رضا جعفری*1، سید همایون حمید زاده2
1رئیس کنترل محصول نهایی، 2مدیر واحد کنترل کیفیت، شرکت کویر تایر بیرجند
ایمیل نویسنده مسئول (*): rvzreza@yahoo.com
چکیده:
تایر خودرو رابطی بین وسیله نقلیه و جاده بوده و نقش مهمی در دینامیک خودرو ایفا می کند. هرگونه نقص و عیب اثر منفی بر جابجایی و ایمنی خودرو دارد. یکنواختی تایر نشاندهندهی عملکرد عالی از نظر نیرو، ابعاد و تعادل جرمی و ویژگی اساسی تایر است. پارامترهای اصلی که یکنواختی تایر به آن وابسته است نیروی شعاعی، نیروی جانبی و مخروط وارگی میباشد. خواص مکانیکی یک تایر ویژگیهای تایر را در پاسخ به اعمال بار، گشتاور و فرمان ورودی توصیف می کند و منجر به ایجاد نیروهای خارجی و پیچش می شود. در این مقاله به بررسی تاثیر گذشت زمان بر پارامترهای موثر بر عملکرد یکنواختی تایر پرداخته می شود.
کلمات کلیدی: نیروی شعاعی، نیروی جانبی، مخروط وارگی و پارامتر یکنواختی تایر
مقدمه:
تایر خودروها توجه مهندسین و مصرف کنندگان را به طور گسترده به خود جلب کرده است [1]. تایر دارای ساختاری بسیار پیچیده است که از آج، دیوار جانبی، کمربندهای سیمی و کارکاس تشکیل شده است. عدم یکنواختی تایرها باعث ایجاد تغییراتی در نیروهای اعمال شده بر وسیله نقلیه می شود. تغییرات هندسی در تایر به عدم یکنواختی تایر کمک می کند. یکنواختی تایر به دلیل دوام مورد توجه قرار گرفته است. علاوه بر این، یکنواختی تایر باعث ایجاد لرزش در سیستم فرمان می شود. بنابراین ، یکنواختی تایر یکی از مهمترین منابع بهبود بالقوه در کیفیت سواری خودرو را ارائه می دهد [2].
برای اینکه تایر روی خودرو دارای مشکلی نباشد باید مشخصه هایی از جمله نیروهای وارد بر آن را بررسی کرد. یکنواختی تایر به عواملی همچون نیروهای وارده، شکل تایر، تغییرات نیروی شعاعی و جانبی و مخروط وارگی، لقی شعاعی و جانبی و برامدگی و فرورفتگی بستگی دارد. تغییرات نیروی شعاعی وقتی وجود دارد که تایر گرد نباشد و کاربر احساس ناراحتی کند [3].
تغییرات نیروی شعاعی، نیروی عمودی بین تایر و جاده می باشد که ناشی از تایر هایی است که کاملاً گرد نیستند [4]. تغییر نیرو هنگام چرخش تحت بار از یک طرف به طرف دیگر تایر را تغییرات نیروی جانبی گویند و ممکن است به دلیل نامنظم بودن اجزای تایر باعث لرزش تایر شود [5].
تمایل تایر به رفتاری همچون مخروط و چرخش در مسیر استوانه ای را مخروط وارگی گویند. آف سنتری بلت و ترد یکی از دلایل اصلی تولید تایر مخروط واره است [3]. معادله (1) رابطه بین تغییرات نیروی جانبی و مخروط وارگی را بیان می کند [6].
در این مقاله به بررسی تاثیر گذشت زمان بر پارامترهای موثر بر عملکرد یکنواختی تایر مانند تغییر نیروی شعاعی، تغییر نیروی جانبی و مخروط وارگی پرداخته می شود.
بخش تجربی:
بلافاصله پس از پخت کامل تایر، برای تعداد 5 حلقه تایر از هر کدام از سایزهای 13، 14 ،15، 16، 17 و 18 اینچ توسط دستگاه تست یونیفرمیتی، پارامترهای تغییر شعاعی نیرو (Radial Force Variation)، تغییر جانبی نیرو (Lateral Force Variatio) و مخروط وارگی (Conicity) با فاصله زمانی دو دقیقه از هر حلقه تایر بررسی گردید. تایرها تا زمان هم دمایی با محیط آزمون، تحت آزمون قرار گرفتند.
بحث و نتایج
در این مقاله به طریق آزمایشگاهی اثر گذشت زمان بر پارامترهای فیزیکی وارد به تایر، تغییر نیروی شعاعی (RFV)، تغییر نیروی جانبی (LFV) و مخروط وارگی (Conicity) بررسی شد. منحنی تغییرات این پارامترها در شکل 1 تا 3 آورده شده است.
شکل 1 اثر میانگین تغییر نیروی شعاعی (RFV) وارد بر تایرهای به سایز 13، 14، 15، 16، 17 و 18 اینچ طی گذشت زمان
شکل 1 اثر میانگین تغییر نیروی شعاعی را برای 30 حلقه تایر در سایزهای 13 تا 15 اینچ نشان می دهد. همانطور که مشاهده می گردد با گذشت زمان و سرد شدن تایر تغییر نیروی شعاعی کاهش پیدا کرده و بهبود می یابد.
شکل 2 اثر میانگین تغییر نیروی جانبی (LFV) وارد بر تایرهای به سایز 13، 14، 15، 16، 17 و 18 اینچ طی گذشت زمان
شکل 2 اثر میانگین تغییر نیروی جانبی را برای 5 حلقه تایر در سایزهای 13 تا 15 اینچ نشان می دهد. طبق داده های بدست آمده زمان اثر کمی را طبق شکل بر این مولفه می گذارد. این ثبات می تواند به سبب وجود بلت سیمی در تایر باشد که سبب استحکام در تایر می شود و نیروی وارد بر تایر را تحمل می کند.
شکل 3 اثر میانگین مخروط وارگی (Conicity) وارد بر تایرهای به سایز 13، 14، 15، 16، 17 و 18 اینچ طی گذشت زمان
اثر مخروط وارگی در شکل 3 نشان داده شده است. با سپری شدن زمان و تست مجدد هر سایز از تایرها مخروط وارگی به مقدار نسبتا زیادی افزایش پیدا کرده است. همانطور که در شکل دیده می شود در ابتدا مخروط وارگی کاهش پیدا کرده و سپس افزایش داشته است. ولی با ادامه آزمون و کاهش دما مشاهده می شود که مخروط وارگی رو به افزایش تا مقدار ثابتی است.
نتیجه گیری
رفتار پارامترهای فیزیکی تغییر نیروی شعاعی (RFV)، تغییر نیروی جانبی (LFV) و مخروط وارگی (Conicity) برای 5 حلقه تایر از هر کدام از سایزهای 13، 14 ،15، 16، 17، 18، 20 اینچ توسط دستگاه تست یونیفرمیتی بررسی شد. در این تحقیق مشخص گردید سپری شدن زمان بر 2 پارامتر فیزیکی تغییر نیروی شعاعی، مخروط وارگی اثر افزایشی داشته ولی بر تغییر نیروی جانبی اثر چندانی نمی گذارد. از آنجایی که تایر در سرویس تحت نیروی اصطکاک قرار گرفته و سبب گرم شدن تایر می گردد، می تواند این روند معکوس شده و باعث بهبود این دو پارامتر تحت این حالت شود.
مراجع
[1] A. Weyssenhoff, Characteristics and investigation of selected manufacturing defects of passenger car tires, Transportation Research Procedia 40 (2019) 119–126.
[2] Jeong, Finite Element Analysis of Nonuniformity of Tires with Imperfections, Tire Science and Technology, TSTCA, 35 (3)(2007), 226-238.
[3] J Krmela, Dynamic Experiment of Parts of Car Tyres, Procedia Engineering 187 ( 2017 ) 763 – 768.
[4] G Bhadauria, Analysis of “Variation in Non-Uniformity with Runout Temperature of Tyre” Using Taguchi Parametric Optimization Technique, International Journal of Engineering Research and Applications 3 (4)(2013) 2104_2108.
[5] Rodgers, Brendan,. Chapter 14, Tire Engineering (2005), 10.1016/B978-012464786-2/50017-1.
[6] M Gerdes, Tire Uniformity Tester for Automotive Service Industry with the Capability to Measure Lateral Forces, Hunter Engineering Co (2005), Form 4869T,07/02.