لاستیک‌های رادیال نسبت به لاستیک‌های قطری چه مزایایی برای خودروهای سواری دارند؟

تفاوت‌های ساختاری بین لاستیک‌های رادیال و کاتان

ساختار لاستیک رادیال و مزایای ساختاری آن

تایرهای رادیال دارای تسمه‌های فولادی هستند که به صورت عمود بر الگوی باند روی آنها امتداد یافته‌اند و مناطق مجزایی ایجاد می‌کنند که در آنها دیواره‌ها می‌توانند به طور مستقل از بخش میانی تایر خم شوند. دلیل عالی بودن این ساختار این است که حتی هنگام حرکت روی ناهمواری‌ها نیز تماس مناسب تایر با زمین حفظ می‌شود، در حالی که بخش‌های جانبی قادر به جذب ضربه‌های ناشی از جاده‌های ناهموار هستند. مهندسان تایر در واقع دریافته‌اند که این طراحی در مقایسه با طرح‌های قدیمی تر بایاس-پلای، حدود ۱۸ تا ۲۲ درصد از تولید گرما در داخل تایر کم می‌کند. علاوه بر این، از آنجا که این بخش‌های انعطاف‌پذیر مختلف بهتر با یکدیگر کار می‌کنند، وزن به‌طور یکنواخت‌تری روی سطح تایر توزیع می‌شود. این بدین معناست که تایرهای رادیال عمر طولانی‌تری دارند، به‌ویژه زمانی که به‌طور منظم در خودروهای مدرن و در سرعت‌های بزرگراهی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

طرح تایر بایاس-پلای و محدودیت‌های ذاتی آن

تایرهای بایاس دارای این رشته‌های نایلونی هستند که به صورت لایه‌لایه و در زاویه‌ای حدود ۳۰ تا ۴۰ درجه نسبت به سطح تایر روی یکدیگر قرار گرفته‌اند و الگویی شبیه به طرح تقاطعی سفت ایجاد می‌کنند. این تایرها برای حفظ ثبات در سرعت‌های پایین و هنگام عبور از زمین‌های ناهموار عملکرد خوبی دارند، اما وقتی سرعت از حدود ۷۲ کیلومتر بر ساعت (۴۵ مایل بر ساعت) فراتر رود، مشکلاتی به وجود می‌آید. نحوه بافته شدن این لایه‌ها باعث می‌شود کل تایر مانند یک قطعه بزرگ انعطاف پیدا کند تا جایی که بخش‌های جداگانه، و در نتیجه حدوداً ۳۴ درصد مقاومت بیشتری هنگام حرکت ایجاد می‌شود. و حدس بزنید چه اتفاقی می‌افتد؟ لایه سطحی تایر به دلیل تلاش اضافی برای حرکت، در حین رانندگی شهری معمولی بسیار سریع‌تر ساییده می‌شود.

جهت‌گیری لایه‌ها و انعطاف‌پذیری: رادیال در مقابل بایاس پلی

ویژگی	چرخ‌های شعاعی	چرخ‌های بافته شده با زاویه گرد
جهت‌گیری رشته‌ها	۹۰° از خط مرکزی سطح تایر	لایه‌های مورب ۳۰–۴۰°
مواد اولیه	نوارهای فولادی + دیواره‌های نساجی	چندین لایه رشته نایلونی
الگوی انعطاف	حرکت مستقل دیواره جانبی/سطح تایر	انعطاف یکپارچه سطح تایر و دیواره جانبی
تبعید گرما	کارآمد از طریق مناطق جداگانه	محدود به دلیل ساختار لایه‌ای

تسمه‌های فولادی متعامد تایر رادیال، تغییر شکل قابل پیش‌بینی الگوی بندی را در هنگام پیچش فراهم می‌کنند، در حالی که لایه‌های مورب تایرهای بایاس نقاط تنش نامنظمی ایجاد می‌کنند که دقت فرمان‌دهی را کاهش می‌دهند. وسایل نقلیه سواری مدرن به شدت از ساختار رادیال حمایت می‌کنند، به طوری که بر اساس داده‌های تولید سال ۲۰۲۳، ۹۲ درصد از ماشین‌های جدید از تایرهای رادیال استفاده می‌کنند.

عملکرد عالی در جاده تایرهای رادیال

فرمان‌پذیری، چسبندگی و پیچ‌گیری در شرایط خشک و مرطوب

لاستیک‌های رادیال معمولاً در شرایط رانندگی پویا عملکرد بهتری نسبت به لاستیک‌های کلاسیک (bias-ply) دارند، زیرا دیواره‌های جانبی انعطاف‌پذیرتری و بخش‌های آج طراحی‌شده‌تری دارند. هنگامی که خودرو دور می‌زند، ساختار رادیال اجازه می‌دهد تا سطح تماس لاستیک به‌صورت یکنواخت‌تری صاف شود که این امر به‌طور قابل توجهی چسبندگی را بهبود می‌بخشد. برخی تحقیقات اخیر در مهندسی لاستیک نشان می‌دهد که این موضوع می‌تواند چسبندگی را در سطوح مرطوب حدود ۲۷٪ افزایش دهد. نحوه توزیع فشار روی لاستیک به جلوگیری از پدیده مخرب هیدروپلنینگ در باران کمک می‌کند و در عین حال پاسخ‌گویی مناسبی هنگام گردش تند در جاده‌های خشک فراهم می‌کند. چیزی که واقعاً آن‌ها را متمایز می‌کند، تسمه‌های فولادی شبکه‌ای زیر آج است که در مدیریت نیروهای جانبی در هنگام دور زدن شدید کمک می‌کنند؛ چیزی که لاستیک‌های معمولی bias-ply قادر به رقابت با آن نیستند، زیرا آن‌ها به جای آن به لایه‌های نایلونی متکی هستند.

ثبات در سرعت بالا و پاسخ‌گویی فرمان

هنگام حرکت با سرعت بیش از ۵۰ مایل در ساعت، لاستیک‌های رادیال به دلیل تسمه‌های تاج تقویت‌شده‌ای که از پیچ‌خوردگی خارپاکن جلوگیری می‌کنند، واقعاً از نظر پایداری برجسته هستند. آزمایش‌ها نشان داده‌اند که این طراحی لاستیک‌های رادیال حدود ۱۹ درصد از تجمع گرما در مقایسه با لاستیک‌های قدیمی تور-پیچی (bias-ply) کاسته می‌شود، که اهمیت زیادی دارد، چون گرمای زیاد عامل اصلی پنچر شدن در سفرهای طولانی جاده‌ای است. چیزی که لاستیک‌های رادیال را خیلی خوب می‌کند، حفظ شکل آن‌ها حتی در حالت بارگیری است، بدین معنا که هرچه راننده با فرمان انجام دهد، دقیقاً به حرکت واقعی خودرو تبدیل می‌شود. به همین دلیل است که امروزه تقریباً تمام خودروهای جدید به‌صورت استاندارد با لاستیک‌های رادیال تجهیز می‌شوند.

مزایای ایمنی در هنگام مانورهای اضطراری

لاستیک‌های رادیال دارای سیستم تسمه‌ای لایه‌ای هستند که باعث می‌شود در مواقع ترمز ناگهانی یا چرخش‌های اضطراری به شکل قابل پیش‌بینی عمل کنند. در مقابل، لاستیک‌های بایاس-پلای متفاوت هستند و تنها یک‌دفعه اصطکاک خود را از دست می‌دهند. لاستیک‌های رادیال بهتر کار می‌کنند زیرا به تدریج زاویه لغزش را افزایش می‌دهند و به رانندگان حدود نیم ثانیه زمان اضافی برای واکنش می‌دهند. طبق گزارش‌های اخیر ایمنی لاستیک در سال ۲۰۲۳، این رفتار کنترل‌شده در تغییر شکل، در لحظات ترسناک ترمز شدید که بیشتر رانندگان از آن می‌هراسند، به طور متوسط احتمال برخورد را تا حدود یک سوم کاهش می‌دهد. مزیت دیگر این است که این لاستیک‌ها هنگام تغییر سریع خط حرکت، انعطاف جانبی بسیار کمی دارند؛ چیزی که در لاستیک‌های بایاس-پلای به دلیل الگوی ساختار مورب آن‌ها مشکل‌ساز است.

راحتی بیشتر در رانندگی و کاهش سر و صدای جاده

طراحی انعطاف‌پذیر دیواره جانبی و جذب ضربه در لاستیک‌های رادیال

لاستیک‌های رادیال به دلیل ساختار خاصشان، راحتی سواری را بهبود می‌بخشند. تسمه‌های فولادی در این لاستیک‌ها به صورت عمود بر الگوی بندی تایر کشیده شده‌اند. این موضوع بدین معناست که دیواره‌های لاستیک هنگام عبور از جاده‌های ناهموار می‌توانند به طور مستقل خم شوند. این لاستیک‌ها در واقع ناهمواری‌ها، ترک‌ها و قطعات کوچک روی سطح جاده را حدود ۲۵ درصد بهتر از لاستیک‌های قدیمی نوع ترسی (Bias Ply) تحمل می‌کنند. نکته دیگری که به نفع این لاستیک‌ها است، فناوری خاصی درون آن‌هاست که سر و صدای ناشی از جاده را کاهش می‌دهد. با تنظیم نحوه حرکت هوا در شیارهای لاستیک، سازندگان موفق شده‌اند بر اساس آزمایش‌های آزمایشگاهی، سطح سر و صدای داخل کابین را حدود ۸ دسی‌بل کاهش دهند. اکثر رانندگان این تفاوت را در سفرهای طولانی یا رانندگی در شهر که سر و صدای مداوم جاده آزاردهنده می‌شود، متوجه خواهند شد.

مقایسه نرمی سواری: رادیال در مقابل ترسی

تایرهای کات-پلی تمایل دارند حدود ۵۰ درصد ارتعاشات با فرکانس بالا را به دلیل لایه‌های سفت عرضی خود منتقل کنند. اما تایرهای رادیال به شیوه‌ای متفاوت عمل می‌کنند و نیروهای وارد شده از جاده را در سطح وسیع‌تری که با آسفالت تماس دارند، پراکنده می‌کنند. آزمایش‌های انجام‌شده روی وسایل نقلیه واقعی نشان می‌دهد که تایرهای رادیال در سرعت‌های بزرگراهی، ارتعاشات ناشی از ریل صندلی را در مقایسه با مدل‌های قدیمی کات-پلی تقریباً ۳۸ درصد کاهش می‌دهند. این تفاوت در دنیای واقعی نیز قابل توجه است. اکثر افرادی که هر روز در شهرها رانندگی می‌کنند، رانندگی بسیار نرم‌تری با تایرهای رادیال گزارش می‌دهند. بررسی‌های اخیر نشان می‌دهد که تقریباً ۷۲ درصد از رانندگانی که به راحتی خودرو توجه دارند، تایرهای رادیال را برای تردد روزمره در شهر ترجیح می‌دهند و نه گزینه‌های سنتی کات-پلی.

بهره‌وری سوخت و مقاومت غلتشی کمتر

چگونه تایرهای رادیال مقاومت غلتشی را کاهش می‌دهند

لاستیک‌های رادیال در مقایسه با طرح‌های قدیمی مورب (bias ply)، بین ۱۰ تا ۱۵ درصد مقاومت غلتشی کمتری دارند و این بخاطر تقویت‌کننده‌های فولادی در ساختارشان به همراه دیواره‌های انعطاف‌پذیرشان است. آنچه اینجا اتفاق می‌افتد این است که تسمه‌های فولادی باعث می‌شوند لایه رویه به خوبی با سطح جاده تماس پیدا کند و در عین حال از اتلاف انرژی جلوگیری شود. در همین حال، نحوه ساخت لایه‌های رادیال اجازه می‌دهد هر دیواره جانبی به صورت مستقل حرکت کند که این امر باعث کاهش اصطکاک غیرضروری می‌شود؛ اصطکاکی که فقط سوخت را بدون هدف مصرف می‌کند. بر اساس تحقیقات NHTSA در سال ۲۰۲۴، حتی بهبود کوچکی معادل ۵ درصد در مقاومت غلتشی، سالانه منجر به صرفه‌جویی حدود ۷٫۹ میلیون گالن بنزین در میان تمام خودروهای سواری می‌شود. وقتی به این موضوع فکر کنیم، واقعاً قابل توجه است.

ویژگی طراحی	چرخ‌های شعاعی	چرخ‌های بافته شده با زاویه گرد
تولید گرما	۲۰٪ کمتر	بالا
انعطاف‌پذیری دیواره جانبی	بهینه‌سازی شده	محدود

تأثیر بر مصرف سوخت و صرفه‌جویی بلندمدت در هزینه‌ها

هر کاهش ۳ درصدی در مقاومت غلتشی، باعث بهبود ۱ درصدی در مصرف سوخت می‌شود. برای رانندگانی که به‌طور متوسط ۱۲٬۰۰۰ مایل در سال رانندگی می‌کنند، این امر به معنای صرفه‌جویی سالانه ۱۸۰ دلاری در هزینه سوخت با استفاده از تایرهای رادیال است. در طول عمر ۶۵٬۰۰۰ مایلی تایر، رانندگان حدود ۹۷۵ دلار صرفه‌جویی می‌کنند و این مقدار تفاوت اولیه در هزینه تایر را جبران می‌کند.

پراکندگی گرما و بازده انرژی در ساختار رادیال

تایرهای رادیال با استفاده از بندکش‌های فولادی و ترکیبات کف تایر غنی‌شده با سیلیس، گرما را ۳۰ درصد سریع‌تر از تایرهای مورب تقویت‌شده با نایلون پراکنده می‌کنند، همان‌طور که تحقیق مجله Tire Review (۲۰۲۳) تأیید می‌کند. این بازده حرارتی، تخریب لاستیک را کاهش می‌دهد و به همین دلیل عمر کف تایرهای رادیال ۴۰ درصد بیشتر از تایرهای مورب است.

طول عمر بیشتر کف تایر و صرفه اقتصادی کلی

دوام کف تایر و الگوهای سایش در تایرهای رادیال

دلیل اینکه لاستیک‌های رادیال در جاده بسیار طولانی‌تر دوام می‌آورند، کاملاً به نحوه ساخت آنها از پایه بستگی دارد. زیر لایه‌های سطحی، تسمه‌های فولادی قرار دارند که فشار را روی سطح پخش می‌کنند و این بدین معناست که سایش نامنظم با گذشت زمان کمتر اتفاق می‌افتد. آزمایش‌های میدانی نشان می‌دهند که الگوهای سایش عجیب و غریب در مقایسه با لاستیک‌های قدیمی ترسیمی (bias ply) حدود ۳۸٪ کمتر است. نکته دیگری که به نفع این لاستیک‌ها عمل می‌کند این است که دیواره‌های انعطاف‌پذیر آنها اجازه می‌دهد لاستیک همواره تماس صافی با سطحی که بر روی آن حرکت می‌کند داشته باشد و از سایش بیش از حد هم مرکز و هم لبه‌ها جلوگیری کند — چیزی که در بسیاری از مدل‌های سفت ترسیمی مشاهده می‌شود. همچنین به این ترکیبات پیشرفته لاستیکی که تولیدکنندگان امروزه در این لاستیک‌ها استفاده می‌کنند فراموش نکنید. این ترکیبات همچنین تجمع حرارت را به خوبی کنترل می‌کنند، چرا که گرمای زیاد معمولاً مواد سطح لاستیک را سریع‌تر از هر چیز دیگری تخریب می‌کند.

مقایسه میلیومتر متوسط: لاستیک‌های رادیال در مقابل لاستیک‌های ترسیمی

داده‌های آزمایش نشان می‌دهد لاستیک‌های رادیال عمر مفیدی در حدود ۴۰٬۰۰۰ تا ۶۵٬۰۰۰ مایل دارند و در شرایط مشابه، عملکرد بهتری نسبت به لاستیک‌های کاتپلای (۲۵٬۰۰۰ تا ۴۰٬۰۰۰ مایل) با بهبود ۳۵ تا ۴۵ درصدی از خود نشان می‌دهند. گزارش کارایی ناوگان تجاری سال ۲۰۲۴ این تفاوت را به هندسه اثر بخش از نظر انرژی در لاستیک‌های رادیال نسبت می‌دهد که سایش و سایش ناشی از اصطکاک را در هنگام پیچش به حداقل می‌رساند.

مزایای اقتصادی و زیست‌محیطی لاستیک‌های رادیال در طول چرخه حیات

تایرهای رادیال عمر طولانی‌تری نسبت به همتایان لایه‌ای (bias ply) خود دارند، که این بدان معناست که نیاز به تعویض مکرر آنها کمتر است. این موضوع در مجموع منجر به صرفه‌جویی حدود ۱۸ تا ۲۲ درصدی در هزینه‌ها در طی پنج سال مالکیت می‌شود. نکته جالب‌تر نحوه برخورد این تایرها با عملیات روکش‌زنی (retreading) است. به طور متوسط، بدنه تایرهای رادیال حدود ۴٫۲ بار قابل روکش‌زنی هستند، در حالی که این رقم برای تایرهای لایه‌ای تنها ۱٫۸ بار است. این تفاوت در کاهش ضایعات نیز تأثیر واقعی دارد و سالانه حدود ۶۳ درصد بیشتر از مواد تایر را از محل‌های دفن زباله دور نگه می‌دارد. و نباید مصرف سوخت را نیز فراموش کرد. تایرهای رادیال با مقاومت کمتری در مقابل حرکت می‌غلتند و به رانندگان بهره‌وری سوختی بین ۴ تا ۷ درصد بهتر می‌دهند. آژانس حفاظت از محیط زیست گزارش داده است که این بهبود منجر به کاهش تقریباً ۱٫۲ تن دی‌اکسید کربن در هر خودرو پس از طی مسافت ۱۰۰٬۰۰۰ مایل می‌شود. این اعداد از تحقیقات مختلف علم مواد در صنایع گوناگون به دست آمده‌اند.