اطارات

Tire production - Production de pneus

الإطارات

صفوان الأخرس

تصنيع الإطارات وتقاناتها	تطور صناعة الإطارات
تعليمات استثمار الإطارات والعناية بها	استخدام الإطارات في وسائل النقل
المواصفات الفنية لإطار المركبات	بنية الإطار ومكوناته
	أنواع المطاط المستخدم في صناعة إطارات المركبات

 

الإطارات الهوائيةtires أو tyres هي الجزء المطاطي الحلقي المشكّل الذي يحيط بالدولاب المعدني (الجنط wheel rim) في المركبات بغرض حمايتها وتحسين أداء المركبة. يحوي الإطار في داخله أنبوباً مطاطياً tube يُملأ بالهواء المضغوط، إلا أن بعض الإطارات لا تحتاج إلى هذا الأنبوب وتعرف بأنها عديمة الأنبوب tubeless.

تحوّلت الإطارات - وهي الصلة الوحيدة بين المركبة والطريق - إلى منتج عالي التقنية يتطلب بحوثاً كبيرة وإجراءات إنتاج معقدة، ويخضع لمجموعة من القوانين والمقاييس والمواصفات الفنية العالمية. والإطارات الجيدة اليوم تعني قدرة كبيرة على اجتياز المنحنيات، وقوة كبح (فرملة) تكفي لإيقاف المركبة في الوقت المناسب. لذا تنفق الشركات المصنعة للإطارات أموالاً طائلة لتطوير منتجاتها (الشكل1 ).

الشكل (1)

تطور صناعة الإطارات

استخدمت البشرية الدولاب أول مرة في الحضارة السومرية، وشهد إطار المركبات مراحل تطور عدة ابتداء باستخدام الدولاب الخشبي ثم الدولاب ذي الإطار الحديدي. وبعد استعمال المطاط صارت دواليب المركبات البدائية تُصنع من الخشب أو الحديد، وتؤطر بإطار مطاطي يحيط الدولاب بإحكام، ثم تبدّل شكل الدولاب والإطار فأصبح يتألف من طبقة سميكة من المطاط المصمت توفر بعض المرونة لسير المركبة. ومع تطور صناعة المركبات اتخذ الإطار شكل غلاف خارجي من المطاط يحوي في داخله أنبوباً حلقياً مطاطياً آخر رقيق الجدران يُملأ بالهواء المضغوط، ويركب الاثنان على جنط الدولاب الفولاذي ليوفّر مرونة كافية على الطريق. ثم أُدخلت تحسينات وتعديلات أكثر على صناعته لتلائم المتطلبات الحديثة للمركبات من حيث سرعة الحركة والحمولة وتخفيف الصدمات، حتى أصبح بالأشكال والأنماط المعروفة اليوم. وفيما يلي أهم المحطات التاريخية التي مر بها الإطار:

1- في العام 1844 توصل تشارلز غوديير Charles Goodyear إلى تقنية البركنة vulcanization التي تحوّل المطاط اللدن إلى مادة أكثر صلابة استُخدمت لاحقاً في صناعة الإطارات وذلك بالكبرتة والحرارة .

2- في العام 1844 ابتكر جون بويد دنلوب John Boyd Dunlop الإطارات التي تُعبأ بالهواء المضغوط pneumatic tire وكانت مخصصة في البدء للدراجات الهوائية.

3- في العام 1895 حاول أندريه ميشلان André Michelin استخدام الإطارات المعبأة بالهواء في السيارات إلا أن محاولته باءت بالفشل.

4 - في العام 1903حصل بين ليتشفيلد Ben Litchfield من شركة غوديير Goodyear للإطارات على براءة اختراع الإطار القابل للنفخ عديم الأنبوب الداخلي (تيوبلس)، إلا أن الإطار لم يُسوّق تجارياً حتى العام 1954.

5- في العام 1904 أُنتجت الدواليب المعدنية القابلة للفك والتركيب mountable rims التي مكّنت السائقين من إصلاح الإطارات المثقوبة.

6- في العام 1908 ابتكر فرانك سيبرلينغ Frank Seiberling الإطارات العميقة الأخاديد والمتعرجة grooved tires وقد امتازت بقدرتها على التماسك مع سطح الطريق.

7- في العام 1910ابتكرت شركة ب .ف غودريتش B. F. Goodrich إطارات تمتاز بأنها أطول عمراً من سابقاتها بإضافة الكربون إلى المطاط.

8- في العام 1911 نجح فيليب شتراوس Philip Strauss في ابتكار أول إطار حقيقي على النحو المعروف مع أنبوب داخلي يُملأ بالهواء.

9- في العام 1937 أضافت شركة غودريتش ابتكاراً جديداً إلى عالم صناعة الإطارات بإنتاجها إطارات من المطاط الصنعي، مستخدمة مادة تحمل براءة اختراع اسمها المطاط الكيميائي Chemigum.

وقد توالت التحسينات والتجديدات على بنية الإطارات وهياكلها حتى غدا استخدام المطاط الصنعي هو الغالب في العالم اليوم، كما عمدت بعض الشركات إلى إدخال نسيج النايلون والبوليستر والألياف الزجاجية في التصنيع، وانتشر استخدام الإطارات من دون أنبوب داخلي. وطرحت في الآونة الأخيرة فكرة الإطارات اللاهوائية لتحدث ثورة في عالم الإطارات استرعت اهتمام العالم بأسره، وعقدت وكالة ناسا اتفاقاً مع شركة ميشلان للإطارات لتزويد مركباتها بهذه الإطارات، وهذه الفكرة مبنية على أن يستبدل بالإطار التقليدي مجموعة من الخلايا الداعمة للإطار الخارجي ومصنوعة من البولي يوريثان لامتصاص الصدمات، وهي تتمتع بصلابة جيدة جداً ومقاومة للاحتكاك وتماسك ومرونة (الشكل 2).

الشكل(2): الخلايا الداعمة للإطار الخارجي

استخدام الإطارات في وسائل النقل

يرتبط تطور صناعة الإطارات بتطور صناعة المركبات ووسائل النقل وتنّوع أغراضها، لذلك تتباين خصائص الإطارات بحسب مجال استخدامها في المركبات العجلية كالدراجات والطائرات والسيارات وحافلات الركاب والشاحنات والجرارات وآليات الأشغال الزراعية وأعمال البناء ومعدات الرفع وغيرها. تختلف أنواع الإطارات وأبعادها وتصميمها بحسب الحمولة وشروط العمل والظروف الجوية وسرعة المركبة وطبيعة الطرق، لذلك فإن تصنيف الإطارات واختيارها وتحديد أبعادها ومتطلباتها ومواصفاتها وأدائها تتبع معايير standards عالمية تتبناها الشركات الصانعة والجهات المستثمرة.

تقوم الإطارات في وسائل النقل بالوظائف التالية:

أ- تحمّل الأثقال الواقعة عليها بتأثير نقل الحركة الدورانية إلى حركة مستقيمة خاصة في السرعات العالية، وعند استخدام الكوابح.

ب-حمل ثقل المركبة من الأمام والخلف من دون تغيير في شكل المركبة.

ج- يتمتع الإطار بمقاومة عالية للاهتراء، ويحمي الدولاب من التأكل والتلف.

د- يعمل الإطار وسادةً هوائية بين الطريق ودواليب المركبة ويمتص الاهتزازات الناتجة من عدم استواء سطح الطريق، لما يتمتع به من الليونة وقابلية الانضغاط .

هـ- يزيد الإطار من التماسك الاحتكاكي بين الدواليب والطريق، ويخفف المقاومة مع سطح الأرض فيزيد في قوة جرّ المركبة ، كما يقاوم ميلها إلى الانزلاق عند الدوران في المنحنيات. ولهذا يُعدّ الإطار آخر مرحلة من مراحل نقل الحركة في المركبة، إذ تعتمد المحاور والدواليب وجهاز الكبح كلها على مرونة الإطارات المطاطية و ليونتها.

بنية الإطار ومكوناته

يمكن تمييز نوعين من الإطارات: الأول ذو أنبوب هوائي حلقي داخلي tube type والثاني عديم الأنبوب. وفي الحالة الثانية يكون سطح الإطار الداخلي مغّلفاً بطبقة مطاطية رقيقة تمنع انفلات الهواء المضغوط عند حدوث انثقاب فيه، ويكون لحافتيه إحكام جيد مع الجنط، وهذا يوفّر أماناً كبيراً في السيارات والجرارات. تتكوّن بنية هذا الإطار من العناصر الأساسية التالية (الشكل 3):

الشكل(3): البنية التقليدية للإطار

أ- نواة الحافة bead core: مجموعة أسلاك فولاذية مغطاة بطبقة مطاطية تؤلف طوقاً دائرياً لتوفر المتانة الكافية لإحكام حافة الإطار على سطح الجدار.

ب- الهيكل carcase: مؤلف من عدة طبقات نسيجية مسلحة بخيوط متينة من الحرير الصنعي والنايلون والبوليستر أو بأسلاك فولاذية. يعطي الهيكل بطبقاته هذه شكل الإطار ويوفّر المتانة والمرونة اللازمتين لمقاومة التمدد والضغط الداخلي لدى تعرض الإطار للتحميل والصدمات.

ج- الطوق أو الحزام belt or breaker: ويتكوّن من طبقات نسيجية مسلحة بخيوط صنعية أو أسلاك فولاذية تتوضع فوق الهيكل وتحت المداس لتؤلف وسادة دائرية مهمتها تلقي الحمل الخارجي وتوزيعه بانتظام تقريباً على سطح الهيكل ومقاومة تشوهه. د- مداس الدرجان tread: طبقة مطاطية خارجية على تماس مباشر مع سطح الطريق، توفر التماسك المطلوب معه، وتتصف بمقاومة الاهتراء بوجه متناسب مع سماكتها. ولسطح المداس نقش معين يساعد على تحقيق التماسك، ويتميز بأخاديد لها عمق وشكل محددان. يختلف نقش المداس باختلاف أنواع المركبات (الدراجات أو السيارات أو حافلات الركاب أو الشاحنات أو الجرارات) واختلاف الغاية من استخدام الإطار وشروط عمله (الطرق المعبدة أو الوعرة أو المبللة أو الترابية أو الصخرية..).

أنواع المطاط المستخدم في صناعة إطارات المركبات

برزت في مطلع القرن العشرين مواد صنعية جديدة، وصار لها استعمالات متعددة نافست بها المواد الطبيعية، وفي مقدمة هذه المواد اللدائن (المطاط الصنعي) التي غدت صناعتها من أهم الصناعات الحديثة. تجمع بين هذه المواد صفة مشتركة هي إمكانية تطويعها وتشكيلها بالأشكال المطلوبة، فعندما تتعرّض لدرجة حرارة معينة تصبح لينةً لدنة، ويمكن ضغطها وتليينها أو نفخها في قوالب لتتخذ الشكل المرغوب فيه، حتى إذا عادت إلى حرارتها العادية احتفظت بالشكل الذي اكتسبته في أثناء التشكيل بالحرارة.

ثمة أنواع عديدة من المطاط الصنعي لها تطبيقات صناعية واسعة ومنها صناعة الإطارات، أهمها:

1 -الأيزوبرين (الطبيعي / الصنعي) Isoprene

شكّل المطاط الطبيعي - وهو أيزوبرين (2- ميثيل-3,1- بوتاديين) - نسبة 100% من صناعة المطاط قبل الحرب العالمية الثانية، إلا أن الكميات المنتجة منه لم تستطع سدّ الاحتياجات العالمية المتزايدة، فتطورت صناعة المطاط الصنعي وأنتجت أنواعاً عديدة منه تتناسب واستخداماتها المتنوعة، وتغطي احتياجات السوق، وأصبح مطاط الستيرين- بوتاديين أكثر أنواع المطاط إنتاجاً.

قبل اكتشاف المطاط التركيبي (أو الصنعي) synthetic rubber، كانت صناعة إطارات السيارات تعتمد على المطاط الطبيعي الذي مازال يستخدم حتى يومنا هذا، وبالأخص في صناعة الإطارات الكبيرة. أما حديثاً فقد دخل الأيزوبرين الصنعي في هذه الصناعة ليحل محل المطاط الطبيعي لقلة إنتاجه وارتفاع تكاليفه. ويُعدّ النيوبرين neoprene الناتج من الكلوروبرين (2- كلورو -3,1- بوتاديين) أكثر أنواع المطاط استخداماً، واحتل مكان المطاط الطبيعي في معظم العمليات الصناعية.

2- مطاط السترين/ بوتاديين styrene butadiene rubber (SBR)

تتفاعل مادة الأكريلونتريل مع مادتي البوتاديين والسترين في صناعة المطاط الصنعي لإنتاج مطاط السترين /البوتاديين المستخدم في صناعة الأجزاء المطاطية من السيارات والأنابيب والأدوات المنزلية وأجهزة الهاتف واللواصق . ويُعدّ هذا المطاط من أهم أنواع المطاط المستخدمة في صناعة المطاط المقاوم للصدمات وفي صناعة إطارات السيارات، والأكثر رواجاً في العالم، وله ثلاثة أسماء تجارية يمثّل كل منها نوعاً من أنواع مطاط السترين/البوتاديين وهي: Buna S 3 ، Cariblex S 5100 ، Cariblex S 1707 .

3- مطاط البولي بوتاديين polybutadiene

تدخل نسبة قدرها 90 % من كميات البولي بوتاديين المنتجة في صناعة الإطارات المطاطية. ومع أنواع أخرى من المطاط مثل السترين / البوتاديين أو الأيزوبرين الطبيعي أمكن الاستفادة منه في صناعة الإطارات الكبيرة الحجم نظراً للتحسن الكبير في خاصية الانزلاق على الأرض المبللة، أما ما تبقى من الكميات المنتجة فتدخل في صناعات هندسية أخرى.

4- مطاط الأكريلونتريل بوتاديين acrylonitrile-butadiene rubber (NBR) وينتج من البلمرة الاستحلابية لأحاديات الأكريلونتريل مع البوتاديين، ويتميز بمقاومته العالية للزيوت والمذيبات العضوية والكيمياويات، ولهذا يستخدم في صناعة الأنابيب الناقلة للوقود ومستودعات الوقود ذاتية الإحكام في الطائراتself- sealing fuel tank.

5- مطاط إتلين- بروبلين ethylene propylene diene monomer rubber (EPDM) وينتج من البلمرة المشتركة بين الإتلين والبروبلين باستخدام وسائط زيغلر وناتا (Ziegler-Natta catalysts) عند درجة حرارة 04oس بوجود كميات بسيطة من الدايينات dienes ( ثنائيات الرابطة المزدوجة) التي تعتمد نوعيتها على نوع المطاط المطلوب. يُستخدم هذا المطاط في صناعة إطارات السيارات، وفي تغليف الأسلاك، وفي صناعة الأنابيب المطاطية والأحزمة والأحذية.

6- المطاط المعدني Metal Rubber

أعلن حديثًا أن مختبر شركة نانو سونيك Nano Sonic للأبحاث العلمية في لاكسبيرغ بولاية فرجينيا أطلق أحدث اختراعاته المسمّى «المطاط المعدني» الذي يجمع بين الخصائص التوصيلية للمعدن وقابلية المطاط للتشكل. فإذا ما أثبت المطاط المعدني نجاحه، فإنه قد يغيّر آلاف المنتجات تغييراً جذرياً، كأجهزة التلفاز القابلة للطي ووضعها في الجيب وأجهزة الحاسوب المحمولة غير القابلة للكسر، وهياكل السيارات المهيأة لحماية الناس من الإصابات.

تصنيع الإطارات وتقاناتها

صناعة الإطارات من الصناعات الآلية الحديثة التي تعتمد على المطاط أساساً، وتُجرى في مصانع متخصصة تشرف عليها مجموعة من الشركات العالمية أصحاب العلامة التجارية، لكون عملية تصنيع الإطار المطاطي والمكّونات الداخلة فيه وطريقة الإنتاج من الأسرار الخاصة بكل شركة، وتتطلّب خبرات عملية وعلمية. يبلغ عدد المعامل المنتجة للإطارات نحو 450 معملاً موزعة في أنحاء العالم، وتصنّع حالياً أكثر من مليار إطار سنوياً ( يتوقع أن يتضاعف العدد عام 2020)، وبلغت مبيعاتها 140 مليار دولار عام 2010. يجري تصنيع الإطارات وفق أساليب تصنيع processes وطرائق تقانية معيارية محددة:

1 - المواد الأولية الداخلة في الإنتاج

أ- المطاط: تشكل خليطة المطاط نحو 80 % من الوزن الكلي للإطارات.

ب- إضافات كيميائية خاصة تتضمن: مواد داعمة مثل أسود الكربونcarbon black والسيلكا والراتنجات (الريزينات)، ومواد مضادة للتفكك مثل الأوزونات و شموع البرافين، ومحفّزات الالتصاق كأملاح الكوبالت، إضافة إلى الزيوت والمليّنات وأكسيد الزنك الأبيض والكبريت وبعض المواد المساعدة والمالئة. يختلف تكوين خليط المطاط بحسب أجزاء الإطار وأغراض الاستخدام ونموذج الإطارات. ويُخلط المطاط الذي يُصنع منه الغلاف بنسبة توفر المتانة اللازمة لطبقات الحشوة تحت المداس under tread التي تربط أوتار الغلاف بعضها ببعض وتكسبها المقاومة الضرورية للإجهاد بفعل التمدد والانكماش المتكرر والشدّ المستمر تحت تأثير الثقل الواقع على الإطار. كما تُستخدم شحنة كبيرة نسبياً من أسوَد الكربون المسحوق جيداً لخلطة السطح المحيط للإطار (المداس والسطح الجانبي) لإكسابها مقاومة جيدة للتآكل الميكانيكي وإعطائها لونها الأسود. أما الإطار الداخلي فيُصنع من الخليطة المطاطية فقط وبشكل مشابه تقريباً وبالقياس المطلوب.

2- مراحل الإنتاج

إن أول خطوة إنتاج رئيسية هي صنع الهيكل الداخلي الأساسي من الإطار، ثم يضاف إليه الجزء الخارجي بعد ذلك. وبخلاف البطانة الداخلية المحكمة للهواء، يتضمن الجزء الداخلي أيضاً ما يسمى بالسطح النسيجي.
يُستخدم في هذا الجزء نحو 1000متر من الأسلاك الحديدية أو الخيوط النسيجية لكل إطار، تعطيه مرونة للتفاعل مع القوى الرأسية والأفقية ويكسب المنتج النهائي ميزة الاستقرار. وتشكل الأسلاك الحديدية المغطاة بالمطاط حلقات حول الحواف تعمل على حفظ الإطار من التفكك عند الحافة. أخيراً يجري تركيب الطبقة الخارجية للإطار وتعدّل وفقاً للإطارات الشتوية أو الصيفية. أما المداس (السطح المحيطي المنقوش من الإطار والملامس للأرض) فيُصنع بوضع الجزء الداخلي والطوق في قالب تصنيع محكم بدرجة كبيرة ويسخن إلى درجة حرارة تصل إلى 200°س. - تبدأ العمليات بخلط المطاط الساخن وهو في حالة لدنة في خلاط خاص (بانبريBanbury mixer ) استطاعته 1500 kg/h بدرجة حرارة مرتفعة (150-180°س) مع الكميات المحددة من المواد الرئيسية. يجري بعد ذلك عجن الخليطة حتى تجانسها التام ثم صقلها و تقطيعها إلى شرائح مرنة بالثخانات والأطوال والمقاطع المطلوبة بحسب مواصفات أنواع الإطارات المراد صنعها، وتُغلّف الشرائح مع خيوط الحرير الصناعي لتحضيرها لعملية بناء الإطار.

يجري في الوقت نفسه تحضير طبقات الهيكل والحزم النسيجية المسلحة بالخيوط الصنعية أو بالأسلاك الفولاذية التي تكسى بطبقة من المطاط تحت درجة حرارة مرتفعة، ثم تُقصّ بالأبعاد المطلوبة.

- تحضّر أسلاك نواة حافة الإطار على شكل حلقات بأبعاد معينة وتكسى أيضاً بالمطاط. وفي المرحلة التالية يجري تحضير القالب الداخلي للإطار بطريقة البركنة (الكبرتة) تحت شروط محددة من الحرارة والضغط والزمن.

- في المرحلة الأخيرة يجري طبخ curing الإطار الخارجي بعد جمع الإطار الأولي والقالب الداخلي في جهاز البركنة تحت درجة حرارة مرتفعة وضغط وزمن محددين، ويُسخّن القالب ويُنفخ من الداخل فتأخذ الكتلة شكل القالب.

وهكذا تتضمن صناعة الإطار ثلاث مراحل إنتاجية منفصلة:

المرحلة الأولى- إعداد الأجزاء المكونة للإطار بعد أن تجهز لكل جزء خلطة خاصة به

أ- إنشاء الحلقة المعدنية steel ring

وهي مرحلة تصنيع الحلقة الدائـــرية التي تحتــوي على السلك المعدني المغطى بالمطاط. تُجهّز خلطة من المطاط بها نسبة مرتفعة من الكبريت لتغليف أسلاك الحافة bead wire لتُجمّد على هيئة كتلة صلبة عند التشكيل. تكون الأسلاك من الفولاذ وتتميز بقوة الشد العالية وتجمع على هيئة شريط يضم 5 -6 جدائل جنباً إلى جنب ليصبح على هيئة شريط مصمت غير قابل للتمدد ويحاط بالمطاط.

يجري التغليف بوساطة آلة البثق: للإطارات الكبيرة تُستعمل آلة bead extruder، في حين تُستخدم للإطارات الصغيرة آلة trod extruder، وتُلحق بالحلقة زوائد طرفية لتساعد في عملية التركيب (تجميع الإطار).
ب- الصقل calendering

وهي عملية تشكيل جزئي للإطار بأسطوانات مسخَّنة متعاكسة الدوران بحيث تحاط بطبقتين رقيقتين من المطاط المضغوط بين الأسطوانات لتنتج شريطاً بثخانة 0.7 ملم.

ج- التقطيع cutting

تُقطَّع الشرائح بحسب المقاسات المطلوبة للإطار المراد تصنيعه.

المرحلة الثانية- مراحل تجميع الشرائح

وهي تجميع الأجزاء لتكوين الإطار الأخضر green tire، وتسبق مرحلة تسخين القالب، لذلك يوصف الإطار بالأخضر.

أ- تُجمع الشرائح ذات الثخانة 0.7 ملم. وتُضغط بآلة الصقل للحصول على طبقة ثخينة بحسب الطلب لتكوين البطانة الداخلية للإطار.

ب- يجري بثق المداس والحلقة الجانبية للإطار، وتكون الإضافات في هذا الجزء وفقاً لظروف التشغيل مثل الاحتكاك والضغط وغيرها من الخصائص الميكانيكية.
ج- تُجمع أجزاء الإطار في ما يسمى بمرحلة بناء الإطار tire building، حيث تبنى الإطارات على نماذج تشكيل قابلة للفك، ويوضع بها :المداس، الجدار الجانبي، الحلقة المعدنية ، البطانة الداخلية لتكوين الإطار الأخضر، وتُثبت هذه الأجزاء بمواد لاصقة مثل المطاط اللاصق وغيره، ويجري تأمين الطبقات الخاصة بحافة التسليح بلف حافاتها حول نسيج أسلاك الحافة المحاطة بشرائح ملائمة للحشو والتسليح، ويكون الإطار في هذه المرحلة على هيئة أسطوانة منتفجة (برميل).

المرحلة الثالثة- التسخين في القالب ليأخذ شكله النهائي

وهي مرحلة التشكيل النهائي حيث يُشكّل الإطار الأخضر الخام الذي سبق إنشاؤه، في قالب درجة حرارته 145-160°س، يوضع هذا القالب في مكبس يضم حاجزاً أسطوانياً من المطاط يُنفخ بالهواء تحت ضغط الإطار بعد إغلاق القالب, وبعد ذلك يجري التسخين ببخار الماء وبدرجة حرارة 145-180oس بدءاً من الحاجز الأسطواني إلى الداخل (الشكل 4). يؤدي التسخين إلى الاتحاد الكيميائي بين المطاط والكبريت المضاف في خلطات الأجزاء المختلفة للإطار، وتتشكّل نتيجة للضغط الهيئة المعقدة للسطح المحيط أي المداس من الجذور والأخاديد المتطاولة الدقيقة (النقش) التي تتيح للإطار عدم الانزلاق على سطح الطريق، وتكسبه خواص مقاومة التأكل الميكانيكي بفعل الاحتكاك. يتشكّل المداس والجدار الجانبي بنموذج يثبّت على القالب بمسامير البرشام، ويبقى الإطار داخل قالب التشكيل مدة30 دقيقة في حالة الإطارات الصغيرة و90 دقيقة للإطارات الكبيرة, حيث تؤثر سماكة الإطار في زمن وجوده في القالب لإتمام عملية البركنة التي تحتاج زمناً ودرجة حرارة معينين ليأخذ الإطار أبعاده النهائية. إضافة إلى اختبارات الأداء والمطابقة الفنية باستخدام الأجهزة المختلفة تُفحص الإطارات بصرياً وميكانيكياً، بحيث يركّز الفحص البصري على العيوب الشكلية، أما الفحص الميكانيكي فيحرص على ضمان الحفاظ على شكل الإطار والتغيرات الشعاعية واختلافات القوة الجانبية.

الشكل (4)

تعليمات استثمار الإطارات والعناية بها

تُعدّ العناية بإطارات المركبات من أوليات السلامة الطرقية، وتساعد على إطالة عمرها والحفاظ على كفاءتها، وتحّد من الأعطال والحوادث، كما تسهم في خفض مستويات استهلاك الوقود. ولكون الإطارات من الأجزاء القابلة للاستهلاك وجب تغييرها في فترات تعتمد على عدد من العوامل أهمها: معدّل المسافات المقطوعة ومدة الخدمة ونوع الإطار وعوامل الطقس ونوعية الطرقات، إضافة إلى أسلوب القيادة ومدى العناية بالإطارات، ولعل أبرز ما يؤثر في عمر الإطار: الحمل والسرعة، وعلى نحو جزئي ضغط الهواء الداخلي، ولذلك يحدد للإطار مؤشر يدل على درجة تحمله بواحدات طن × كم/سا.

يسبب الحمل والصدمات إجهادات في عناصر الإطار، وتؤثر السرعة العالية في قدرته على التحمل. لذا فالحمل المسموح به للإطار يتناقص مع ازدياد السرعة، وبالعكس من الضروري خفض السرعة عند السير في طرق وعرة وغير معبدة، ويُحدّد ضغط الهواء النظامي داخل الإطار بموجب تعليمات الاستثمار عند درجة حرارة طبيعية معتدلة. يزيد التحميل الزائد والعمل بضغط أخفض من المعدل أو أعلى منه؛ من معدل اهتراء الإطار، وتؤثر فيه درجة حرارة جسم الإطار تأثيراً جزئياً، فالحرارة المرتفعة عن الحدود الطبيعية تُفقد عناصر الإطار خصائصها، فتنخفض مقاومة المداس للاهتراء كما تتدنّى متانة الهيكل لإجهادات الشّد القابلة للقياس (الشكل 5).

الشكل(5): مؤشر الاهتراء في أخاديد المداس.

يؤدي الإقلاع أو الكبح الفجائيان إلى اهتراء غير طبيعي للإطار، ويزيد في تأكله أيضاً وجود آثار من الزيت والوقود على سطحه. وتختلف طبيعة اهتراء الإطار عند تركيبه على العجلات المديرة (الدافعة) أو على العجلات المدارة أو عجلات التوجيه. لذا يُنصح بتبديل مواقع الإطارات دورياً في مدد أو مسافات مقطوعة محددة، قبل اللجوء إلى تبديلها كلياً (10000كم وبحسب نوعية الإطار).

- ضغط الهواء داخل الإطار: واحدته ميغاباسكال Mpa =1N/mm2 وهو قياس للقوة العمودية على واحدة المساحة، Megapascal = 1,000 kPa = 1,000,000 Pa = 9.869 atm = 145 psi.

بحسب النوع وشروط العمل، يُزّود الإطار بهواء منخفض الضغط (0.15-0.25 ميغاباسكال) أو متوسط الضغط ( 0.30-0.40 ميغاباسكال)، أو عالي الضغط ( 0.45-0.55 ميغاباسكال). وتوفّر الإطارات التي تعمل بضغط منخفض عموماً تماسكاً كبيراً مع سطح الطريق، ومرونةً عالية في تلقي ردود أفعاله، ومقاومةً جيدة للجنوح والانحراف تحت تأثير القوى الجانبية، لذا فهي أكثر استعمالاً في السيارات والجرارات. للتحقق من مستوى ضغط الهواء في الإطارات، يتوجّب أولاً معرفة الضغط الذي ينصح به الصانع في ملصقات مثبتة داخل المركبة، ويجري التحقق من صحة هذا الضغط والمركبة محمّلة، وقد يختلف الضغط في الإطارات الأمامية عن الخلفية في بعض المركبات، وهناك أجهزة حديثة في الأسواق لرصد ضغط الهواء في الإطارات وضبطه من خلال الصمام (الشكل 6) بهدف تحسين أداء المركبة بشكل عام.

الشكل(6)

- تخزين الإطارات: الإطارات مواد قابلة للاشتعال والتلف، لذلك تُتبع تعليمات معينة للحفاظ على شكلها ومواصفاتها وسلامتها، حيث تُخزن شاقولياً على رفوف خاصة (خشبية)، في أماكن جافة ضمن مستودعات مدروسة معتدلة التهوية وبحرارة طبيعية لا تزيد على 30°س وبارتفاعات مناسبة، مع ملاحظة أن مدة التخزين الطويلة تؤثر سلباً في جودة الإطارات وتعرضها للجفاف والتلف نتيجة تأثر مكونات الإطارات بالظروف البيئية المحيطة.

المواصفات الفنية لإطار المركبات

يلتزم صانعو الإطارات باعتماد رموز وحروف وأرقام موحدة تحمل دلالات ومعاني ثابتة، وتوضع على جانبي الإطار بحيث تكون واضحة وسهلة لتعرف مواصفات الإطار ونوعه وقدراته (الشكل 7).

 

الشكل (7): علامات المواصفات الفنية للإطار ورموزه

مراجع للاستزادة - محمد إسماعيل عمر، تكنولوجيا تصنيع المطاط، مجموعة النيل العربية .2000 - Annual Book of ASTM Standards: Rubber Products, Industrial Specifications and Related Test Methods, Gaskets, Tires v.09.02: Rubber Products, ... Test Methods, Gaskets, Tires Vol 09.02, American Society for Testing & Materials , 2004. - Brake, Tire and Wheel Technology, Society of Automotive Engineers,U.S. 2003. - C. Hager, Towards the Efficient Numerical Simulation of a Car Tire: Robust numerical algorithms for dynamic frictional contact problems with different time and space scales, Suedwestdeutscher Verlag fuer Hochschulschriften, 2011. -H. Hazarika, K. Yasuhara, Scrap Tire Derived Geomaterials Opportunities and Challenges: IW-TDGM 2007 International Workshop, Held March 23-24 2007 in Yokosuka, Japan: ... in Engineering, Water and Earth Sciences, Taylor & Francis, 2007. -H. Pacejka, Tire and Vehicle Dynamics Butterworth-Heinemann, 2005.

 

---

- التصنيف : التقانات الصناعية - النوع : التقانات الصناعية - المجلد : المجلد الثاني مشاركة :