Czy opony pneumatyczne są przestarzałe?

Zawieszenia adaptacyjne ze współczynnikami korekcji rzędu milisekund stają się głównym nurtem pojazdów użytkowych. Zawieszenia pneumatyczne są powszechne w samochodach dostawczych i niektórych SUV-ach od pewnego czasu.

Dlaczego opony pneumatyczne są konieczne lub pomocne w pojazdach wyposażonych w takie zawieszenia?

Rozumiem, dlaczego potrzebna jest opona do noszenia: powłoka cierna na kołach wymaga wymiany. W ostatnich latach rozpowszechniło się bardzo niskoprofilowe opony do pojazdów drogowych, ale o ile wiem, wciąż są pneumatyczne. Dlaczego? Wadami nadmuchiwanych opon jest to, że działają one słabo, gdy są niewłaściwie napompowane i podlegają awarii, w tym katastrofalnej dekompresji. Jakie są ich zalety? Na przykład, czy zapewniają reakcje tłumienia, których nie można odtworzyć za pomocą zawieszenia pneumatycznego lub adaptacyjnego?

Opona pneumatyczna zapewnia mechaniczne „odsprzęgnięcie” najmniejszych zmian nawierzchni drogi (najwyższe częstotliwości), obejmujące niewielką „nieresorowaną masę” (guma bieżnika) i sprężynę (ciśnienie powietrza) działającą na „sprężynę” masa ”koła i osi.

Zawieszenie pojazdu (sprężyny, amortyzatory itp.), Pracujące między osią a ramą pojazdu, odsprzęga większe, wolniejsze (niższe częstotliwości) zmiany powierzchni drogi. W takim przypadku cały zespół opona + koło + oś jest uważany za „masę nieresorowaną”.

Chociaż istnieją inne konstrukcje opon, które mają podobne właściwości, są one generalnie cięższe i znacznie bardziej skomplikowane w produkcji. Przynajmniej na razie opona pneumatyczna pozostaje najbardziej opłacalnym sposobem na osiągnięcie pożądanej ogólnej wydajności. (Nie wspominając o tym, że cała infrastruktura obsługi pojazdów jest obecnie skonfigurowana do obsługi opon pneumatycznych).

Chociaż nie widzę, aby w najbliższym czasie stały się przestarzałe, podajesz kilka wspaniałych punktów, które naprawdę zmusiły mnie do myślenia. Pomyślałem o niektórych zaletach opon pneumatycznych, które przezwyciężyły niektóre przypadki krawędzi, ale w rzeczywistości wszystkie sprowadzają się do tego samego:

Każdy występ spowoduje punkt skupienia ciężaru, który zwykle rozkłada się na całą powierzchnię styku opony.

Opona pneumatyczna do pewnego stopnia zniekształci takie występy. Gdyby cały ciężar zwykle podtrzymywany przez oponę był skoncentrowany na małym obszarze, mogłoby to spowodować uszkodzenie powierzchni drogi lub opony. Oto kilka przykładów:

• Mała skała na drodze: Skała może bezpiecznie zmiażdżyć; lub może pingować z dużą prędkością; lub może osadzić się w oponie, powodując uszkodzenie opony i nawierzchni drogi w wielu punktach dalej; lub może pęknąć na powierzchni drogi i zatopić się w miejscu, w którym woda może dostać się i zamarznąć, powodując więcej szkód.
• Odsłonięta konstrukcja metalowa: zawieszenie może zapewnić, że uderzenie dynamiczne nie będzie zbyt silne, ale ciężar skoncentrowany na jednym ostrym zakręcie może znacznie przeciąć lub wgnieść twardą oponę.
• Wjeżdżanie na krawężnik: wielokrotne wjeżdżanie na krawężnik zużyłoby narożnik krawężnika znacznie szybciej niż opona pneumatyczna, która zniekształciłaby się i zaczęła obciążać górną część krawężnika, zanim ciężar został całkowicie zdjęty z dolnej bok.
• Wypadki: Ludzka noga (na przykład) dosłownie przejechana przez oponę pneumatyczną, choć wcale nie jest przyjemna, doznałaby znacznie mniej uszkodzeń niż twarda opona. Twarda opona prawdopodobnie zmiażdży / rozbije kości na bardzo małe kawałki i całkowicie zniszczy mięśnie i naczynia krwionośne, spłaszczając je do fragmentów kości.

Myślę, że jest jeszcze jedna zaleta, która nie pasuje do powyższej kategorii:

• Opony pneumatyczne są regulowane: można obniżyć ciśnienie powietrza, aby uzyskać większą powierzchnię styku (a tym samym przyczepność) w śliskich warunkach i podnieść ciśnienie, aby zmniejszyć tarcie, jeśli przyczepność nie stanowi problemu.

Częścią odpowiedzi jest to, że dynamika opon pneumatycznych jest dobrze poznana. W podstawowej geometrii zawieszenia kąty kółka i sworznia przyczyniają się do utworzenia szlaku pneumatycznego, który zapewnia powrót do siły środkowej podczas pokonywania zakrętów.

To samo odkształcenie plastra stykającego się z oponą, gdy występuje przy agresywnym układzie kierowniczym, przyspieszeniu lub hamowaniu, pozwala oponie na większą przyczepność niż gdyby była solidna, i zwiększa czas reakcji całego pojazdu na określony wkład. Jest tam słaby punkt, ponieważ płaska opona nie reaguje, ale sztywna opona zbyt łatwo zrywa przyczepność.

Nie oznacza to, że nie można przezwyciężyć tych czynów przez aktywne zawieszenie, ale zawieszenie musiałoby aktywnie deformować się w kierunkach, które nie są obecnie rozważane. Najnowocześniejsze, sterowane komputerowo zawieszenie bardzo szybko zmienia profil reakcji amortyzatora, ale nie aktywnie regulują kąta skrętu koła kierownicy lub pochylenia koła.

jhabbott wymienia kilka wspaniałych powodów dalszego używania opon pneumatycznych, oto kilka dodatkowych powodów:

1. Opony pneumatyczne są tanie w produkcji
2. Opony pneumatyczne wykonują zadanie przy niewielkiej konserwacji.
3. Awarie opon pneumatycznych można łatwo naprawić w terenie.
4. Podobne opony mogą być stosowane w wielu różnych pojazdach, a nawet w różnych typach pojazdów.

Natomiast w przypadku awarii aktywnych zawieszeń są one drogie, nie nadają się do naprawy w terenie i wymagają specjalistycznych części.

Aby dodać do innych odpowiedzi, opona pneumatyczna pochłania większość niewielkich uderzeń, wygładzając zmiany obciążenia na kołkach, wahaczu i łożyskach. Po zamontowaniu twardej opony będziesz musiał przeprojektować zawieszenie, aby poradzić sobie ze znacznie większym obciążeniem chwilowym od małych nierówności.

Ponadto, podczas jazdy po żwirze, opony pneumatyczne mają największą powierzchnię styku ze względu na pochłanianie wysokich plam (żwiru).