无气轮胎

无气轮胎(Airless tire)或非充气轮胎(Non-pneumatic tires NPT)是不受气压支撑的轮胎。 它们用于一些小型车辆,如骑马割草机和电动高尔夫球车。 它们还用于诸如反铲挖土机之类的重型设备,这些设备需要在诸如建筑物拆除之类的场所上操作,其中轮胎穿孔的风险很高。 由闭孔聚氨酯泡沫构成的轮胎也可用于自行车和轮椅。

无气轮胎是不容纳压缩空气以提供结构支撑的轮胎。 它们目前用于小型车辆,例如割草机和机动高尔夫球车。 它们还用于诸如反铲挖土机之类的重型设备中,这些设备在诸如建筑物的拆除之类的地方操作,其中可能发生刺破。 这些轮胎由闭孔聚氨酯泡沫制成,也可用于自行车和轮椅。 无气轮胎的主要优点是它们不会被刺破和放气,但它们比空气轮胎更不受欢迎。

无气轮胎通常具有更高的滚动阻力并且比具有类似尺寸和形状的空气轮胎提供更少的悬架。 无气轮胎的其他问题是它们在使用时会变热,这是由于构成它们的材料中的内部摩擦过程。 无气轮胎通常填充有聚合物(塑料)。

米其林正在开发一种集成轮胎和车轮,这个概念称为“Tweel”,无需空气即可工作。 米其林表示,与传统轮胎相比,“Tweel”具有可比性的承载能力,缓冲性和操纵性。 克莱姆森尼大学汽车工程系的工程小组正在开发一种具有低耗能能力的无气轮胎以及米其林在NIST ATP项目中的应用。

Resilient Technologies和威斯康星大学麦迪逊分校的聚合物工程中心正致力于创造一种“无气轮胎”,它基本上由一个缠绕着厚胎面的圆形聚合物蜂窝构成。 轮胎的初始版本适用于悍马。 无气轮胎Resilient Technologies已经过美国陆军的测试和使用。

历史和车辆
托马斯汉考克发现了1,843硬质橡胶 – 固化并开始制造各种物品,为此他创造了形式。 1845年,他为马拉车制造了第一个实心橡胶轮胎。 该产品首先无法在汽车领域占据优势。 此外,具有收缩铁带的木轮被用作车厢的轮胎,如在draisine的情况下。

自行车和摩托车
第一款踏板自行车Michaulinen(1863-69)也采用木制辐条轮和收缩的铁带制成。 Hanlon Brothers于1869年2月9日获得了实心橡胶轮胎的专利,并于1869年8月4日在巴黎的EugèneMeyer获得了专利的Michauline专利,其中包括实心橡胶轮胎(4毫米钢丝辐条和铁圈)。 然而,只有1871年的Ariel Hochrad,生产的高轮胎的实心橡胶轮胎数量更多。 通常为红色或灰色橡胶轮胎,厚度为3/4英寸和7/8英寸。 随着John Boyd Dunlop(1888)对充气轮胎的重新发现,下轮上的实心橡胶轮胎被充气轮胎取代直到1894年。第一批系列摩托车,Hildebrand和Wolfmüller(1894)以及以下所有摩托车都有充气轮胎。

汽车
在汽车领域,实心橡胶轮胎的使用时间更长。 首款乘用车车型总是配有实心橡胶轮胎。 米其林于1895年生产了第一款用于汽车L’Eclair的充气轮胎,并于1898年推出了第一款用于生产汽车的充气轮胎,但其耐用性仅限于500公里。 1902年,充气轮胎的平均耐久性为2200英里。 随着绳索面料(1920年)的推出,轮胎的使用寿命超过了20,000公里。 使用气囊轮胎(1924),这导致乘用车实心轮胎的末端。 最后一辆带有实心橡胶轮胎的汽车交付了Trojan Limited 1929 ..

卡车和公共汽车
对于卡车来说,充气轮胎的耐久性问题甚至更大。 直到1922年,德国80%的卡车都使用固体橡胶轮胎。 1925年12月5日的“机动车交通条例”限制在卡车上使用固体橡胶轮胎。 总共超过9吨的三轴车辆必须安装充气轮胎,对于带有实心橡胶轮胎的车辆,总重量超过5.5吨的车辆在城市内的最高时速为25公里/小时。 在超过25公里/小时的速度下,坚固的橡胶轮胎会过热并破坏这一事实本身。 由于1937年11月13日的道路交通安全标准,对于速度超过25 km / h的所有车辆,实体橡胶轮胎被禁止使用。 这项禁令今天仍然有效。

军事用途
Gusmatik是一种橡胶外壳,其内部体积充满了一种特殊的弹性物质,通常以甘油和明胶为基础 – 即所谓的古怪组合物。 随后,作为填料,实际使用海绵橡胶,以插入串联轮胎而不是相机的单独产品的形式制造,同时保留名称“gusmatic”。

无气轮胎的主要优点是穿刺,以及子弹,弹片和其他类似伤害的无懈可击。

在苏联指挥的最后文件中,有人指出……
无气轮胎的枪炮和机枪射击不会造成伤害。 击中一个完整的37毫米弹丸不会使无气的轮胎失去作用,但是会形成一个整洁的孔并且机器继续工作……
– 装甲车在战斗中,第三章。 1925年至1945年苏联装甲车的历史。 – M。:Yauza,CM战略,Eksmo,2007年。 – 384页。

与传统的充气轮胎相比,这种类型的轮胎的主要缺点是弹性较低,这显着地限制了车辆的允许速度,因此,轮胎的范围 – 用于大速度的轮胎GK(具有海绵腔室)快速加热在轮胎内部开始排出气体,这会导致轮胎自燃或甚至破裂。

现代的类比
目前,正在开发新的,更有效的无气轮胎类似物,在其构造中已经应用了类似的原理。 它们用于阻尼而不是弹性质量,使用位于更刚性和耐用的实心轮胎和轮盘之间的高弹性蜂窝结构。

21世纪的形势
目前,几乎所有的工业卡车,叉车和托盘车都配备了坚固的橡胶轮胎,其寿命可以比充气轮胎长三倍。 诸如充气轮胎的实心橡胶轮胎由几乎一半的天然橡胶和合成橡胶,四分之一的炭黑,五分之一的钢,以及织物,氧化锌,硫和其他物质组成。

根据道路交通许可规定,速度不超过25公里/小时的车辆(对于没有悬挂轴但仅最大速度不超过16公里/小时的机动车辆)允许使用全轮胎。 这项规定应保护道路。

2017年,亚洲自行车制造商Obike在柏林市中心建立了几辆自行车,没有固定车站。 这些车轮配有实心橡胶轮胎,并具有易于调节的鞍座。 由于抗穿刺性,芬兰租赁系统也采用固体橡胶轮胎。

优点
无气轮胎的主要优点是它们不能平整。 其他优点是无气轮胎需要更换更少,从而节省成本。 配备无气轮胎的重型设备将能够承载更多重量并参与更加坚固的活动。 无气自行车轮胎易于安装。 无气割草机轮胎有多种类型。

缺点
无气轮胎通常具有较高的滚动阻力并且比类似形状和尺寸的充气轮胎提供稍微更少的悬挂。 无气重型设备轮胎的其他问题包括消除驱动时发生的热量累积。 无气轮胎通常填充有压缩聚合物(塑料),而不是空气,或者可以是固体模制产品。

无气轮胎对骑车者来说很有吸引力,因为自行车轮胎比机动车轮胎更容易受到刺穿。 无气轮胎的缺点取决于使用。 使用实心轮胎机械的重型设备操作员会抱怨疲劳,而使用实心或无气轮胎的割草机没有缺点。 使用无气轮胎的自行车骑手可能会抱怨轮胎比同类充气轮胎更硬。 只有轶事证据表明,无气轮胎可能会导致自行车车轮上的辐条断裂。 任何无气轮胎都比它要更换的橡胶轮胎重; 然而,许多橡胶充气轮胎也很重。 橡胶轮胎的滚动阻力不同,无气轮胎或实心刀片可能仅略微增加滚动阻力。

无气轮胎的安装取决于使用。 重型设备需要安装特殊设备,但无气动自行车轮胎可以很少或不需要安装。 固体无气割草机轮胎预先安装在车轮上,可以快速安装。

例子
许多自行车共享系统使用这些轮胎来减少维护。

2005年,米其林开始开发一种集成轮胎和车轮组合,“Tweel”(衍生自“轮胎”和“车轮”,正如“Tweel”所暗示的那样,它被组合成一个新的,融合的部件),完全没有空气。 米其林声称其“Tweel”具有承载,减震和操纵特性,与传统的充气轮胎相比毫不逊色。 但是,当行驶速度超过80 km / h(50 mph)时,轮胎会产生很大的振动。 因此,不计划在不久的将来推出市场。 克莱姆森大学机械工程系的汽车工程小组正在通过NIST ATP项目与米其林合作开发低能耗无气轮胎。

Crocodile Tires开发并销售一种坚固的版本,可以固定在标准采矿设备上。

Resilient Technologies和威斯康星大学麦迪逊分校的聚合物工程中心正在开发一种“非充气轮胎”,它基本上是一个圆形聚合物蜂窝状,包裹着厚厚的黑色胎面。 轮胎的初始版本适用于Humvee,预计将于2012年上市.Resilient Technologies无气轮胎已经过测试并被美国陆军使用。 并且也是第一批在Polaris收购之后制造商业化批量生产的无气轮胎的团体,尽管只是与他们的车辆相结合。 轮胎商标是“Terrainarmor”

普利司通正在开发类似于Tweel的普利司通无气概念轮胎,每个轮胎可以容纳150千克(330磅)。

能量返回轮具有通过弹簧系统连接到内缘的轮胎的外边缘。 弹簧可以改变其张力以改变操作特性。

澳大利亚的Big Tire Pty Ltd正在开发一种“非气动,非实心轮”,旨在处理高工作负荷,例如地下矿井中的工作负荷。 该轮利用多个同心板簧阵列在车轮上均匀分布力。 车轮的原型建于2011年,并已在Eimco 936地下装载机上进行了测试。

1938年,美国的JV Martin发明了一种安全轮胎,其中包括用橡胶包裹的山核桃箍,并配有交叉的罗纹橡胶辐条。 在无弹簧测试车中进行测试时,它可以驱动超过100毫米(4英寸)的滑块。

韩泰轮胎正在开发iFlex无气轮胎。