کاهش وزن تایر اتومبيل
کاهش وزن تایر اتومبيل
در سالهاي اخير، كاهش وزن تايرها به تفكري دائمي در صنعت خودرو تبديل شده است؛ درحاليكه توليدكنندگان تاير سالهاي زيادي است كه آنرا مد نظر دارند. راي لابودا قائم مقام مركز فناوري هنكوك آكرون ميگويد: "كوشش براي كاهش وزن تاير جديد نيست و حدود 30 سال است كه جريان دارد. گويي اين تلاش و جستجو را پاياني نمي باشد.
بيش از 30 سال است كه اين مسير از ايدههاي بزرگ انباشته شده، اما اجراي هر ايده مستلزم آن است كه تغييري اساسي در زير ساختهاي تاير و يا مونتاژ آن روي خودرو صورت گيرد تا دوام و عمر مفيد تاير با مشكل مواجه نباشد. براي مثال، لاستيكهاي Runflat را درنظر بگيريد. در اينجا ايدههاي بسيار مستعدي در مورد لاستيك Runfalt وجود داشته است. چرا آنها عمل نكردند؟ زيرا آنها با زير ساخت تاير و رينگ در چالش بودند؛ درحاليكه اين دو اساس كار هستند. بعضي ايدهها نظير لاستيك Tweel(ميشلن) وجود دارند كه هرگز نتوانستند آنرا بسازند. احتمالا جواب پيش روي ما توسعه در مواد است.
تپوهوويلا(Teppo Huovila)؛ مدير طرح و توسعه شركت تاير نوكيان(Nokian) زمانيكه درمورد امكان توليد محصولات سبكتر تحقق ميكرد به ايدهاي بزرگ دست يافت: "از آنجا كه اقتصاد سوخت، موضوعي حاد است. بنابراين كاهش مقاومت به چرخش؛ به عنوان يك هدف در حركت مطرح است و كاهش وزن تاير راهي براي كاستن از مقاومت به چرخش است". در حقيقت در اينجا مزاياي ديگري وجود دارند كه از كاهش وزن حاصل خواهد شد. او مي گويد: " شما ميتوانيد با كاهش وزن تاير، حرارت ذخيره شده حين كار در سرعتهاي بالا را كاهش داده و دوام و عمر ساختماني آنرا بهبود بخشيد. كاهش مواد اوليه مورد مصرف، راهي براي كاهش هزينه است. به هر حال زمانيكه بخواهيد ضخامت اجزاء را كاهش دهيد، به وجود فرايندهاي توليدي دقيقتر نيازمند خواهيد بود".
شكل 1- فناوري نانو الياف نانو بسيار سبك را ايجاد مي كند
|
|
تلورانسها بستهتر هستند بنابراين بسياري از راه حلهاي كاهش وزن در اجرا و توليد بسيار مشكل به نظر ميرسند. هوويلا مي گويد: "در اينجا مواد جايگزيني نظير آراميد وجود دارند كه ميتوانند براي كاهش وزن تاير استفاده شوند، اما بيشتر روشهاي پيشنهادي از مواد متعارف نظير فولاد، نايلون و ابريشم مصنوعي استفاده ميكنند. بنابراين شما بايد بركاهش ضخامت مواد متمركز شويد".
يكي از جديدترين مواد كه محصول پيشرفتهاي صورت گرفته در كاهش وزن است؛ كولار نام دارد. اين ماده سبك وزن توسط شركت دوپونت توليد مي شود. فلورانسيا گوپز(Florencia Gopez) سرپرست تيم "الياف مدرن دوپونت در فناوري جهاني تاير" توضيح مي دهد كه: "در تاير خودروهاي سنگين با جايگزيني مفتولهاي فلزي با كولار، كاهش وزني به نسبت 5 به 1 حاصل ميشود بنابراين شما واقعا كاهش وزن زيادي را بهدست خواهيد آورد. كمربندهاي فولادي در تاير خودروهاي سبك يا خودروهاي سواري نيز، كاهش وزني به نسبت مشابه 5 به 1 را نشان ميدهند و اگر شما كولار را با نايلون يا پلياستر مقايسه كنيد مي توانيد وزن مشابهي را به لحاظ استحكام ويژه كولار، كاهش دهيد زيرا اساس رتبه و استحكام هر لايه، استحكام نخ مورد استفاده در آن است. بنابراين در تاير خودروهاي سبك مي توان دو لايه نخ موجود را با يك لايه نخ كولار جايگزين كرد".
همچنين او به مزيت ديگر تك لايه نخ اشاره مي كند و معتقد است: " تاير سردتر عمل خواهد كرد". گوپز مي گويد: " با جايگزيني پلي استر با 100 درصد كولار، كاهش وزني 50 درصدي بهدست مي آيد". با ادغام كردن لايه به مخلوط نايلون-كولار با IPI كمتر، مي توان كاهش وزن 25 درصدي را عرضه كرد.
همچنين دوپونت جايگزيني كولار بجاي مفتول فولادي در بيد(طوقه) تايرهاي دوچرخه را پيشنهاد كرده است. گوپز مي گويد: "در حالت تئوري؛ كاهش وزن بيدها توسط كولاري با ساختار كامپوزيتي امكانپذير است. آيا اين مسئله باوركردني است؟ اين مسئله به ميزان كاهش وزن مورد نظر و روش كاهش وزني كه براي توليد تاير در نظر گرفتهايد بستگي دارد".
لابودا(Labuda) حركت به سوي مواد با استحكام كششي بالا و تغيير كامل از نايلون به پلي استر، خصوصا در امريكا را ذكر كرده و مثالي است از اينكه چطور صنعت، وزن محصولاتش را كاهش داده است. اما او به هيچ وجه قانع نشد كه كولار، يك نهايت ادراك جرمي در صنعت تاير است. او مي گويد: " كاربرد كولار افزايش يافته است و حتما نقش جزئي تكميلي را در ساختار تاير كنوني دارد، اما هنوز آن هزينهاي به ازاي هر نوع تاير فروخته شده محسوب ميشود. هنوز مردم نگران هزينه تار ميباشند و قيمت و عملكرد تاير دربازار و خدمات پس از سيري پيشرونده دارد. كولار نمي تواند رقابت خوبي در قيمت داشته باشد اما عملكرد خود را داراست و مادهاي خوب محسوب ميشود."
پي كي محمد(P. K. Mohamed) سرپرست مركز تحقيقات فناوري شركت تاير آپلو(Apollo) ؛ بر اين گمان است كه تمركز اوليه هر كارخانه تاير بر افزايش عامليت اجزاي كليدي تاير است كه اين مهم توسط بهينهسازي وزن، ضخامت و تعداد مورد استفاده، انجام ميشود. او مي گويد: " پليمرهاي جديد، با طبيعت(خاصيت) سايشي بهبود يافته و بسيار تقويت شده يا دوده با پسماند مغناطيسي كم ميتواند به ما كمك كند. زيرا كارهاي زيادي با كارخانههاي توليد كننده پليمرانجام شده و نتايج مفيدي را به همراه داشته است. بسياري از يافتههاي آنها بهطور موفقيتآميزي به توليد صنعتي رسيده است بهگونهاي كه شركت آپلو قسمتي از اين پروژههاي مشترك مختلف را آغار كرده بود".
اين پروژهها شامل: لاستيك بوتادين با سيس بالا(High-cis BR)، دوده با ساختار نانو، پليمر با الياف تقويت شده، لاستيك بوتادين با سيس بالا و يا الياف متفرقپذيري نظير كولار مي باشد. او مي گويد: " همه اينموارد ما را به امكان كاهش عمق ضد لغزش(NSD)و كاهشي مهم در وزن تاير هدايت ميكند. همچنين پيشرفتهاي انجام شده در نرم افزار FEA، بهطورموفقي براي بهينهسازي وزن تاير بهكار رفته است".
شكل 2 - يك آلياژ اگزپرو(Exxpro) كه در لايه دروني تاير بالا استفاده شده است: تاير سايلن آرمور(Silent Armor) شكت گودير(Goodyear) يك مبدل زود هنگام از كولار است كه بصورت يك لايه در ساختمان آن استفاده شده است.
|
|
همچنين محمد، پيشرفت در بخش تايرهاي معمولي(باياس) را به اين شكل مطرح ميكند: " در قسمتي از شبه قاره هند؛ سهم ليون(Lion) در بازار، شامل تايرهاي كاميون، اتوبوس و تايرهاي خارج جاده(OTR) است كه همگي لاستيك معمولي(باياس) هستند. در اينجا تقسيم بندي محصول جديد بهطور جدي به كاهش وزن كمك ميكند. بافته با دنير بالا و بهينهسازي ضخامت لايهها به بهينهكردن تعداد لايههاي مورد نياز كمك ميكند. در اين طبقهبندي تاير، بهينهسازي ضخامت شانه تعيين كننده است. بيدهاي حاوي مفتول با استحكام كششي، به كاهش تعداد مفتول مورد استفاده كمك ميكند و در بعضي از طبقهبنديها، جايگزيني ساختار بيد تك مفتولي بجاي دو مفتولي(زوج) كمك ميكند".
همچنين او بر اين عقيده است كه فناوري آينده، استفاده از پليمرها و الياف جديد و طراحي محصول بهينه شده جهت رسيدن به هدف كاهش وزن را نشان خواهند داد. او مي گويد: " از توسعه فناوري نانو متشكريم. پركن هاي نانو بهعلت توانائي استحكامي ميتوانند كميت مورد مصرف خود را كاهش دهند. خاصيت ممانعتكنندگي عالي آنها، اميدواري زيادي را براي كاهش ضخامت رويه داخلي ايجاد ميكند."
محمد نتيجه گرفت كه الياف جديد، جايگزين بسياري از اجزاي فلزي نظير تسمه، Chipper و بيد خواهد شد. اليافي چون آراميد، مواد نفتي پلي پروپيلن(PEN) يا پلي وينيل الكل(PVA) غوطهور در يك الاستومرنيز بهكار برده ميشوند. پليمرهاي مدول بالا با توانائي بلورينه شدن تحت تنش، مثل لاستيك هم آرايش بوتادين، متفرق شده در بستر لاستيك با سيس بالاي بوتادين، بهطور روز افزون استفاده خواهند شد. با استفاده از اين مواد در ديوارههاي جانبي، رويه اين ديوارهها و ضخامتهاي كوشن(Cushion) رينگ، كاهش وزن عمدهاي را به همراه خواهند داشت."
لابودا ميگويد: " چيزي را كه نبايد فراموش كرد اين است كه بهبود در فناوري توليدي به كاهش وزن ختم خواهد شد. فناوري اكستروژن بهبود يافته، توانائي كلندر كردن مواد و همچنين كارخانههاي كامل با دارا بودن ابزار ساخت و مونتاژ اتوماتيك تاير، همگي ما را براي طراحي اجزاي خام مطمئنتر قادر ميسازد."
بهعنوان يك نتيجه، ما براي كار روي تلورانسها و بستهتركردن درجهبنديها آماده هستيم. بدون آنكه عملكرد و يا دوام تاير را به مخاطره بيندازيم. 10 يا 15 سال پيش اين ظرفيت وجود نداشت. او مي گويد: " پيشرفتهاي صنعتي، طراحان را مجاز كرده كه طرحهاي حرفهاي دقيقتري مطرح كنند كه باعث كاهش چند گرمي وزن اينجا و آنجا شدهاند. اما مشاركت غيرناچيز همه آنها در كاهش وزن منطقي است." به هر حال دوباره لابودا انتظارات آيندگان از ساخت مواد با كاهش زياد در وزن تاير را هشدار داد: " آنها ميتوانند مراحل بزرگتري باشند، اما اگرچه آنها اجزائي چون لايه دروني را حذف مي كنند، هنوز جزئي وجود دارد. بنابراين شما هرگز قادر نخواهيد بود كه در كل مشاركت آنرا در وزن كلي پاك كنيد."
او سيستمهايي نظير TPMS(Tire Pressure Monitoring System) را ميبيند كه به مسئله وزن اضافه شده و معتقد است كه بهعلت الزامات قانوني مي خواهيم با TPMS همراه باشيم. در اينجا چيز زيادي نيست كه ما بتوانيم در تجارت تاير درباره آن انجام دهيم."
شكل 3 - كولار كاهش وزن 5 به 1 را نسبت فولاد عرضه مي كند.
|
|
همچنين او احساس ميكند كه براي هر گرم كاهش، به نوآوري در طراحي نيازمنديم. لابودا مي گويد: " چندي است كه پيشرفتهاي زيادي در كاهش وزن ايجاد شده و از اين همراهي تايرهاي 20 يا 22 اينچ به وجود آمدهاند. اين موارد تايرهاي بزرك وعريضي هستند و همه كاهشهاي وزني بهواسطه كولار، مواد جديد اكسون(Exxon)، بهبود صنايع و موارد مشابه ايجاد شدهاند و در اثر تكامل تدريجي به وجود آمدهاند
نوی : محمد ئوف دکردی
منبع : ماهنامه صنعت خودرو
با سلام خدمت شما بازديدكننده گرامي، به وبلاگ گروه آموزشي مکانيک خودرو استان چهارمحال و بختياري خوش آمديد.