يتم تصميم إطارات الشاحنات الثقيلة بناءً على التحديات الفريدة والكبيرة التي تواجهها في  ساحة العمل، وهذا الأمر يعد تحدياً كبيراً بالنسبة للكثير من الشركات المصنعة للإطارات، فـ يجب أن تكون إطارات الشاحنات تتحمل الأوزان الهائلة، وقابلة للتعامل مع الظروف الجوية القاسية بأنواعها ويمكنها العمل بشكل مكثف لأوقات طويلة بدون راحة، وهذه الاحتياجات الصعبة تتطلب إنشاء تصاميم تركز على توزيع الحمولة وتثبيت المركبات على الطريق، بينما يتركز الجهد الأكبر على التصميم الهندسي الداخلي والخارجي للإطارات والذي يحدد فيما إذا كان الإطار القادم هو الخيار المناسب لهذه الفئة أم لا، وفيما يلي نستعرض لك أبرز الخصائص التي تفرّق بين إطارات الشاحنات و إطارات السيارات العادية.

١- التصميم الهيكلي المعزز

تتلخص التعزيزات الهيكلية في تطوير جدرانٍ جانبية سميكة ومقواة تحتوي على طبقات إضافية من النايلون أو الفولاذ وذلك بغرض تحمل الأوزان الشديدة ومقاومة التشوهات المتوقع حدوثها بسبب الضغط الكبير، بينما من جانب آخر يتم تعزيز الطبقات الداخلية لتصل إلى أكثر من ١٠ طبقات مقارنة بـ ٦ طبقات في إطارات السيارات كحدٍ أقصى، مما يزيد من مقاومة الثقوب وتقليل مستويات التآكل غير المرغوب، وأخيراً يتم تعزيز الإطارات بحزام فولاذي حلزوني يعمل على تعزيز الثبات عند السرعات العالية وتحمل الصدمات والمطبات الشديدة.

٢- القدرة على تحمل الأوزان الضخمة

وفقاً لما نشرته الجمعية الأوروبية لمصنعي الإطارات (ETRMA) فإن الإطارات المصممة للشاحنات الثقيلة قادرة على تحمل عشرة أضعاف ما تتحمله إطارات السيارات العادية وذلك نظراً للفرق الهائل بين قدرة التحمل وضغط الهواء الداخلي للإطارات.

• مؤشر الحمولة: في الشاحنات (بين ١٢٠-١٥٠) بينما في السيارات (بين ٧٠ - ١٠٠) والفرق بينهما عدد لا بأس به من الأطنان.
• ضغط الهواء الداخلي: في الشاحنات (بين ١٠٠ - ١٢٠ psi) مقارنة بـ (٣٠-٤٥) psi في السيارات العادية.

٣- نقشات المداس المتخصصة

تبعاً لما تتطلبه الإطارات من تنوعٍ في أشكالها الداخلية وتراكيب التصنيع، فهي كذلك بحاجة إلى تقنيات هندسية خاصة بتصميم نقشات المداس وفقاً للظروف البيئية التي تعمل فيها هذه الإطارات، ومما يميز إطارات الشاحنات عن غيرها فيما يتعلق بالمداس، هو الأخاديد العميقة والمتعرجة والتي تعمل على تصريف المياه والأوحال بشكل سريع مما يوفر مساحة تماسٍ أكبر مع الطريق لتثبيت الإطارات ومنع حدوث ظاهرة الانزلاق المائي، بينما تتكون هذه النقشات من كتلٍ مطاطية صلبة جداً لتتحمل المطبات والصدمات بكل قوة ومرونة.

وخلاصة الأمر أن إطارات الشاحنات تختلف بشكل جذري عن إطارات السيارات العادية، وذلك تبعاً للاحتياجات المختلفة التي تتطلبها كلٌ من هذه الإطارات، فضلاً عن التركيز على توسعة مساحة التماس مع الطريق، وتعزيز الجدران الداخلية للإطار لتوفير قوة كافية لتحمل الضغط الحاصل على الإطارات أثناء نقل الحمولة.

تتميز إطارات الشاحنات تبعاً للاحتياجات التي تسدها، وذلك لأنها جزء وظيفي من الشاحنات لا يمكن أن يتم التعامل معه منفرداً بدون النظر إلى البيئة التي يعمل فيها والمناخ الذي يؤثر عليه، ولكن في هذا المقال سوف نركز على فهم الأسباب الهندسية والفيزيائية التي تفرض على الإطارات أن تكون عريضة ومتعددة.

توزيع الوزن وحماية البنية التحتية

عندما تحمل الشاحنة حمولة تصل إلى ٥٠ طناً فأكثر، فإن القوة الناتجة عن وزن الحمولة تخضع للمعادلة الفيزيائية التالية(الضغط(P)=القوة(F)\مساحة السطح(ِA).)  ولنشرح هذه المعادلة بشكل مبسّط، إن الضغط يتناسب بشكل طردي مع القوة الناتجة بينما يتناسب عكسياً مع مساحة السطح، فكلما زادت مساحة السطح المسلط عليه الضغط كلما انخفض مستوى الضغط الكلي وقلّت القوة الناتجة عن هذا التفاعل الفيزيائي، وعملية زيادة المساحة تتم من خلال صفتين للإطارات وهما عرض المداس وتعدد الإطارات، فـ عندما نضع إطارات أكثر تتمتع بمداس عريض فإن الضغط على جميع الإطارات يصبح أقل مما هو عليه فيما لو كان العكس، وهذه العملية تساهم بشكل كبير في تحسين تجربة القيادة وإطالة عمر الإطارات كلها، والفارق الذي يحدثه هذا التوزيع على البنية التحتية كبيرٌ جداً يتلخص من خلال النقطتين التاليتين:

• تقليل تكاليف صيانة الطرقات: تؤثر الإطارات الرفيعة على الأسفلت بشكل كبير نتيجة تركيز الضغط على مساحة صغيرة مما يصنع حفراً في الطرقات ونتيجة لذلك يتكبد الاتحاد الأوروبي ٣,٥ مليار يورو سنوياً على تكاليف صيانة الطرق التجارية.
• التباين الجغرافي: في دول مثل السويد وفنلندا حيث تسود الطرق الجليدية والثلجية بشكل متكرر طوال السنة، يتم استخدام إطارات أعرض مما هي عليه في الحالات الطبيعية تصل إلى ٥٠ سم وكل هذا الاختلاف في عرض الإطارات يتغير تبعاً لنوع الطرقات وقدرتها على تحمل الضغط.

الثبات الديناميكي ضد المناخ

لا يتوقف تصميم إطارات الشاحنات بشكل عريض ومتعدد إلى سبب واحد بل يصل إلى التأثيرات الديناميكية التي تتعامل مع العوامل الطبيعية مثل الرياح العاتية الجانبية والتي تُحدث قوى قصٍ جانبية تهدد بانقلاب الشاحنة، أو المنعطفات الحادة التي تزداد فيها قوة الطرد المركزي مع تزايد السرعة والكتلة، وهذه التأثيرات التي لا يمكن تفاديها في سياق العمل التجاري أو اللوجستي تجعل من الإطارات العريضة قطعة يجب الحصول عليها بالنسبة لجميع سائقي الشاحنات التجارية الثقيلة.

• دور الاحتكاك الساكن والاحتكاك الحركي:

تزداد قوة الاحتكاك الساكن مع زيادة مساحة التلامس بين الإطارات والأسفلت، مما يمنع انزلاق الإطارات عند التسارع والكبح المفاجئ، بينما الاحتكاك الحركي يلعب دوراً في تبديد وتشتيت الطاقة الحرارية الناتجة عن الحركة، ولها تعمد العديد من الشركات المصنعة للإطارات إلى إضافة مزيج من السيليكا والمطاط الصناعي لتحقيق توازن بين المرونة ومقاومة الحرارة.

• التطورات الحديثة لتثبيت الإطارات:

مع تزايد حوادث السير الناتجة عن عمليات انزلاق الإطارات بسبب الطرق الرطبة أو الأجواء الممطرة تم اعتماد أنظمة وتقنيات جديدة في تصميم مداس الإطارت يعزز من مقاومة الانزلاق، مثل الأخاديد العميقة والتي تعمل على توفير مساحة لتصريف المياه والطين والعوائق الأخرى بشكل أسرع مما يعطي الإطارات مساحة تماس أكبر مع الطريق، وهذا كله وسيلة لمواكبة التطورات الحاصلة على الطرق والشاحنات ومواد التصنيع، والتي توجب التطوير المستمر.

درجات الحرارة في الإطارات

عندما تدور الإطارات بسرعات مختلفة على الطرق الأسفلتية تنتج طاقة حرارية كـ ناتج طبيعي لعملية الاحتكاك الداخلي بين المطاط والطريق، وجانبياً مع الهواء وهذه الحرارة يمكنها أن ترتفع إلى مستويات عالية خصوصاً إذا كانت مساحة مداس الإطار ضيقة، أو كان عدد إطارات الشاحنة قليل وغير مزدوج، مما يؤدي في بعض الحالات إلى انفجار الإطار بشكل مريع جداً، ولهذا فإن وجود عدد كبير من الإطارات يساهم بتوزيع الناتج الحراري الكلي وذلك لأن زيادة مساحة التلامس بين الشاحنة والطريق قد زادت، مما يقلل الحمل على كل إطار ويزيد من العمر الافتراضي للإطارات جميعاً، وتؤكد الشركات المصنعة على أن زيادة عدد الإطارات يقلل من احتمالية انفجار الإطارات بنسبة تصل إلى ٣٥% هذا بالنسبة لزيادة محسوبة بمقدار ٢٠% من عدد الإطارات الكلي.

توفير أمان ودعم في حالات الطوارئ

تمتلك الشاحنات الثقيلة من ١٠ إلى ١٨ إطاراً في بعض الموديلات والأنواع، وهذا العدد الكبير من الإطارات يوفر طبقة أمان إضافية على الشاحنة، وخصوصاً إذا كانت الإطارات من الأنواع العريضة و المتعددة فهذه  تعطي الشاحنة قدرة على الاستمرار في السير حتى مع حدوث عطلٍ في أحد الإطارات، من دون فقدان السائق السيطرة الكلية على الشاحنة، هذه الميزة الفريدة تعطي الشاحنات إمكانية عالية في تجنب التوقف المستمر نتيجة الأعطال، والتي تمثل خطراً على السائقين الآخرين، لأن الشاحنات المتعطلة سوف تشغل جانباً من الطريق السريع الذي يتميز بعدم توفر مساحات للصيانة.

آلية التعويض التلقائي: عند فقدان أحد الإطارات، يتوزع الحمل تلقائياً في الشاحنة على الإطارات المجاورة بفضل وجود الأنظمة التالية:

• أنظمة التعليق الهوائي (Air Suspension): والتي تعتبر وسيلة لتعديل ضغط الهواء داخل الإطارات السليمة.
• حساسات الضغط الإلكترونية(TPMS): وهي حساسات تنبه السائق في حالة حدوث اختلال مفاجئ في ضغط الهواء داخل الإطارات مما يساهم في تلاحق المشكلة مباشرة.

الإطارات العريضة كما يوحي اسمها من أول وهلة، إطارات بمساحة تلامس أكبر من غيرها، وقياس عرض الإطارات يرتبط بشكل مباشر مع خصائص الثبات والأداء المختلفة، وبالنسبة للشاحنات فإن الإطارات العريضة لها تأثير كبير على أداء الشاحنة على مختلف الطرقات والحمولات، وتالياً نوضح لك أيها القارئ التأثيرات المختلفة للإطارات العريضة  وفقاً لاختلاف الطرق.

على الطرق الإسفلتية الجافة: عندما تكون الطرقات الإسفلتية جافة تماماً هذا يعني أن لدينا خبراً سيئاً وآخر جيداً، الخبر السيء أن درجة حرارة الإطارات سوف ترتفع بشكل أكبر، والخبر الجيد أن الإطارات سوف تكون أكثر ثباتاً على المسار، وبين هذين الخبرين يأتي تأثير الإطارات العريضة ليوفر للشاحنة تسارعاً أكبر وانطلاقاً مميزاً نظراً لاتساع مساحة الاحتكاك على الطريق مما يعني عزماً أكبر، إضافة إلى تعزيز مستوى الثبات فهنا الشاحنات الثقيلة يمكنها أن تنعطف بسرعات أكبر وبدون قلق لأن الإطارات العريضة توفر ثباتاً عالياً على الطريق مما يزيد من مقاومة الطرد المركزي.

على الطرق الشتوية والمثلجة: الإطارات العريضة تتوفر بمساحة أكبر في المداس مما يعطي الأخاديد إمكانية أكبر على تصريف المياه والثلوج والعوائق بشكل أكثر سلاسة، وفي الطرقات المبللة أو التي تتراكم عليها الثلوج تكون الحاجة ملحة لتوفير قوة احتكاك كافية لتثبيت الشاحنة، وبما أن الإطارات العريضة تأتي بشقوق أكبر فهي قادرة على سد هذا الاحتياج، لذلك فإن تزويد شاحنتك بإطارات عريضة يمكنّك من القيادة على الطرق الجافة والمبللة والمثلجة بكل الظروف وأمام كل التحديات.

على الطرق الوعرة والجبلية: بالنسبة للشاحنات التي تعمل في الطرق الجبلية والوعرة والمناطق الإنشائية وما شابه ذلك، فإن الإطارات العريضة والمتعددة خيار ممتاز، كونها تأتي بسمكٍ أكبر من الإطارات العادية مما يعني مقاومة أكبر للثقب والتشقق، مع إمكانية التعامل مع الحالات الطارئة بفضل وجود الإطارات المتعددة والمزدوجة.

مع كل ميزة في أي صناعة كانت لا بد من ظهور التحديات والنقاط السلبية على الواجهة، ولكي نفي المقال حقه سوف نبين التحديات والسلبيات المحتملة التي قد تواجهها عندما تستخدم الإطارات العريضة والمتعددة على شاحنتك الثقيلة والمتوسطة.

زيادة الضوضاء:

تصدر الإطارات العريضة ضوضاء أكثر مقارنة بالإطارات القياسية المعتادة، وهذا الأمر ليس بالمشكلة الكبيرة ولكنه مزعج بالنسبة للسائقين الذين يقطعون مسافات طويلة، ويمكن أن يكون سبباً في زيادة الشعور بالإجهاد عند السائقين.

التناسب مع العجلات:

في بعض الحالات لا يتم اختيار مقاسات مضبوطة بشكل صحيح على حجم العجلات، مما يجعل الإطارات غير فعالة بشكل كبير في زوايا الانعطاف والمناورات بشكل خاص، إضافة إلى زيادة مستويات التآكل غير المتساوي.

استهلاك الوقود:

بشكل طبيعي فإن زيادة عدد الإطارات والمساحة الملامسة للإسفلت يؤدي إلى زيادة في استهلاك الوقود، ولكن يمكن تجنب ذلك من خلال اختيار إطارات ذات جودة عالية مثل التي تقدمها شركة دربك السعودية للإطارات.