الإطارات الهوائية أوإطارات الهواء Tire هوالجزء المطاطي الذي يحيط بالعجلة المعدنية يحوي تحته انبوب مطاطي Tube يملئ بالهواء المضغوط, بعض الأطارات لا بحاجة إلى أنبوب مطاطي وتعهد (بالإطارات تيوب ليس).

تُستخدم الإطارات في عدة مركبات، مثل السيارات، الطائرات، الدراجات، وغيرها. غرض الإطارات هوزيادة الإحتكاك مع الأرض، والهواء الذي في الداخل يقلل من الإهتزاز الذي يصيب جسم المركبة حيث يعمل على حمل جسم المركبة عن الأرض ويقوم بإمتصاص جزء من الإهتزازات.

التاريخ

مر إطار المركبة بتغيرات عدة منذ حتى استخدم الإنسان الدولاب. ففي البداية كان الدولاب الخشبي ثم الدولاب ذا الإطار الحديدي، وبعد استعمال المطاط صارت عجلات المركبات البدائية تصنع من الخشب أوالحديد وتؤطر بإطار مطاطي محيط بالدولاب بإحكام، ثم تبدل شكل الدولاب والإطار فأصبح يتألف من طبقة سميكة من المطاط المصمت توفر بعض المرونة لسير المركبة. ومع تطور صناعة المركبات اتخذ الإطار شكل غلاف مطاطي خارجي يحوي بداخله إطاراً مطاطياً آخر رقيق الجدران يُملأ بالهواء المضغوط، ويركب الإثنان على حِتار الدولاب الفولاذي ليوفر مرونة كافية على الطريق، ثم تقدمت صناعته أكثر لتلائم المتطلبات الحديثة للمركبات ذوات العجلات من ناحية سرعة الحركة والحمولة، وتخفيف الصدمات.

في أكتوبر 1887، طور جون بويد دنلوپ أول إطار بتكنولوجيا الغازات المنضغطة لدراجة ثلاثية العجلات لابنه، اختبرها، وحصل على براءة اختراع فيسبعة ديسمبر 1888. نجح في ذلك باستخدام معلوماته وخبراته مع المطاط، وقام بذلك في باحة منزله في بلفاست. كان الإطار تعبير عن أنبوب مضغوط من المطاط. ثم أخذ عجلة القيادة والعجلة المعدنية من دراجة ثلاثية العجلات لابنه. بعد اختبارها وتدحرها، توقفت العجلة المعدنية عن التدحرج لكن الهواء استمر حتى وصل إلى البوابة وارتد. بعد ذلك، قام دنلوپ بتزويد العجلات الخلفية بالأنابيب الهوائية المطاطية فسارت الأمور بشكل أفضل. شجعه ذلك على تطبيق الفكرة على إطارات دراجة أكبر فحقق نتائج مذهلة. اختبر هذا الاختراع على ملعب تشري‌ڤال الرياضي في جنوب بلفاست، وحصل على براءة الاختراع فيسبعة ديسمبر 1888. وبشكل منفرد، حصل الإسكتلندي روبرت وليام طومسون من ستون‌هيڤن على براءة اختراع لإطارات الهوائية عام 1847.

استخدام الإطار

تختلف خصائص الإطار بحسب مجال استخدامه في المركبات ذوات العجلات كالدراجات والسيارات السياحية وحافلات الركاب والشاحنات والجرارات وآليات الأشغال الزراعية وأعمال البناء وغيرها، وتختلف أنواع الإطارات وأبعادها بحسب الحمولة وشروط العمل وسرعة المركبة، لذلك فإن تصنيف الإطارات واختيارها وتحديد أبعادها ومتطلباتها ومواصفاتها تتبع معايير standards دولية تتبناها الشركات الصانعة والجهات المستثمرة. تستخدم الإطارات أيضاُ لحماية العجلة من التآكل والتلف.

ضغط الهواء داخل الإطار

يزود الإطار بحسب نوعه وشروط عمله بهواء منخفض الضغط 0.15-0.25 ميغاباسكال أومتوسط الضغط 0.30-0.40 ميغاباسكال، أوعالي الضغط 0.45-0.55 ميغاباسكال. وإن الإطارات التي تعمل بضغط منخفض عموماً توفر تماسكاً كبيراً مع سطح الطريق، ومرونة عالية في تلقي ردود أفعاله، ومقاومةً جيدة للجنوح والانحراف تحت تأثير القوى الجانبية لذا فهي أكثر الإطارات استعمالاً في السيارات والجرارات.

مبتر الإطار وبنيته

الإطار نوعان: نوع له إطار داخلي tube type ونوع من دون إطار داخلي tubeless type وفي الحالة الثانيةقد يكون سطح الإطار الداخلي مغلفاً بطبقة مطاطية رقيقة تمنع انفلات الهواء المضغوط انفلاتاً فجائياً عند حدوث أي ثقب فيه، ويكون لحافتيه إحكام جيد مع الحتار، لذلك فهويوفر أماناً كبيراً لدى استخدامه في السيارات والجرارات.

يقسم مبتر الإطار إلى الأجزاء التالية: مداس الدرجان tread، والكتف shoulder، والجدار الجانبي side، وحافة الإحكام bead (الشكل 1).

أما بنيته فتتكون من العناصر الأساسية التالية:

نواة الحافة bead core: وهي مجموعة أسلاك فولاذية مغطاة بطبقة مطاطية تؤلف طوقاً دائرياً لتوفر المتانة الكافية لإحكام حافة الإطار على سطح الحتار.

الهيكل carcase: وهومؤلف من عدة طبقات نسيجية مسلحة بخيوط متينة من الحرير الصنعي والنايلون والبوليستر أوبأسلاك فولاذية، ويعطي الهيكل بطبقاته هذه شكل الإطار ويوفر المتانة والمرونة اللازمتين لمقاومة التمدد والضغط الداخلي لدى تعرض الإطار للتحميل والصدمات.

الطوق أوالحزام belt or breaker: وهومؤلف من طبقات نسيجية مسلحة بخيوط اصطناعية أوأسلاك فولاذية تتوضع فوق الهيكل وتحت المداس لتؤلف وسادة دائرية مهمتها تلقي الحمل الخارجي وتوزيعه بانتظام تقريباً على سطح الهيكل ومقاومة تشوهه.

المداس: وهوطبقة مطاطية خارجية تكون على تماس مباشر مع سطح الطريق وتوفر التماسك المطلوب معه، وتتصف بمقاومة التهرّؤ بوجه متناسب مع ثخنها. ولسطح المداس نقش معين tread pattern يؤدي دوراً مهماً في تحقيق التماسك وهويتميز بأخاديد لها عمق وشكل محددان. ويختلف نقش المداس باختلاف أنواع المركبات (الدراجات أوالسيارات أوحافلات الركاب أوالشاحنات أوالجرارات) واختلاف الغاية من استخدام الإطار وشروط عمله (الطرق المعبدة أوالوعرة أوالمبللة أوالترابية أوالصخرية..).

أنواع هيكل الإطار

لهيكل الإطار نوعان يتميزان بكيفية تكوينهما (الشكل 2):

النوع المتقاطع

النوع المتقاطع cross- ply carcase الذي تكون فيه خيوط طبقات الهيكل متجهة اتجاهاً ملتوياً (موروباً) قطرياً bias diagonal مع اتجاه دوران الإطار على امتداد هذه الخيوط من حافة إلى أخرى. وتكون متقاطعة أو«متصالبة» مع مثيلاتها في الطبقة التالية.

النوع الشعاعي

النوع الشعاعي radial- ply carcase الذي تكون فيه خيوط طبقة الهيكل متجهة عمودياً على اتجاه دوران الإطار على امتدادها من حافة إلى أخرى وتكون واقعة في المبتر القطري المار بمحور دوران الإطار.

يتصف الإطار ذوالهيكل المتقاطع بجدران جانبية قوية لذلك فهويتلقى جيداً ردود العمل والصدمات الناجمة عن وعورة الطرق غير المعبدة، وقادر على امتصاص الاهتزازات، لكن بسبب مرونته القليلة فهويصلح للسرعات المنخفضة والمتوسطة ولا يصلح للسرعات العالية، أما عملية تصنيعه فهي غير معقدة. ويتصف الإطار ذوالهيكل الشعاعي بميزات عدة جعلت استخدامه أكثر شيوعاً في السيارات، فهويحقق تماسكاً جيداً مع سطح الطريق، ويحقق قوى دفع أوكبح عالية مع مقاومة أعلى للجنوح الجانبي، وله مقاومة درجان أقل من النوع المتقاطع مما ينعكس إيجابياً على اقتصاد استهلاك الوقود في السيارة، وهويصلح للطرق المعبدة الجيدة وللسرعات المتوسطة والعالية، وبسبب مرونته العالية وجدرانه الرقيقة يمكنه امتصاص الاهتزازات، أما عملية تصنيعه فتتطلب خبرة ودقة كبيرتين.

أبعاد الإطار وترميزه

يضم قياس الإطار مجموعة رموز من أرقام وحروف تدل على مواصفاته العامة، ومنها رقمان أساسيان: يشير الرقم الأول إلى عرض الإطار B ويعطى بالمليمتر أوبالبوصة ويشير الرقم الثاني إلى قطر الحِتار d ويعطى بالبوصة في العادة (الشكل 3).

وللدلالة على نوع الهيكل يوضع بين الرقمين الأول والثاني الرمز (ـ) للنوع المتقاطع والحرف R للنوع الشعاعي. وفي الإطار العاديقد يكون ازدياد المبتر H في الحالة الحرة مساوياً تقريباً عرضه B

أما في الإطارات العريضة المبتر يشار إلى القيمة aspect ratio (H/B) بنسبةٍ مئوية ترد بعد الرقم الأول مباشرة في قياس الإطار.

ويمكن حتى يضاف إلى إطارات السيارات السياحية بين الرقمين الأول والثاني حرف يشير على مجال السرعة العظمى المحددة للإطار مثل: S للسرعة العادية، H للسرعة العالية، V للسرعة العالية جداً.

وللدلالة على معدل الطبقات ply rating يضاف أحياناً رقم في نهاية قياس الإطار أويخط مع الحرفين PR منفصلاً وهويعبر عن معدل متانة الإطار ويتناسب مع حمولته العظمى، لكنه لا يشير إلى عدد طبقات المبتر. ويستعاض عن رمز معدل الطبقات لإطارات الجرارات الثقيلة بوضع نجمة * أونجمتين أوثلاث نجوم للدلالة على متانة الإطار وحمولته، وتوضع بعض الأحرف والأرقام للدلالة على نقش المداس ومجال استخدامه للسيارات أوللجرارات الزراعية أولمكنات الأعمال الترابية والأشغال الأخرى.

وعند تحميل الإطار تحميلاً طبيعياً يزداد عرض المبتر Bl وينخفض ارتفاعه H بنسبة 8-15% بحسب نوعية سطح الطريق وضغط الهواء في الإطار وحمولته، فينتج من ذلك نصف قطر الدرجان تحت الحمل Rl، أما عرض المداس فلا يتغير تقريباً تحت الحمل.

وإن رمز قياس حِتار الإطار الذي يصنع بأشكال معينة من الفولاذ أوالصلب يعطى أيضاً برقمين أساسيين: الأول يشير إلى عرض الحتار (b) بالبوصة، والثاني يشير على قطره (d) بالبوصة، وتلحق به بعض الأحرف والرموز للدلالة على شكل الحتار ونوعه.

صنع الإطارات

يتم خلق الإطارات بحسب خطة عمليات تقنية محددة، فيجري في البداية إعداد الخليطة بمزج المطاط بإضافات خاصة مثل الفحم والزيوت وأكسيد التوتياء والكبريت في درجة حرارة مرتفعة (150-180ْ درجة مئوية)، ثم عجن الخليطة حتى تجانسها التام، ثم بترها وتشكيل الخليطة بالثخانات والأطوال والمقاطع المطلوبة بحسب مواصفات أنواع الإطارات المراد صنعها، وتحضيرها لعملية بناء الإطار، وفي الوقت نفسه يتم تحضير طبقات الهيكل والحزم النسيجية المسلحة بالخيوط الصنعية أوبالأسلاك الفولاذية التي تكسى بطبقة من المطاط تحت درجة حرارة مرتفعة، ثم تقص بالأبعاد المطلوبة.

وتحضر أسلاك نواة حافة الإطار على شكل حلقات بأبعاد معينة وتكسى أيضاً بالمطاط. وفي العملية اللاحقة يجري بناء الإطار الأولي بحسب القياس والمواصفات اللازمة من العناصر المحضَّرة سابقاً، وفي الفترة التالية يجري تحضير النطقب الداخلي للإطار bladder بطريقة البَرْكَنة vulcanization تحت شروط محددة من الحرارة والضغط والزمن. وفي الفترة الأخيرة يجري طبخ الإطار الخارجي بعد جمع الإطار الأولي والنطقب الداخلي في جهاز البركنة. وتتم عمليات تلبيس الإطار الخارجي وبركنته تحت درجة حرارة مرتفعة وضغط وزمن محددين. أما الإطار الداخلي فيصنع من الخليطة المطاطية فقط بشكل مشابه تقريباً وبالقياس المطلوب.

صيانة الإطارات

إن العوامل الأساسية التي تؤثر في عمر الإطار هي الحمل والسرعة وعلى نحوجزئي ضغط الهواء الداخلي، ولذلك يحدد في العادة للإطار مؤشر يشير على درجة تحميله بواحدات طن × كم/سا. ويسبب الحمل والصدمات إجهادات في عناصر الإطار، وتؤثر السرعة العالية في قدرة الإطار على التحمل، لذلك فإن الحمل المسموح به للإطار يتناقص مع ازدياد السرعة، وبالعكس من الضروري تخفيض السرعة عند المسير في طرق وعرة وغير معبدة، ويحدد في العادة ضغط الهواء النظامي داخل الإطار بموجب تعليمات الاستثمار عند درجة حرارة طبيعية معتدلة. إذا كلاً من التحميل الزائد للإطار والعمل بضغط أخفض من المعدل أوأعلى منه يزيد في معدل تهرّؤ الإطار، وتؤثر فيه حرارة جسم الإطار تأثيراً جزئياً، فالحرارة المرتفعة عن الحدود الطبيعية تُفقد عناصر الإطار خصائصها فيفقد المداس مقاومته للتهرّؤ وتنخفض متانة الهيكل لإجهادات الشد. وإن الإقلاع أوالكبح الفجائيين يؤديان إلى تهرّؤ غير طبيعي للإطار، ويزيد في تآكله أيضاً وجود آثار الزيت والوقود على سطح الإطار، وتختلف طبيعة تهرّؤ الإطار عند هجريبه على العجلات المديرة (الدافعة) أوعلى العجلات المدارة أوعجلات التوجيه، لذا ينصح بتبديل مواقع الإطارات دورياً في مدد محددة.

وفيما يتصل بتخزين الإطار تُتبع تعليمات معينة للحفاظ على شكل الإطار وصفاته العملية فيتم تخزين الإطارات شاقولياً على رفوف خاصة، يفضل حتى تكون خشبية، في أماكن جافة ضمن مستونادىت معتدلة التهوية وبحرارة طبيعية لا تزيد على 30ْ درجة مئوية، ويجب ألا ينسى حتى لمرور الزمن تأثيراً سيئاً في جودة الإطار.

تأريخ

• 1844 – Charles Goodyear announces vulcanization
• 1846 – روبرت وليام طومسون يخترع ويحصل على براءة اختراع الإطار الهوائي
• 1870 – BFGoodrich founded
• 1888 – أول إنتاج تجاري للإطارات الهوائية للدراجات بواسطة جون بويد دنلوپ
• 1888 – Michelin Tire Company founded
• 1889 – تأسيس شركة دنلوپ للإطارات
• 1889 – جون بويد دنلوپ يحصل على براءة إختراع الإطار الهوائي في المملكة المتحدة
• 1890 – Dunlop and William Harvey Du Cros began production of pneumatic tires in Ireland
• 1890 – Bartlett Clincher rim introduced
• 1891 – Dunlop's patent invalidated in favor of Thomson’s patent
• 1892 – Beaded edge tires introduced in the U.S.
• 1895 – Michelin introduced pneumatic automobile tires
• 1898 – Schrader valve stem patented
• 1898 – Goodyear Tire and Rubber Company founded
• 1900 – Firestone Tire & Rubber founded
• 1900 – Cord Tires introduced by Palmer (England) and BFGoodrich (U.S.)
• 1903 – Goodyear Tire Company patented the first tubeless tire, however it was not introduced until 1954
• 1904 – Goodyear and Firestone started producing cord reinforced tires
• 1904 – Mountable rims were introduced that allowed drivers to fix their own flats
• 1906 – First pneumatic aircraft tire
• 1908 – Frank Seiberling invented grooved tires with improved road traction
• 1910 – BFGoodrich Company invented longer life tires by adding carbon to the rubber
• 1917 – Yokohama Rubber Company founded
• 1938 – Goodyear introduced the rayon cord tire
• 1940 – BFGoodrich introduced the first commercial synthetic rubber tire
• 1946 – Michelin introduced the radial tire
• 1947 – Goodyear introduced first nylon tires
• 1947 – BFGoodrich introduced the tubeless tire
• 1963 – Use of polyester cord introduced by Goodyear
• 1965 – Armstrong Rubber introduced the bias belted fiberglass tire
• 1965 – BFGoodrich offered the first radial available in North America
• 1967 – Poly/glass tires introduced by Firestone and Goodyear
• 1968 – United States Department of Transportation (DOT) numbers required on new tires in USA
• 1986 – BF Goodrich merged with Uniroyal to form Uniroyal-Goodrich
• 1987 – General Tire acquired by Continental
• 1988 – Firestone acquired by Bridgestone
• 1988 – Uniroyal-Goodrich acquired by Michelin
• 1999 – Goodyear acquired certain Dunlop tire factories from Sumitomo Rubber Industries
• 2006 – Bridgestone acquired Bandag (retread maker)

لقائمة شركات الإطارات وتواريخ تأسيسهم, انظر قائمة شركات الإطارات.

أنظر ايضا

• Direct tire pressure monitoring system
• Low-rolling resistance tires
• Pneumatic trail
• Tire code, speed ratings, sizes, et al.
• Tire maintenance
• Tire manufacturing
• Tire recycling
• Blowout (tire)

المصادر

الموسوعة العربية

وصلات خارجية

Look up tyre or tire in Wiktionary, the free dictionary.

مشاع الفهم فيه ميديا متعلقة بموضوع [[commons: Category:Tires | Tires ]].

• Decoding Treadwear, Grip and Tire Internals
• Finding and Understanding your Tire Size