هلا عباس؛ استاد گروه ریاضی دانشکده علوم کاربردی و صنعتی دانشگاه بحری سودان

محمد گوما النور؛ رییس گروه مهندسی مکانیک دانشگاه بحری سودان

آپاراتی ها، معمولا پایه علمی نسبتاً کمی برای دانستن نحوه برخورد با فشار باد مناسب تایر در حالت سرد دارند. استانداردهای تعیین شده برای بار و فشار باد تایر در صنعت، دائماً در حال تغییر هستند و همه تولیدکنندگان تایر از کاربران می‌خواهند که این تغییرات را دنبال کنند تا اطلاعات محصول خود را به روز کنند و این تغییرات را منعکس کنند. بنابراین، اطلاعات چاپ شده در کنار تایر ممکن است منعکس کننده آخرین استانداردهای میزان بار و فشار باد نباشد.

تصادفات رانندگی ناشی از ترکیدن تایر به دلیل میزان نادرست تنظیم باد در کشورهای در حال توسعه بسیار زیاد است که نشان دهنده برخورد ضعیف با تایرها است. این مقاله یک مدل سازی ریاضی برای تضمین رابطه بهینه بین میزان فشار باد تایر سرد با میزان بار تایر، اندازه تایر، سرعت تایر، مدت زمان سفر و دما در شرایط عمومی پیشنهاد کرده است. این مقاله همچنین پیشنهاد می‌کند که باید تلاش بین‌المللی زیادی در زمینه کنترل کیفیت یکپارچه تایر انجام شود و آموزش‌های قابل توجه و دستورالعمل‌های ساده‌ای به پرسنل نصب تایر داده شود تا به نگهداری صحیح آن کمک شود که ایمنی رانندگی خودرو را تضمین کرده و طول عمر تایر را افزایش دهد. این عوامل به طور کلی به کاهش تجمع تایر فرسوده، خرابی تایرها و تصادفات رانندگی کمک می‌کنند.

تایر‌ها معمولاً با هوا (ترکیبی از گازها شامل حدود 78٪ نیتروژن (N2)، 21٪ اکسیژن (O2) و 1٪ آرگون (Ar) به همراه مقادیر کمی از گازهای دیگر) باد می‌شوند. متأسفانه، استفاده از هوا باعث می‌شود رطوبت و مقدار بخار آب موجود در هوا از مکانی به مکان دیگر، زمان سال و به دلیل شرایط آب و هوایی متفاوت باشد. در حالی که هوا در سراسر جهان گاهی اوقات بسیار متفاوت است، یافتن منبع مناسبی از هوای فشرده ایده‌آل دشوار می‌شود و یافتن منبعی از هوای فشرده “خشک” و بدون بخار حتی دشوارتر است و در نتیجه تأثیر منفی بر عملکرد تایر و طول عمر آن دارد.

تایر‌هایی که به درستی باد شده‌اند، از فشار هوای موجود پشتیبانی مناسبی دریافت می‌کنند تا توزیع یکنواخت بار در سراسر سطح زمین را فراهم کرده و به تثبیت ساختار تایر کمک کنند. در حالی که اکثر رانندگان می‌دانند که میزان باد مناسب تأثیر قابل توجهی بر سایش، مقاومت غلتشی و دوام تایر دارد، تنها تعداد کمی از آنها می‌دانند که کم باد بودن نیز تأثیر قابل توجهی بر سرعت و دقت واکنش لاستیک‌ها به فرمان راننده دارد.

از آنجا که فشار معمول تایر برای خودروها از 30 تا 35 psi متغیر است (و فشار لاستیک کامیون‌های سبک اغلب بالاتر است)، نیروی ثابتی سعی می‌کند هوا را از طریق لاستیک به داخل آن هل دهد. این امر به مقداری از هوا اجازه می‌دهد تا از طریق فضاهای میکروسکوپی بین مولکول‌های لاستیک و تا حدودی مانند یک بادکنک لاستیکی خارج شود (که نفوذ نامیده می‌شود).

به طور کلی، میزان فشار باد تایر هر ماه حدود 1 psi کاهش می‌یابد. این بدان معناست که اگر به مدت دو تا سه ماه باد اضافه نشود، فشار باد لاستیک احتمالاً ۲ تا ۳ psi پایین خواهد بود، اما صاحبان خودروهای معمولی به این موضوع توجه زیادی نمی‌کنند. برای کمک به حفظ فشار ثابت‌تر تایر ، باید آنها را بیشتر بررسی کرد، حداقل ماهی یک بار و قبل از سفرها، اما ترجیحاً هفته‌ای یک بار. این به ما امکان می‌دهد فشار از دست رفته‌ای را که به مرور زمان از بین می‌رود، دوباره پر کنیم و همچنین هرگونه افت فشار ناشی از نشت‌های آهسته ناشی از پنچری‌های جزئی را قبل از افت فشار قابل توجه و آسیب دیدن ساختار داخلی لاستیک، تشخیص دهیم.

یک تایر کم باد، تمایل دارد نواحی شانه آج را سریع‌تر از مرکز آن بپوشاند. این به این دلیل است که فشار هوای کافی برای تحمل وزن توسط مرکز آج وجود ندارد. یک تایر با باد مناسب، پشتیبانی مناسبی از فشار هوای موجود دریافت می‌کند تا توزیع یکنواخت بار در سراسر سطح زمین را فراهم کند.

چگونگی مؤثر مقاومت تایر ‌ها در برابر لغزش برای حفظ کشش در حالت خیس

یک تایر کم باد نمی‌تواند شکل خود را حفظ کند و در هنگام تماس با جاده، صاف‌تر از حد انتظار می‌شود. اگر لاستیک‌های یک وسیله نقلیه فقط 6 psi کمتر باد شوند، می‌تواند منجر به خرابی تایر شود. علاوه بر این، عمر آج لاستیک می‌تواند تا 25٪ کاهش یابد.

فشار باد کمتر باعث می شود هنگام غلتیدن، تایر بیشتر خم شود. این امر باعث ایجاد گرمای داخلی، افزایش مقاومت غلتشی و افزایش مصرف سوخت تا 5٪ می‌شود. رانندگان کاهش قابل توجهی در دقت فرمان و پایداری در پیچ‌ها را تجربه خواهند کرد. اگرچه 6 psi خیلی کم به نظر نمی‌رسد، اما معمولاً حدود 20٪ از فشار بیشتر روی تایر را نشان می‌دهد.

 در مورد یک تایر پرباد سفت و غیرقابل انعطاف نیز، اندازه سطح تماس آن با جاده کاهش می‌یابد که باعث افزایش فشار موضعی می‌شود. اگر تایرهای یک وسیله نقلیه 6 psi بیش از حد پرباد باشند، هنگام عبور از چاله‌ها یا در جاده ناهموار، می‌توانند راحت‌تر آسیب ببینند. تایرهای پرباد نمی‌توانند ناهمواری‌های جاده را به خوبی تشخیص دهند و باعث می‌شوند رانندگی خشن‌تری داشته باشند. با این حال، فشارهای باد بالاتر معمولاً تا حدی باعث بهبود در پاسخ فرمان و پایداری در پیچ‌ها می‌شوند. به همین دلیل است که شرکت‌کنندگانی که از تایرهای خیابانی در مسابقات اتوکراس، مسابقات دو و میدانی و مسابقات جاده‌ای استفاده می‌کنند، فشار باد بالاتری نسبت به حالت عادی دارند.

فشار باد باید با یک گیج باد با کیفیت بررسی شود زیرا فشار باد را نمی‌توان از طریق بازرسی بصری به طور دقیق تخمین زد. برای این منظور به منظور ارزیابی تأثیر فشار باد بر واکنش و هندلینگ، یک تست رانندگی صورت گرفت و تایرهای با باد مناسب با تایر ‌های کم باد مقایسه شد.

بخش اول آزمایش بصری بود. از رانندگان خواسته شد تا به تایر ها نگاه کنند و تشخیص دهند که کدام یک از دو وسیله نقلیه به تایر ‌های کم باد مجهز شده است که نشان داد که این کار چقدر دشوار است.

رانندگان در این روش نشان دادند که ظاهر تایر به تنهایی تأییدی بر فشار باد تایر موجود در داخل آن ارائه نمی‌دهد. بنابراین، فرد نمی‌تواند از چشم غیرمسلح به عنوان فشارسنج استفاده کند. در حالی که رانندگی در شرایط مرطوب با حداکثر توانایی تایر چالش برانگیز است، خودرویی که تایر های آن به درستی باد شده باشند، هندلینگی قابل پیش‌بینی ارائه می‌دهند.

در عین حال بر اساس این آزمون، رانندگی با تایر ‌های عقب کم باد بسیار دشوارتر و راننده را مجبور می‌کرد برای حفظ کنترل، سرعت خود را کاهش دهد و زمان‌های دور مسابقه چند ثانیه کندتر از خودروی با باد مناسب بود. در حالی که تولیدکنندگان تایر می‌توانند تایر‌هایی با مقاومت عالی در برابر آب‌لغزش و کشش در سطوح مرطوب تولید کنند، عدم نگهداری مناسب از فشار باد تایر می‌تواند یک تایر عالی را به تایر‌های افتضاحی مانند ساییدگی بیش از حد و اختلال در عملکرد خودرو تبدیل کند که حتی منجر به تصادف می‌شود.

بنابراین تنظیم فشار باد تایر‌ها همانطور که در پلاکارد تایر خودرو یا در دفترچه راهنما ذکر شده است بسیار مهم است. بررسی فشار باد تایر‌ها حداقل ماهی یک بار و قبل از سفرهای بزرگراهی ضروری است. رانندگی با سرعت بالا مطمئناً به سریع‌تر شدن سفر کمک می‌کند، اما پیدا کردن مکانی که امکان سرعت نامحدود را فراهم کند، دشوار است.

هنگام برنامه‌ریزی برای رانندگی سریع، تایر‌های خودرو باید به درستی اندازه، باد و بررسی شوند زیرا تایر‌ها تحت فشارهای زیادی قرار می‌گیرند. به دلیل وزنی که تحمل می‌کنند، دیواره‌های جانبی تایر‌های بادی برآمده می‌شوند و آج‌های آنها هنگام تماس با جاده صاف می‌شوند. صاف شدن آج تایر‌ها منجر به اختلاف ابعادی بین شعاع “بدون بار” و شعاع “بار” تایر می‌شود. افزایش سرعت خودرو باعث می‌شود تایر‌ها سریع‌تر منحرف شوند و افزایش بار خودرو باعث می‌شود تایر‌ها بیشتر منحرف شوند (اگر فشار تایر افزایش نیابد).

سازمان فنی تایر و رینگ اروپا (ETRTO) استانداردهایی را برای تایر‌های فروخته شده در اروپا تعیین می‌کند و اذعان دارد که برای غلبه بر تنش‌های رانندگی با سرعت بالا، انحراف تایر باید به حداقل رسیده و کنترل شود. برای دستیابی به این هدف، توصیه‌های فشار باد تایر و ظرفیت بار مجاز تایر – زمانی که سرعت از 160 کیلومتر در ساعت (99 مایل در ساعت) برای همه تایر‌هایی که تا رتبه سرعت V نامگذاری شده‌اند، و زمانی که سرعت از 190 کیلومتر در ساعت (118 مایل در ساعت) برای همه تایر‌هایی که رتبه سرعت Z دارند، فراتر می‌رود – مشخص می‌شوند.

 با شروع از فشار باد توصیه‌شده تایر توسط سازنده خودرو برای شرایط عادی بزرگراه، ابتدا فشار باد تایر در حالت سرد افزایش می‌یابد و سپس با افزایش سرعت، ظرفیت بار مجاز تایر (که روی دیواره‌های جانبی آن مشخص شده است) کاهش می‌یابد.

به عنوان یک مدل‌سازی ریاضی به این مثال توجه کنید: فرض کنید فشار باد توصیه‌شده سازنده خودرو ۳۵ psi برای یک تایر ۲۲۵/۴۵R17 91W Standard Load که روی آن نصب شده است، در ابتدا با هر ۱۰ کیلومتر در ساعت (۶.۲ مایل در ساعت) افزایش سرعت، ۱.۵ psi افزایش می‌یابد تا زمانی که فشار باد با افزایش ۷.۵ psi به حداکثر خود برسد، زمانی که حداکثر سرعت خودرو ۵۰ کیلومتر در ساعت (۳۱ مایل در ساعت) افزایش یافته است. سپس با افزایش سرعت خودرو، ظرفیت بار نامی تایر به ازای هر 10 کیلومتر در ساعت اضافی، 5 درصد کاهش می‌یابد تا زمانی که سرعت خودرو 30 کیلومتر در ساعت (18.6 مایل در ساعت) افزایش یابد. در این حالت، ظرفیت بار نامی تایر استاندارد سایز 225/45R17 91W که 1477 پوند است، در صورت استفاده روی خودرویی با سرعت 270 کیلومتر در ساعت (168 مایل در ساعت) به 1255 پوند کاهش می‌یابد.

برای اکثر تولیدکنندگان، چرخه عمر تایر تا چهار سال تعیین شده است، اما در واقع تایرها تقریباً بیش از دو سال کار نمی‌کنند. برای بهبود عملکرد تایرها و افزایش طول عمر آنها، می‌توان آنها را با شش مرحله زیر شناسایی کرد:

نگهداری:

تایر‌ها یکی از مهمترین – و اغلب نادیده گرفته شده‌ترین – اجزای خودروهای ما هستند. تایر‌ها تنها چیزهایی هستند که ماشین‌های ما را به جاده متصل می‌کنند و مشکلات تایر بر راحتی، هندلینگ و ایمنی خودرو تأثیر می‌گذارد، بنابراین نگهداری از تایر‌ها بسیار مهم است. فرمان، ترمز و شتاب بین وسیله نقلیه و جاده توسط تایر‌ها انجام می‌شود. تایر‌ها فعال‌ترین تجهیزات ایمنی خودروی شما هستند – خودروی شما توسط چهار ناحیه تماس به اندازه کف دست شما در جاده نگه داشته می‌شود و کنترل خودرو را در دست دارد.

نقش تایر‌ها در ایمنی خودرو به ویژه در شرایط سخت و با تغییرات سریع مانند برف یا یخ، جاده خیس یا در موقعیت‌های غیرمنتظره برجسته می‌شود. تایر باید چسبندگی خود را به جاده حفظ کند؛ حتی در شرایط آب و هوایی نامناسب. اصطکاک سطح جاده در زمستان بین ضرایب کسری 0.1 برای یخ خیس تا ضریب تقریباً یک برای جاده‌های خشک متغیر است. علاوه بر چسبندگی مطلق، رابطه صحیح بین چسبندگی جانبی و طولی، خواص پیش‌بینی خوب و پاسخ فرمان را حتی در کولاک یا گل و لای آب تضمین می‌کند.

 مهمترین جنبه نگهداری تایر، تنظیم صحیح باد تایر‌ها است. 75 درصد از رانندگان ماهانه ماشین خود را می‌شویند در حالی که تنها 1 نفر از 7 نفر (14٪) به درستی فشار باد تایر‌ها را بررسی می‌کند. فشار باد باید حداقل ماهی یک بار روی همه تایر‌ها، از جمله تایر زاپاس، بررسی شود. جابجایی منظم تایر‌ها نیز به جلوگیری از سایش نامنظم و زودرس کمک می‌کند.

 ۴۰ درصد از رانندگان تایر‌های خود را در فاصله زمانی توصیه شده حداقل ۸۰۰۰ مایل جابجا نکرده‌اند. یک عادت سالم که بسیاری از مردم رعایت می‌کنند، جابجایی تایر‌ها با هر بار تعویض روغن است.

 به طور کلی، چند نکته ساده در مورد ایمنی تایر وجود دارد که به حفظ ایمنی سرنشینان خودرو کمک می‌کند:

– بررسی فشار باد تایر‌ها و تنظیم آن حداقل ماهی یک بار: طبق مطالعات انجام شده توسط اداره ملی ایمنی ترافیک بزرگراه‌ها (NHTSA) در مورد تصادفات مربوط به تایر، علت اصلی خرابی تایر، کم باد بودن آن است. کم باد بودن تایر می‌تواند دلایل زیادی داشته باشد، از جمله کاهش تدریجی فشار از طریق غشاهای موجود در خود تایر. معمولاً فشار تقریباً ۱ psi در ماه و ۱ psi برای هر ۸ درجه کاهش دمای محیط کاهش می‌یابد. کم باد بودن تایر اثرات فوری بر هندلینگ خودرو و همچنین مصرف سوخت دارد، اما تأثیر بالقوه آن بر ایمنی کلی و عمر تایر حتی بیشتر است.

این امر منجر به سایش زودرس و ناهموار آج در لبه‌های بیرونی می‌شود. کم باد بودن تایر همچنین از طریق خم شدن و گرم شدن بیش از حد، فشار روی بدنه تایر را افزایش می‌دهد که می‌تواند منجر به خرابی‌های ساختاری مانند جدا شدن آج شود.

به همین دلیل است که بررسی و تنظیم فشار باد تایر حداقل ماهی یک بار و قبل از هر سفر طولانی (بیش از ۲۵۰ مایل) ضروری است.

– بازرسی منظم تایر‌ها از نظر ساییدگی یا آسیب غیرطبیعی، برای اطمینان از حداکثر عمر و ایمنی تایر، تایر‌ها باید حداقل ماهی یک بار و قبل از سفرهای طولانی، بازرسی بصری شوند. این کار به راحتی همزمان با بررسی فشار باد انجام می‌شود.

بررسی‌ها باید شامل موارد زیر باشد:

– ساییدگی بیش از حد یا ناهموار آج، که ممکن است نشان‌دهنده باد نامناسب یا ناهماهنگی فرمان و سیستم تعلیق باشد؛

– ترک یا برآمدگی روی دیواره‌های جانبی یا آج؛

– تکه‌تکه شدن آج یا هرگونه نشانه‌ای از جدا شدن آج از بدنه؛

– علائم پنچری، یا میخ، پیچ، شیشه، تکه‌های سنگ یا هر جسم خارجی فرو رفته در لاستیک. در صورت مشاهده هر یک از این شرایط، فوراً وسیله نقلیه را برای تشخیص بیشتر به تعمیرگاه ببرید. در بیشتر موارد، اگر اندازه پنچری زیاد نباشد، می‌توان آن را تعمیر کرد.

– چرخاندن لاستیک‌ها هر 6000 مایل یا طبق دفترچه راهنمای مالک.

– حفظ تعادل مناسب تایر‌ها.

– حفظ تراز صحیح فرمان و سیستم تعلیق: ناهم‌ترازی فرمان و سیستم تعلیق، جلو یا عقب، نه تنها می‌تواند بر حس فرمان پذیری و پایداری خودرو تأثیر منفی بگذارد، بلکه باعث سایش سریع و ناهموار تایر نیز می‌شود. در صورت عدم اصلاح، این ناهم‌ترازی می‌تواند در مدت زمان و مسافت کوتاهی تایر را خراب کند. اگر هنگام رانندگی مستقیم در جاده‌ای صاف و بدون باد جانبی، احساس می‌کنید که فرمان به یک جهت کشیده می‌شود، یا اگر متوجه ساییدگی ناهموار تایر‌ها، به ویژه تایر‌های جلو، شدید، باید در اسرع وقت ترازبندی را بررسی و تنظیم کنید. همچنین ترازبندی باید پس از تصادف یا استفاده مداوم از خودرو در جاده‌های ناهموار، به ویژه جاده‌هایی با چاله‌های بزرگ، بررسی شود.

بارگیری تایر

بارگذاری بیش از حد، پس از کم باد بودن، دومین علت اصلی خرابی تایر است. همه تایر‌ها طوری طراحی شده‌اند که در محدوده حداکثر بار تعیین شده توسط کدی روی دیواره جانبی تایر کار کنند. تجاوز از این محدوده می‌تواند منجر به سایش بیش از حد و کاهش عمر تایر به دلیل آسیب ساختاری، از جمله احتمال خرابی ناگهانی شود.

در اکثر وسایل نقلیه، حداکثر بار مسافر و باری که وسیله نقلیه و تایر‌ها برای آن طراحی شده‌اند، روی همان برچسبی چاپ می‌شود که فشار باد توصیه شده تایر را تعیین می‌کند. این بار، به ویژه در مورد کامیون‌ها و SUVها، ممکن است به طور قابل توجهی کمتر از آن چیزی باشد که وسیله نقلیه از نظر فیزیکی قادر به تحمل آن است. بسیار مهم است که هرگز از حداکثر بار مجاز تجاوز نشود.

هنگام تعیین بار واقعی در وسیله نقلیه خود، اگر تریلر یدک می‌کشید، وزن زبان تریلر را فراموش نکنید، زیرا مستقیماً بر تایر‌های وسیله نقلیه نیز تأثیر می‌گذارد.

جلوگیری از گرم شدن بیش از حد تایر‌ها

گرما، مانند بار، دشمن عمر تایر است. هرچه گرمای بیشتری به تایر وارد شود، عمر تایر – از نظر سایش آج‌ها و مقاومت ساختاری – کوتاه‌تر می‌شود. سرعت بالا، بارهای زیاد، باد کم، آسفالت یا بتن زبر و رانندگی تهاجمی، از جمله بارهای زیاد در پیچ‌ها و ترمزهای شدید، همگی در دمای بالای تایر نقش دارند. این موارد در ترکیب با دمای بالای محیط و استفاده مداوم، می‌توانند شرایط بحرانی ایجاد کرده و باعث خرابی ناگهانی تایر شوند. بنابراین، برای به حداکثر رساندن عمر و ایمنی تایر، به حداقل رساندن وقوع همزمان چنین شرایطی مهم است. در دماهای بالا به ویژه هوشیار باشید و سبک رانندگی خود را تنظیم کنید تا تأثیر آن بر عمر و عملکرد تایر را در نظر بگیرید.

لاستیک‌های خودرو در صورت موارد زیر باید تعویض شوند:

– هر بخشی از آج تا  نشانگر سایش که در حدود 20 درصد از عمق آج جدید است یا تا عمقی در شیار به اندازه 16/1 اینچ یا کمتر، ساییده شده باشد.

– ساییدگی آج به شدت ناهموار است (در این صورت، تنظیم چرخ را بررسی کنید) یا مرکز آن بسیار بیشتر از لبه‌ها ساییده شده است (در مورد فشار باد لاستیک‌ها هوشیارتر باشید).

– دیواره‌های جانبی تایر به شدت ترک خورده‌اند یا برآمدگی‌هایی در هر جایی از تایر وجود دارد.

– نشانه‌ای از جدا شدن آج از بدنه تایر مشاهده می‌شود.

– تایر پنچر شده و نمی‌توان آن را به طور رضایت‌بخشی تعمیر کرد.

دلایل دیگری نیز وجود دارد که ممکن است به تایر‌های جدید نیاز داشته باشید. اگر با تایر‌های زمستانی رانندگی کرده‌اید، تعویض آن در بهار ضروری است. استفاده از تایرهای برفی در جاده‌های خشک، سایش آنها را به میزان قابل توجهی تسریع می‌کند و هم کشش و هم قابلیت کنترل را کاهش می‌دهد.

– نصب لاستیک‌ها به صورت جفت یا ست کامل: نصب تایر‌های مختلف در سمت چپ و راست می‌تواند به طور قابل توجهی تعادل هندلینگ خودرو را مختل کند و البته عملکرد آن را نیز به همچنین. به همین دلیل، ضروری است که تایر‌ها به صورت جفت یا ست کامل در جلو یا عقب نصب شوند. این جفت‌ها باید از نظر ساختار، اندازه، برند و نوع یکسان باشند و تقریباً میزان ساییدگی آج آنها یکسان باشد.

در بیشتر موارد، اگر مجبور به خرید یک تایر جدید هستید، باید یک جفت خریداری کنید. ضروری است که جفت‌های کناری یکسان باشند و بسیار مطلوب است که جفت‌های جلو و عقب نیز با هم هماهنگ باشند، مگر در مواردی مانند خودروهای با عملکرد بالا با تایرهای بزرگتر در عقب.

اگر فقط دو تایر تعویض می‌شود، تایر‌های جدید معمولاً باید روی چرخ‌های عقب قرار گیرند، صرف نظر از اینکه وسیله نقلیه FWD، RWD یا AWD باشد. حفظ حداکثر کشش در چرخ‌های عقب برای اطمینان از پایداری مهم است. قرار دادن تایر‌های جدید در جلو و تایر‌های تقریباً فرسوده روی چرخ‌های عقب هر وسیله نقلیه، زمینه‌ساز بی‌ثباتی است. بنابراین، جلوگیری از تفاوت‌های چشمگیر در ساییدگی آج، از جلو به عقب، بسیار مهم است.

تحت هیچ شرایطی نباید تایر‌هایی با ساختار متفاوت (شعاعی و بایاس) یا طبقه‌بندی متفاوت (چهارفصل و زمستانی) در دو سر یا دو طرف مقابل داشته باشید، زیرا هندلینگ می‌تواند به طور نامطلوبی تحت تأثیر قرار گیرد.

– انتخاب تایر‌های مناسب برای وسیله نقلیه و محیط رانندگی: پیشرفت‌های اخیر در تایر‌های “چهارفصل” مفهوم “یک تایر برای همه نیازها” را به طور قابل توجهی تغییر داده است. از سوی دیگر، اکنون تایر‌های بیشتری نسبت به گذشته برای عملکرد بالا، باران، برف، یخ، خارج از جاده و تورینگ در دسترس هستند. برخی حتی تک جهته، “پنچررو” و یا “سبز” هستند. بیشتر رانندگان از اینکه بدانند تایر‌های “چهارفصل” دارند خوشحال می‌شوند و این روشی است که اکثر وسایل نقلیه جدید به آن مجهز شده‌اند.

با این حال، تفاوت‌های زیادی در عملکرد واقعی تایرها وجود دارد. متأسفانه، عواملی که یک ویژگی تایر را بهبود می‌بخشند، تمایل به کاهش ویژگی دیگر دارند. برای مثال:

– یک ترکیب آج سخت ممکن است عمر آج و مصرف سوخت را افزایش دهد، اما از کشش در هر دو حالت خیس و خشک می‌کاهد؛

– ساختار دیواره جانبی کوتاه و سفت ممکن است قدرت پیچیدن و پایداری جهت را افزایش دهد، اما از کیفیت سواری می‌کاهد؛

– یک آج پهن با حداقل شیار ممکن است چسبندگی در شرایط خشک را افزایش دهد، اما از کشش در شرایط خیس و برفی می‌کاهد؛

– یک آج تهاجمی و باز ممکن است کشش در برف را افزایش دهد، اما صدای تایر را تشدید کرده و عمر آج را روی آسفالت کاهش دهد.

علاوه بر آسفالت خشک، انتظار می‌رود تایرها روی گل، برف، یخ، شن یا ماسه، در دماهای بالای 140 درجه فارنهایت تا کمتر از -40 درجه فارنهایت کار کنند. این ایده‌ای از بده‌بستان‌های متعددی که طراحان باید انجام دهند، ارائه می‌دهد. باید در نظر داشت که مزایای استثنایی احتمالاً به قیمت از دست دادن سایر مزایا به دست می‌آیند.

بار کاری لاستیک

بار کاری تایر به گونه‌ای کنترل می‌شود که تحت فشار بیش از حد قرار نگیرد که ممکن است منجر به خرابی زودرس آن شود. بار کاری بر حسب تن کیلومتر در ساعت (TKPH) اندازه‌گیری می‌شود. کمبودها و افزایش هزینه تایر برای تجهیزات سنگین، TKPH را به یک پارامتر مهم در انتخاب و نگهداری تجهیزات برای صنایع مهم مثل صنایع معدنی تبدیل کرده است. به همین دلیل، تولیدکنندگان تایر برای وسایل نقلیه بزرگ خاکی و معدنی، رتبه‌بندی TKPH را بر اساس اندازه، ساختار، نوع آج و ترکیب تایر مدنظر قرار می دهند. این رتبه‌بندی بر اساس وزن و سرعتی است که تایر می‌تواند بدون گرم شدن بیش از حد و خراب شدن زودرس آن، تحمل کند.

باد کم، خطر آسیب‌دیدگی ناشی از خطرات جاده‌ای را افزایش می‌دهد، دوام بدنه را کاهش می‌دهد و باعث مصرف سوخت بیشتر می‌شود، به علاوه سایش ناهموار یا نامنظم تایر را به همراه دارد. کم باد بودن شدید یا طولانی مدت تایر‌ها، خطر جدا شدن آج را افزایش می‌دهد. با این حال برخی رانندگان برای رانندگی نرم‌تر، فشار باد تایر را کاهش می دهند. این کار نه تنها خطرناک است، بلکه نسبتاً بی‌اثر است، زیرا تفاوت در کیفیت سواری قابل توجه نیست.

مواد و روش‌ها

مواد تایر‌های بادی مدرن از کائوچوی مصنوعی و طبیعی، پارچه و سیم، همراه با کربن سیاه و سایر ترکیبات شیمیایی تشکیل شده‌اند. آنها از یک آج و یک بدنه تشکیل شده‌اند. آج، کشش را فراهم می‌کند در حالی که بدنه، مقداری هوای فشرده را در خود جای می‌دهد. قبل از توسعه تایر، اولین نسخه‌های تایر‌ها به سادگی نوارهای فلزی بودند که برای جلوگیری از ساییدگی و پارگی، دور چرخ‌ها قرار می‌گرفتند. تایر‌های اولیه توپر بودند (نه بادی). امروزه، اکثر تایر‌ها از ساختار بادی تشکیل شده‌اند که شامل بدنه دونات شکل از طناب‌ها و سیم‌هایی است که در تایر قرار گرفته‌اند و عموماً با هوای فشرده پر می‌شوند تا یک بالشتک بادی تشکیل دهند.

تایر‌های بادی در انواع مختلفی از وسایل نقلیه، از جمله اتومبیل، دوچرخه، موتورسیکلت، کامیون، ماشین‌های خاکبرداری و هواپیما استفاده می‌شوند. تایر‌های فلزی هنوز در لوکوموتیوها و واگن‌های ریلی استفاده می‌شوند و تایر‌های توپر هنوز در کاربردهای مختلف غیرخودرویی، مانند برخی از گاری‌ها، ماشین‌های چمن‌زنی و فرغون‌ها استفاده می‌شوند.

سیستم نظارت بر فشار باد تایر:

سیستم‌های نظارت بر فشار باد تایر (TPMS) سیستم‌های الکترونیکی هستند که فشار باد تایر‌ها را روی هر چرخ خودرو کنترل می‌کنند و هنگامی که فشار از حد مجاز پایین‌تر می‌رود، به راننده هشدار می‌دهند. چندین نوع طرح برای نظارت بر فشار باد تایر وجود دارد. برخی در واقع فشار باد را اندازه‌گیری می‌کنند و برخی اندازه‌گیری‌های غیرمستقیم انجام می‌دهند، مانند اندازه‌گیری زمانی که اندازه نسبی تایر به دلیل کاهش فشار باد تغییر می‌کند.

از آنجایی که هوا یک گاز است، هنگام گرم شدن منبسط و هنگام سرد شدن منقبض می‌شود. در بیشتر مناطق آمریکای شمالی، این امر ماه‌های پاییز و اوایل زمستان را به بحرانی‌ترین زمان‌ها برای بررسی فشار باد تبدیل می‌کند… روزها کوتاه‌تر می‌شوند… دمای محیط سردتر می‌شود… و فشار باد تایر‌های خودرو کاهش می‌یابد. قاعده کلی این است که به ازای هر 10 درجه فارنهایت تغییر در دمای هوا، فشار باد تایر حدود 1 psi تغییر می‌کند (با افزایش دما، فشار باد تایر افزایش و با کاهش دما، فشار باد تایر کاهش می‌یابد). به عنوان مثال، در بیشتر مناطق آمریکای شمالی، اختلاف بین میانگین دمای تابستان و زمستان حدود 50 درجه فارنهایت است که منجر به از دست دادن حدود 5 psi فشار باد با شروع دمای زمستان می‌شود و از دست دادن 5 psi فشار باد برای کاهش هندلینگ، کشش و دوام کافی است.

علاوه بر این، اختلاف بین دمای سرد شب و دمای گرم روز در بیشتر مناطق کشور ایالات متحده حدود 20 درجه فارنهایت است. این بدان معناست که پس از تنظیم فشار باد تایر‌ها – اولین کاری که صبح انجام می‌شود، فشار باد تایر‌های خودرو تقریباً ۲ psi بیشتر از فشار باد اندازه‌گیری شده در بعد از ظهر خواهد بود (اگر خودرو در سایه پارک شده باشد)، در حالی که این انتظار می‌رود، مشکل این است که هنگام تنظیم فشار باد تایر‌های خودرو در گرمای روز، فشار باد تایر‌ها در هوای سرد احتمالاً صبح روز بعد ۲ psi کمتر خواهد بود. بنابراین اگر خودرو در آفتاب پارک شده باشد، گرمای تابشی خورشید به طور مصنوعی و موقت فشار باد تایر‌ها را افزایش می‌دهد.

بر اساس یک بررسی، دو تایر روی چرخ‌ها نصب شدند و اجازه داده شد یک شب بمانند تا دما و فشار آنها یکسان و تثبیت شود. صبح روز بعد، هر دو تایر روی ۳۵ psi تنظیم شدند، یکی از تایر‌ها و چرخ‌ها در سایه قرار داده شد و دیگری مستقیماً در آفتاب قرار گرفت. سپس در تمام طول روز دمای محیط، دمای تایر‌ها و فشار باد تایر‌ها کنترل شدند. با افزایش دمای روز از ۶۷ درجه به ۸۵ درجه فارنهایت، فشار باد تایری که در سایه نگه داشته شده بود، از ۳۵ psi در حالت اولیه به ۳۶.۵ psi در حالت حداکثر رسید. فشار تایری که در معرض نور خورشید و افزایش فشار هوای محیط قرار گرفته بود، در حالت حداکثر به ۴۰ psi رسید.

در مرحله بعد اثرات گرمای تولید شده توسط خم شدن تایر در حین استفاده ارزیابی شد؛ برای این منظور تغییرات فشار باد تایر در فواصل ۵ دقیقه‌ای بررسی شد. تایر‌های آزمایشی با فشار ۱۵، ۲۰، ۲۵ و ۳۰ psi باد شدند. با کارکرد همه آنها تحت بار یکسان، فشار باد همه تایر‌ها در ۲۰ دقیقه اول کار، در هر ۵ دقیقه حدود ۱ psi افزایش یافت. سپس فشار باد تثبیت شد و معمولاً در ۲۰ دقیقه بعدی بیش از ۱ psi فشار اضافی به آنها اضافه نشد. این بدان معناست که حتی یک رانندگی کوتاه در شرایط مختلف دما و بار منجر به تایر‌هایی می‌شود که احتمالاً صبح روز بعد چند psi کم باد خواهند بود. با جمع کردن همه اینها، می‌توانیم درک کنیم که چرا شرایطی که فشار باد تایر خودرو در آن تنظیم می‌شود تقریباً به اندازه خود تنظیم باد، مهم است. مهم است به یاد داشته باشیم که فشار باد توصیه شده برای تایر خودرو، فشار باد تایر سرد آن است. باید صبح قبل از رانندگی بیش از چند مایل یا قبل از افزایش دمای محیط یا گرمای تابشی خورشید، بررسی شود.

سطح تماس تایر به راحتی تحت تأثیر هر دو عامل پربادی و کم بادی کاهش می‌یابد. پربادی ممکن است سایش سطح تماس مرکزی را افزایش دهد و کم بادی باعث ایجاد آج مقعر می‌شود که در نتیجه تماس مرکزی کمتری ایجاد می‌شود. اکثر تایرهای مدرن در فشارهای بسیار بالای تایر به طور یکنواخت ساییده می‌شوند، اما به دلیل فشارهای کم (یا حتی استاندارد) زودتر از موعد فرسوده می‌شوند. افزایش فشار تایر مزایای زیادی از جمله کاهش مقاومت غلتشی دارد. مشخص شده است که افزایش فشار تایر تقریباً به طور انحصاری منجر به مسافت‌های توقف کوتاه‌تر می‌شود. اگر فشار تایر خیلی کم باشد، سطح تماس تایر بیشتر از حالت پربادی تغییر می‌کند. این امر مقاومت غلتشی، خم شدن تایر و اصطکاک بین جاده و تایر را افزایش می‌دهد. کم بادی می‌تواند منجر به گرم شدن بیش از حد تایر، سایش زودرس آج و در موارد شدید جدا شدن آج شود.

یک تایر با فشار بالاتر، تمایل بیشتری به حفظ شکل خود در طول هر برخوردی دارد و بنابراین نیروهای جاده را به سیستم تعلیق منتقل می‌کند، نه اینکه به آن آسیب برساند. این امر باعث افزایش سرعت واکنش می‌شود و راننده جاده را “احساس” می‌کند. طراحی‌های مدرن تایر، حداقل تغییر شکل سطح تماس تایر را در فشارهای بالا امکان‌پذیر می‌کنند و در نتیجه، سایش سنتی در مرکز تایر به دلیل فشارهای نسبتاً بالا، فقط برای تایرهای بسیار قدیمی یا با طراحی ضعیف شناخته شده است.

بنابراین، فشارهای بسیار بالای تایر تنها دو جنبه منفی دارند: فدا کردن راحتی؛ و افزایش احتمال پنچر شدن هنگام رانندگی روی اشیاء تیز، مانند جاده شنی تازه تراشیده شده. بسیاری از افراد فشار تایر خود را در حداکثر مقدار نوشته شده روی دیواره جانبی (باد شده در حالت سرد) برای کل طول عمر تایر حفظ کرده‌اند و تا پایان عمر تایر، سایش کاملی داشته‌اند. این امر ممکن است برای شرکت‌های تایر ارزش اقتصادی منفی داشته باشد، زیرا فشار بالای تایر باعث کاهش سایش و به حداقل رساندن ترکیدگی دیواره جانبی می‌شود. کاهش فشار باد تایر به کمتر از مشخصات توصیه شده خطرناک است. فشار کم، میزان حرکت دیواره تایر ناشی از نیروهای پیچشی را افزایش می‌دهد.

اگر یک تایر کم‌فشار مجبور به انجام مانور گریز از جاده شود، دیواره تایر نسبت به حالت عادی انعطاف‌پذیرتر خواهد بود و بنابراین زیر چرخ “غلت” خواهد خورد. این امر کل حرکت غلتشی خودرو را افزایش می‌دهد و سطح تماس تایر را در سمت منفی بردار کاهش می‌دهد. بنابراین فقط نیمی از تایر با جاده در تماس است و تایر ممکن است تا حدی تغییر شکل دهد که دیواره جانبی در سمت مثبت بردار با جاده در تماس باشد. بنابراین احتمال شکست در مانور اضطراری افزایش می‌یابد.

هنگام رانندگی روی شن یا برف عمیق، گاهی اوقات فشار باد تایر کاهش می‌یابد تا احتمال گیر کردن در گل و لای کاهش یابد.

رتبه‌بندی سرعت

رتبه‌بندی سرعت نشان‌دهنده حداکثر سرعتی است که یک تایر برای کار در آن طراحی شده است. امروزه برای وسایل نقلیه سواری، این رتبه‌بندی‌ها از ۹۹ تا ۱۸۶ مایل در ساعت (۱۵۹ تا ۲۹۹ کیلومتر در ساعت) متغیر است. به عنوان مثال، فشار باد توصیه‌شده‌ی ۳۵ psi توسط سازنده‌ی خودرو برای یک تایر استاندارد ۲۲۵/۴۵R۱۷ ۹۱W که روی یک وسیله‌ی نقلیه نصب شده است، در ابتدا به ازای هر ۱۰ کیلومتر در ساعت (۶.۲ مایل در ساعت) افزایش سرعت، ۱.۵ psi افزایش می‌یابد تا زمانی که فشار باد به حداکثر خود برسد و با افزایش ۷.۵ psi به حداکثر سرعت خودرو (۵۰ کیلومتر در ساعت (۳۱ مایل در ساعت)) برسد.

سپس با افزایش سرعت خودرو، ظرفیت بار نامی تایر به ازای هر ۱۰ کیلومتر در ساعت اضافی، ۵٪ کاهش می‌یابد تا زمانی که سرعت خودرو به میزان ۳۰ کیلومتر در ساعت (۱۸.۶ مایل در ساعت) افزایش یابد. در این حالت، ظرفیت بار نامی تایر استاندارد ۲۲۵/۴۵R۱۷ ۹۱W که ۱۴۷۷ پوند است، به ۱۲۵۵ پوند کاهش می‌یابد.

تحلیل محاسبات ریاضی:

دانستن اینکه کدام استاندارد برای هر اندازه تایر مشخص قابل اجرا است، مهم است زیرا ظرفیت بار ممکن است در هر مقدار فشار باد متفاوت باشد. TRA استاندارد P-metric و ETRTO استاندارد ISO Metric/Hard Metric را توسعه داده‌اند. به عنوان مثال، TRA P225/55R17 95T دارای حداکثر ظرفیت بار ۱۵۲۱ پوند و ۳۵ psi است در حالی که 225/55R17 97T دارای حداکثر ظرفیت بار ۱۶۰۹ پوند و ۳۶ psi است.

تعویض تایر

در صورتی که قرار است تایرهای فعلی با تایرهای استاندارد دیگری جایگزین شوند، مراحل اضافی زیر باید انجام شوند:

– از جدول باد کردن بار مناسب برای اندازه‌های تایر جایگزین استفاده کنید.

– فشار باد تایری را که بار مربوطه برابر یا بیشتر از تایر OE است، پیدا کنید.

– تایرها را تا فشار باد مناسب باد کنید.

اگر تایر جایگزین به فشار باد متفاوتی نسبت به OE نیاز دارد، نصاب باید مالک را از فشار باد جدید مورد نیاز مطلع کند و همچنین باید یک برچسب یا برچسب روی پلاک تایر خودرو نصب کند که اندازه تایر جدید و فشار باد توصیه شده را برای مراجعات بعدی نشان می‌دهد. به طور کلی هرگز از فشار باد کمتر از آنچه توسط سازنده خودرو توصیه شده است استفاده نکنید.

نمونه‌هایی از اجرای این روش در موارد زیر انجام می‌شود:

مثال ۱

تایر O.E. P235/45ZR17 93W را با یک تایر Plus-1 245/40ZR18 97W تقویت‌شده روی میتسوبیشی لنسر اوولوشن IX مدل ۲۰۰۶ جایگزین کنید. لاستیک O.E. از نوع P-متریک است؛ بنابراین از جدول باد کردن بار TRA برای بررسی ظرفیت بار در فشار باد O.E استفاده کنید. برای بار استاندارد P235/45ZR17 93W، در فشار ۳۲ psi، ظرفیت تحمل بار جلو ۱۳۵۴ پوند و بار عقب در فشار ۲۹ psi، ۱۲۷۲ پوند است.

مثال 2

اگر تایر‌های O.E را با تایر Proxies T1R245/40ZR18 97W RD که یک لاستیک ETRTO تقویت‌شده است، جایگزین می‌کنید، به جدول فشار باد تقویت‌شده ETRTO  مراجعه کنید. همانطور که قبلاً اشاره شد، همیشه هرگونه اختلاف در فشار باد از جلو به عقب را حفظ کنید. برای حفظ فشار باد متناوب یکسان از جلو به عقب، در حالی که همچنان بار برابر یا بیشتری را تحمل می‌کنید، لاستیک جلو باید تا 35 psi (1378 پوند) باد شود، در حالی که تایر‌های عقب باید تا 32 psi (1290 پوند) باد شوند.

مثال 3

لاستیک O.E. LT315/70R17 121R را با لاستیک LT325/70R17 122R مدل ۲۰۰۶ هامر H2 جایگزین کنید. اندازه اصلی تجهیزات LT-metric است؛ بنابراین از جدول تورم بار کامیون سبک TRA (به جدول ۵ مراجعه کنید)، برای یافتن ظرفیت حمل بار در فشار توصیه شده ۴۲ psi استفاده کنید. همانطور که در جدول مشاهده می‌شود، ۴۲ psi بین مقادیر منتشر شده قرار دارد، بنابراین با برون‌یابی، بار ۲۵۹۵ پوند می‌شود. این مقدار را می‌توان به صورت زیر محاسبه کرد.

اگر قرار باشد تایرهای O.E. نیز با لاستیک‌های Open Country A/T LT325/70R17 122R D/8 جایگزین شوند، از جدول ۶ فشار باد بار Open Country A/T استفاده می‌کنیم و دوباره برون‌یابی می‌کنیم تا دریابیم که لاستیک‌ها در فشار ۴۲ psi به اندازه کافی بار O.E. را بر اساس فشار باد O.E. تحمل می‌کنند. بار مربوطه در فشار ۳۷ psi، ۲۶۶۷ پوند است.

برای تحمل بار کافی، هامر H2 مدل ۲۰۰۶ با لاستیک LT325/70R17122R D/8 به همراه یک جفت لاستیک اضافی باید تا ۴۲ psi (جلو و عقب) باد شود.