Opona - Tire

Asortyment nowych samochodowych opon drogowych o różnych wzorach bieżnika.
Opony do ciągników mają znaczne żebra i puste przestrzenie zapewniające przyczepność na miękkim terenie.

Opony ( American English ) lub opon ( brytyjski angielski ) jest element pierścieniowy, który otacza obręcz koła w celu przenoszenia obciążenia pojazdu od osi przez koła z ziemi, aby zapewnić przyczepność na powierzchnię, na której porusza się koło. Większość opon, takich jak opony samochodowe i rowerowe, to pneumatycznie napompowane konstrukcje, które zapewniają również elastyczną poduszkę, która pochłania wstrząsy, gdy opona toczy się po nierównych powierzchniach. Opony zapewniają ślad, zwany łatą kontaktową , który jest zaprojektowany tak, aby dopasować wagę pojazdu do wytrzymałości nośnej powierzchni, po której się toczy, zapewniając nacisk łożyska, który nie odkształci nadmiernie powierzchni.

Materiały nowoczesnych opon pneumatycznychkauczuk syntetyczny , kauczuk naturalny , tkaniny i drutu, a także sadza oraz inne związki chemiczne. Składają się z bieżnika i korpusu. Bieżnik zapewnia przyczepność, a karoseria zatrzymuje pewną ilość sprężonego powietrza . Zanim wynaleziono gumę , pierwsze wersje opon były po prostu metalowymi paskami owiniętymi wokół drewnianych kół, aby zapobiec ich zużyciu. Wczesne opony gumowe były solidne (nie pneumatyczne). Opony pneumatyczne stosowane są w wielu typach pojazdów, w tym w samochodach , rowerach , motocyklach , autobusach , ciężarówkach , sprzęcie ciężkim i samolotach . Opony metalowe są nadal używane w lokomotywach i wagonach kolejowych , a opony z pełnej gumy (lub innego polimeru) są nadal używane w różnych zastosowaniach innych niż motoryzacyjne, takich jak niektóre kółka , wózki , kosiarki i taczki .

Etymologia i pisownia

Słowo opona to krótka forma ubioru , wywodząca się z idei, że koło z oponą jest obrobione.

Opona ortograficzna pojawiła się dopiero w latach 40. XIX wieku, kiedy Anglicy zaczęli kurczliwie dopasowywać koła wagonów kolejowych z żeliwa ciągliwego. Mimo to tradycyjni wydawcy nadal używali opon . Gazeta Times w Wielkiej Brytanii nadal używała opon aż do 1905 roku. Opona ortograficzna zaczęła być powszechnie używana w XIX wieku w oponach pneumatycznych w Wielkiej Brytanii. 1911 edycja Encyclopaedia Britannica stwierdza, że „Pisownia«opona»nie jest obecnie akceptowane przez najlepszych władz angielskich, i nie jest ujęta w Stanach Zjednoczonych” , podczas Fowlera Nowoczesne English Usage z 1926 roku mówi, że „nie ma nic do powiedzenia „opona”, która jest etymologicznie niewłaściwa, jak również niepotrzebnie odbiega od naszego [sc. brytyjskiego] starszego i obecnego amerykańskiego użycia”. Jednak w ciągu XX wieku opona stała się standardową brytyjską pisownią.

Historia

John Boyd Dunlop na rowerze 1915

Najwcześniejszymi oponami były opaski skórzane , później żelazne (później stalowe ) umieszczane na drewnianych kołach wozów i wozów . Wykwalifikowany robotnik, znany jako kołodziej , spowodowałby rozszerzenie opony poprzez podgrzanie jej w ogniu kuźniczym , umieszczenie go na kole i zgaszenie, powodując, że metal skurczyłby się z powrotem do swojego pierwotnego rozmiaru, tak aby ściśle przylegał do koła koło.

Pierwszy patent na coś, co wydaje się być standardową oponą pneumatyczną, pojawił się w 1847 r. i został złożony przez szkockiego wynalazcę Roberta Williama Thomsona . Jednak to nigdy nie weszło do produkcji. Pierwsza praktyczna opona pneumatyczna została wykonana w 1888 roku na May Street w Belfaście przez urodzonego w Szkocji Johna Boyda Dunlopa , właściciela jednej z najlepiej prosperujących praktyk weterynaryjnych w Irlandii. Był to wysiłek, aby zapobiec bólom głowy jego 10-letniego syna Johnniego podczas jazdy na trójkołowym rowerze po nierównych chodnikach. Jego lekarz, John, później Sir John Fagan, zalecił chłopcu jazdę na rowerze jako ćwiczenie i był regularnym gościem. Fagan brał udział w projektowaniu pierwszych opon pneumatycznych. Kolarz Willie Hume zademonstrował wyższość opon Dunlopa w 1889 roku, wygrywając pierwsze w historii wyścigi opon w Irlandii, a następnie w Anglii. W specyfikacji patentowej na opony Dunlopa z dnia 31 października 1888 r. interesuje go tylko jej zastosowanie w rowerach i lekkich pojazdach. We wrześniu 1890 roku został poinformowany o wcześniejszych wydarzeniach, ale firma zachowała te informacje dla siebie.

W 1892 roku patent Dunlopa został uznany za nieważny z powodu stanu techniki przez zapomnianego kolegę Szkota Roberta Williama Thomsona z Londynu (patenty Londyn 1845, Francja 1846, USA 1847), chociaż Dunlopowi przypisuje się „zdanie sobie sprawy, że guma może wytrzymać zużycie wynikające z bycia opona zachowując swoją sprężystość". John Boyd Dunlop i Harvey du Cros wspólnie przezwyciężyli wynikające z tego poważne trudności. Zatrudnili wynalazcę Charlesa Kingstona Welcha, a także nabyli inne prawa i patenty, które pozwoliły im na ograniczoną ochronę pozycji ich firmy Pneumatic Tires . Opony pneumatyczne stałyby się oponami Dunlop Rubber i Dunlop Tires . Rozwój tej technologii opierał się na niezliczonych postępach inżynieryjnych, w tym wulkanizacji kauczuku naturalnego za pomocą siarki, a także na opracowaniu obręczy „klincher” do utrzymywania opony w miejscu bocznym na obręczy koła.

Kauczuki syntetyczne zostały wynalezione w laboratoriach firmy Bayer w latach dwudziestych. Niedobory gumy w Wielkiej Brytanii podczas II wojny światowej skłoniły do ​​badań nad alternatywami dla opon gumowych, z sugestiami obejmującymi skórę, sprasowany azbest, sztuczny jedwab, filc, włosie i papier.

W 1946 roku Michelin opracował metodę budowy opon radialnych . Michelin kupił zbankrutowaną firmę samochodową Citroën w 1934 roku, więc był w stanie natychmiast zastosować tę nową technologię. Ze względu na przewagę w obsłudze i oszczędności paliwa, zastosowanie tej technologii szybko rozprzestrzeniło się w całej Europie i Azji. W Stanach Zjednoczonych przestarzała konstrukcja opony diagonalnej przetrwała, dopóki firma Ford Motor Company nie wprowadziła opon radialnych na początku lat 70. XX wieku, po artykule z 1968 r. we wpływowym amerykańskim magazynie Consumer Reports , podkreślającym wyższość konstrukcji radialnych. Amerykański przemysł oponiarski stracił swój udział w rynku na rzecz japońskich i europejskich producentów, którzy wykupili firmy amerykańskie.

Aplikacje

Opony mogą być klasyfikowane według typu pojazdu, który obsługują. Można je odróżnić po przewożonym ładunku i przez zastosowanie np. do pojazdu mechanicznego, samolotu czy roweru.

Automobilowy

Lekki i średni obowiązek

Opona zimowa bez kolców, z bieżnikiem zaprojektowanym do zagęszczania śniegu w szczelinach.
Opony rajdowe o wysokich osiągach

Opony lekkie do samochodów osobowych przenoszą obciążenia w zakresie od 550 do 1100 funtów (250 do 500 kg) na kole napędowym. Lekkie i średnie ciężarówki i furgonetki przewożą ładunki w zakresie od 1100 do 3300 funtów (500 do 1500 kg) na koło napędowe. Różnią się one indeksem prędkości dla różnych pojazdów, w tym (od najniższej do najwyższej): opony zimowe, opony do lekkich ciężarówek, opony samochodowe klasy podstawowej, sedany i furgonetki, sportowe sedany i samochody o wysokich osiągach. Oprócz opon drogowych istnieją specjalne kategorie:

  • Opony śniegowe przeznaczone są do jazdy na śniegu i lodzie . Mają wzór bieżnika z większymi szczelinami niż w oponach letnich, co zwiększa przyczepność na śniegu i lodzie. Takie opony, które przeszły specjalny test trakcyjny w warunkach zimowych, są uprawnione do umieszczania na ścianach bocznych symbolu „płatka śniegu z trzema szczytami”. Opony zaprojektowane do warunków zimowych są zoptymalizowane do jazdy w temperaturach poniżej 7°C (45°F). Niektóre opony śniegowe mają metalowe lub ceramiczne kolce, które wystają z opony, aby zwiększyć przyczepność na ubitym śniegu lub lodzie. Kołki ścierają suchą nawierzchnię, powodując kurz i zużycie na ścieżce koła. Przepisy wymagające używania opon zimowych lub zezwalające na używanie kolców różnią się w zależności od kraju w Azji i Europie oraz stanu lub prowincji w Ameryce Północnej.
  • Opony całoroczne są zazwyczaj oceniane na błoto i śnieg (M+S). Opony te mają szczeliny bieżnika, które są mniejsze niż opony śniegowe i większe niż opony konwencjonalne. Są cichsze niż opony śniegowe na czystych drogach, ale gorzej sprawują się na śniegu lub lodzie.
  • Opony terenowe zaprojektowano tak, aby miały odpowiednią przyczepność w terenie, a jednocześnie zapewniały łagodne prowadzenie i charakterystykę hałasu podczas jazdy po autostradzie. Takie opony są oceniane lepiej na śniegu i deszczu niż opony uliczne i „dobrze” na lodzie, skale i piasku.
  • Opony terenowe mają głębszy, bardziej otwarty bieżnik, co zapewnia dobrą przyczepność w błocie niż opony terenowe, ale gorzej sprawdzają się na nawierzchni.
  • Opony o wysokich osiągach są przystosowane do prędkości do 270 km/h (168 mil na godzinę), a opony o bardzo wysokich osiągach są przystosowane do prędkości do 299 km/h (186 mil na godzinę), ale mają ostrzejsze właściwości jezdne i trwałość.

Inne rodzaje lekkich opon samochodowych obejmują opony run-flat i opony do samochodów wyścigowych:

  • Opony run-flat eliminują konieczność używania koła zapasowego, ponieważ w przypadku przebicia można jeździć na nich ze zmniejszoną prędkością, wykorzystując sztywną ścianę boczną, aby zapobiec uszkodzeniu felgi. Pojazdy bez opon run-flat polegają na oponie zapasowej, która może być oponą kompaktową, aby zastąpić uszkodzoną oponę.
  • Opony do samochodów wyścigowych dzielą się na trzy główne kategorie: DOT (dopuszczone do ruchu ulicznego), gładkie i deszczowe . Opony do samochodów wyścigowych są zaprojektowane tak, aby zmaksymalizować tarcie w zakrętach i przyspieszenie kosztem długowieczności. Wyścigowe slicky nie mają bieżnika, aby zmaksymalizować kontakt z nawierzchnią, a opony deszczowe mają kanały odprowadzające wodę, aby uniknąć aquaplaningu .

Ciężki obowiązek

Opony terenowe w transporcie

Opony do dużych ciężarówek i autobusów do dużych obciążeń są dostępne w różnych profilach i przenoszą obciążenia w zakresie od 4000 do 5500 funtów (1800 do 2500 kg) na kole napędowym. Są one zwykle montowane w tandemie na osi napędowej.

  • Opony do samochodów ciężarowych są dostępne w różnych profilach, w tym „niskoprofilowe” o wysokości przekroju od 70 do 45% szerokości bieżnika, „szerokie podstawy” do pojazdów ciężkich oraz „super-pojedyncza” opona, która ma taką samą Całkowity nacisk styku jako kombinacja opon bliźniaczych.
  • Opony terenowe są stosowane w pojazdach budowlanych, sprzęcie rolniczym i leśnym oraz innych zastosowaniach, które odbywają się na miękkim terenie. Kategoria obejmuje również maszyny poruszające się po utwardzonych powierzchniach w zakładach przemysłowych, portach i lotniskach. Opony przeznaczone do miękkiego terenu mają głęboki, szeroki bieżnik, który zapewnia przyczepność w luźnym błocie, błocie, piasku lub żwirze.

Inne

Samoloty, rowery i różne zastosowania przemysłowe mają różne wymagania projektowe.

Opony na kołami wózka na Boeinga 777
  • Opony lotnicze są przeznaczone do lądowania na utwardzonych nawierzchniach i opierają się na podwoziu do pochłaniania wstrząsów podczas lądowania. Aby zaoszczędzić masę i wymaganą przestrzeń, są one zazwyczaj małe w stosunku do pojazdu, który obsługują. Większość ma konstrukcję radialną. Zostały zaprojektowane z myślą o maksymalnym obciążeniu podczas postoju samolotu, chociaż obciążenia boczne podczas lądowania są ważnym czynnikiem. Chociaż akwaplanacja jest problemem w przypadku opon lotniczych, zazwyczaj mają one rowki promieniowe i nie mają rowków bocznych ani lamelek. Niektóre lekkie samoloty wykorzystują niskociśnieniowe opony tundry o dużej średnicy do lądowania na nieprzygotowanych powierzchniach na obszarach dzikich.
  • Opony rowerowe mogą być przeznaczone do jazdy po drogach lub po nieulepszonym terenie i mogą być montowane w pojazdach z więcej niż dwoma kołami. Istnieją trzy główne typy: klinkierowe , przewodowe i rurowe . Większość opon rowerowych jest dżinsowa i ma stopkę, która dociska do obręczy koła. Dętka zapewnia ciśnienie powietrza i docisk stopki do felgi.
  • Opony przemysłowe obsługują takie pojazdy jak wózki widłowe, ciągniki, koparki, walce drogowe i ładowarki łyżkowe. Te używane na gładkich nawierzchniach mają gładki bieżnik, podczas gdy te używane na miękkich nawierzchniach mają zazwyczaj duże cechy bieżnika. Niektóre opony przemysłowe są pełne lub wypełnione pianką.
  • Opony motocyklowe zapewniają przyczepność, są odporne na zużycie, pochłaniają nierówności powierzchni i umożliwiają motocyklowi skręcanie poprzez kontrowanie . Kontakt dwóch opon z podłożem wpływa na bezpieczeństwo, hamowanie, oszczędność paliwa, hałas i komfort jazdy.

Rodzaje konstrukcji

Przekrój opony pokazujący orientacje warstw

Konstrukcja opon obejmuje opony pneumatyczne stosowane w samochodach osobowych, ciężarówkach i samolotach, ale obejmuje również zastosowania niemotoryzacyjne z pojazdami wolnobieżnymi, lekkimi lub kolejowymi, które mogą mieć opony niepneumatyczne.

Automobilowy

Po ogłoszeniu przez Consumer Reports z 1968 r. wyższości konstrukcji radialnej, opony radialne rozpoczęły nieubłagany wzrost udziału w rynku, osiągając w latach 80. 100% rynku Ameryki Północnej. Technologia opon radialnych jest obecnie standardową konstrukcją w zasadzie dla wszystkich opon samochodowych, ale zastosowano inne metody.

Konstrukcja opony radialnej wykorzystuje kordy osnowy nadwozia rozciągające się od stopek i w poprzek bieżnika, dzięki czemu kordy są ułożone w przybliżeniu pod kątem prostym do linii środkowej bieżnika i równolegle do siebie, a także pasy stabilizujące bezpośrednio pod bieżnikiem. Pasy mogą być sznurowe lub stalowe. Zaletami tej konstrukcji są dłuższa żywotność bieżnika, lepsza sterowność, mniej wydmuchów, mniejsze zużycie paliwa i mniejsze opory toczenia. Wadami opony radialnej są trudniejsza jazda przy niskich prędkościach na nierównych drogach oraz w kontekście jazdy terenowej, zmniejszona zdolność „samooczyszczania” i mniejsza przyczepność przy niskich prędkościach.

Odchylenie opony (lub warstw krzyżowych) Konstrukcja wykorzystuje kable warstwy zewnętrznej, które rozciągają się ukośnie od stopki do stopki, zazwyczaj pod kątem w zakresie od 30 do 40 stopni, z kolejnych warstw ułożonych na przeciwległych kątów tworzących wzór krzyżowy, do którego jest stosowana bieżnika. Konstrukcja pozwala na łatwe zginanie całego korpusu opony, zapewniając główną zaletę tej konstrukcji, płynną jazdę po nierównych nawierzchniach. Ta charakterystyka amortyzacji powoduje również główne wady opon diagonalnych: zwiększone opory toczenia oraz mniejszą kontrolę i przyczepność przy wyższych prędkościach.

Opona diagonalna z opasaniem zaczyna się od dwóch lub więcej warstw diagonalnych, do których bezpośrednio pod bieżnikiem przyklejone są paski stabilizujące. Taka konstrukcja zapewnia płynniejszą jazdę, podobną do opony diagonalnej, przy jednoczesnym zmniejszeniu oporów toczenia, ponieważ pasy zwiększają sztywność bieżnika. Projekt został wprowadzony przez firmę Armstrong, a Goodyear spopularyzował go za pomocą znaku towarowego „ Polyglas ” z karkasem poliestrowym z paskami z włókna szklanego. Opona „opasana” rozpoczyna dwie główne warstwy poliestru, sztucznego jedwabiu lub nylonu, wyżarzane jak w konwencjonalnych oponach, a następnie umieszczane są na górze obwodowe pasy pod różnymi kątami, które poprawiają osiągi w porównaniu z oponami diagonalnymi bez opasania. Pasy mogą być wykonane z włókna szklanego lub stali.

Inne

Opony bezdętkowe to opony pneumatyczne, które nie wymagają osobnej dętki .

Opony półpneumatyczne mają wydrążony środek, ale nie są pod ciśnieniem. Są lekkie, niedrogie, odporne na przebicia i zapewniają amortyzację. Opony te często są dostarczane jako kompletny zestaw z kołem, a nawet ze zintegrowanymi łożyskami kulkowymi . Są używane w kosiarkach , wózkach inwalidzkich i taczkach . Mogą być również wytrzymałe, zwykle używane w zastosowaniach przemysłowych i są zaprojektowane tak, aby nie ściągały obręczy podczas użytkowania.

Opony hydrodynamiczny stanowi samopompującąsię oponę, która nie jest obsługiwana przez ciśnienie powietrza. Najczęściej stosuje się je w małych pojazdach, takich jak wózki golfowe, oraz w pojazdach użytkowych w sytuacjach, w których ryzyko przebicia jest wysokie, np. w sprzęcie budowlanym. Wiele opon używanych w zastosowaniach przemysłowych i handlowych jest niepneumatycznych i jest wytwarzanych z pełnych mieszanek gumy i tworzyw sztucznych poprzez operacje formowania. Opony pełne obejmują te stosowane w kosiarkach, deskorolkach, wózkach golfowych, skuterach i wielu typach lekkich pojazdów przemysłowych, wózków i przyczep. Jednym z najczęstszych zastosowań opon pełnych jest sprzęt do transportu materiałów (wózki widłowe). Takie opony są montowane za pomocą hydraulicznej prasy do opon.

Koła drewniane do pojazdów konnych mają zazwyczaj oponę z kutego żelaza . Konstrukcję tę rozbudowano o wagony tramwajów konnych, toczące się po granitowej kostce lub żeliwnych szynach .

Koła niektórych lokomotyw i taboru starszego typu są wyposażone w opony kolejowe , aby uniknąć konieczności wymiany całego koła. Opona, zwykle wykonana ze stali, otacza koło i jest przede wszystkim utrzymywana na miejscu dzięki pasowaniu ciasnemu .

Opony lotnicze mogą pracować przy ciśnieniu przekraczającym 200 funtów na cal kwadratowy (14  barów ; 1400  kPa ). Niektóre opony lotnicze są napompowane azotem, aby „wyeliminować możliwość reakcji chemicznej między tlenem atmosferycznym a lotnymi gazami z wewnętrznej wkładki opony, powodującej eksplozję opony”.

Produkcja

Opony pneumatyczne produkowane są w około 450 fabrykach opon na całym świecie. Produkcja opon rozpoczyna się od surowców sypkich, takich jak guma, sadza i chemikalia, i wytwarza wiele specjalistycznych komponentów, które są montowane i utwardzane. Wiele rodzajów gumy są wykorzystywane najczęściej jest styren-butadien kopolimer .

W 2004 roku na całym świecie sprzedano 80 miliardów dolarów na opony, w 2010 było to 140 miliardów dolarów (około 34% wzrost po uwzględnieniu inflacji) i oczekuje się, że do 2019 roku wzrośnie do 258 miliardów dolarów rocznie. W 2015 roku Stany Zjednoczone wyprodukowały prawie 170 milionów opon . Rocznie produkuje się ponad 2,5 miliarda opon, co sprawia, że ​​przemysł oponiarski jest głównym konsumentem kauczuku naturalnego. Szacuje się, że do 2019 roku na całym świecie będzie sprzedawanych 3 miliardy opon rocznie.

W 2011 r. trzy największe firmy produkujące opony pod względem przychodów to Bridgestone (produkujący 190 mln opon), Michelin (184 mln), Goodyear (181 mln); za nimi uplasowały się Continental i Pirelli . Grupa Lego wyprodukowała w 2011 roku ponad 318 milionów zabawkowych opon i została uznana przez Księgę Rekordów Guinnessa za najwyższą roczną produkcję opon ze wszystkich producentów.

składniki

Elementy opony radialnej
Opony do rowerów górskich z otwartym bieżnikiem zapewniającym przyczepność na miękkiej glebie
Brak rowków maksymalizuje tarcie na suchej nawierzchni w zestawie śliskich opon Formuły 1 .

Opona składa się z kilku elementów: bieżnika, stopki, ściany bocznej, barku i osnowy.

Nadepnąć

Bieżnika stanowi część opony, która styka się z nawierzchnią drogi. Część, która w danym momencie styka się z drogą, to obszar kontaktu . Bieżnik to gruba guma lub mieszanka gumowo-kompozytowa, opracowana w celu zapewnienia odpowiedniego poziomu trakcji, która nie zużywa się zbyt szybko.

Wzór bieżnika charakteryzuje się systemem obwodowych rowków, bocznych lamelek i szczelin dla opon drogowych lub systemem klocków i pustych przestrzeni dla opon przeznaczonych do miękkiego terenu lub śniegu. Rowki biegną obwodowo wokół opony i są potrzebne do odprowadzania wody. Klocki to ta część wzoru bieżnika, która styka się z nawierzchnią drogi. Rowki, lamele i szczeliny umożliwiają oponom odprowadzanie wody.

Konstrukcja bieżników oraz interakcja poszczególnych typów opon z nawierzchnią jezdni wpływa na hałas drogowy , który jest źródłem zanieczyszczenia hałasem pochodzącym z poruszających się pojazdów. Te natężenia dźwięku zwiększają się wraz ze wzrostem prędkości pojazdu. Bieżniki opon mogą zawierać różne odległości między szczelinami ( długości podziałki ), aby zminimalizować poziom hałasu przy dyskretnych częstotliwościach. Lamele to szczeliny wycięte w poprzek opony, zwykle prostopadłe do rowków, które umożliwiają odprowadzanie wody z rowków na boki i łagodzą akwaplanację .

Różne wzory bieżnika odpowiadają różnym warunkom jazdy. Wraz ze wzrostem stosunku powierzchni bieżnika do powierzchni rowków rośnie tarcie opony na suchej nawierzchni, co widać na oponach Formuły 1 , z których niektóre nie mają rowków. Opony o wysokich osiągach często mają mniejsze puste przestrzenie, aby zapewnić więcej gumy w kontakcie z drogą, co zapewnia lepszą przyczepność, ale mogą być połączone z bardziej miękką gumą, która zapewnia lepszą przyczepność, ale szybko się zużywa. Opony błotne i śnieżne (M&S) wykorzystują większe i głębsze rowki, aby wjechać w błoto i śnieg. Opony śniegowe mają jeszcze większe i głębsze szczeliny, które ubijają śnieg i zapewniają wytrzymałość na ścinanie w ubitym śniegu, aby poprawić skuteczność hamowania i pokonywania zakrętów.

Słupki zużycia (lub wskaźniki zużycia) to uniesione elementy znajdujące się w dolnej części rowków bieżnika, które wskazują, że opona osiągnęła granicę zużycia. Gdy klocki bieżnika są zużyte do tego stopnia, że ​​pręty ścieralne łączą się w poprzek uch, opony są całkowicie zużyte i należy je wycofać z eksploatacji, zwykle przy pozostałej głębokości bieżnika wynoszącej 1,6 milimetra (0,063 cala).

Inne

Stopki opony stanowi część opony, która styka się z RIM na kole. Stopka jest zwykle wzmocniona drutem stalowym i złożona z gumy o wysokiej wytrzymałości i niskiej elastyczności. Stopka przylega ciasno do dwóch felg na kole, aby zapewnić, że opona bezdętkowa zatrzymuje powietrze bez wycieków. Pasowanie stopki jest ciasne, aby zapewnić, że opona nie przesuwa się po obwodzie podczas obracania się koła. Szerokość obręczy w stosunku do opony jest czynnikiem wpływającym na właściwości jezdne samochodu, ponieważ obręcz podtrzymuje profil opony.

Ściana boczna to ta część opony lub opony rowerowej , która łączy bieżnik ze stopką. Ściana boczna jest w dużej mierze gumowa, ale wzmocniona tkaniną lub stalowymi kordami, które zapewniają wytrzymałość na rozciąganie i elastyczność. Ścianka boczna zawiera ciśnienie powietrza i przenosi moment obrotowy wywierany przez oś napędową na bieżnik, aby wytworzyć przyczepność, ale podtrzymuje niewiele ciężaru pojazdu, co jasno wynika z całkowitego załamania się opony po przebiciu. Ściany boczne są uformowane z detalami specyficznymi dla producenta, wymaganymi przez rząd etykietami ostrzegawczymi i innymi informacjami dla konsumentów, a czasami z dekoracyjnymi ornamentami, takimi jak białe ściany lub napisy na oponach .

Bark to ta część opony na krawędzi bieżnika, która przechodzi w ścianę boczną.

Warstwy są warstwy względnie nierozciągliwych linek osadzone w gumie do utrzymywania kształtu zapobiegając gumę z rozciąganie pod wpływem ciśnienia wewnętrznego. Orientacje warstw odgrywają dużą rolę w osiągach opony i są jednym z głównych sposobów kategoryzacji opon.

Materiały

Materiały nowoczesnych opon pneumatycznych można podzielić na dwie grupy: kordy tworzące osnowę oraz elastomer, który je otacza.

Spodnie sztruksowe

Kordy, które tworzą warstwę i stopkę i zapewniają wytrzymałość na rozciąganie niezbędną do powstrzymania ciśnienia napompowania, mogą być wykonane ze stali , włókien naturalnych, takich jak bawełna lub jedwab , lub włókien syntetycznych, takich jak nylon lub kevlar .

Elastomer

Około 50% opon wykorzystuje kopolimer styrenowo-butadienowy jako główny składnik.

Elastomer, który tworzy bieżnik i otacza kordy, chroniąc je przed ścieraniem i utrzymując je na miejscu, jest kluczowym elementem konstrukcji opon pneumatycznych. Może składać się z różnych kompozytów materiału gumowego – najczęściej jest to kopolimer styrenowo-butadienowy – z innymi związkami chemicznymi, takimi jak krzemionka i sadza .

Optymalizacja oporów toczenia w materiale elastomerowym jest kluczowym wyzwaniem dla zmniejszenia zużycia paliwa w sektorze transportowym. Szacuje się, że pojazdy osobowe zużywają około 5–15% paliwa w celu pokonania oporów toczenia, podczas gdy szacunki są wyższe w przypadku ciężkich samochodów ciężarowych. Istnieje jednak kompromis między oporem toczenia a przyczepnością i przyczepnością na mokrej nawierzchni: podczas gdy niski opór toczenia można osiągnąć poprzez zmniejszenie właściwości lepkosprężystych mieszanki gumowej (mała styczna (δ) ), odbywa się to kosztem przyczepności na mokrej nawierzchni i uchwyt, który wymaga histerezy i rozproszenia energii (duża tangens (δ)). Niska wartość tangensa (δ) w temperaturze 60 °C jest wykorzystywana jako wskaźnik niskiego oporu toczenia, a wysoka wartość tangensa (δ) w temperaturze 0 °C jest wykorzystywana jako wskaźnik wysokiej przyczepności na mokrej nawierzchni. Zaprojektowanie materiału elastomerowego, który może zapewnić zarówno wysoką przyczepność na mokrej nawierzchni, jak i niski opór toczenia, ma kluczowe znaczenie dla osiągnięcia bezpieczeństwa i efektywności paliwowej w sektorze transportu.

Najczęściej stosowanym obecnie materiałem elastomerowym jest kopolimer styren - butadien . Łączy w sobie właściwości polibutadienu , który jest polimerem silnie gumowatym ( Tg = -100 °C) o wysokiej histerezie, a tym samym oferującym dobrą przyczepność na mokro, z właściwościami polistyrenu , który jest polimerem szklistym ( Tg = 100 °C). mają niską histerezę, a tym samym oferują niski opór toczenia oprócz odporności na zużycie . Dlatego stosunek dwóch monomerów w kopolimerze styren-butadien jest uważany za kluczowy w określaniu temperatury zeszklenia materiału, która jest skorelowana z jego właściwościami przyczepności i wytrzymałości.

Na kole

Powiązane elementy opony obejmują koło, na którym jest zamontowana, trzpień zaworu, przez który wprowadzane jest powietrze, oraz, w przypadku niektórych opon, dętkę, która zapewnia hermetyczne środki do utrzymywania ciśnienia w oponie.

  • Koło — Opony pneumatyczne są montowane na kołach, które najczęściej mają integralne obręcze na zewnętrznych krawędziach, aby utrzymać oponę. Koła samochodowe są zwykle wykonane z prasowanej i spawanej stali lub kompozytu lekkich stopów metali , takich jak aluminium lub magnez. Istnieją dwa aspekty, w jaki sposób opony pneumatyczne wspierają obręcz koła, na którym są zamontowane. Po pierwsze, naprężenie linek naciąga stopkę równomiernie wokół koła, z wyjątkiem miejsc, w których jest zmniejszona powyżej miejsca styku. Po drugie, stopka przenosi tę siłę wypadkową na obręcz. Opony są montowane na kole poprzez wciskanie stopek w kanał utworzony przez wewnętrzne i zewnętrzne obręcze koła.
  • Trzpień zaworu — opony pneumatyczne otrzymują powietrze przez trzpień zaworu — rurkę wykonaną z metalu lub gumy, z zaworem zwrotnym , zwykle zaworem Schradera w samochodach i większości opon rowerowych lub zaworem Presta w rowerach o wysokiej wydajności. Montowane są bezpośrednio do felgi, w przypadku opon bezdętkowych lub stanowią integralną część dętki. Większość nowoczesnych pojazdów osobowych wymaga obecnie systemu monitorowania ciśnienia w oponach, który zwykle składa się z trzpienia zaworu przymocowanego do modułu elektronicznego.
  • Dętka — większość opon rowerowych , wiele opon motocyklowych i wiele opon do dużych pojazdów, takich jak autobusy, ciężarówki i ciągniki, jest zaprojektowanych do użytku z dętkami. Rurki wewnętrzne to balony w kształcie torusa wykonane z nieprzepuszczalnego materiału, takiego jak miękka, elastyczna guma syntetyczna, która zapobiega przeciekaniu powietrza. Dętki są wkładane do opony i napompowane, aby utrzymać ciśnienie powietrza. Duże dętki mogą być ponownie użyte do innych celów, takich jak pływanie i rafting (patrz koło pływackie ), dętki (rekreacja) , jazda na sankach i skeczing . Specjalnie zbudowane nadmuchiwane tori są również produkowane do tych zastosowań, oferując wybór kolorów, pokrycie tkaniną, uchwyty, pokłady i inne akcesoria oraz eliminując wystający trzpień zaworu.

Charakterystyka wydajności

Zakres osiągów opon Goodyear

Interakcje opony z nawierzchnią są złożone. Powszechnie stosowanym (empirycznym) modelem właściwości opon jest „Magiczna formuła” Pacejki . Niektóre są wyjaśnione poniżej, alfabetycznie, według sekcji.

Dynamika

  • Równowaga — kombinacje koło-opona wymagają równomiernego rozłożenia masy na ich obwodzie, aby utrzymać równowagę opony podczas skręcania z dużą prędkością. Opony są sprawdzane w miejscu produkcji pod kątem nadmiernego niewyważenia statycznego i niewyważenia dynamicznego za pomocą automatycznych wyważarek opon. Opony są ponownie sprawdzane w montowni samochodów lub sklepie z oponami po zamontowaniu opony na kole. Zespoły, które wykazują nadmierne niewyważenie są korygowane poprzez zastosowanie ciężarków wyważających na koła, aby przeciwdziałać niewyważeniu opona/koło. Alternatywną metodą do wyważania opon jest zastosowanie wewnętrznych środków do wyważania opon. Środki te wykorzystują siłę odśrodkową i bezwładność, aby przeciwdziałać niewyważeniu opony. Aby ułatwić prawidłowe wyważenie, większość producentów opon o wysokich osiągach umieszcza czerwone i żółte oznaczenia na ścianach bocznych, aby umożliwić jak najlepsze dopasowanie zespołu opona/koło. Istnieją dwie metody mocowania opon o wysokich osiągach do zespołów kół przy użyciu tych oznaczeń w kolorze czerwonym (jednolitość) lub żółtym (masa).
  • Wzrost odśrodkowy — opona obracająca się z większą prędkością ma tendencję do tworzenia większej średnicy z powodu sił odśrodkowych, które odpychają gumę bieżnika od osi obrotu. Może to spowodować błąd prędkościomierza . Wraz ze wzrostem średnicy opony zmniejsza się jej szerokość. Ten wzrost odśrodkowy może powodować tarcie opony o pojazd przy dużych prędkościach. Opony motocyklowe są często projektowane ze wzmocnieniami mającymi na celu zminimalizowanie wzrostu odśrodkowego.
  • Ścieżka pneumatycznaŚcieżka pneumatyczna opony to efekt podobny do szlaku generowany przez podatne opony toczące się po twardej nawierzchni i poddawane obciążeniom bocznym, na przykład na zakręcie. Bardziej technicznie, to jest odległość, że wypadkowa siła z boku-poślizgu następuje za geometryczny środek powierzchni styku .
  • Kąt poślizguKąt poślizgu lub kąt poślizgu bocznego to kąt między rzeczywistym kierunkiem jazdy koła tocznego a kierunkiem, w którym jest ono skierowane (tj. kąt sumy wektorowej prędkości postępowej koła i prędkości poślizgu bocznego ).
  • Długość odprężeniaDługość odprężenia to opóźnienie między momentem wprowadzenia kąta poślizgu a momentem, w którym siła pokonywania zakrętów osiągnie swoją wartość w stanie ustalonym.
  • Sztywność -Vertical sztywność lub sztywności sprężyny , to stosunek siły pionowej do pionowego odchylania opony i wpływa na ogólną wydajność zawieszenia pojazdu. Generalnie sztywność sprężyny wzrasta wraz z presją inflacyjną.
  • Zatrzymywanie odleg opony wydajności zorientowanych mają wzór bieżnika i gumowe związki mające przyczepność nawierzchni drogowej, a więc zwykle mają nieco krótszą drogę hamowania. Jednak dla danych wykraczających poza uogólnienia konieczne są specjalne testy hamowania.

Siły

  • Pochylenienacisk pochylenia i siła pochylenia to siła generowana prostopadle do kierunku jazdy toczącej się opony ze względu na jej kąt pochylenia i skończoną powierzchnię styku.
  • Krąg siłkrąg sił , krąg trakcji, krąg tarcia lub elipsa tarcia to przydatny sposób myślenia o dynamicznej interakcji między oponą pojazdu a nawierzchnią drogi.
  • Kontakt łata -The powierzchnia styku , lub ślad, opony, to powierzchnia bieżnika, która jest w kontakcie z powierzchnią drogi. Ten obszar przenosi siły między oponą a drogą poprzez tarcie. Stosunek długości do szerokości obszaru styku wpływa na kierowanie i zachowanie w zakrętach.
  • Zakrętach Test siły siły zakrętach lub sił bocznych jest boczne (to znaczy równolegle do powierzchni drogi) siły wytwarzanej przez opony pojazdu podczas jazdy na zakręcie.
  • Trakcja na suchej nawierzchni — Trakcja na suchej nawierzchni jest miarą zdolności opony do zapewnienia przyczepności lub przyczepności w suchych warunkach. Trakcja na sucho jest funkcją kleistości mieszanki gumowej.
  • Zmienność siły — bieżnik opony i elementy ścianki bocznej ulegają deformacji i regeneracji podczas wchodzenia i wychodzenia ze śladu. Ponieważ guma jest elastomerowa, odkształca się podczas tego cyklu. Gdy guma odkształca się i regeneruje, przenosi cykliczne siły na pojazd. Te różnice są zbiorczo określane jako jednorodność opon . Jednorodność opony charakteryzuje się zmiennością siły promieniowej (RFV), zmiennością siły bocznej (LFV) i zmiennością siły stycznej . Zmienność siły promieniowej i poprzecznej mierzy się na maszynie do zmiany siły na końcu procesu produkcyjnego. Opony wykraczające poza określone limity dla RFV i LFV są odrzucane. Parametry geometryczne, w tym bicie promieniowe, bicie boczne i wybrzuszenie ścianki bocznej, są mierzone za pomocą maszyny do pomiaru jednorodności opon w fabryce opon pod koniec procesu produkcyjnego jako kontrola jakości.
  • Opór toczeniaOpór toczenia to opór toczenia spowodowany odkształceniem opony w kontakcie z nawierzchnią drogi. Gdy opona toczy się, bieżnik wchodzi w obszar styku i odkształca się płasko, dopasowując się do jezdni. Energia potrzebna do odkształcenia zależy od ciśnienia w oponie, prędkości obrotowej oraz wielu właściwości fizycznych struktury opony, takich jak siła sprężyny i sztywność. Producenci opon poszukują konstrukcji opon o niższych oporach toczenia, aby zmniejszyć zużycie paliwa w samochodach, a zwłaszcza ciężarówkach, w których opór toczenia ma duży udział w zużyciu paliwa. Opony pneumatyczne mają również znacznie niższy opór toczenia niż opony pełne. Ponieważ wewnętrzne ciśnienie powietrza działa we wszystkich kierunkach, opona pneumatyczna jest w stanie „wchłonąć” nierówności na drodze podczas toczenia się po nich bez doświadczania siły reakcji przeciwnej do kierunku jazdy, jak ma to miejsce w przypadku opony stałej (lub pianki -wypełniona) opona.
  • Wahliwy torque- momentu wahliwe , znany również jako moment wyrównywania SAT lub Mz, to moment obrotowy , który powoduje, jak opona się toczy się wzdłuż który ma tendencję do jej kierowania, czyli obracania się wokół własnej osi pionowej.
  • Trakcja na mokrej nawierzchni — trakcja na mokrej nawierzchni to przyczepność lub przyczepność opony w mokrych warunkach. Trakcja na mokrej nawierzchni jest poprawiona dzięki zdolności wzoru bieżnika do odprowadzania wody poza ślad opony i ograniczania akwaplanacji . Jednak opony o okrągłym przekroju, takie jak te, które można znaleźć w rowerach wyścigowych, po odpowiednim napompowaniu mają wystarczająco mały ślad, aby nie były podatne na aquaplaning. W przypadku takich opon obserwuje się, że opony w pełni slick zapewniają doskonałą przyczepność zarówno na mokrej, jak i suchej nawierzchni.

Obciążenie

  • Wrażliwość na obciążenie — Wrażliwość na obciążenie to zachowanie opon pod obciążeniem. Konwencjonalne opony pneumatyczne nie zachowują się tak, jak sugerowałaby klasyczna teoria tarcia . Mianowicie, wrażliwość na obciążenie większości rzeczywistych opon w ich typowym zakresie roboczym jest taka, że ​​współczynnik tarcia maleje wraz ze wzrostem obciążenia pionowego Fz.
  • Obciążenie robocze — Obciążenie robocze opony jest monitorowane, aby nie było poddawane nadmiernemu obciążeniu, co może prowadzić do jej przedwczesnego uszkodzenia. Obciążenie pracą jest mierzone w tonokilometrach na godzinę (TKPH). Nazwa i jednostki miary są takie same. Niedawny niedobór i rosnące koszty opon do ciężkiego sprzętu sprawiły, że TKPH jest ważnym parametrem w doborze opon i konserwacji sprzętu dla przemysłu wydobywczego. Z tego powodu producenci opon do dużych pojazdów do robót ziemnych i górniczych przypisują swoim oponom wskaźniki TKPH na podstawie ich rozmiaru, konstrukcji, rodzaju bieżnika i mieszanki gumowej. Ocena opiera się na wadze i prędkości, z jaką opona może sobie poradzić bez przegrzania i przedwczesnego zużycia. Równoważną miarą używaną w Stanach Zjednoczonych jest tona mila na godzinę (TMPH).

Nosić

Opona wykazująca nierównomierne zużycie bieżnika aż do odsłonięcia karkasu
Zużycia bieżnika
Dzieje się tak poprzez normalny kontakt z drogami lub terenem; istnieje kilka rodzajów nieprawidłowego zużycia bieżnika. Zła geometria kół może powodować nadmierne zużycie żeber najbardziej wewnętrznych lub zewnętrznych. Drogi szutrowe, teren skalisty i inny nierówny teren powodują przyspieszone zużycie. Nadmierne napompowanie powyżej maksymalnej ściany bocznej może spowodować nadmierne zużycie środka bieżnika. Nowoczesne opony mają wbudowane stalowe pasy, aby temu zapobiec. Niedopompowanie powoduje nadmierne zużycie żeber zewnętrznych. Niewyważone koła mogą powodować nierównomierne zużycie opon, ponieważ obrót może nie być idealnie okrągły. Producenci opon i firmy samochodowe wspólnie ustalili standardy testowania zużycia bieżnika, które obejmują parametry pomiarowe profilu utraty bieżnika, liczby klocków i zużycia pięty.
Wskaźniki zużycia bieżnika ( TWI )
Wypukłe paski w kanałach bieżnika, które wskazują, że bieżnik się zużywa, a zatem jest niebezpieczny. Wskaźniki są wymagane na wszystkich nowych oponach od 1968 roku w USA. W wielu krajach kodeks drogowy zabrania jazdy po drogach publicznych, gdy powierzchnia styku znajduje się na równi z którymkolwiek z tych prętów – często definiuje się to, gdy głębokość rowka wynosi około 1,5 lub 1,6 mm (2/32 cala). TWI może być również używane w odniesieniu do małych strzałek lub ikon na bocznej ścianie opony, wskazujących położenie podniesionych prętów ścieralnych.
Uszkodzenia przez starzenie
Starzenie się opony lub „degradacja termooksydacyjna” może być spowodowane czasem, temperaturą otoczenia i pracy, ciśnieniem cząstkowym O2 w oponie, zmęczeniem elastycznym lub charakterystyką konstrukcji i składu mieszanki. Na przykład przedłużona ekspozycja na promieniowanie UV prowadzi do wypaczeń chemicznych gumy, potencjalnie powodując suchą zgniliznę. Różne metody przechowywania mogą spowolnić proces starzenia, ale nie wyeliminują degradacji opony.

Rozmiary, kody, standardy i agencje regulacyjne

Schemat identyfikacji opon z kodami opon

Opony samochodowe mają różne oznaczenia identyfikacyjne wytłoczone na ścianie bocznej jako kod opony . Oznaczają one rozmiar, ocenę i inne informacje związane z daną oponą.

Ameryki

National Highway Traffic Safety Administration i (NHTSA) jest organem rządu USA w ramach Departamentu Transportu (DOT), której zadaniem jest regulowanie bezpieczeństwa motoryzacyjnego w Stanach Zjednoczonych. NHTSA ustanowiła jednolity system oceny jakości opon ( UTQG ), to system porównywania osiągów opon zgodnie z Kodeksem Przepisów Federalnych 49 CFR 575.104; wymaga oznakowania opon pod kątem zużycia bieżnika, przyczepności i temperatury. Kod DOT to alfanumeryczna sekwencja znaków uformowana na ścianie bocznej opony, która umożliwia identyfikację opony i jej wieku. Kod jest wymagany przez Departament Transportu Stanów Zjednoczonych, ale jest używany na całym świecie. Kod DOT jest również przydatny w identyfikacji opon podlegających wycofaniu produktu lub wycofaniu z eksploatacji ze względu na wiek. Stowarzyszenie opony i felgi (T & RA) jest dobrowolnym US standardy organizacji, która promuje wymienność opon, felg i pokrewnych części. Co szczególnie interesujące, publikują kluczowe wymiary opon, wymiary obrysu felgi, normy dotyczące wymiarów zaworów opon oraz normy dotyczące obciążenia/pompowania.

Narodowy Instytut Metrologii Normalizacji i Jakości w Przemyśle (INMETRO) jest brazylijski ciało federalny odpowiedzialny za kołem samochodowym i certyfikacji opon.

Europa

Opon i obręczy Europejskiej Organizacji Technicznej (ETRTO) jest organizacją normy europejskie „w celu ustalenia wymiarów konstrukcyjnych, charakterystyki obciążenia / ciśnienie i wytyczne operacyjne”. Wszystkie opony sprzedawane do użytku drogowego w Europie po lipcu 1997 r. muszą posiadać znak E. Sam znak jest albo wielką literą „E” albo małą literą „e” – po której następuje liczba w kole lub prostokącie, po której następuje kolejna liczba. Litera „E” (wielka litera) oznacza, że ​​opona jest certyfikowana zgodnie z wymogami dotyczącymi wymiarów, osiągów i oznakowania określonymi w regulaminie EKG nr 30. Litera „e” (mała litera) oznacza, że ​​opona jest certyfikowana zgodnie z wymaganiami dotyczącymi wymiarów i osiągów oraz wymagania dotyczące oznakowania określone w dyrektywie 92/23/EWG. Liczba w okręgu lub prostokącie oznacza kod kraju rządu, który udzielił homologacji typu. Ostatnia liczba poza okręgiem lub prostokątem to numer świadectwa homologacji typu wydanego dla danego rozmiaru i typu opony.

Brytyjski Guma Stowarzyszenie Producentów (brma) zalecana praktyka, wydany czerwca 2001 r Zjednoczonych „członkowie brma silnie zalecają nieużywane opony nie powinny być dopuszczone do ruchu, jeżeli są one ponad sześć lat i że wszystkie opony należy wymienić dziesięć lat od daty ich produkcji."

Azja

Japońskie Stowarzyszenie Producentów Samochodów opon (JATMA) to japońska organizacja standardy dla opon, felg i zaworów. Pełni podobne funkcje jak T&RA i ETRTO.

Chiny obowiązkowej certyfikacji (CCC) jest obowiązkowy system certyfikacji w zakresie bezpieczeństwa produktów w Chinach, która weszła w życie w sierpniu 2002 System certyfikacji CCC jest obsługiwany przez administrację państwa Ogólnego Nadzoru Jakości i Inspekcji i Kwarantanny Chińskiej Republiki Ludowej ( AQSIQ) oraz Administracji Certyfikacji i Akredytacji Chińskiej Republiki Ludowej (CNCA).

Utrzymanie

Warsztat naprawy opon w Nigrze

Aby utrzymać opony w dobrym stanie, należy wykonać kilka czynności: obrót opony, ustawienie kół, a czasami bieżnikowanie.

  • Obrót — Opony mogą wykazywać nieregularne wzorce zużycia po zainstalowaniu w pojeździe i częściowym zużyciu. Pojazdy z napędem na przednie koła mają tendencję do szybszego zużywania opon przednich w porównaniu z oponami tylnymi. Obracanie opon polega na przenoszeniu opon w różne pozycje samochodu, na przykład z przodu do tyłu, w celu wyrównania zużycia w celu wydłużenia żywotności opony.
  • OsiowanieOsiowanie kół pomaga zapobiegać zużyciu poprzez obracanie opony w kierunku innym niż tor jazdy pojazdu. Po zamontowaniu na pojeździe koło i opona mogą nie być idealnie dopasowane do kierunku jazdy, przez co mogą wykazywać nieregularne zużycie. Jeśli rozbieżność w wyrównaniu jest duża, nieregularne zużycie stanie się znaczne, jeśli nie zostanie skorygowane. Geometria kół to procedura sprawdzania i korygowania tego stanu poprzez regulację kątów pochylenia , kółka i zbieżności . Regulacja kątów powinna być wykonana zgodnie ze specyfikacją OEM.

Inflacja

Opór toczenia w funkcji ciśnienia w oponach

Pompowanie ma kluczowe znaczenie dla prawidłowego zużycia i oporów toczenia opon pneumatycznych. Wiele pojazdów jest wyposażonych w systemy monitorowania, które zapewniają prawidłowe napompowanie.

  • Specyfikacja — Opony są określane przez producenta pojazdu z zalecanym ciśnieniem napompowania na zimno , co pozwala na bezpieczną eksploatację przy określonej nośności i obciążeniu pojazdu. Większość opon ma stempel z maksymalnym ciśnieniem znamionowym. Jednak w przypadku samochodów osobowych i lekkich ciężarówek wskazówki dotyczące prawidłowego napompowania znajdują się na naklejce znajdującej się bezpośrednio na drzwiach kierowcy oraz w podręczniku właściciela pojazdu.
  • Kontakt z podłożem — powierzchnia styku opony jest łatwo zmieniana zarówno w przypadku nadmiernego, jak i niedopompowania. Nadmierne napompowanie może zwiększyć zużycie środkowej powierzchni kontaktowej, a niedopompowanie spowoduje wklęsły bieżnik, co skutkuje mniejszym kontaktem w środku, chociaż ogólna powierzchnia kontaktowa będzie nadal większa. Większość nowoczesnych opon zużywa się równomiernie przy wysokim ciśnieniu, ale w przypadku niedopompowania przedwcześnie ulegnie degradacji. Zwiększone ciśnienie w oponach może zmniejszyć opór toczenia, a także może skutkować skróceniem drogi hamowania. Jeśli ciśnienie w oponach jest zbyt niskie, powierzchnia styku opony znacznie się zwiększa. Zwiększa to opory toczenia, zginanie opony i tarcie między drogą a oponą. Niedopompowanie może prowadzić do przegrzewania się opon, przedwczesnego zużycia bieżnika i odklejania się bieżnika w ciężkich przypadkach.
  • MonitorowanieSystemy monitorowania ciśnienia w oponach (TPMS) to elektroniczne systemy, które monitorują ciśnienie w oponach na poszczególnych kołach pojazdu i ostrzegają kierowcę, gdy ciśnienie spadnie poniżej limitu ostrzegawczego. Istnieje kilka rodzajów konstrukcji do monitorowania ciśnienia w oponach. Niektórzy faktycznie mierzą ciśnienie powietrza, a niektórzy dokonują pomiarów pośrednich, takich jak pomiary, gdy względny rozmiar opony zmienia się z powodu niższego ciśnienia powietrza.

Zagrożenia

Bańka w oponie
Opona wykazująca pękanie pogodowe podczas długotrwałej ekspozycji na warunki pogodowe
Płaska opona samochodowa

Zagrożenia związane z oponami mogą wynikać z uszkodzenia samej opony lub utraty przyczepności na powierzchni, po której się toczy.

Niepowodzenie

Opony mogą ulec awarii z różnych powodów, w tym:

  • Separacja pasa — Separacja pasa może polegać na oddzieleniu pasa od pasa, bieżnika i pasa lub oddzieleniu krawędzi pasa. Może wystąpić separacja między pasami, gdy opona ugina się zbyt mocno, z powodu wysokich temperatur nawierzchni, niebezpiecznych uderzeń drogowych i innych przyczyn związanych z konserwacją i przechowywaniem.
  • Separacje niepasowe — Separacje niepasowe obejmują te na bieżniku opony, w obszarze stopki, w dolnej ścianie bocznej, pomiędzy warstwami wzmacniającymi oraz w stali zbrojeniowej lub materiałach tekstylnych.
  • Inne — inne rodzaje uszkodzeń obejmują uszkodzenia typu run-flat, degradację chemiczną, pęknięcia, wgniecenia i wybrzuszenia

Utrata przyczepności

  • Topienie gumy — Gdy związki gumy w oponach nagrzewają się z powodu tarcia podczas zatrzymywania się, pokonywania zakrętów lub przyspieszania, mogą zacząć się topić, smarować obszar styku opony z drogą i osadzać się na nawierzchni. Efekt ten jest silniejszy wraz ze wzrostem temperatury otoczenia.
  • Hydroplaning — Opony pojazdów silnikowych lub samolotów przejeżdżające nad mokrą nawierzchnią mogą utracić kontakt przy wystarczającej prędkości lub głębokości wody dla danego wzoru bieżnika. W takim przypadku obszar styku opony porusza się po warstwie wody i traci tarcie potrzebne do hamowania lub pokonywania zakrętów i zaczyna hydroplanować (lub aquaplane ). Hydroplaning może występować jako dynamiczny akwaplaning, w którym woda stojąca jest obecna na głębokości co najmniej 0,12 cala (3 mm) powyżej tekstury nawierzchni, a prędkość jest utrzymywana powyżej poziomu progowego. Może również wystąpić jako lepki akwaplaning, w którym guma opony topi się przez krótki czas i powoduje poślizg; może to pozostawić osady gumy na części do lądowania pasa startowego. Dynamiczny akwaplaning powoduje zmniejszenie tarcia i kontakt ze zwiększoną prędkością opony.
  • Śnieg — stopień, w jakim opona może utrzymać przyczepność na śniegu, zależy od jej zdolności do ubijania śniegu, który to materiał następnie nabiera wytrzymałości na poślizg wzdłuż płaszczyzny ścinania równoległej do powierzchni styku opony z podłożem. Jednocześnie spód bieżnika opony ściska śnieg, na którym się opiera, powodując również tarcie. Proces ubijania śniegu w bieżnikach wymaga usunięcia go na czas, aby bieżnik ponownie ubił śnieg przy następnym obrocie. Proces zagęszczania/kontaktowania działa zarówno w kierunku jazdy, przy napędzie i hamowaniu, jak i na boki podczas pokonywania zakrętów.
  • Lód — lód jest zwykle bliski swojej temperaturze topnienia, gdy przejeżdża po nim opona. To, w połączeniu z gładką teksturą, zapewnia niski współczynnik tarcia i zmniejszoną przyczepność podczas hamowania, pokonywania zakrętów lub przyspieszania.
  • Miękki grunt — Gleba może zostać nasmarowana wodą, co zmniejsza jej zdolność do utrzymywania wytrzymałości na ścinanie, gdy opona próbuje zastosować siłę podczas przyspieszania, hamowania lub pokonywania zakrętów. Suchy piasek ma również niską wytrzymałość na ścinanie, ze względu na słabą spójność pomiędzy cząstkami piasku.

Koniec użytkowania

Opony z recyklingu do zbiorników na wodę na dachu. Czerczen , Xinjiang.

Po wyrzuceniu opon są one uważane za zużyte. Złomowane opony są często ponownie używane do różnych rzeczy, od barierek dla samochodów zderzakowych po obciążniki do przytrzymywania plandeki. Opony nie są pożądane na wysypiskach , ze względu na ich dużą objętość i 75% pustą przestrzeń, która szybko zajmuje cenną przestrzeń. Opony gumowe prawdopodobnie zawierają ślady metali ciężkich lub innych poważnych zanieczyszczeń , ale są one ściśle związane z rzeczywistą mieszanką gumy, więc jest mało prawdopodobne, aby były niebezpieczne, chyba że struktura opony zostanie poważnie uszkodzona przez ogień lub silne chemikalia. Niektóre zakłady mają pozwolenie na recykling zużytych opon poprzez rozdrabnianie i przetwarzanie na nowe produkty lub sprzedaż materiału licencjonowanym elektrowniom na paliwo. Niektóre opony mogą być również bieżnikowane w celu ponownego użycia.

Kwestie ochrony środowiska

Amerykanie wytwarzają około 285 milionów złomowanych opon rocznie. W wielu stanach obowiązują przepisy dotyczące liczby zużytych opon, które można przechowywać na miejscu, ze względu na obawy związane ze składowaniem, zagrożeniem pożarowym i komarami. W przeszłości miliony opon wyrzucano na otwarte pola. Stwarza to pożywkę dla komarów, ponieważ opony często zatrzymują wodę w środku i pozostają wystarczająco ciepłe do rozmnażania się komarów. Komary są uciążliwe i mogą zwiększać prawdopodobieństwo rozprzestrzeniania się choroby. Stwarza również niebezpieczeństwo pożaru, ponieważ tak duży stos opon to dużo paliwa. Niektóre pożary opon paliły się od miesięcy, ponieważ woda nie przenika lub nie chłodzi odpowiednio płonących opon. Wiadomo, że opony skraplają się, uwalniając węglowodory i inne zanieczyszczenia do gruntu, a nawet wód gruntowych, pod wpływem ekstremalnego ciepła i temperatur spowodowanych pożarem. Czarny dym z pożaru opony powoduje zanieczyszczenie powietrza i stanowi zagrożenie dla właściwości wiatru.

Wykorzystanie zużytych wiórów opon do kształtowania krajobrazu stało się kontrowersyjne z powodu wypłukiwania metali i innych zanieczyszczeń z kawałków opon. Cynk jest skoncentrowany (do 2% wagowo) do poziomów wystarczająco wysokich, aby być wysoce toksycznym dla organizmów wodnych i roślin. Szczególnie niepokojące są dowody na to, że niektóre związki, które są wypłukiwane z opon do wody, zawierają substancje zaburzające hormony i powodują uszkodzenia wątroby.

Opony są głównym źródłem zanieczyszczenia mikroplastikami .

Bieżnikowanie

Opony, które są w pełni zużyte, można bieżnikować , regenerować , aby zastąpić zużyty bieżnik. Jest to znane jako bieżnikowanie lub ponowne zakrywanie, proces polerowania zużytego bieżnika i nakładania nowego bieżnika. Istnieją dwa główne procesy stosowane do bieżnikowania opon, zwane metodami utwardzania w formie i utwardzania wstępnego. Oba procesy rozpoczynają się od kontroli opony, po której następują nieniszczące metody kontroli, takie jak shearografia w celu zlokalizowania niewidocznych uszkodzeń oraz osadzonych gruzu i gwoździ. Niektóre obudowy są naprawiane, a inne wyrzucane. Opony można bieżnikować wielokrotnie, jeśli karkas jest w stanie użytkowym. Opony stosowane w pojazdach dostawczych krótkodystansowych są bieżnikowane częściej niż opony długodystansowe przez cały okres eksploatacji korpusu opony. Nadające się do bieżnikowania karkasy mają wypolerowany stary bieżnik, aby przygotować się do bieżnikowania.

Podczas procesu bieżnikowania, technicy zajmujący się bieżnikowaniem muszą zapewnić, że karkas jest w najlepszym możliwym stanie, aby zminimalizować możliwość uszkodzenia karkasu. Karkasy z problemami, takimi jak zakorkowany bieżnik, oddzielenie bieżnika, nienaprawialne przecięcia, skorodowane paski lub uszkodzenia ścian bocznych lub jakiekolwiek opony typu run-flat lub poślizgowe, zostaną odrzucone. Metoda utwardzania w formie polega na nałożeniu surowej gumy na uprzednio wypolerowaną i przygotowaną osłonkę, która jest następnie utwardzana w matrycach. W okresie utwardzania następuje wulkanizacja, a surowa guma wiąże się z karkasem, przybierając kształt bieżnika osnowy. Z drugiej strony metoda wstępnego utwardzania polega na nałożeniu na wypolerowaną i przygotowaną karkasę gotowej opaski bieżnika, która następnie jest utwardzana w autoklawie, aby mogła nastąpić wulkanizacja.

Recykling

Opony można przetwarzać między innymi na topiony asfalt , zwykle jako modyfikator okruchów gumy — nawierzchnię asfaltową z recyklingu (CRM — RAP) oraz jako kruszywo w betonie portlandzkim . Rozdrobnione opony mogą tworzyć gumową ściółkę na placach zabaw, aby zmniejszyć obrażenia podczas upadku. Istnieje kilka „zielonych” budynków, które powstają zarówno prywatne, jak i publiczne, które są wykonane ze starych opon.

Metoda pirolizy opon do recyklingu zużytych opon to technika polegająca na ogrzewaniu całych lub rozdrobnionych opon w zbiorniku reaktora zawierającym atmosferę beztlenową i źródło ciepła. W reaktorze guma jest zmiękczana, po czym polimery gumowe w sposób ciągły rozpadają się na mniejsze cząsteczki.

Inne zastosowania

Dzieci na huśtawce z opon

Dla zużytych opon opracowano inne dalsze zastosowania, w tym:

  • Elementy budowlane — Opony wypełnione ziemią były używane jako fundamenty domów ogrodowych, ściany kuloodporne oraz do zapobiegania erozji gleby na terenach zalewowych.
  • Sprzęt rekreacyjny — używane opony są wykorzystywane jako sprzęt do ćwiczeń w programach sportowych, takich jak futbol amerykański . Jednym z klasycznych ćwiczeń kondycjonujących, które doskonalą szybkość i zwinność graczy, jest „Tire Run”, w którym opony są układane obok siebie, z każdą oponą po lewej stronie o kilka cali przed oponą po prawej w zygzakowatym wzorze. Następnie sportowcy przechodzą przez bieżnik opony, wchodząc pośrodku każdej opony. Ćwiczenie zmusza sportowców do podnoszenia stóp nad ziemią wyżej niż zwykle, aby uniknąć potknięcia się o opony. Stare opony są czasami przekształcane w huśtawkę do zabawy.

Zobacz też

Bibliografia

Zewnętrzne linki

Globalny rynek łańcuchów ochronnych do opon

globalny rynek-łańcuchów-ochronnych-opon