یکی از ارکان مهم خودرو ها تایر آن هاست. جنس تایر، طرح روی آن، ابعاد و فرآیند تولید از ویژگی های مهم تایر خودروهاست. گرچه از ساخت اولین تایرها مدت زمان زیادی می گذرد، ولی هنوز تکنولوژی تایر رو به بهبود است. در این بررسی آشنایی مختصری راجع به تایر، مشخصات آن و نیروهای مرتبط با آن تبیین می شود.

مقدمه

تایر ( Tire or Tyre ) وسیله ای ضروری برای بیشتر وسایل نقلیه زمینی است، به طوری که محیط دایره چرخ را پوشانده و آن را در برابر نوسانات سطح جاده و سایش محافظت می کند. همان طور که با ایجاد اصطکاک بین سطح جاده و چرخ، فرمان پذیری و شتاب گیری خودرو را بهبود می بخشد. امروزه بیشتر تایرها، مخصوصا آن هایی که در وسایل نقلیه موتوری به کار می روند، از لاستیک ( کائوچوی ) طبیعی و مصنوعی تهیه و ساخته می شوند. البته از مواد دیگری نظیر فولاد نیز برای افزایش استحکام و قدرت در ساختمان آن ها استفاده می شود.

تاریخچه

1. ۱۰۰۰ سال قبل از میلاد مسیح چرخ اختراع شد.
2. ۱۸۴۴ میلادی: در این سال، چارلز اسپنسر گودیر ( Charles Spencer Goodyear ) عملیات ولکانیزه کردن را که بعد ها در تولید تایر به کار گرفته شد، کشف کرد.
3. ۱۸۴۶ میلادی: اولین تایر بادی در انگلستان به وسیله رابرت ویلیام تامسون ( Robert William Thomson ) اختراع شد.
4. ۱۸۸۸ میلادی: جان بوید دانلوپ ( John Boyd Dunlop ) دامپزشک جراح اسکاتلندی که به عنوان پدر تایر مدرن شناخته می شود، تایرهای بادی را برای استفاده در اتومبیل کارآمد کرد.
5. ۱۹۰۷ میلادی: هاروی فایرستون ( Harvey Firestone ) استحکام و عمر تایرها را با افزودن آج به تایر بهبود بخشید.
6. ۱۹۴۶ میلادی: تایر رادیال توسط میشلین ( Michelin ) در این سال اختراع شد.
7. در سال ۲۰۰۵ میلادی میشلین گزارش داد که در حال تلاشی برای ترکیب چرخ و تایر است ( Tweel ) که در آن از هوا استفاده نمی شود.

لاستیک ( Rubber )

لاستیک یک پلیمر هیدروکربنی الاستیک است که از شیره کلوئیدی درونی ( شیرایه یا لاستیک خام که به نام لتکس ( Latex ) شناخته می شود ) گونه مختلفی از درختان به دست می آید. لاستیک را همچنین می توان از طریق روش های غیر طبیعی یا به عبارتی مصنوعی نیز تولید کرد. لاستیک مصنوعی از طریق پلیمریزه کردن گونه ای از منومرها ( Monomers ) به پلیمرها ( Polymers ) شاخته می شود. این روش های تولید لاستیک، قسمتی از مطالعه وسیع به نام علم پلیمر ( Polymer Science ) و تکنولوژی لاستیک را شکل می دهند. لاستیک طبیعی یا پلی ایزوپرن، الاستومر اصلی در تولید تایر است.

ویژگی های تایر

۱- تایر بخشی از شاسی است که وزن خودرو را تحما کرده و موجب حرکت خودرو می شود.

۲- تنها تایرهای خودرو هستند که با سطح جاده در تماسند.

۳- در سرعت های بالای خودرو، جاده های لغزنده و بار زیاد وارد بر خودرو، نقش تایر در کنترل و هدایت خودرو اهمیت بسیاری می یابد.

۴- یکی از وطایف تایر عملکرد شبیه به فنر آن است ( ضربه گیری بادی )، که ضربات اولیه جاده را جذب و خنثی می کند.

۵- مقدار پهنای لاستیک در هدایت و فرمان پذیری خودرو، کنترل نیروهای وارد شده از طرف جاده و تحمل وزن خودرو نقش تعیین کننده ای دارد.

۶- کیفیت ترمز کردن و شتاب گیری خودرو به نحو محسوسی به کیفیت تایر و نوع آج آن بستگی دارد.

۷- تایر با چسبیدن به سطح جاده باعث افزایش کشش چرخ شده و از سر خوردن جلوگیری می کند و در ضمن امکان شتاب گیری، ترمز کردن و دور زدن مناسب را نیز فراهم می کند.

۸- تایر در هنگام برخورد با ناهمواری های سطح جاده تغییر شکل یافته و از انتقال ضربه حاصل از برخورد با ناهمواری ها به سرنشینان و خودرو جلوگیری می کند.

۹- چرخ و تایر یک مجموعه هستند که خرابی هر یک بر عملکرد مناسب دیگری تاثیر گذار است.

۱۰- تایر قسمت زیادی از صداهای مزاحم را حذف کرده و از ورود آن ا به قسمت سرنشینان خودرو جلوگیری می کند.

نیورهای 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 به وجود می آید و از لغزیدن چرخ به طور عرضی جلوگیری می کند.

ساختمان تایر

ضریب مقاومت غلتشی

ضریب مقاومت غلتشی یک ضریب بی بُعد 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 :

انواع تایر براساس لایه گذاری

تایرها را می توان به صورت رادیال، بایاس ( مورب متقاطع ) و بایاس منجید دار ( مورب متقاطع منجید دار ) لایه گذاری کرد.

نکاتی در مورد تایرهای رادیال

۱- لایه های تایر رادیال از یک تکیه گاه به تکیه گاه دیگر با زوایه ۹۰ درجه نسبت به محور چیده می شوند.

۲- تایرهای رادیال به وسییله لایه های موازی که از جنس الیاف لاستیک اندود شده اند و توسط سیم های نایلونی، ابریشم مصنوعی، پلی استر یا فایبرگلاس تقویت شده اند، به طور مستقیم از یک لایه تایر به لبه دیگر تایر می روند و در اولین لایه الیاف زاویه ۹۰ درجه با دیواره جانبی تایر می سازند.

۳- در تایرهای رادیال به منظور افزایش استحکام تایر برای تعادل در راستای حرکت از منجیدگذاری استفاده می شود.

۴- در تایرهای رادیال به دلیل زاویه ۲۰ درجه ای که بین نخ های لایه ها نسبت به محور تایر وجود دارد، مقاومت و استحکام تایر افزایش یافته و تایر آهسته تر ساییده می شود.

۵- دیواره جانبی تایرهای رادیال، نرم و ارتجاعی است.

۶- در تایرهای رادیال با حرکت چرخ بر روی جاده، نخ های عرضی به سهولت در کنار هم می لغزند و کمترین مقدار ضریب اصطکاک را در لایه ها ایجاد می کنند.

۷- دیواره تایر رادیال از تایر بایاس انعطاف پذیرتر است.

۸- با استفاده از تایرهای رادیال مصرف سوخت کاهش می یابد.

نکاتی در مورد تایر بایاس

۱- در تایر بایاس، یک لایه با زاویه ۳۵ تا ۴۰ درجه نسبت به محور قرار می گیرد و لایه دیگر با زاویه مشابه و قرینه روی لایه اول کشیده می شود. سپس به همین ترتیب، لایه های بعدی یکی در میان با زاویه، روی یکدیگر کشیده می شود.

۲- لایه های تایر بایاس به صورت جناغی یکدیگر را قطع می کنند، که همین امر باعث می شود تایر تولید شده در همه امتدادها مقاوم باشد.

۳- در این نوع تایر، لایه ها گرایش به حرکت بر روی یکدیگر دارند.

۴- تایر بایاس در مقابل بارهای افقی در مقایسه با تایر رادیال، بسیار مقاوم تر است.

۵- ساختار تایر بایاس باعث انعطاف پذیری بیشتر تایر در سطح تماس با جاده می شود.

۶- لایه گذاری تایر بایاس منجیددار همانند تایر بایاس است.

انواع تایر براساس تیوب گذاری

۱- تایر تیوب دار ( Inter Tube Tire ) : در این تایرها از یک تیوب در داخل تایر بهره می برند، که هر دوی آن ها بر روی رینگ قرار می گیرند. تیوب یک محفظه لاستیکی حلقوی است که هوای فشرده را در خود نگه می دارد و برای ساختن آن از لاستیک طبیعی یا مصنوعی استفاده می شود.

۲- تایر تیوب لس ( Tubeless Tire ) : در این تایرها، تیوب داخلی حذف شده و هوای فشرده بین تایر و رینگ چرخ حبس می شود.

کشش تایر ( Tire Traction )

کشش مابین دو سطح معمولا به چند عامل از جمله عوامل زیر بستگی دارد:

1. خواص مواد هر یک از دو سطح
2. شکل ماکروسکوپی ( درشتی ) و میکروسکوپی ( ذره بینی ) یا زبری
3. نیروی تماس
4. سطح تماس
5. آلاینده های موجود از قبیل مواد روغنی و چسبنده

ابعاد تایر ( Tire Sizing )