مقالات خودرو : فنی : همه چیز درباره‌ی تایرها

همه چیز درباره‌ی تایرها

اگر در بازار به دنبال تایر نو می‌گردید، تنوع تایرها و اصطلاحات گیج کننده‌ای که از فروشندگان یا متخصصان می‌شنوید، ممکن است باعث شوند خرید بهتری داشته باشید. شاید هم بخواهید از همان تایرهای قبلی نهایت استفاده را بکنید یا بدانید معنای نوشته ها و علامت های روی تایر چیست. معنای همه این حرف ها به زبان ساده چیست؟ در این مقاله، خواهیم دید که تایر چگونه ساخته می‌شود و داخل آن چه چیزی وجود دارد. خواهیم دید که معنی اعداد و علامت های روی آن چیست و برخی از اصطلاحات مربوط به تایرها را کشف رمز خواهیم کرد. در انتهای مقاله نیز خواهید دید که تایرها چطور از خودرو محافظت می‌کنند و چرا تایرها داغ می‌شوند، به خصوص وقتی کم باد باشند. بعد از خواندن این مقاله می‌توانید باد تایرها را درست تنظیم کنید و برخی از مشکلات شایع آن ها را تشخیص بدهید.

تایرها چگونه ساخته می‌شوند

همانطور که در تصویر دیده می‌شود، تایر از اجزاء مختلفی ساخته می‌شود.  اسکلت آن را حلقه‌ای از کابل های محکم و فولادی تشکیل می‌دهد که روکشی لاستیکی دارد. این اسکلت فولادی به تایر قدرت لازم برای منسجم ماندن و تحمل بار را می‌دهد. بدنه تایر از لایه های مختلفی تشکیل شده است که از مواد مختلفی ساخته شده‌اند. یکی از متداول‌ترین مواد رشته های پلی‌استر است. در تایرهای رادیال، رشته های پلی‌استر به صورت عمودی تا آج تایر هم می‌رسند. در برخی تایرهای قدیمی‌تر این رشته ها به صورت مورب به عاج می‌رسیدند. همه اجزاء از لاستیک پوشیده شده‌اند تا به یکدیگر بچسبند و بتوانند باد را در خودشان حبس کنند. استحکام یک تایر معمولاً به تعداد لایه های آن بستگی دارد. اگر بخواهید کمی سبک و سنگین کنید، بهتر است بدانید هواپیماهای بزرگ از تایرهایی استفاده می‌کنند که بیش از 30 لایه دارند. تایر های رادیال کمربندهایی فولادی دارند که باعث استحکام منطقه زیر عاج می‌شوند. این کمربندها باعث می‌شوند تایر در برابر پنچری مقاوم باشد و به آن کمک می‌کنند تخت بماند و بیشترین تماس را با سطح جاده داشته باشد. بعضی تایر ها یک یا دو لایه اضافی از جنس پلی‌استر هم دارند که به استحکام و یکپارچگی آن کمک می‌کند. البته این لایه ها بیشتر در تایر خودروهای مسابقه‌ای استفاده می‌شوند تا در سرعت های بالا اجزاء تایر از هم نپاشند. دیواره های تایر ضمن تقویت استحکام جانبی تایر، از لایه های داخلی بدنه محافظت و به نگهداری باد درون تایر نیز کمک می‌کنند. شاید هم برای افزایش استحکام جانبی، دیواره های تایر دربردارنده اجزائی اضافی باشند. عاج تایر مخلوطی است از انواع مختلف لاستیک های طبیعی و مصنوعی. عاج و دیواره جانبی تایر به هم پرس شده و به اندازه دلخواه برش می‌خورند. در این مرحله، عاج فقط از جنس لاستیک نرم است و هنوز شیارهایی که مانع لغزیدن خودرو می‌شوند را ندارد.

ساخت تایر 

همه اجزاء تایر در دستگاه ساخت تایر به هم متصل می‌شوند. این دستگاه همه اجزاء را درجای خودشان قرار داده، سپس به تایر شکل و فرم می‌دهد. این شکل و فرم به ابعاد نهایی تایر بسیار نزدیک است. در این مرحله، تایر همه اجزایش را دارد ولی این اجزاء زیاد محکم به هم متصل نشده‌اند. در این مرحله به تایر، تایر سبز می‌گویند. مرحله بعدی، گذاشتن تایر در دستگاه پرداخت است. این دستگاه مانند یک قالب آهنی است و شیارهای عاج و علامت ها و نوشته ها را روی تایر حک می‌کند. حرارت موجود در این دستگاه، همه اجزاء تایر را به هم می‌چسباند. این مرحله، تقویت نامیده می‌شود. بعد از طی چند مرحله کوچک و بازرسی های نهایی، کار ساخت تایر به اتمام می‌رسد. هر کدام از علامت های کوچک روی دیواره تایر به یک معنا هستند:

نوع تایر: حرف P نشان‌دهنده این است که تایر مخصوص خودروهای سواری است. حروف LT نشان می‌دهند که تایر مخصوص کامیون های سبک است و حرف T نشان‌دهنده تایرهایی است که برای استفاده موقت و به عنوان زاپاس مناسب هستند. 

عرض تایر: اگر روی تایر عدد 235 حک شده باشد به معنای این است که عرض تایر از یک دیواره تا دیواره دیگر برابر 235 میلی‌متر است. از آن جایی که عرض لبه خود تایر هم بر این اندازه‌گیری مؤثر است.

نسبت ابعاد: این عدد نشان‌دهنده ضخامت تایر است، از نوک عاج گرفته تا سطح داخلی تایر، و درصدی است از عرض تایر. برای مثال، اگر نسبت ابعاد برابر با 75 باشد معنایش این است که ضخامت تایر برابر است با 75 درصد از عرض آن. هرچه نسبت ابعاد کوچک‌تر باشد، تایر نسبت به ضخامتش عریض‌تر است. معمولاً تایرهایی که برای کار زیاد ساخته می‌شوند، در مقایسه با سایر تایرها، نسبت ابعاد کوچک‌تری دارند. علت آن این است که تایرهایی که نسبت ابعاد کوچک‌تری دارند از ثبات جانبی بهتری برخوردارند. وقتی یک خودرو به پیچ جاده می‌رسد، نیروهای جانبی تولید می‌شوند و تایر باید در برابر این نیروها مقاومت کند. تایرهایی که دیواره های کوتاه‌تر و محکم‌تری دارند، بهتر می‌توانند در برابر این نیروها مقاومت کنند. 

ساختار تایر: حرف R نشان‌دهنده این است که تایر ساختار رادیال دارد. این متداول‎ترین ساختار برای تایرها است. تایرهای قدیمی‌تر با استفاده از ساختار مورب (D) یا ساختار کمربندی (B) ساخته می‌شدند. ممکن است حروف دیگری هم وجود داشته باشند که نشان‌دهنده تعداد لایه های دیواره و عاج تایر هستند.

قطر لبه: این عدد به اینچ نوشته می‌شود و نشان‌دهنده قطر لبه تایر است.

رده‌بندی یکپارچه کیفیت تایرها: روی تایر خودروهای سواری عددی حک شده است که آن ها را در یک سیستم رده‌بندی یکپارچه (UTQG) رده‌بندی می‌کند. رده‌بندی تایر به شما سه چیز می‌گوید: خوردگی عاج، میزان اصطکاک، و دما.

خوردگی عاج: این عدد پس از آزمایش تایر در پیست های خاص و در شرایط خاص به دست می‌آید. هر چه این عدد بیشتر باشد باید طول عمر بیشتری از عاج ها انتظار داشته باشید. البته شما خودروی‌تان را دقیقاً با همان سرعت و در همان شرایطی نمی‌رانید که در پیست و شرایط آزمایش رانده شده است، پس این عدد طول عمر عاج تایرها را به طور دقیق نشان نمی‌دهد ولی می‌توانید تخمین نسبتاً خوبی بزنید. می‌توان از تایرهایی که عدد بزرگتری روی‌شان نوشته شده عمر بیشتری انتظار داشته باشید.

میزان اصطکاک: میزان اصطکاک به صورت AA,A,B یا C نشان داده می‌شود که AA در صدر رده‌بندی قرار دارد. این رده‌بندی بر اساس توانایی تایر در نگه داشتن خودرو روی آسفالت خیس است.

دما: دمای لاستیک به صورت A, B یا C نشان داده می‌شود. این عدد بیان می‌کند که تایر به چه میزان دما را دفع می‌کند و چقدر از عهده دفع گرمای تولید شده بر می‌آید. رده‌بندی دما در مورد تایرهایی صدق می‌کند که بادشان میزان باشد و بار زیادی روی‌شان نباشد. کم بادی، بار زیاد یا سرعت بیش از حد می‌تواند باعث تولید گرمای بیشتری بشود. گرمای زیاد هم موجب فرسودگی زود هنگام تایر می‌شود، حتی می‌تواند منجر به ترکیدگی آن بشود.

میزان بار: این عدد نشان‌دهنده حداکثر باری است که می‌توان روی آن تایر بارگذاری کرد. هرچه عدد بزرگتر باشد، تایر ظرفیت بارگیری بیشتری دارد. برای مثال، عدد 105 نشان می‌دهد که ظرفیت بارگیری معادل با 924.87 کیلوگرم است. 

میزان سرعت: حرفی که به دنبال عدد مربوط به میزان بار می‌آید نشان‌دهنده حداکثر سرعت مجاز برای آن تایر است. برای مثال، حرف  S نشان می‌دهد که آن تایر می‌تواند تا 180 کیلومتر سرعت را تحمل کند.

محاسبه قطر تایر: حالا که معنا و مفهوم این اعداد را می‌دانیم، می‌توانیم قطر کلی یک تایر را حساب کنیم. برای به دست آوردن قطر تایر باید عرض آن را در نسبت ابعاد ضرب کنیم.

طول تایر= 235× 75%= 176.25 میلی‌متر( 6.94 اینچ )

بعد طول و قطر لبه تایر را با هم جمع کرده و در 2 ضرب می‌کنیم.

6.94 اینچ + 15 اینچ × 2= 28.9 اینچ

البته این قطر تایری است که بار روی آن نیست. اگر باری روی تایر بیاید قطر آن کاهش پیدا می‌کند. امروزه عبارات و اصطلاحات زیادی در صنعت تایرسازی به کار می‌رود. بعضی از آن ها با معنا هستند ولی بعضی واقعاً هیچ معنایی ندارند. در این بخش سعی خواهیم کرد معنای برخی از این عبارات را شرح بدهیم. اگر روی تایری عبارات MS, M+S, M/S  یا M&S  به چشم بخورد به معنای این است که تایر برای استفاده در گل و برف مناسب است. تایرها باید دارای استانداردهای خاصی باشند تا جهت استفاده در گل و برف مناسب باشند. طبق این استانداردها، تایر باید دارای ردیفی از شیارهای نسبتاً بزرگ باشد که از لبه عاج شروع شده و به طرف مرکز تایر گسترش یافته باشد. همچنین، دست‌کم 25 درصد از سطح لاستیک باید پوشیده از شیار باشد.

لغزش

اگر روی تایری عبارات MS, M+S, M/S  یا M&S به چشم بخورد، معنای آن این است که تایر دارای استاندارهای خاصی است و برای رانندگی در گل و برف مناسب است. برای اینکه یک تایر، استاندارد گل و برف را کسب کند، باید ویژگی های هندسی خاصی داشته باشد. این ویژگی ها عبارتند از:

1- عاج تایر نو باید دست‌کم روی یکی از لبه ها دارای ردیفی سوراخ باشد که از نظر ابعاد دارای این خصوصیات باشند: از لبه عاج دست‌کم نیم اینچ به طرف مرکز عاج گسترش یافته باشند. سطح مقطع آن ها نیز حداقل یک شانزدهم اینچ باشد. سوراخ ها نسبت به جهت حرکت باید زاویه‌ای بین 35 و 90 درجه داشته باشند.

2- سطح تماس تایر نو باید حداقل 25 درصد از سطح کل تایر باشد.

به طور کلی، تایر باید دارای ردیفی از سوراخ های نسبتاً بزرگ باشد که از لبه عاج شروع شده و به طرف مرکز تایر گسترش یافته باشد. نظر بر این است که طرح عاج به اندازه کافی فضا در اختیار تایر بگذارد تا تایر بتواند یخ وبرف را چنگ بزند و اصطکاک ایجاد کند. تولید کنندگان لاستیک و صنعت تایرسازی با هم بر سر استانداردهایی به توافق رسیده‌اند که تست کردن تایرها را هم مد نظر قرار می‌دهد. این توافق  Severe Snow Use نامیده می‌شود. لغزیدن زمانی اتفاق می‌افتد که خودرو از میان چاله های آب عبور می‌کند. اگر آب نتواند به سرعت از زیر تایر تخلیه بشود، تایر از سطح زمین جدا شده و فقط روی آب حرکت می‌کند. در این حالت تایر با سطح جاده هیچ اصطکاکی ندارد و به راحتی از کنترل خارج می‌شود. بعضی تایرها طوری طراحی شده‌اند که احتمال لغزش را پایین می‌آورند. این گونه لاستیک ها، شیارهای عمیقی روی عاج دارند که راه خروج آب از زیر تایر را فراهم می‌کنند.

تایرها چگونه خودرو را سرپا نگه می‌دارند

شاید تعجب کنید که یک تایر سبک چگونه می‌تواند وزن یک خودرو سنگین را تحمل کند و آن را سرپا نگه دارد. سوال جالبی است و به مسائل زیادی از جمله نیروی وارده بر تایر و میزان دمای آن بستگی دارد. دفعه بعد که سراغ خودروتان رفتید، نگاه دقیقی به تایرهایش بیندازید. متوجه خواهید شد که کاملاً گرد نیستند. زیر تایر یک بخش صاف و تخت قرار دارد که با سطح جاده تماس پیدا می‌کند. در تصویر می‌توانید این بخش تخت که سطح تماس نامیده می‌شود را ببینید. اگر می‌توانستید حرکت خودرو را روی یک جاده شیشه‌ای ببینید، می‌توانستید اندازه این سطح تماس را تخمین بزنید. اگر هم می‌شد که سطح تماس تک‌تک تایرها را اندازه بگیرید، آن ها را با هم جمع کنید و حاصل‌جمع را در فشار تایرها ضرب کنید، می‌توانستید برآورد خیلی خوبی از وزن خودروی‌تان داشته باشید. از آن جایی که بر هر اینچ مربع از تایر، مقداری فشار وارد می‌شود، مثلاً 30 psi، پس برای تحمل وزن خودرو به چندین اینچ مربع سطح تماس احتیاج دارید. اگر بار اضافی بزنید یا فشار باد تایرها را کم کنید، آنگاه به سطح تماس بیشتری احتیاج خواهید داشت. همانطور که در تصویر می‌بینید، تایرهای کم باد یا تایرهایی که بار زیادی روی آن هاست، کمتر از تایرهای پر باد گرد هستند. وقتی تایر می‌چرخد، سطح تماس باید دور تایر بچرخد تا تماسش را با سطح جاده حفظ کند. در نقطه‌ای هم که تایر با جاده تماس پیدا می‌کند، خم می‌شود. خم کردن لاستیکِ تایر انرژی مصرف می‌کند و هرچه بیشتر خم بشود انرژی بیشتری مصرف می‌کند. تایر حالت الاستیکی کاملی ندارد، به همین خاطر وقتی به شکل اصلی خودش برمی‌گردد، تمام انرژی‌ای که صرف خم شدنش شده است را برنمی‌گرداند. مقداری از آن انرژی از طریق اصطکاک به گرما تبدیل می‌شود. از آن جایی که تایر کم باد یا دارای بار اضافی بیشتر خم می‌شود، انرژی بیشتری جذب کرده، در نتیجه گرمای بیشتری تولید می‌کند. گاهی اوقات سازندگان تایر عددی به اسم مضرب اصطکاک چرخشی (CRF) روی تایرها می‌نویسند. با استفاده از این عدد می‌توانید حساب کنید تایر هنگام حرکت چقدر انرژی جذب می‌کند. CRF ارتباطی به میزان اصطکاک تایر ندارد بلکه فقط برای محاسبه مقاومت چرخشی تایرها مورد استفاده قرار می‌گیرد. نیروی مورد نیاز برای غلبه بر اصطکاک، برابر است با CRF ضدربدر وزن تایر. جدول زیر CRF انواع مختلف تایر را نشان می‌دهد.

حال بیایید ببینیم یک خودرو معمولی چقدر نیرو مصرف می‌کند تا تایرهایش را روی جاده به حرکت در آورد. فرض کنید وزن خودروی ما 1814 کیلوگرم و CRF تایرها هم برابر است با 0.015. بنابراین نیروی مورد نیاز برابر است با 27.215 =0.015×1814 . حال بیایید ببینیم چقدر انرژی مصرف می‌شود. می‌دانید که میزان نیروی مورد نیاز برابر است با نیرو ضربدر سرعت. پس نیروی مصرف شده توسط تایرها به سرعت خودرو بستگی دارد. در سرعت 120 کیلومتر بر ساعت، تایرها 12 اسب‌بخار و در سرعت 88 کیلومتر بر ساعت 8.8 اسب‌بخار انرژی مصرف می‌کنند. همه این انرژی به گرما تبدیل می‌شود. بیشتر آن جذب تایر و بخشی از آن هم جذب سطح جاده می‌شود. با این محاسبات متوجه می‌شوید که سه عامل مؤثر بر حرکت تایرها روی سطح جاده عبارتند از: وزن تایر، سرعت حرکت و CRF. اگر روی سطوح نرمتر، نظیر ماسه، رانندگی کنید، بیشتر گرما جذب زمین می‌شود ولی CRF بالا می‌رود.

مشکلات تایرها

کم بادی: کم بادی باعث می‌شود لبه های خارجی تایر بیشتر از وسط آن ساییده بشود. همچنین مصرف سوخت را افزایش می‌دهد و گرمای تایرها را بالا می‌برد. بهتر است دست‌کم ماهی یک بار با دستگاه مخصوص فشار باد تایرها را چک کنید.

پربادی: پر بادی باعث می‌شود وسط عاج تایرها بیشتر ساییده شود. فشار باد تایر هیچ‌گاه نباید از مقداری که روی آن نوشته شده است بالاتر برود. معمولاً خودروسازان فشار باد کم را بیشتر توصیه می‌کنند چون سواری نرمتر خواهد بود. ولی رانندگی با فشار باد بیشتر، مصرف سوخت را پایین می‌آورد.

بالانس نبودن: بالانس نبودن چرخ ها باعث می‌شود تایرها به طور نامنظم یا از وسط یا از طرفین خورده شوند ویا ظاهری زمخت و تقریباً فرسوده داشته باشند.