet werden, wenn Tabellen für Reibwerte verschiedener Materialpaarungen zur Verfügung stehen. Hier können Sie den Wert einfach nachschlagen und in die Berechnungsformel einsetzen.
- Rollwiderstand bei Gabelstaplerreifen berechnen
Wenn Sie bei Gabelstaplern den Rollwiderstand berechnen wollen, müssen neben der Gewichtskraft des Fahrzeugs auch die Masse der Zuladung (FZul) sowie die Fallbeschleunigung g (g = 9,81 m/s2) berücksichtigt werden. Bei ebener Strecke nutzen Sie diese Formel zur Berechnung:
FR = (FN + FZul) ∙ g ∙ CR ∙ cos(α)
Fährt das Flurförderzeug auf einer Steigung, beeinflusst auch der Rampenwinkel α den Rollwiderstand der Reifen:
FSteigung = (FN + FZul) ∙ g ∙ sin(α)
Wovon ist der Rollwiderstand abhängig?
Der Rollwiderstand, der auch als Rollreibung oder Rollwiderstandsbeiwert bezeichnet wird, ist keine Konstante, sondern von verschiedenen Faktoren abhängig:
Reifendruck
Der Reifendruck wirkt sich wesentlich auf den Rollwiderstand aus: Je geringer der Reifendruck ist, desto höher ist der Widerstand, der beim Anfahren überwunden werden muss. Es sollte daher bei allen Transportmitteln – vom Lkw, über Hochhubwagen bis hin zur Sackkarre – immer auf einen optimalen Reifendruck geachtet und einmal pro Monat eine Kontrolle durchgeführt werden. Bei Luftreifen beträgt der optimale Reifendruck 9 bar.
Um Unfällen und Kollisionen vorzubeugen, ist eine regelmässige Wartung von Flurförderzeugen ratsam. Wie Sie Ihren Gabelstapler selbst warten und wann Sie das von einer Fachwerkstatt erledigen lassen sollten, erfahren Sie im Ratgeber zur Gabelstapler Wartung.
Reifenmaterial
Für einen möglichst geringen Rollwiderstand gilt: Je härter das Oberflächenmaterial der Reifen, desto leichter lassen sich diese abrollen. Bei einem sehr geringen Rollwiderstand können die Fahr- und Bremseigenschaften negativ beeinträchtigt sein. Hier sollten also sowohl Reifenmaterial als auch Untergrund aufeinander abgestimmt sein, damit Flurförderzeuge, Transportgeräte & Co. sicher bewegt werden können:
- Auf rutschigen Untergründen wie Fliesen oder Linoleum sind weichere luftgefüllte Reifen von Vorteil. Diese bieten auf glatten Oberflächen bessere Haftungseigenschaften bei einem gleichzeitig guten Rollwiderstand.
- Für harte Untergründe wie Asphalt oder Gummibodenbelag sollten Reifen aus Polyurethan oder Gummi zum Befahren genutzt werden. Die nahezu wartungsfreien PU-Reifen verfügen selbst bei unebenen und anspruchsvollen Untergründen über einen vergleichsweise geringen Rollwiderstand und eine gute Stossabfederung.
- Für den geringsten Rollwiderstand auf harten Böden sorgen Reifen aus Polyamid (Nylon) oder Stahl. Diese Materialien werden dank ihrer Beständigkeit gegen Fette, Laugen und Säure auf harten Untergründen in hygienisch sensiblen oder anderen anspruchsvollen Bereichen eingesetzt.
Konstruktion und Dimension der Reifen
Moderne Spritspar- bzw. Leichtlaufreifen zeichnen sich durch eine rollwiderstandsoptimierte Konstruktion aus, die die Verformung des Reifens während der Fahrt reduziert. Diese Verformung ist neben der Materialauswahl wesentlich verantwortlich für den Rollwiderstand.
Pauschal lässt sich sagen: Breite und flache Räder weisen einen höheren Rollwiderstand auf als schmale und hohe. Doch auch das ist vom Untergrund abhängig. So lassen sich Fahrzeuge mit schmalen Reifen auf nachgiebigen Untergründen wie Sand nur mit grossem Kraftaufwand bewegen. Um in diesem Fall den Rollwiderstand zu minimieren, sind breite Reifen besser geeignet.
Reifenalter
Mit älteren und abgenutzten Reifen lassen sich Pkw, Transportwagen oder Stapler schwerer bewegen als mit neuen. Es kann allerdings auch bei brandneuen Reifen vorübergehend ein höherer Widerstand auftreten, bis diese eingefahren sind.
FAQ zur Berechnung des Rollwiderstands
Der Rollwiderstand ist eine Grösse, die der Rotationsbewegung der Räder an Fahrzeugen wie Pkw, Hubwagen oder Staplern entgegenwirkt. Beim Einsatz von Transportgeräten, Lkw und Flurförderzeugen sollte der Rollwiderstand möglichst gering ausfallen, denn ein hoher Widerstand führt zu einem höheren Kraftstoffverbrauch bzw. zu einem höheren Kraftaufwand beim Bewegen manueller Transportmittel.
Anders als der Anfahrwiderstand, der sich ausschliesslich auf den Kraftaufwand beim Anfahren bezieht, bezeichnet der Rollwiderstand die permanente Kraft, die beim Abrollen eines Rades entsteht und der Bewegung entgegengerichtet ist.
Je höher der Rollwiderstand bei Reifen ist, desto mehr Energie wird für die Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs benötigt. Bei Transportfahrzeugen mit ca. 50.000 Kilometern Jahresfahrleistung kann durch die Verwendung von rollwiderstandsoptimierten Reifen zum Beispiel eine Ersparnis von mehreren hundert Euro im Jahr erzielt werden. Doch auch bei manuellen Transportmitteln ist es ratsam, auf einen niedrigen Rollwiderstand zu achten: Der Transport geht damit zügiger, müheloser und ergonomischer vonstatten – das schont Mensch und Maschine.
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