Neumático sin aire

Los neumáticos sin aire, o neumáticos no neumáticos (NPT), son neumáticos que no están soportados por la presión del aire. Se utilizan en algunos vehículos pequeños, como cortadoras de césped y carritos de golf motorizados. También se usan en equipos pesados, como las retroexcavadoras, que se requieren para operar en sitios como la demolición de edificios, donde el riesgo de pinchazos en los neumáticos es alto. Los neumáticos compuestos de espuma de poliuretano de célula cerrada también están hechos para bicicletas y sillas de ruedas.

Los neumáticos sin aire son neumáticos que no albergan aire comprimido para proporcionar soporte estructural. Actualmente se utilizan en vehículos pequeños como cortadoras de césped y carritos de golf motorizados. También se utilizan en equipos pesados, como las retroexcavadoras, que operan en lugares como demoliciones de edificios, donde es probable que se produzcan pinchazos. Estos neumáticos están hechos de espuma de poliuretano de celda cerrada y también se utilizan en bicicletas y sillas de ruedas. La principal ventaja de los neumáticos sin aire es que no pueden perforarse ni desinflarse, pero son mucho menos populares que los neumáticos.

Los neumáticos sin aire generalmente tienen una mayor resistencia a la rodadura y proporcionan una suspensión mucho menor que los neumáticos neumáticos de tamaños y formas similares. Otros problemas de los neumáticos sin aire son que se calientan cuando se usan, debido a los procesos de fricción interna en el material a partir del cual se construyen. Los neumáticos sin aire a menudo se llenan con polímeros (plástico).

Michelin está desarrollando un neumático y una rueda integrados, un concepto llamado “Tweel”, que funciona sin aire. Michelin afirma que en comparación con los neumáticos tradicionales “Tweel” tiene una capacidad de carga, amortiguación y características de manejo que son comparables. El grupo de ingeniería del departamento de ingeniería automotriz de la Universidad de Clemsony está desarrollando un neumático sin aire con baja capacidad de disipación de energía junto con Michelin en el proyecto NIST ATP.

Resilient Technologies y el Centro de Ingeniería de Polímeros de la Universidad de Wisconsin-Madison están trabajando para crear un “neumático sin aire”, que consiste básicamente en un panal de abeja de polímero circular envuelto con una banda de rodadura gruesa. La versión inicial del neumático es para un Humvee. El Ejército de los EE. UU. Ha probado y usado las Tecnologías resistentes de los neumáticos sin aire.

Historia y Vehículos
Thomas Hancock descubrió el endurecedor de caucho duro 1.843 y se encargó de la fabricación de varios artículos, para los cuales creó formas. En 1845 produjo el primer neumático de caucho sólido para carros tirados por caballos. El producto no podría prevalecer en el sector automotriz primero. Además, las ruedas de madera con banda de hierro contraída se utilizaron como neumáticos para carros, como en el caso de la draisina.

Bicicleta y motocicleta
Las primeras bicicletas con pedales, las Michaulinen (1863-69), también se fabricaron con ruedas de radios de madera y una banda de hierro contraída. Los Hermanos Hanlon obtuvieron una patente sobre un neumático de caucho sólido el 9 de febrero de 1869, y Eugène Meyer en París el 4 de agosto de 1869 patentó un Michauline con neumáticos de caucho sólido (radios de alambre de 4 mm y llanta de hierro). Sin embargo, solo con el Ariel Hochrad de 1871, los neumáticos de caucho sólido se produjeron en mayor número para los vehículos de alto rendimiento producidos. eran los neumáticos de goma grises o rojos habituales, entre 3/4 y 7/8 pulgadas de grosor. Con el redescubrimiento del neumático por John Boyd Dunlop (1888), el neumático de caucho sólido en la rueda inferior fue reemplazado por neumáticos hasta 1894. La primera motocicleta de la serie, la Hildebrand y la Wolfmüller (1894), y todas las motocicletas siguientes tienen neumaticos

Coche
En el sector automovilístico, el neumático de caucho macizo se utilizó más tiempo. Los primeros modelos de vehículos de pasajeros siempre se entregaban con neumáticos de goma maciza. Michelin produjo el primer neumático para el automóvil L’Eclair en 1895, y en 1898 aparecieron los primeros neumáticos para automóviles de producción, pero su durabilidad se limitó a 500 km. En 1902, la durabilidad promedio de los neumáticos fue de 2200 millas. Con la introducción del tejido de cuerda (1920), la vida útil del neumático se extendió a más de 20,000 km de distancia. Con los neumáticos de globo (1924), esto llevó al final del neumático sólido para automóviles de pasajeros. El último coche con neumáticos de goma maciza entregado Trojan Limited 1929 ..

Camion y bus
Para los camiones, el problema de la durabilidad de los neumáticos fue aún mayor. En 1922, el 80 por ciento de todos los camiones en Alemania utilizaban neumáticos de caucho sólido. La Ordenanza sobre el tráfico de vehículos de motor del 5 de diciembre de 1925 restringió el uso de neumáticos de caucho sólido en camiones. Los vehículos de tres ejes de más de 9 toneladas en total tenían que estar equipados con neumáticos, y un peso total de más de 5,5 toneladas para vehículos con neumáticos de goma maciza tenía una velocidad máxima de 25 km / h dentro de la ciudad. A velocidades superiores a 25 km / h, los neumáticos de caucho sólido se sobrecalientan y destruyen el hecho en sí. Debido a la Norma de Seguridad del Tránsito Vial del 13 de noviembre de 1937, el neumático de caucho sólido fue prohibido para todos los vehículos que superen los 25 km / h de velocidad máxima. Esta prohibición sigue vigente hoy.

Descripción de la construcción
Gusmatik es una cubierta de goma, cuyo volumen interno está lleno de una masa elástica especial, que se basa, como regla, en glicerina y gelatina, la llamada composición gusmática. Posteriormente, como relleno, se usó realmente esponja, hecha en forma de un producto separado insertado en el neumático en serie en lugar de la cámara, mientras se conserva el nombre de “gusmatic”.

La principal ventaja del neumático sin aire es la invulnerabilidad de los pinchazos, así como de las balas, la metralla y otras lesiones similares.

En los documentos finales del comando soviético, se observó que …
3. Los disparos de fuego y las ametralladoras para neumáticos sin aire no dañan. Golpear un proyectil completo de 37 mm no pone fuera de acción al neumático sin aire, pero hace un agujero limpio y la máquina continúa trabajando …
– Automóviles blindados en batallas, Capítulo III. Servicio y uso de combate de vehículos blindados de construcción pre-guerra, MV Kolomiets, Armadura sobre ruedas. La historia del coche blindado soviético 1925 – 1945.

La principal desventaja de los neumáticos de este tipo es su menor elasticidad en comparación con los neumáticos tradicionales, lo que limita significativamente las velocidades permitidas del vehículo y, como resultado, el alcance de los neumáticos – neumáticos GK (con cámara de esponja) para grandes velocidades rápidamente se calientan Arriba, y dentro del neumático comienza la emisión de gases, lo que puede provocar la combustión espontánea de los neumáticos o incluso su ruptura.

Análogos modernos
Actualmente, se están desarrollando nuevos análogos más eficientes de los neumáticos sin aire, en cuya construcción se ha aplicado un principio similar. Se utilizan para amortiguar en lugar de masa elástica utilizando estructuras celulares altamente elásticas ubicadas entre un neumático sólido más rígido y duradero y un disco de rueda.

Situación en el siglo XXI.
Actualmente, casi todos los camiones industriales, montacargas y transpaletas están equipados con neumáticos de goma maciza, que pueden durar tres veces más que los neumáticos. Los neumáticos de caucho sólido, como los neumáticos, consisten en casi la mitad de caucho natural y caucho sintético, una cuarta parte de negro de carbón, una quinta parte del acero, así como telas, óxido de zinc, azufre y otras sustancias.

De acuerdo con las regulaciones de licencias de tránsito, los vehículos con velocidades de no más de 25 km / h (para vehículos motorizados sin un eje de suspensión pero solo a velocidades máximas de no más de 16 km / h) están permitidos con neumáticos completos. Este reglamento debe proteger las carreteras.

En 2017, el fabricante asiático de bicicletas Obike estableció varias bicicletas de alquiler en el centro de Berlín sin estaciones fijas. Estas ruedas están equipadas con neumáticos de goma maciza y tienen un sillín fácilmente ajustable. Un sistema de alquiler finlandés también recurre a neumáticos de caucho sólido debido a la resistencia a la perforación.

Ventajas
La principal ventaja de los neumáticos sin aire es que no se pueden aplanar. Otras ventajas son que los neumáticos sin aire deberán reemplazarse con menos frecuencia, lo que se traduce en un ahorro. El equipo pesado equipado con neumáticos sin aire podrá soportar más peso y participar en actividades más duras. Los neumáticos de bicicleta sin aire pueden ser fáciles de instalar. Los neumáticos de cortacésped sin aire vienen en varias variedades.

Desventajas
Los neumáticos sin aire generalmente tienen una mayor resistencia a la rodadura y proporcionan una suspensión algo menor que los neumáticos de forma y tamaño similares. Otros problemas para los neumáticos de equipos pesados ​​sin aire incluyen disipar la acumulación de calor que se produce cuando se conducen. Los neumáticos sin aire a menudo se llenan con polímeros comprimidos (plástico), en lugar de aire o pueden ser un producto sólido moldeado.

Los neumáticos sin aire son atractivos para los ciclistas, ya que los neumáticos para bicicletas son mucho más vulnerables a los pinchazos que los neumáticos para vehículos de motor. Los inconvenientes de los neumáticos sin aire dependen del uso. Los operadores de equipos pesados ​​que usan maquinaria con neumáticos sólidos se quejarán de fatiga, mientras que las cortadoras de césped que usan neumáticos sólidos o sin aire no tienen inconvenientes. Los ciclistas que usan llantas sin aire pueden quejarse de que la llanta es más dura que una llanta comparable. Solo existe evidencia anecdótica de que los neumáticos sin aire pueden causar rayos rotos en una rueda de bicicleta. Cualquier neumático sin aire será más pesado que el neumático de goma que debe reemplazar; Sin embargo, muchos neumáticos de goma también son pesados. Los neumáticos de goma varían en resistencia a la rodadura y un neumático sin aire o un inserto sólido pueden aumentar ligeramente la resistencia a la rodadura, si es que lo hacen.

La instalación de neumáticos airless depende del uso. Los equipos pesados ​​necesitarán equipos especiales para montar, pero un neumático de bicicleta sin aire se puede montar con poco o ningún esfuerzo. Los neumáticos sólidos para cortacésped sin aire vienen preinstalados en la rueda, lo que permite una instalación rápida.

Ejemplos
Muchos sistemas para compartir bicicletas usan estos neumáticos para reducir el mantenimiento.

En 2005, Michelin comenzó a desarrollar una combinación integrada de llanta y rueda, la “Tweel” (derivada de “tire” y la “rueda”, que, como sugiere el nombre “Tweel”, se combinan en una nueva parte fusionada), que opera Totalmente sin aire. Michelin afirma que su “Tweel” tiene características de carga, absorción de impactos y manejo que se comparan favorablemente con los neumáticos convencionales. Sin embargo, el neumático tiene mucha vibración cuando se conduce a más de 80 km / h (50 mph). Por lo tanto, no se planea lanzar un mercado en un futuro próximo. El grupo de ingeniería automotriz del departamento de ingeniería mecánica de la Universidad de Clemson está desarrollando un neumático sin aire de baja pérdida de energía con Michelin a través del proyecto NIST ATP.

Crocodile Tires desarrolló y vende una versión robusta que se ajusta a los equipos de minería estándar.

Resilient Technologies y el Centro de Ingeniería de Polímeros de la Universidad de Wisconsin-Madison están creando un “neumático no neumático”, que es básicamente un panal de abeja polimérico redondo envuelto con una banda de rodadura gruesa y negra. La versión inicial del neumático es para el Humvee y se espera que esté disponible en 2012. Los neumáticos sin aire de Resilient Technologies han sido probados y son utilizados por el Ejército de los EE. UU. y también es el primer grupo en fabricar un neumático sin aire de producción masiva comercialmente disponible después de su adquisición por parte de Polaris, aunque, solo en combinación con su vehículo. La marca del neumático es “Terrainarmor”.

Bridgestone está desarrollando el Neumático de concepto de aire libre Bridgestone, que es similar al Tweel y puede contener 150 kg (330 lb) por neumático.

La rueda de retorno de energía tiene el borde exterior del neumático conectado a la llanta interior mediante un sistema de resortes. Se puede cambiar la tensión de los resortes para variar las características de manejo.

Big Tire Pty Ltd en Australia está desarrollando una “rueda no neumática, no sólida”, que está diseñada para manejar altas cargas de trabajo, como las que se encuentran en minas subterráneas. La rueda utiliza múltiples matrices de resortes de hoja concéntricos para distribuir la fuerza uniformemente a través de la rueda. Un prototipo de la rueda se construyó en 2011 y se ha probado en un cargador subterráneo Eimco 936.

En 1938, JV Martin en los Estados Unidos inventó un neumático de seguridad con aros de nogal recubierto en caucho y equipado con radios entrecruzados de caucho acanalado. Podría conducir bloques de más de 100 mm (4 pulgadas) cuando se prueba en un auto de prueba sin resorte.

Hankook Tire está desarrollando el neumático sin aire iFlex.