نیروهای وارد بر تایر
- نیروی کششی: این نیرو در هنگام شتاب گیری از طرف تایر بر سطح جاده وارد می شود.
- نیروی فشاری: این نیرو در هنگام ترمز کردن از طرف جاده و شاسی بر تایر وارد می شود.
- نیروی جانبی: این نیرو در هنگام دور زدن خودرو در تایر بوجود می آید، و از لغزیدن چرخ بطور عرضی جلوگیری می کند.
ساختمان تایر ( Tire Construction )
به گزارش تارک خودرو: محیط خارجی تایر که تاج یا راس ( Crown ) نامیده می شود، طرح های مختلفی از اشکال شیار مانند دندانه دار دارد که به عنوان آج تایر شناخته می شوند. این شیارها به ویژه در زمان برف و بارندگی بسیار مفید هستند. آب حاصل از باران که در بین شیارها بوسیله ی وزن خودرو فشرده و متراکم می شود، کشش ( Traction ) بهتری را برای تایر در تماس با سطح جاده فراهم می کند.
دیواره های جانبی ( Sidewalls ) مقطعی از تایر هستند که بین محیط خارجی تایر و لبه های دایره ای داخلی تایر که با رینگ در تماس اند، قرار گرفته اند. برای جلوگیری از پارگی در این لبه های داخلی، مخصوصا زمانی که تایر نصب می شود، تعدادی سیم فولادی متحدالمرکز را داخل لاستیک هر دو لبه ی فولادی قرار می دهند. این لبه ی داخلی، طوقه ( Bead ) نامیده می شود.
برخی تایرهایی که با هوا پر می شوند، مخصوصا آنهایی که بر روی چرخ های پره داری نظیر دوچرخه یا موتور سیکلت به کار می روند، و یا وسایل نقلیه ای که بر روی جاده های ناصاف و خشن حرکت می کنند، تیوب داخلی دارند، که این یک تیوب لاستیکی با سوپاپ کنترل ورود و خروج هواست. نوع دیگر، تایرهای رادیال مدرن بودند که از آب بندهایی در بین چرخ و تایر برای نگه داشتن فشار هوای داخل تایر استفاده می کردند. استفاده از این تایرها به این دلیل منجر به شکست گردید که هر وفت از خودرو بر روی جاده های ناصاف استفاده می شد، یا کمی خم شدن رینگ، نتیجه اش تخلیه باد بود.
تیوب های داخلی را معمولا از لاستیک هالوبوتیل ( Halobutyl Rubber ) می سازند. زیرا این لاستیک ها خواص مکانیکی مناسبی دارند، و در مورد هوا تراوش ناپذیرند.
تایرهای بادی ( پنوماتیکی ) عموما تسمه های تقویت کننده ای دارند، که بر اساس جهت گیری این تسمه ها، به انواع رادیال و بایاس تقسیم می شوند. تایرهای رادیال برای همه ی اتومبیل های مدرن، استاندارد و قابل قبول هستند؛ در جایی که تایرهای بایاس برای تریلرها نرمال هستند.
برای تولید تایر از مواد مختلفی استفاده می شود که می توان به الیاف نخ، الیاف فایبرگلاس، الیاف فولادی، لاستیک و دوده اشاره کرد. الیاف نخ ابریشمی و الیاف پلی استر با نام های تجاری و الیاف نخ نایلونی با اعداد معرفی می شوند.
الیاف فایبرگلاس بکار رفته در لایه های تایر، استحکام زیادی نسبت به سایر نخ ها ایجاد می کنند؛ اما حالت ارتجاعی تایر را کاهش می دهند. همچنین الیاف فولادی بکار رفته در منجیدهای تایر، مقاومت تایر را در مقابل ضربه افزایش می دهند.
در تولید تایر از لاستیک که ترکیبی از الاستومر طبیعی یا مصنوعی است استفاده شده، و برای رسیدن به خواص ویژه، مواد مختلفی از قبیل دوده به آن اضافه می کنند تا استحکام و مقاومت سایشی آن را افزایش دهند.
تایر از روی هم قرار گرفتن ورقه های لاستیک در قالب فلزی بوجود می آید. برای تولید تایر، ورقه ها را روی قالب قرار داده و آنها را در فشار و درجه حرارت بالا پرس می کنند. برای افزایش استحکام تایر، دو حلقه سیمی در نظر گرفته و لایه ها را به دور آن می پیچانند؛ این حلقه ها بر روی تکیه گاه رینگ قرار گرفته، سبب استقرار تایر بر روی رینگ می شوند. تایر در فشار و حرارت بالا با افزودن مقداری گوگرد شکل گرفته، و استحکام و انعطاف لازم را می یابد.
تعداد لایه های تایر، به نوع تایر، مورد مصرف تایر و مقدار بار وارده به آن بستگی دارد. مثلا تایر خودروهای سواری سبک بین ۲ تا ۶ لایه و تایر خودروهای سنگین از قبیل کامیون و اتوبوس بیش از ۱۴ لایه دارند؛ همچنین تایر ماشین آلات سنگین از قبیل خودروهای راه سازی تا ۳۲ لایه دارند.
برای تولید منجید تایر، لایه هایی از قیطان و لاستیک را روی قالب شکل می دهند و آن را از کائوچوی مصنوعی اشباع می کنند. پس از این مرحله دیواره ( Side Wall ) و آج تایر ( Tread ) را اضافه کرده و تایر را ولکانیزه می کنند. ولکانیزه کردن، گرما دادن به کائوچوی تحت فشار است؛ که در نتیجه آن، تایر شکل مطلوب را در داخل قالب خود پیدا می کند.
نوع مواد بکار رفته، استحکام دیواره جانبی و آج تایر، تعیین کننده ی سختی و توان اتلافی تایر در حال غلتش می باشند. در تایرهای صاف و ساییده شده، مقدار ضریب مقاومت غلتشی ۲۰ درصد کمتر از تایرهای نو است. همچنین لایه لایه سازی خوب، به اندازه ۲۵ درصد ضریب مقاومت غلتشی را افزایش می دهد.
| ۱- لایه داخلی ( آستر داخلی ) | Inner liner |
| ۲- لایه ها | Plies |
| ۳- اسکلت ( لایه ی کناره ) | Carcass |
| ۴- طوقه ( لبه لاستیک ) | Beads |
| ۵- دیواره ی جانبی | Side wall |
| ۶- تسمه ها ( کمربندها ) | Belts |
| ۷- آج ها | Treads |
ضریب مقاومت غلتشی، یک ضریب بی بعد است که اثرات شرایط پیچیده و وابسته به هم را برای تایر و سطح جاده بیان می کند. جهت مقاومت غلتشی برخلاف جهت حرکت وسیله نقلیه بوده و به عمل ترمز کردن کمک می کند. نیروی غلتشی برابر است با:
مقاومت غلتشی بلافاصله با شروع حرکت تایرها بوجود می آید؛ و از آثار نامطلوب آن می توان به تبدیل قسمت زیادی از نیرو به گرما در چرخهای در حال گردش اشاره کرد.
با این افزایش درجه حرارت در تایرها، مقاومت مالشی ( Abrasion Resistance ) و پایداری در برابر فرسودگی خمش ( Flexure Fatigue Strength ) در تایرها کاهش می یابد، که این عوامل از دلایل محدود کردن کارکرد تایرهاست.
- از عوامل عمده ایجاد مقاومت غلتشی می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- ساییدگی در محل تماس تایر با سطح جاده
- لغزش تایر در جهات جانبی و طولی
- ناهمواری های سطح جاده
- اتلاف انرژی ناشی از خمیدگی دیواره جانبی تایر در نزدیکی ناحیه تماس تایر با سطح جاده
- اتلاف انرژی ناشی از خمیدگی آج تایر
- نیروی مقاوم جوی داخل و خارج تایر
منبع: تکنولوژی شاسی خودرو، انتشارات پارتیان، مهندس حسین رمضانی
