دانلود مقاله چرخ و تایر

بخشی از مقاله

طی سالهای 1920 تا 1930، تراکتور با چرخ های فولادی با تراکتور مجهز به تایرهای بادی جایگزین شد. در ابتدا لاستیک ها طبیعی بودند تا اینکه در خلال جنگ جهانی دوم با مشکل کمبود لاستیک طبیعی برای تولید تایر شایع شده. این موضوع به تحقیق و توسعه در مورد لاستیک های مصنوعی تولید شده همچون استایرن و لیتکس شتاب بخشید. لاستیک های مصنوعی تولید شده در قیاس با نوع طبیعی، نسبت به ساییدگی مقاومت بیشتری از خود نشان دادند. لاستیک های مصنوعی که امروزه مورد استفاده قرار می گیرند شامل پلی اورتن، نئوپرن، پولی بوتاندین و بوتایل می باشند. لاستیک های طبیعی ممکن است هنوز برای بعضی فعالیت های ویژه کاربرد داشته باشند.

کار تایر
تایرهای کشاورزی باید قادر به انجام کارهای زیر باشند:
1) تحمل بار وسیله و ضمائم آن در قبال فشار کم وارده از زمین
2) جذب ارتعاشات و فراهم کردن حرکت نرم وسیله نقلیه روی زمین ناهموار
3) فراهم کردن نیروی زمین گیرایی
4) امکان فرمان دادن، هدایت و حفظ تعادل وسیله نقلیه
5) مقاومت در مقابل ساییدگی در اراضی مختلف که انتظار کار در آن می رود.
6) کاهش ضربه ناشی از نیروهای وارده از طرف جاده
7) انتقال نیروی ترمز

اساس اندازه تایر روی عرض مقطع و قطر طوقه آن می باشد. بعنوان مثال تایر های محرک 26_18.4 دارای عرض 18.4 اینچ و قطر طوقه 26 اینچ می باشد. در طرح های قبلی برای ساخت تایر اندازه مقطع عرضی و ارتفاع آن ها برابر بود. نسبت رعنایی این تایر ها که با h/b تعریف شده برابر یک می باشد که در آن h ارتفاع مقطع و b عرض مقطع تایر است. طول سطح تماس با این رابطه نشان داده می شود:
l ~ 0.31 d

l طول سطح تماس و d قطر تایر در حالت بدون بار است. سطح تماس را می توان به صورت یک شکل بیضی در نظر گرفت و سطح مقطع تماس را با رابطه زیر نشان داد:
A = pgb
که در آن b عرض مقطع تماس است.
امروزه تایرها عرض پهن تری دارند و اغلب با نسبت رعنایی 0.85 و یا حتی 0.75 یافت می شوند.
درجه بندی لایه تایر توانایی حمل بار آن را نشان می دهد. درجه بندی لایه ها قبلاً برای معین کردن تعداد لایه هایی که در ساختمان یک تایر استفاده می شد به کار می رفت. اما اینکار دیگر انجام نمی شود، بلکه امروزه بعنوان شاخص استحکام تایر بکار می رود.

سه نوع ساختار پوشش برای تایرها وجود دارد: تایر های معمولی، رادیال و تسمه ای. در ساختمان تایر های معمولی، رشته هادر یک زاویه تقریباً 40 درجه نسبت به خط مرکزی محیطی قرار گرفته اند. این زاویه را زاویۀ تاج نامیده اند. معمولاً دو یا چند تا از این لایه ها یا رشته ها، هر کدام بصورت اریب و مخالف یکدیگر قرار گرفته اند. بیشتر تایرهای کشاورزی دارای دارای چنین ساختاری هستند. مزیت این نوع ساختار برای وسایل نقلیه غیر جاده ای در این است که دیواره های کناری مستحکمی دارند تا بعنوان محافظی بر ضد ضربه های مخرب عمل کند. ساختمان تایرهای رادیال از رشته سیم هایی تشکیل شده اند که از دو طرف کناری لاستیک گذشته و عمود بر خط وسط دور تایر می باشند. بنابراین زاویۀ تاج 90 درجه است

. همچنین تعدادی تسمه، شامل چندین رشته سیم روی سطح عرضی لاستیک ها قرار دارد. رشته سیم های داخل این تسمه زاویه تاج 20 درجه می سازند. تسمه ها برای مهار کردن آج لاستیک و جلوگیری از خم شدن آن ها در جهت طولی تایرها بکار مب روند. تایرهای رادیال نسبت به تایر های معمولی فشار یکنواخت در سطح تماس ایجاد می کنند. طول محل تماس نسبت به یک تایر معمولی هم اندازه زیادتر است. بنایراین خصوصیات ایستایی تایر رادیال بهتر است. در خاک های لومی_شنی و خاک های سبک تایرهای رادیال دارای کشش مالبندی بیشتری نسبت به تایرهای معمولی هم اندازه می باشند. در خاک های مرطوب، رسی و سنگین، تایرهای معمولی ممکن است در مشخصه های کشش-لغزش عملکرد بهتری نسبت به تایرهای رادیال نشان دهند. تایرها تسمه ای ترکیبی از طرح تایرهای معمولی با رادیال هستند، اگرچه لایه های اصلی در ترکیب تایرهای معمولی در زاوی تاجی کمتری قرار گرفته اند.

ساختمان تایر
• آج تایر (tread) :
این قسمت به عنوان رابط بین سطح جاده و تایر ، با ترکیبی از لاستیک‌های طبیعی و مصنوعی به عنوان لایه خارجی وظیفه محافظت از بدنه را در برابر سایش و صدمات احتمالی بر عهده دارد. طرح‌های مختلف آج برای تخلیه بهتر آب از زیر تایر و افزایش قابلیت تایر در برخورد با شرایط گوناگون سطح جاده ساخته می‌شود. می‌توان به طرح‌های رگه‌ای (Rib) ، عرضی (Lug) ، ترکیبی از عرضی و رگه‌ای (Rib & Lug) و بلوکی (Block) اشاره کرد که هر یک مزایا و معایب خاص خود را دارند.

برای مثال طرح رگه‌ای در تایرها جهت استفاده در جاده‌های هموار برای حرکت سریع کاربرد دارد. مقاومت بالا در برابر لغزش و صدای کم از جمله ویژگی‌های این طرح است. همچنین در مورد طرح عرضی می‌توان گفت تایر با این آج نسبت به طرح رگه‌ای ، کشش (traction) بهتری دارد. اما صدای آن زیاد است و مقاومت کمی هم در برابر لغزش دارد. این طرح بطور کلی بیشتر مناسب خودروهایی است که در مسیرهای ناهموار تردد می‌کنند. طرح بلوکی تایر نیز بیشتر در تایرهای ویژه برف کاربرد دارد، زیرا باعث کاهش لغزش در جاده‌های برفی می‌شود.

• لایه های سرپوش (Cap plies) :
برخی تایرها با دارا بودن 2 یا چند لایه از جنس پلی‌استر جهت نگه داشتن هر چه بهتر بقیه اجزای داخلی تایر خصوصا در سرعت‌های بالا انتخاب مناسبی برای خودروهای پرسرعت خواهند بود.

• تسمه محافظ (Belts) :
در تایرهای رادیال ، لایه‌های محافظ فولادی مانند حلقه‌ای پیرامون تایر ، بین آج و بدنه قرار می‌گیرند. و علاوه بر ایجاد اتصال بین این دو قسمت و جذب ضربات ناشی از سطح جاده ، مانعی در مقابل سوراخ شدن بدنه ایجاد می‌کنند. البته در تایرهای بایاس پلای نیز لایه‌های محافظی از جنس نایلون و (بعضا در خودروهای سواری از جنس پلی استر) وجود دارد.

• بدنه تایر (Car Cass):
بدنه متشکل از لایه‌هایی از رشته‌های مقاوم و مستحکم است که مجموعا قابلیت تحمل فشار داخلی تایر و همچنین جذب نیروهای وارده از سطح جاده را داراست. معمولا در خودروهای سواری جنس این لایه از الیاف پلی‌استر است و در خودروهای سنگین از فولاد استفاده می‌شود. زاویه نصب این لایه‌ها نسبت به محیط تایر در نوع رادیال بین 88 تا 90 درجه و در نوع بایاس پلای 30 تا 40 درجه است. استحکام یک تایر معمولی با تعداد لایه‌های بدنه توصیف می‌شود.

• زهوار تایر (Bead Bundle) :
زهوار ، حلقه‌ای از سیم‌های فولادی با استحکام بالاست که با لاستیک پوشانده شده‌اند و جهت حفظ وضعیت تایر در رینک و جلو گیری از خروج تایر بکار می‌رود.

• دیواره‌های کناری (Side Walls) :
پایداری جانبی تایر توسط این دیواره‌ها فراهم می‌شود و مشخصات تایر و نام سازنده آن نیز بر روی این قسمت نوشته می‌شود.

• آستر داخلی تایر (Inner Liner) :
این لایه لاستیکی که جایگزینی برای تیوپ در تایرهای بدون تیوپ (Tubeless) است، جهت جلوگیری از نفوذ آزمایش‌های مربوط به هوا به بیرون از تایر بکار می‌رود.
چرخ های عقب تراکتور عمومی آن را به عقب یا جلو می برند بطوریکه از این عقب و جلو رفتن تراکتور می توان برای حرکت دادن وسیله یا بار استفاده نمود. چرخ های جلو صرفاً چرخ های هرز گردی هستند که می توان بوسیلۀ آن ها، تراکتور را به جهات مختلف هدایت کرد.

با توجه به اینکه شرایط کاری بسیار متنوع و مغایری برای تراکتور پیش می آید، چرخ های آن ها باید به لاستیک هایی مجهز شود که حداکثر درگیری لازم را فراهم آورد. بنابراین لاستیک ها را با قطر بزرگ، پهن، با شانه های آجی سنگین ومعمولاً پوششی نازک می سازند. قطر بزرگ، پهنای مناسب و شانه های آجی سنگین، سطح مناسبی از تایر را در تماس با سطح زمین فراهم می آورد.
برای اندازه مشخص چرخ که برای یک تراکتور مناسب است؛ معمولاً اندازه های مختلفی از لاستیک را می توان استفاده کرد. اندازه های لاستیک که توسط علامت مشخص شده است، دلالت دارد بر پهنای لاستیک که از فاصله دیواره یک طرف چرخ تا دیواره طرف دیگر آن اندازه گیری می شود و قط از وسط طوقۀ داخلی اندازه گیری می شود. بنابراین لاستیکی با ابعاد mm914×304(in36×12)، mm711×254(in28×10) و mm711×279(in28×11) می باشند که در حالیکه اندازه های معمولاً در لاستیک چرخ جلو mm482×101(in19×4)، mm 482×152(in19×6)، mm406×152(in16×6) است.

استفاده از تایرهای پهن در چرخ های عقب به افزایش درگیری کمک خواهد کرد زیرا سطح بیشتری از تایر با سطح زمین تماس پیدا می کند.
لاستیک ها هم با ضمانت های پوشش متفاوتی ساخته و عرضه می شوند که بعنوان چند لایه شناخته می شوند. در زمان ساخت تایر ها، از تعدادی لایه های بافتی یا مواد برزنتی، که با آج های لاستیکی قالب ریزی شده است؛ استفاده می شود. چند لایه بودن آن نشان دهندۀ تعداد لایه های برزنتی و غیره است که در ساختار تایر بکار رفته است. ضخامت های معمول در پوشش های مورد استفاده در تایرهای کشاورزی 4 لایه و 6 لایه می باشند. اخیر الذکر، ضخیم تر و محکم تر است و وزن بیشتری را تحمل می کند و کمتر با موج دار شدن خود، تحت تأثیر قرار می گیرد.

این ضخامت های پوشش به اندازه کافی نازک هستند تا در موقع حرکت سطوح زبر و خشن به تایر اجازۀ انعطاف بدهند.
با وجود اینکه تایر های تراکتور به چنین نحوی ساخته می شوند، باز هم شرایطی پیش می آید که چرخ ها بلغزند. مقدار درگیری چرخ تراکتور به شرایط مزرعه بستگی خواهد داشت که این شرایط بطور قابل توجهی متغیر هستند. موقعیکه یک چرخ تراکتور می چرخد، شانه ها آجی تایر تمایل به بریدن لایه هایی از خاک دارند و مقامت خاک نسبت به این عمل برشی است که به چرخش چرخ کمک می کند. البته فقط یک عامل است که به چرخش چرخ ها کمک می کند و شاید از همه مهمتر باشد. بطور واضح سهولت برش لایه ای از خاک بر راندن چرخ های تراکتور تأثیر گذار است. بنابراین ممکن است در بعضی از شرایط خاک لغزش زیادی در چرخ ها رخ می دهد.

روش های کاهش لغزش چرخ
یک فشار معمول تایر در کارهای جاده ای برای چرخ های عقب تراکتور Kg/cm^21 (تقریباً lb/in^215) و برای کار در مزرعه Kg/cm^20.7 (تقریبا lb/in^2ً10) است.
در صضورتیکه فشار تایر در کار مزرعه ای کاهش یابد، مثلاً Kg/cm^20.7 (تقریبا lb/in^2ً10) باشد؛ اثر آن اینست که سطح وسیع تری از تماس پوشش با سطح زمین اتیجاد می شود. چراکه تایر پهن شده است. سطح بیشتر و تعداد بیشتری از شانه های آجی هم در تماس با سطح مزرعه ایجاد می شود (شکل...). این مورد منجر به کشش مضاعف می شود. اما فشار بسیار کم می تواند موجب آسیب زدن به تایر شود. فشار را نباید آنقدر کاهش داد که دیوار تایر را در حال حرکت تراکتور بصورت موجدار مشاهده کرد. این موجدار شدن، پوشش تایر را خرد می کند که در زمان بسیار کوتاهی اتفاق می افتد. همچنین این خطر هم وجود دارد که تایر بدور طوقه بلغزد و والف را از تیوب بیرون بکشد.

موقعیکه از تراکتور برای کار در جاده استفاده می شود، نگران درگیری چرخ آن نیستیم زیرا سطوح جاده معمولاً مناسب است و درگیری معمولاً مشکل بحساب نمی آید. البته باید فرسودگی تایر را مدنظر قرار داد، زیرا قیمت این تایر ها زیاد استلذا باید فشار را بیشتر نمود.
شاید یکی از بیشترین کمکهایی که به درگیری چرخ می شود وزن اضافه ای باشد که بصورت وزنه های فلزی یا آب اعمال می شود. وزنه های فلزی به شکل صفحات مدوری هستند که هرکدام تا Kg50 وزن دارند و به صفحۀ مدور چرخ متصل می شوند. به هر چرخ ممکن است که 3 یا 4 وزنه متصل شود.

در موقع استعمال آب، آن را با پمپ یا استفاده از جریان ثقلی وارد تیوب تایر می کنند و از والف مخصوصی که به هوا اجازۀ خروج و به آب اجازۀ ورود می دهند، استفاده می کنند. ممکن است تایرها را کاملاً پر کنند یا اغلب تا 75% تایر را پر کنند که با این وجود هوا هم باید تا حدود Kg/cm^30.2 بیشتر از فشاری معمولاً استفاده می شود؛ وجود داشته باشد. این عمل صورت می گیرد تا به تأمین وزن اضافی آب در چرخ که ممکن است هر چرخ 100 تا 200 کیلوگرم وزن پیدا کنند؛ کمک کند. لازمست در صورتیکه قرار است چرخ در طول زمستان چنین وضعیتی داشته باشد، احتیاطاً از ضد یخ استفاده شود. کلرید کلسیم با نسبت یک کیلوگرم در 4.5 لیتر آب در کشور انگلستان این عمل محافظت از چرخ در برابر یخ زدگی را انجام می دهد.

در صورتیکه تمامی روش های بهبود کشش رد شوند، غالب ترین روش بعنوان آخرین چاره، چرخ های دارای زنجیر چرخ است. چرخهایی فلزی هستند که در محیط بیرونی خود دارای آج های فولادی می باشند که محکم به زمین می چسبند تا درگیری ایجاد کنند. در صورت استفاده از این چرخ ها نباید تراکتور را وارد جاده عمومی نمود.

چرخ های جلو
از آنجا که این چرخ ها، چرخ های هرز گردی هستند که از امتداد جلویی تراکتور حمایت می کنند و به تراکتور امکان فرمان گرفتن را فراهم می آورند؛ نباید از آن ها غفلت ورزید. در عوض، اگر فشار تایر این چرخ ها با هم فرق کند، هدایت تراکتور بسیار مشکل خواهد بود. چرخ کم باد در یک طرف تراکتور می خواهد تراکتور را به همان طرف بکشد.
فشار تایر برای این چرخها معمولاً حدود 1.75 تا 2 کیلوگرم بر سانتی متر مربع می باشد. اما شرایطی پیش می آید که لازم است فشار توصیه شده را افزایش داد. مثل موقعیتی که در موقع استفاده از یک لودر جلو سوار بر روی تراکتور برای بلند کردن بارهای سنگین پیش می آید. مثال های معمول در این مورد شامل بار کردن کود حیوانی با یک چنگک جلو سوار، بار کردن خاک با یک بیل، بار کردن بسته ها با یک لودر بسته جلو سوار هستند.

معمولاً می توان وزنه های چرخ را به چرخ های جلو اضافه نمود. چنانچه این کار را می توانستیم در مورد چرخ های عقب انجام دهیم و وزنه های چرخ جلو ممکن است، زمانیکه تراکتور باید مدت زمان زیادی را برای حمل ادوات عقب سوار سنگین بگذارد؛، بکار روند. از این پس وزنه های جلو باید بعنوان وزنه های تعادلی که از واژگونی جلوی تراکتور در زمان بلند کردن وسیله جلو گیری می کند؛ عمل کنند. روش دیگر بکار گیری وزنه جلواست که با سوار کردن یک قلاب خاص به جلوی تراکتور انجام می گیرد، تا وزنه های سنگین بزرگی که شکل خاصی دارند بر روی آن سوار شوند که این وزنه ها را با توجه به نیاز کا خاصی که قرار است انجام دهیم؛ می توان سوار یا پیاده کرد.

موقعیت های چرخ
در بسیاری از مزارع، مقدار قابل توجهی از عمر کاری تراکتور در انجام وجین کردن محصولات ردیفی سپری می شود و از آنجا که همۀ محصولات ردیفی در پهنای ردیفی استانداردی کشت نمی شوند، لازمست که تراکتور این قابلیت را داشته باشد که بتوان مسیر آن را با توجه به محصول متناسب نمود. بعنوان مثال، اگر سیب زمینی در ردیف هایی با فاصلۀ mm711 کشت می شود؛ بمنظور اینکه چر خ های تراکتور از بین ردیف ها عبور کند و به محصول هم صدمه ای نزند؛ باید چرخ ها در مضربی از mm711 تنظیم شوند. تنظیم چرخ معمولاًmm1422=mm 711 × 2 می باشد.

چغندر قند در ردیف هایی با فاصلۀ mm457 کشت می شود. بنابراین موقعیت های مرکزی چرخ ها می تواند mm1371= mm357 × 3 یا mm1828= mm457 × 4 باشد.
بمنظور انجام این تغییرات و تنظیمات برای چرخ های جلوی تراکتور، اکسل جلو را بصورت 3 تکه می سازند. هرتکه با تعداد مناسبی سوراخ ساخته می شود که به چرخ های جلو این اجازه را می دهد که با گام های 5 سانتیمتری از هم فاصله داشته باشند (شکل....). دیده خواهد شد که محور یکی از تکه های اکسل تقریباً در مرکز تراکتور در زیر رادیاتور قرار دارد. نزدیکترین فاصله قابل دسترس در تنظیم چرخ ها در تراکتور های چند منظوره، معمولاً حدود m1.29 است؛ در حالیکه حداکثر عرض ممکن است به m2.32 هم برسد.

بمنظور رسیدن به همین تغییرات در چرخ های عقب، از صفحات مدور مقعر چرخ استفاده می شود که ممکن است در موقعیت های متفاوت بسته شوند تا به طوقۀ چرخ این صفحات مدور مقعر همچنین ممکن است بصورت مقعر به طرف داخل یا خارج باشند. شکل زیر تنظیمات مختلف چرخ های عقب را نشان می دهد.