الإطارات بدون هواء

الإطارات بدون هواء أو الإطارات غير الهوائية (NPT) هي إطارات لا يدعمها ضغط الهواء. يتم استخدامها على بعض المركبات الصغيرة مثل ركوب جز العشب وعربات الغولف الآلية. كما أنها تستخدم في المعدات الثقيلة مثل الجرافات الخلفية ، التي يلزم تشغيلها في مواقع مثل بناء المباني ، حيث تكون مخاطر ثقوب الإطارات عالية. كما تتكون الإطارات المكونة من رغاوي البولي يوريتان المغلَّفة للخلايا والدراجات المتحركة.

الإطارات الخالية من الهواء هي الإطارات التي لا تستضيف الهواء المضغوط لتوفير الدعم الهيكلي. وهي تستخدم حاليا في المركبات الصغيرة مثل جز العشب وعربات الغولف الآلية. كما أنها تستخدم في المعدات الثقيلة مثل الجرافات ، والتي تعمل في أماكن مثل هدم المباني ، حيث من المرجح أن يحدث وخز. هذه الإطارات مصنوعة من رغوة البولي يوريثان المغلق الخلية ، وتستخدم أيضا على الدراجات والكراسي المتحركة. الميزة الرئيسية للإطارات الهوائية هي أنه لا يمكن ثقبها وتفريغها ، ولكنها أقل شعبية من الإطارات الهوائية.

عادةً ما تتمتع الإطارات الخالية من الهواء بمقاومة دوران أعلى وتوفر نظام تعليق أقل بكثير من الإطارات الهوائية ذات الأحجام والأشكال المتشابهة. المشاكل الأخرى للإطارات الخالية من الهواء هي أنها تصبح ساخنة عندما يتم استخدامها ، وذلك بسبب عمليات الاحتكاك الداخلي في المواد التي يتم بناؤها منها. غالباً ما تمتلئ الإطارات الخالية من الهواء بالبوليمرات (البلاستيك).

تقوم ميشلان بتطوير إطار وعجلة متكاملة ، وهو مفهوم يسمى “توييل” ، الذي يعمل بدون هواء. وتوضح ميشلان أنه بالمقارنة بالإطارات التقليدية ، فإن “توييل” تمتلك قدرة تحمل ، ووسادة ، وخصائص معالجة يمكن مقارنتها. تعمل المجموعة الهندسية التابعة لقسم هندسة السيارات بجامعة كليمسون على تطوير إطار لا هواء له قدرة منخفضة على تبديد الطاقة مع ميشلان في مشروع NIST ATP.

تعمل شركة Resilient Technologies ومركز هندسة البوليمرات بجامعة ويسكونسن-ماديسون على إنشاء “إطار هواء بدون هواء” ، يتكون أساسًا من قرص دائري من مادة عسل مخروطي ملفوف بطبقة سميكة. النسخة الأولية من الإطار هي لسيارة همفي. تم اختبار واختبار الاطارات المرنة واستخدامها من قبل الجيش الأمريكي.

التاريخ والمركبات
اكتشف توماس هانكوك المطاط الشفاف 1،843 واستغرق تصنيع مختلف المواد ، والذي أنشأ أشكالا. في عام 1845 أنتج أول إطار مطاطي صلب للعربات التي تجرها الخيول. المنتج لا يمكن أن تسود في قطاع السيارات أولا. وعلاوة على ذلك ، استخدمت عجلات خشبية ذات تقوّة حديدية متعرّجة كإطارات للعربات ، كما في حالة الدريسين.

دراجة نارية ودراجة نارية
كما تم صنع الدواسات الأولى للدواسة ، وهي Michaulinen (1863-69) ، بعجلات خشبية موصولة بعلبة خشبية منقوشة. منحت شركة Hanlon Brothers براءة اختراع على إطار مطاطي صلب في 9 فبراير 1869 ، وحصل Eugène Meyer في باريس في 4 أغسطس 1869 على براءة اختراع لـ Michauline بإطارات مطاطية صلبة (نهايات سلكية 4 مم وحافة حديدية). ومع ذلك ، فقط مع ارييل Hochrad من 1871 كانت الإطارات المطاطية الصلبة في أعداد أكبر لالمعدلات العالية المنتجة. كانت الإطارات المطاطية الحمراء أو الرمادية المعتادة ، ما بين 3/4 ، و 7/8 بوصة سميكة. مع إعادة اكتشاف الإطارات الهوائية من قبل جون بويد دنلوب (1888) ، تم استبدال الإطارات المطاطية الصلبة على العجلة السفلية بإطارات هوائية حتى عام 1894. كانت أول دراجة نارية سلسلة ، هيلدبراند و Wolfmüller (1894) ، وجميع الدراجات النارية التالية إطارات هوائية.

سيارة
في قطاع السيارات ، تم استخدام الإطار المطاطي الصلب لفترة أطول. تم تسليم موديلات سيارات الركاب الأولى دائمًا بإطارات مطاطية صلبة. أنتجت ميشلان أول إطار هوائي لسيارة L’Eclair في عام 1895 ، وفي عام 1898 ظهرت أول إطارات هوائية لسيارات الإنتاج ، لكن متانتها كانت محدودة بـ 500 كم. في عام 1902 ، كان متوسط ​​متانة الإطارات الهوائية 2200 ميل. مع إدخال النسيج الحبل (1920) استغرق عمر الإطار إلى أكثر من 20،000 كم. مع إطارات البالون (1924) ، أدى ذلك إلى نهاية الإطار الصلب لسيارات الركاب. السيارة الأخيرة ذات الإطارات المطاطية الصلبة قامت بتسليم طروادة ليمتد 1929.

الشاحنة والحافلة
بالنسبة للشاحنات ، كانت مشكلة متانة الإطارات الهوائية أكبر. في أواخر عام 1922 ، كانت 80٪ من جميع الشاحنات في ألمانيا تستخدم إطارات مطاطية صلبة. ويقتصر المرسوم المتعلق بحركة المركبات الآلية الصادر في 5 كانون الأول / ديسمبر 1925 على استخدام الإطارات المطاطية الصلبة في الشاحنات. يجب أن تكون المركبات ثلاثية المحاور التي يزيد وزنها عن 9 أطنان مزودة بإطارات هوائية ، وأن أكثر من 5.5 طن من الوزن الإجمالي للسيارات ذات الإطارات المطاطية الصلبة تبلغ سرعتها القصوى 25 كم / ساعة داخل المدينة. وبسرعة تتجاوز 25 كم / ساعة ، تزداد حرارة الإطارات المطاطية الصلبة وتدمر الحقيقة نفسها. نظرًا لمعيار السلامة المرورية على الطرق 13 نوفمبر 1937 ، تم حظر الإطار المطاطي الصلب لجميع المركبات التي تزيد سرعتها عن 25 كم / ساعة. هذا الحظر لا يزال ساري المفعول اليوم.

وصف البناء
جوسماتيك عبارة عن غلاف من المطاط ، حيث يمتلئ حجمه الداخلي بكتلة مرنة خاصة ، والتي تعتمد ، كقاعدة عامة ، على الجليسرين والجيلاتين – وهو ما يسمى التركيب الغوسماتيكي. في وقت لاحق ، كمغذي ، تم استخدام المطاط الإسفنجي في الواقع ، في شكل منتج منفصل إدراجها في إطار تسلسلي بدلا من الكاميرا ، مع الاحتفاظ بالاسم “gusmatic”.

والميزة الرئيسية للإطار غير الخلوي هي عدم قابليتها للثقوب ، وكذلك الرصاصة والشظايا وغيرها من الإصابات المماثلة.

في الوثائق النهائية للقيادة السوفيتية ، لوحظ أن …
3. إطلاق النار ونيران المدافع الرشاشة للإطارات الهوائية لا تؤذي. لا يؤدي ضرب المقذوف الذي يبلغ طوله 37 مم إلى وضع الإطارات الخالية من الهواء ، ولكنه يجعل ثقبًا أنيقًا وما زالت الآلة تعمل …
– السيارات المدرعة في المعارك ، الفصل الثالث. الخدمة والاستخدام القتالي للمركبات المدرعة لبناء ما قبل الحرب ، MV Kolomiets ، الدرع على عجلات. تاريخ السيارة المدرعة السوفييتية 1925 – 1945. – م: Yauza ، استراتيجية

العيب الرئيسي للإطارات من هذا النوع هو مرونة أقل مقارنة بالإطارات الهوائية التقليدية ، التي تحد بشكل كبير من السرعات المسموح بها للمركبة ، ونتيجة لذلك ، فإن نطاق الإطارات – GK (مع غرفة الإسفنج) للحرارة بسرعة كبيرة أعلى ، وداخل الإطار يبدأ انبعاث الغازات ، والتي يمكن أن تتسبب في احتراق تلقائي للإطارات أو حتى تمزقها.

نظائرها الحديثة
وفي الوقت الراهن ، يجري تطوير نظائر جديدة أكثر كفاءة للإطارات غير الهوائية ، وقد تم تطبيق مبدأ مماثل في هذا البناء. وهي تستخدم للتخميد بدلا من كتلة مرنة باستخدام الهياكل الخلوية مرنة للغاية تقع بين إطار صلب أكثر صلابة ومتانة وقرص عجلة.

الوضع في القرن 21st
حاليا ، تقريبا جميع الشاحنات الصناعية والرافعات الشوكية والبالتات مزودة بإطارات مطاطية صلبة ، والتي يمكن أن تدوم أطول بثلاث مرات من الإطارات الهوائية. تتكون الإطارات المطاطية الصلبة مثل الإطارات الهوائية من نصف ما يقرب من المطاط الطبيعي والمطاط الصناعي ، ربع أسود الكربون ، وخمس الفولاذ ، وكذلك الأقمشة وأكسيد الزنك والكبريت وغيرها من المواد.

ووفقًا لأنظمة ترخيص حركة المرور على الطرق ، يتم السماح بإطارات كاملة بسرعات لا تزيد عن 25 كم / ساعة (للسيارات التي ليس لها محور تعليق إلا بسرعات قصوى لا تزيد عن 16 كم / ساعة). هذه اللائحة يجب أن تحمي الطرق.

في عام 2017 ، أنشأت شركة تصنيع الدراجات الآسيوية Obike العديد من الدراجات المستأجرة في وسط برلين بدون محطات ثابتة. هذه العجلات مجهزة بإطارات مطاطية قوية ولها سرج قابل للتعديل بسهولة. كما يلجأ نظام تأجير فنلندي إلى إطارات مطاطية صلبة بسبب مقاومة الثقب.

مزايا
الميزة الرئيسية للإطارات الخالية من الهواء هي أنها لا يمكن أن تسقط. وتتمثل المزايا الأخرى في الحاجة إلى استبدال الإطارات الخالية من الهواء في كثير من الأحيان مما يؤدي إلى تحقيق وفورات. سوف تكون المعدات الثقيلة المزودة بإطارات هواء بدون هواء قادرة على حمل مزيد من الوزن والمشاركة في أنشطة أكثر وعورة. يمكن تثبيت إطارات الدراجات الهوائية بسهولة. تأتي إطارات جزازة العشب في عدة أصناف.

سلبيات
تتمتع الإطارات الخالية من الهواء بشكل عام بمقاومة أعلى للدوران وتوفر نظام تعليق أقل من الإطارات الهوائية ذات الحجم المماثل والحجم. وتشمل المشاكل الأخرى لإطارات المعدات الثقيلة غير الهوائية تبديد تراكم الحرارة الذي يحدث عندما تكون مدفوعة. غالباً ما تمتلئ الإطارات الخالية من الهواء بالبوليمرات المضغوطة (البلاستيكية) ، بدلاً من الهواء أو يمكن أن تكون منتج مقولب صلب.

الإطارات الخالية من الهواء جذابة لراكبي الدراجات ، حيث أن إطارات الدراجات أكثر عرضة للثقوب من إطارات السيارات. تعتمد عيوب الإطارات الخالية من الهواء على الاستخدام. سوف يشتكي مشغلو المعدات الثقيلة الذين يستخدمون الآلات بإطارات صلبة من التعب في حين أن جز العشب التي تستخدم الإطارات الصلبة أو الخالية من الهواء ليس لها عيوب. قد يشتكي ركاب الدراجات الذين يستخدمون الإطارات الخالية من الهواء من أن الإطار أصعب من إطار هوائي مشابه. لا يوجد سوى أدلة غير مؤكدة على أن الإطارات الخالية من الهواء قد تتسبب في كسر الحواف على عجلة الدراجة. سيكون أي إطار بدون هواء أثقل من الإطار المطاطي الذي من المفترض استبداله ؛ ومع ذلك ، فإن العديد من الإطارات المطاطية الهوائية أيضا ثقيلة. تتفاوت الإطارات المطاطية في مقاومة التدحرج وقد لا يزيد الإطار الهوائي أو الإدخالات الصلبة ارتفاعًا هامشيًا إلا إذا كان ذلك على الإطلاق.

يعتمد تركيب الإطارات الخالية من الهواء على الاستخدام. سوف تحتاج المعدات الثقيلة إلى معدات خاصة لتركيبها ولكن يمكن تركيب إطار دراجة هوائية بدون جهد أو بدون جهد. تأتي إطارات عشب الحشائش الصلبة الخالية من الهواء مثبتة مسبقًا على العجلة مما يسمح بالتثبيت السريع.

أمثلة
تستخدم العديد من أنظمة مشاركة الدراجات هذه الإطارات لتقليل الصيانة.

في عام 2005 ، بدأت ميشلان في تطوير مجموعة متكاملة من الإطارات والعجلات ، وهي “توييل” (المستمدة من “الإطارات” و “العجلة”) ، والتي ، كما يوحي اسم “توييل” ، يتم دمجها في جزء واحد جديد مدمج. تماما دون الهواء. تدعي ميشلان أن هاتفها “توييل” يمتلك حمولة تحمل ، وامتصاص الصدمات ، ومناولة الخصائص التي يمكن مقارنتها بشكل إيجابي بالإطارات الهوائية التقليدية. ومع ذلك ، فإن الإطار يحتوي على الكثير من الاهتزاز عند القيادة لمسافة تزيد عن 80 كم / ساعة (50 ميل في الساعة). ومن ثم لا يُخطط لإطلاق السوق في المستقبل القريب. تعمل مجموعة هندسة السيارات التابعة لقسم الهندسة الميكانيكية في جامعة كليمسون على تطوير إطار هواء بدون هواء منخفض الطاقة مع ميشلان من خلال مشروع NIST ATP.

طورت Crocodile Tyres وتبيع إصدارًا قويًا يربط معدات التعدين القياسية.

تعمل شركة Resilient Technologies ومركز هندسة البوليمرات التابع لجامعة ويسكونسن ماديسون على إنشاء “إطار غير هوائي” ، وهو عبارة عن قرص دائري من مادة البوليميرية دائري ملفوفة بمسامير سوداء سميكة. الإصدار الأولي للإطار هو لسيارة همفي ، ومن المتوقع أن تكون متاحة في عام 2012. تم اختبار تقنيات مرنة الإطارات الخالية من الهواء وتستخدم من قبل الجيش الأمريكي. وهي أيضاً أول مجموعة تقوم بتصنيع إطار هواء بدون هواء يتوافر بكميات كبيرة بعد الحصول عليها من قبل بولاريس ، وإن كان ذلك مقترناً بسيارتها. علامة تجارية الإطارات هي “Terrainarmor”

تعمل بريدجستون على تطوير إطارات بريدجستون الخالية من الهواء ، والتي تشبه سيارة توييل ، ويمكنها حمل 150 كجم (330 رطلاً) لكل إطار.

تحتوي عجلة إرجاع الطاقة على الحافة الخارجية للإطار المتصل بالحافة الداخلية بواسطة نظام من النوابض. يمكن أن تتغير درجة حرارة الينابيع لتتغير خصائص التعامل.

تقوم شركة Big Tire Pty Ltd في أستراليا بتطوير “عجلة غير هوائية ، غير صلبة” ، والتي تم تصميمها للتعامل مع الأحمال عالية العمل ، مثل تلك الموجودة في المناجم تحت الأرض. تستخدم العجلة صفائف متعددة من نوابض أوراق متحدة المركز لتوزيع القوة بالتساوي عبر العجلة. تم بناء نموذج أولي للعجلة في عام 2011 ، وتم اختباره على محمل Eimco 936 تحت الأرض.

في عام 1938 ، اخترع جي في مارتن في الولايات المتحدة إطارا للسلامة مع أطواق من جوز المغطاة بالمطاط ومزودة بمتقدمة من المطاط مضلع. يمكن أن تدفع أكثر من 100 ملم (4 بوصات) كتل عند اختبارها في سيارة اختبار springless.

تقوم شركة Hankook Tire بتطوير إطار iFlex airless.