Pneus sem ar, ou pneus não-pneumáticos (NPT), são pneus que não são suportados pela pressão do ar. Eles são usados em alguns veículos pequenos, como andar de cortadores de grama e carrinhos de golfe motorizados. Eles também são usados em equipamentos pesados, como retroescavadeiras, que são necessárias para operar em locais como a demolição de prédios, onde o risco de furos nos pneus é alto. Pneus compostos de espuma de poliuretano de células fechadas também são feitos para bicicletas e cadeiras de rodas.
Pneus sem ar são pneus que não abrigam ar comprimido para fornecer suporte estrutural. Eles são usados atualmente em veículos pequenos, como cortadores de grama e carrinhos de golfe motorizados. Eles também são usados em equipamentos pesados, como retroescavadeiras, que operam em locais como demolições de prédios, onde picadas podem ocorrer. Esses pneus são feitos de espuma de poliuretano de célula fechada e também são usados em bicicletas e cadeiras de rodas. A principal vantagem dos pneus sem ar é que eles não podem ser perfurados e esvaziados, mas eles são muito menos populares que os pneus de ar.
Os pneus sem ar costumam ter uma maior resistência ao rolamento e oferecem muito menos suspensão do que os pneus com tamanhos e formas similares. Outros problemas dos pneus sem ar são que eles ficam quentes quando são usados, devido a processos de fricção interna no material a partir do qual são construídos. Pneus sem ar são freqüentemente preenchidos com polímeros (plásticos).
A Michelin está desenvolvendo um pneu e roda integrados, um conceito chamado “Tweel”, que funciona sem ar. A Michelin afirma que, em comparação com os pneus tradicionais, o “Tweel” tem capacidade de carga, amortecimento e características de manipulação comparáveis. O grupo de engenharia do departamento de engenharia automotiva da Universidade de Clemsony está desenvolvendo um pneu sem ar com baixa capacidade de dissipação de energia junto com a Michelin no projeto NIST ATP.
As Tecnologias Resilientes e o Centro de Engenharia de Polímeros da Universidade de Wisconsin-Madison estão trabalhando na criação de um “pneu sem ar”, que consiste basicamente em um favo de mel de polímero circular envolto por um piso grosso. A versão inicial do pneu é para um Humvee. Pneu sem ar A Resilient Technologies foi testada e usada pelo Exército dos EUA.
História e Veículos
Thomas Hancock descobriu a 1.843 cura com borracha dura e assumiu a fabricação de vários artigos, para os quais criou formulários. Em 1845, ele produziu o primeiro pneu de borracha sólida para carruagens puxadas por cavalos. O produto não poderia prevalecer no setor automotivo primeiro. Além disso, rodas de madeira com cinta de ferro encolhida foram usadas como pneus para carruagens, como no caso do drenino.
Bicicleta e motocicleta
As primeiras bicicletas de pedal, a Michaulinen (1863-69), também foram feitas com rodas de madeira e pulseira de ferro encolhida. Os Irmãos Hanlon receberam uma patente em um pneu de borracha sólida em 9 de fevereiro de 1869, e Eugène Meyer em Paris em 4 de agosto de 1869 patenteou um Michauline com pneus de borracha maciça (raios de 4 mm e aro de ferro). No entanto, apenas com o Ariel Hochrad de 1871 os pneus de borracha sólida estavam em maior número para os veículos de rodas altas produzidos. eram pneus de borracha vermelhos ou cinzentos usuais, entre 3/4 e 7/8 de espessura de polegada. Com a redescoberta do pneumático por John Boyd Dunlop (1888), o pneu de borracha maciça na roda inferior foi substituído por pneus até 1894. A primeira motocicleta de série, a Hildebrand e a Wolfmüller (1894), e todas as seguintes motocicletas Pneus Pneumáticos.
Carro
No setor automotivo, o pneu de borracha maciça foi usado por mais tempo. Os primeiros modelos de carros de passageiros eram sempre entregues com pneus de borracha maciça. A Michelin produziu o primeiro pneu para o carro L’Eclair em 1895, e em 1898 surgiram os primeiros pneus para produção de automóveis, mas sua durabilidade era limitada a 500 km. Em 1902, a durabilidade média dos pneus era de 2200 milhas. Com a introdução do tecido do cabo (1920) levou a vida do pneu a mais de 20.000 km de distância. Com os pneus de balão (1924), isso levou ao fim do pneu sólido para carros de passeio. O último carro com pneus de borracha sólidos entregues Trojan Limited 1929 ..
Caminhão e ônibus
Para caminhões, o problema da durabilidade dos pneus foi ainda maior. Em 1922, 80% de todos os caminhões na Alemanha usavam pneus de borracha maciça. A Portaria sobre Tráfego de Veículos Automotores, de 5 de dezembro de 1925, restringiu o uso de pneus de borracha maciça em caminhões. Veículos de três eixos com mais de 9 toneladas no total tiveram que ser equipados com pneus, e mais de 5,5 toneladas de peso total para carros com pneus de borracha sólida tiveram uma velocidade máxima de 25 km / h na cidade. Em velocidades superiores a 25 km / h, os pneus de borracha sólida superaquecem e destroem o fato em si. Devido ao Padrão de Segurança no Trânsito Rodoviário de 13 de novembro de 1937, o pneu de borracha maciça foi banido para todos os veículos com velocidade superior a 25 km / h. Esta proibição ainda é válida hoje.
Descrição da construção
Gusmatik é uma concha de borracha, cujo volume interno é preenchido com uma massa elástica especial, que se baseia, como regra, glicerina e gelatina – a chamada composição gusmática. Posteriormente, como um enchimento, borracha de esponja foi realmente usada, feita na forma de um produto separado inserido no pneu serial em vez da câmera, mantendo o nome “gusmático”.
A principal vantagem do pneu sem ar é a invulnerabilidade para perfurações, assim como projéteis, estilhaços e outros ferimentos similares.
Nos documentos finais do comando soviético, notou-se que …
3. Fogo de arma de fogo e metralhadora para o pneu airless não faz mal. Acertar um projétil de 37 mm não coloca o pneu sem ar fora de ação, mas faz um furo limpo e a máquina continua a funcionar …
– Carros blindados em batalhas, capítulo III. Serviço e uso de combate de veículos blindados de construção pré-guerra, MV Kolomiets, Armadura sobre rodas. A história do carro blindado soviético 1925 – 1945.
A principal desvantagem dos pneus deste tipo é menor elasticidade em comparação com pneus pneumáticos tradicionais, o que limita significativamente as velocidades permitidas do veículo e, como resultado, o escopo de pneus – pneus GK (com uma câmara de esponja) para grandes velocidades rapidamente calor para cima, e dentro do pneu começa a emissão de gases, que podem causar combustão espontânea de pneus ou até mesmo sua ruptura.
Análogos modernos
Atualmente, novos análogos mais eficientes de pneus sem ar estão sendo desenvolvidos, na construção dos quais um princípio similar foi aplicado. Eles são usados para amortecimento em vez de massa elástica usando estruturas celulares altamente elásticas localizadas entre um pneu sólido mais rígido e durável e um disco de roda.
Situação no século 21
Atualmente, quase todos os caminhões industriais, empilhadeiras e porta-paletes estão equipados com pneus de borracha maciça, que podem durar três vezes mais do que os pneus pneumáticos. Pneus de borracha sólida, como pneumáticos, consistem em quase metade de borracha natural e borracha sintética, um quarto de negro de fumo, um quinto de aço, bem como tecidos, óxido de zinco, enxofre e outras substâncias.
De acordo com os regulamentos de licenciamento de tráfego rodoviário, os veículos com velocidades não superiores a 25 km / h (para veículos a motor sem eixo de suspensão, mas apenas a velocidades máximas não superiores a 16 km / h) são permitidos pneus completos. Este regulamento deve proteger as estradas.
Em 2017, o fabricante asiático de bicicletas Obike estabeleceu várias locadoras no centro de Berlim sem estações fixas. Estas rodas são equipadas com pneus de borracha maciça e possuem um selim facilmente ajustável. Um sistema de aluguel finlandês também recorre a pneus de borracha maciça devido à resistência à perfuração.
Vantagens
A principal vantagem dos pneus sem ar é que eles não podem ficar planos. Outras vantagens são que os pneus sem ar precisarão ser substituídos com menos frequência, resultando em economia. Equipamentos pesados equipados com pneus sem ar poderão carregar mais peso e participar de atividades mais acidentadas. Pneus de bicicleta sem ar podem ser fáceis de instalar. Pneus cortador de grama sem ar vêm em diversas variedades.
Desvantagens
Pneus sem ar geralmente têm maior resistência ao rolamento e fornecem um pouco menos de suspensão do que pneus pneumáticos com formato e tamanho semelhantes. Outros problemas para os pneus de equipamentos pesados sem ar incluem a dissipação do acúmulo de calor que ocorre quando eles são acionados. Os pneus sem ar são frequentemente preenchidos com polímeros compactados (plástico), em vez de ar, ou podem ser um produto sólido moldado.
Pneus sem ar são atraentes para os ciclistas, já que os pneus de bicicleta são muito mais vulneráveis a furos do que os pneus de veículos. As desvantagens dos pneus sem ar dependem do uso. Operadores de equipamentos pesados que usam máquinas com pneus sólidos se queixam de fadiga, enquanto os cortadores de grama que usam pneus sólidos ou sem ar não têm inconvenientes. Os ciclistas que usam pneus sem ar podem reclamar que o pneu é mais duro do que um pneu pneumático comparável. Existe apenas evidência anedótica de que pneus sem ar podem causar raios quebrados em uma roda de bicicleta. Qualquer pneu sem ar será mais pesado do que o pneu de borracha que deve substituir; no entanto, muitos pneus pneumáticos de borracha também são pesados. Os pneus de borracha variam na resistência ao rolamento e um pneu sem ar ou inserto sólido pode apenas aumentar marginalmente a resistência ao rolamento.
A instalação de pneus sem ar depende do uso. Equipamentos pesados precisarão de equipamentos especiais para montar, mas um pneu de bicicleta sem ar pode ser montado com pouco ou nenhum esforço. Pneus de cortador de grama airless sólidos vêm pré-instalados na roda permitindo a instalação rápida.
Exemplos
Muitos sistemas de compartilhamento de bicicletas usam esses pneus para reduzir a manutenção.
Em 2005, a Michelin começou a desenvolver uma combinação integrada de pneus e rodas, o “Tweel” (derivado de “pneu” e “roda”, que, como o nome “Tweel” sugere, são combinados em uma nova peça fundida), que opera totalmente sem ar. A Michelin alega que o seu “Tweel” tem características de carga, absorção de choque e manuseio que se comparam favoravelmente aos pneus convencionais. No entanto, o pneu tem muita vibração ao dirigir mais de 80 km / h (50 mph). Um lançamento no mercado, portanto, não é planejado no futuro próximo. O grupo de engenharia automotiva do departamento de engenharia mecânica da Clemson University está desenvolvendo um pneu sem ar de baixa perda de energia com a Michelin através do projeto NIST ATP.
A Crocodile Tyres desenvolveu e vende uma versão robusta que se encaixa em equipamentos de mineração padrão.
A Resilient Technologies e o Centro de Engenharia de Polímeros da Universidade de Wisconsin-Madison estão criando um “pneu não-pneumático”, que é basicamente um favo de mel polimérico redondo com uma banda de rodagem grossa e preta. A versão inicial do pneu é para o Humvee e deverá estar disponível em 2012. Os pneus airless da Resilient Technologies foram testados e são utilizados pelo Exército dos EUA. e é também o primeiro grupo a fabricar um pneu sem ar produzido em massa comercialmente disponível após a sua aquisição pela Polaris, ainda que apenas como acoplado ao seu veículo. A marca do pneu é “Terrainarmor”
A Bridgestone está desenvolvendo o Bridgestone Air-Free Concept Tire, que é similar ao Tweel, e pode suportar 150 kg (330 lb) por pneu.
A roda de retorno de energia tem a borda externa do pneu conectada ao aro interno por um sistema de molas. As molas podem ter sua tensão alterada para variar as características de manuseio.
A Big Tire Pty Ltd na Austrália está desenvolvendo uma “roda não-pneumática e não sólida”, projetada para lidar com cargas de trabalho elevadas, como as encontradas em minas subterrâneas. A roda utiliza várias matrizes de molas concêntricas para distribuir a força uniformemente ao longo da roda. Um protótipo da roda foi construído em 2011 e foi testado em uma carregadeira subterrânea Eimco 936.
Em 1938, a JV Martin, nos Estados Unidos, inventou um pneu de segurança com aros de nogueira, envolto em borracha e equipado com raios cruzados de borracha estriada. Ele poderia dirigir mais de 100 mm (4 polegadas) quando testado em um carro de teste sem mola.
A Hankook Tire está desenvolvendo o pneu iFlex sem ar.