هل تعرف أي شيء عن الإطارات ذات المقاومة المنخفضة للدوران؟

الإطارات ذات المقاومة المنخفضة للدوران: طريقة أبسط لتوفير الوقود.

في "تقرير ثقة إطارات مقاومة التدحرج المنخفض" الصادر في أبريل 2020 عن المجلس الأمريكي لكفاءة الشحن ، أشار يونسو بارك ، مدير الهندسة ، إلى أن "مقاومة التدحرج تمثل 30 في المائة إلى 33 في المائة من تكاليف وقود الشاحنات. تعتبر الإطارات ذات المقاومة المنخفضة للدوران طريقة بسيطة للأساطيل لتقليل استهلاك الوقود ، والأهم من ذلك أنها بالكاد تزيد التكاليف.

بالنظر إلى العالم ككل ، فإن أول حالة لشاحنات طويلة المدى للخدمة الشاقة تستخدم إطارات منخفضة المقاومة للدوران حدثت في الولايات المتحدة في التسعينيات. استبدلت شركة نقل تدعى Schneider National إطارات أسطولها بإطارات منخفضة المقاومة للدحرجة في عام 1998 ، ووفقًا لتقارير الاختبار ، تحسنت كفاءة استهلاك الوقود بنسبة 3.5 بالمائة.

على الرغم من أن التحسن بنسبة 3 في المائة في كفاءة الوقود قد يبدو ضئيلًا ، إلا أنه يمكن أن يترجم إلى توفير كبير في الوقود وتقليل تكاليف التشغيل للشاحنات الثقيلة التي تعمل لفترات طويلة من الزمن.

لماذا توفر الإطارات ذات المقاومة المنخفضة للدوران الوقود؟ 

"ما الذي يجعل استخدام الإطارات منخفضة المقاومة المتدحرجة فعالاً في استهلاك الوقود" وما هو الشيء المدهش فيها؟ في واقع الأمر ، فهي تختلف اختلافًا جوهريًا عن الإطارات العادية من حيث نمط المداس ، واستخدام المواد وهيكل الإطارات ، وما إلى ذلك. هذه الميزات تجعل الإطارات ذات المقاومة المنخفضة للدوران تولد حرارة واحتكاكًا أقل أثناء القيادة ، مما يقلل بشكل كبير من استهلاك الوقود.

الاعتماد على أنماط مداس الإطارات الخاصة

"أولاً ، فيما يتعلق بأنماط مداس الإطارات ، أوضح فريق تيم ميلر البحثي من شركة Goodyear Tire Company أنه بالنسبة لمقاومة التدحرج غير المنخفضة أو الإطارات ذات الجر العالي (قبضة عالية) ، تكون أنماط المداس أوسع وأعمق. عند تدحرج الإطار ، يحدث التشوه وضغط كتل المداس أكبر ، مما يؤدي إلى زيادة استهلاك الطاقة. ومع ذلك ، بالنسبة للإطارات ذات المقاومة المنخفضة للدوران ، فإن خصائصها هي أن المداس أرق وأكثر صلابة ، والمركب أكثر صلابة. عندما يتدحرج الإطار على طول الطريق ، درجة تشوه المداس أصغر ، مما يؤدي إلى استهلاك أقل للطاقة.

وهذا يعني أن الإطار الذي يهدر أقل قدر من الطاقة عند التدحرج على الطريق هو الإطارات الأكثر كفاءة. من الأمثلة الصارمة على كفاءة التدحرج عجلات القطار الفولاذية على القضبان الفولاذية. تحتوي كل من العجلات والقضبان على أسطح معدنية مصقولة ناعمة لا تتشوه إلا قليلاً. ومع ذلك ، نظرًا لانخفاض معامل الاحتكاك بين الفولاذ والصلب ، يكون الجر ضعيفًا.

حاليًا ، ينتج المصنعون إطارات ذات أنماط مداس متقاربة. عندما يتدحرج مداس الإطار ، يمكن ضغط أنماط المداس هذه بإحكام معًا ودعم بعضها البعض. هذا يؤدي إلى تشوه أقل للمداس ولا يقلل من مقاومة التدحرج فحسب ، بل يقلل أيضًا من تقليل الاحتكاك.

يعتمد على مواد أكثر مقاومة للاهتراء

في تاريخ تطوير الإطارات ذات المقاومة المنخفضة للتدحرج ، منذ أوائل الثمانينيات ، ظهرت إطارات موفرة للطاقة منخفضة المقاومة للدوران مع نسبة عرض إلى ارتفاع منخفضة وأنماط مداس أقل عمقًا في سوق الولايات المتحدة ، مما قد يحسن كفاءة استهلاك الوقود بنسبة 3 في المائة {{3} } نسبه مئويه . ومع ذلك ، نظرًا لمحدودية تكنولوجيا المواد في ذلك الوقت ، كان سعرها أعلى بنسبة 15 في المائة من سعر الإطارات العادية ، وتم تقليل عمر المداس بنسبة 30 في المائة.

في ذلك الوقت ، كانت أسعار الديزل منخفضة في جميع أنحاء العالم ، لذلك كان من الصعب تعويض ميزة توفير الوقود التي يتمتعون بها على عيوب "التكلفة الأعلى" و "العمر الأقصر" ، ولم يتم التعرف عليها من قبل السوق في ذلك الوقت.

مع مرور الوقت ، ومع اندلاع أزمة النفط ، أدى ارتفاع أسعار الوقود إلى إعادة انتباه الصناعة إلى "الإطارات الموفرة للطاقة" ، وانضم المزيد من الشركات في البحث والتطوير للإطارات ذات المقاومة المنخفضة للدوران. هناك ثلاثة عوامل رئيسية يجب مراعاتها في تصميم الإطارات: مقاومة التدحرج ، والجر ، وعمر الخدمة ، بالإضافة إلى ثلاثة عوامل ثانوية: قابلية التجديد ، وجودة الركوب ، والتكلفة.

عندما يتم تحسين أحد هذه العوامل الرئيسية الثلاثة بشكل كبير ، فسيؤدي ذلك إلى انخفاض في العاملين الآخرين. على سبيل المثال ، "إذا تم تحسين أداء مقاومة التدحرج للإطار بشكل كبير لمتابعة مقاومة التدحرج المنخفضة القصوى ، فسيتم تقليل عمر الجر والخدمة بشكل كبير.

وفقًا لـ "تقرير ثقة إطارات مقاومة التدحرج المنخفض" للولايات المتحدة في عام 2020 ، "إن التوفير في التكلفة من أجل عمر أطول للمداس يتجاوز توفير الوقود الذي تم تحقيقه من خلال تقليل مقاومة التدحرج بنسبة 10 بالمائة". ومع ذلك ، مع التقدم المستمر لتكنولوجيا المواد الحديثة ، لم يعد "تقليل مقاومة التدحرج" و "عمر أطول للإطارات" علاقة مقايضة بسيطة.

عندما يتم تطبيق المزيد من المواد الاصطناعية على الإطارات ذات المقاومة المنخفضة للدوران ، يمكن أن يقلل ذلك من التأثير على الجر وعمر الإطارات مع تقليل معامل مقاومة التدحرج قدر الإمكان. هذا يجعل من الصعب جعل الإطارات ذات المقاومة المنخفضة للدوران أكثر متانة.

الاعتماد على هيكل إطار أكثر عقلانية

بالإضافة إلى إجراء تغييرات على سطح الإطار ، هناك أيضًا إمكانية لتحسين الجزء الداخلي للإطار. وفقًا لـ Michelin ، من حيث مقاومة التدحرج ، يساهم المداس عادةً بحوالي 40 في المائة في مقاومة دوران الإطار ، ويساهم الجدار الجانبي وطبقة الحزام بنسبة 40 في المائة أخرى ، وتساهم منطقة الخرزة بحوالي 20 في المائة.

بالإضافة إلى إجراء تغييرات على سطح الإطار ، هناك أيضًا إمكانية لتحسين الجزء الداخلي للإطار. وفقًا لـ Michelin ، من حيث مقاومة التدحرج ، يساهم المداس عادةً بحوالي 40 في المائة في مقاومة دوران الإطار ، ويساهم الجدار الجانبي وطبقة الحزام بنسبة 40 في المائة أخرى ، وتساهم منطقة الخرزة بحوالي 20 في المائة.

لتقليل مقاومة الإطارات ، فإن أبسط طريقة هي البدء بجدار الإطار وزيادة صلابته. هذا لأنه كلما قل انحناء الجدار الجانبي ، قل استهلاك الطاقة. ومع ذلك ، فإن الزيادة المفرطة في صلابة الجدار الجانبي يمكن أن تؤدي أيضًا إلى انخفاض مقاومة تأثير الإطار ، لذلك يجب تحقيق توازن بين الصلابة ومقاومة الصدمات.

اعتمد على المطاط المخصص بشكل فريد

ينتج كل مصنع إطارات لكل طراز بتركيبة فريدة خاصة به لخلط المواد. يصمم المهندسون أيضًا مركبات مطاطية مختلفة لتطبيقات مختلفة. بالنسبة للإطارات ذات المقاومة المنخفضة للتدحرج ، من المهم للغاية تقليل المرونة الكلية للإطار (بما في ذلك المداس ، والجدار الجانبي ، والخرز ، وداخل الإطار) ، لأن هذا يمكن أن يقصر من عملية العودة إلى الشكل الأصلي عندما يكون الإطار مشوهة ، وبالتالي تستهلك طاقة أقل.

بالطبع ، إطارات مقاومة التدحرج المنخفضة ليست كل شيء.

تعتبر كفاءة استهلاك الوقود وتوفير الطاقة من الأشياء الجيدة ، ولكن يجب أن ندرك أنه في العديد من سيناريوهات التشغيل وظروف الاستخدام ، لا يوصى باستخدام إطارات ذات مقاومة منخفضة للتدحرج. تشمل الأسباب والسيناريوهات الرئيسية ما يلي:

النقل الثقيل والمحمول: غالبًا ما تقلل إطارات مقاومة التدحرج المنخفضة مقاومة التدحرج من خلال التضحية بالوزن ونحافة المداس. في سيناريوهات النقل الثقيل والمثقل ، قد لا تتمكن هذه الإطارات من تحمل الأحمال الزائدة ، مما قد يؤدي بسهولة إلى تلف الإطارات أو انفجارها.

ظروف الطريق السيئة: في ظروف الطريق القاسية مثل الرمال أو الطين أو الثلج ، لا يكون عمق المداس وتصميم نمط الإطارات ذات المقاومة المنخفضة للدوران في الغالب بنفس جودة الإطارات المتخصصة للطرق الوعرة ، مما قد يؤثر على الثبات والتماسك ويقلل من القيادة أمان.