×
شكل وحجم حافة العجلة لهما تأثير كبير على أداء السيارة من حيث التعامل مع الطرق، واستهلاك الوقود، وراحة الركوب. عندما تكون العجلات أوسع، فإنها توفر عادةً التماسك الأفضل على الطرق الجافة بسبب وجود مطاط أكثر على اتصال مع سطح الطريق. تشير الاختبارات إلى أن ذلك يمكن أن يعزز قدرة المناورة بنسبة تتراوح بين 8 إلى 12 بالمئة. من ناحية أخرى، تميل العجلات الأضيق إلى الدوران بسهولة أكبر، مما يوفر الوقود، حيث تشير الأبحاث التي نشرها معهد مهندسي السيارات (SAE) في عام 2023 إلى خفض استهلاك الوقود بنسبة تتراوح بين 2 إلى 4 بالمئة. كما يلعب عدد الشعاعات (Spokes) دوراً في ذلك. تتميز العجلات المزورة ذات العشرة شعاعات بأنها أخف بنسبة 18 بالمئة مقارنةً بالعجلات ذات الخمسة شعاعات المصنوعة من الصب، مما يعني أن نظام التعليق يتفاعل بشكل أسرع مع مطبات الطريق. يصمم بعض المصنّعين العجلات بشكل خاص لتوجيه تدفق الهواء حول المكابح بشكل أفضل. يساعد ذلك في الحفاظ على برودة أقراص المكابح أثناء القيادة العنيفة، حيث تنخفض درجات الحرارة بمقدار 1.5 درجة مئوية تقريباً، مما يطيل عمر مكونات المكابح المكلفة بشكل عام.
مبدأ القصور الدوراني يوضح لنا لماذا يعادل تقليل وزن يقل بمقدار رطل واحد من الجزء الخارجي للعجلة إزالة ثلاثة أرطال من أي مكان آخر على هيكل المركبة. من ناحية العجلات، يمكن للعجلات المصنوعة من معدن المغنيسيوم الخفيف أن تقلل الكتلة الدورانية بنسبة تصل إلى 22 بالمئة. وهذا يُحدث فرقاً ملحوظاً فعلاً؛ إذ يصبح التوجيه أكثر دقة بشكل ملحوظ تقريباً على الفور، مع ظهور تحسينات خلال نحو 15 مللي ثانية من التحريك. يعرف المهندسون هذه الأيام كل هذه الأمور جيداً. ودائماً يبحثون عن طرق لتقليل الوزن بشكل محدد في الحافة الخارجية للإطار حيث يكون التأثير الأكبر. تشير التجارب إلى أن تقليل وزن الحافة الخارجية بنسبة 10% يؤدي إلى تسارع أسرع بنسبة 1.2% تقريباً، كما يمنح السيارات الكهربائية كفاءة أكبر في عملية الفرملة التوليدية بنسبة 0.8%. تُعد هذه المكاسب الصغيرة مهمة بمرور الوقت بالنسبة للمصنّعين الذين يسعون لتحسين كل جانب من جوانب تصميماتهم.
تُظهر اختبارات SAE International لعام 2023 على الدينامومتر العلاقة المباشرة بين كتلة العجلة وأداء التسارع:
| كتلة العجلة لكل زاوية | متوسط زمن التسارع من 0 إلى 60 ميل/ساعة | فقدان الطاقة الحركية |
|---|---|---|
| 28 رطلاً (حديد) | 6.8 ثانية | 14.7% |
| 21 رطلاً (ألمنيوم) | 6.5 ثانية | 11.2% |
| 16 رطلاً (ألياف كربونية) | 6.2 ثانية | 7.9% |
إن التحسن بمقدار 0.6 ثانية عند الانتقال من الفولاذ إلى ألياف الكربون يوضح سبب استخدام 92٪ من فرق سباقات السيارات الآن عجلات مصنوعة من مواد مركبة أو مزورة.
تُعتبر العجلات الفولاذية الخيار الأمثل للمهام الشاقة لأنها قادرة على تحمل الصدمات دون أن تكون مكلفة. وبحسب اختبارات أجرتها منظمة SAE الدولية، فإن هذه العجلات الفولاذية تتحمل الصدمات بنسبة تصل إلى 37٪ أكثر من العجلات الألومنيومية. ولهذا السبب يختار الميكانيكيون وإدارات الأسطول الفولاذ عند تصنيع شاحنات تستخدم في الطرق الوعرة أو لنقل حمولات ثقيلة جداً. إن الوزن الإضافي للفولاذ يساعد فعلاً في التماسك على الأسطح الزلقة ويتحمل الأوزان الثقيلة، ولكن هناك عيباً أيضاً. فهذه العجلات الثقيلة تؤدي إلى استهلاك وقود أعلى بنسبة تتراوح بين 2 إلى 4٪ مقارنة بالبدائل الأخف وزناً، وذلك فقط لأن المحرك يحتاج إلى جهد أكبر لتدويرها.
يمكن أن تقلل العجلات المصنوعة من سبائك خفيفة الوزن من وزن الأجزاء غير المعلقة بنسبة تصل إلى 25 في المئة، مما يسمح للسيارات بالتسارع بشكل أسرع ويحسن من كفاءة استهلاك الوقود بشكل عام. وهذا أمر مهم للغاية بالنسبة للسيارات الكهربائية التي تحاول زيادة عمر البطارية قدر الإمكان بين الشحنات. وبحسب اختبارات جمعية مهندسي السيارات، فإن الانتقال إلى استخدام سبائك الألومنيوم يقلل زمن التسارع من 0 إلى 60 ميل في الساعة بنسبة تصل إلى نصف ثانية تقريبًا في السيارات الأداء العالي. وميزة أخرى كبيرة هي مقاومة هذه العجلات للصدأ بشكل ممتاز، وهو أمر بالغ الأهمية إذا كان السائق يقود في الكثير من الأمطار أو على الطرق المملحة خلال أشهر الشتاء. أما العيب؟ فإن سعرها يزيد بنسبة تتراوح بين 50 إلى 70 في المئة مقارنةً بالعجلات الفولاذية العادية، ناهيك عن أن إصلاحها بطريقة صحيحة بعد وقوع حادث يتطلب عادةً الذهاب إلى ورش متخصصة بدلًا من أي ميكانيكي محلي.
| المادة | القوة (رطل/بوصة مربعة) | توفير الوزن | الزيادة في التكلفة | أفضل حالة استخدام |
|---|---|---|---|---|
| ألومنيوم مصبوب | 45,000 | 15–20% | 10–20% | موديلات كهربائية للركاب منخفضة التكلفة |
| سبيكة مزورة | 72,000 | 30–35% | 70–90% | سيارات الرياضة عالية الأداء |
| المغنيسيوم | 38,000 | 40–45% | 120–150% | سباقات (الاستخدام قصير المدى) |
| فولاذ | 60,000 | — | — | الشاحنات الثقيلة، الأحمال القصوى |
توفر السبائك المزورة أفضل نسبة بين القوة والوزن ولكنها تتطلب تصنيعًا دقيقًا. يوفر الألومنيوم المصبوب توازنًا اقتصاديًا مناسبًا للاستخدامات الشائعة. يوفر المغنيسيوم خفة شديدة ولكن متانة محدودة - ولهذا يُعيد معظم فرق السباقات تغيير حافات العجلات المصنوعة من المغنيسيوم كل 3 إلى 5 سباقات بسبب الإرهاق الناتج عن الضغط.
تحتوي حافات العجلات المطلية بالكروم على طبقة من سبيكة الزنك-النيكل توفر مقاومة للتآكل تزيد عن 3 إلى 5 مرات مقارنة بالتشطيبات القياسية (SAE International 2023)، وهي مناسبة للمناطق التي تحتوي طرقها على الملح. وعلى الرغم من أنها أثقل بنسبة 22% من الألومنيوم العاري، إلا أن التشطيب المرآتي لها يظل مفضلًا في السادةن الفاخرة وفي مشاهد التخصيص الحضري حيث يكون المظهر هو الأولوية القصوى.
تؤمن الحافات المقاومة للانفجار إطارات السيارة أثناء فقدان الهواء بفضل المقاعد الموسعة للحبال والتلال المدروسة، مما يتيح القيادة لمسافة تصل إلى 50 ميلًا بسرعة 50 ميل في الساعة بعد ثقب الإطارات. أما الإصدارات الحديثة فتستخدم سبائك مقاومة للحرارة لنقل الحرارة الناتجة عن المكابح أثناء القيادة الطويلة بوضعية العرج، مما يعزز السلامة على الطرق السريعة.
تحمل حافات الألمنيوم المزورة مع حلقات تيتانيوم تصل إلى 2.3 مرة من قوى التأثير مقارنة بالوحدات القياسية، مما يجعلها ضرورية للمركبات المدرعة وعربات الإطفاء. وتمكن أنظمة الحافة المعيارية ذات الثمانية مسامير من الاستبدال السريع في الموقع، بينما تمنع قنوات الحافة ذاتية الإغلاق فقدان الهواء أثناء التأثيرات البالستية أو بسبب الحطام.
مقارنةً بالعجلات المصنوعة من الألومنيوم المطروق تقليدياً، يمكن أن تقلل العجلات الكربونية الوزن بنسبة تتراوح بين 40 إلى 50 بالمئة. وهذا يُحدث فرقاً حقيقياً من حيث سرعة تسارع المركبة وقدرتها على التعامل مع المنعطفات، حيث تقل كتلة ما يدور حول تلك العجلات. لقد شهدنا كيف أثبتت هذه التكنولوجيا جدارتها في سيارات سباقات فورمولا 1 والمركبات الأداء باهظة الثمن، حيث تراجعت أزمنة الدورات على الحلبات بنسبة تصل إلى 1.5%. كما تطورت عملية التصنيع أيضاً بشكل كبير. فأنظمة التصنيع الآلية الجديدة في وضع الألياف الكربونية تُنتج نتائج تلبي نفس المعايير التي نراها في الطائرات. لقد ارتبط الماضي مخاوف من أن هذه العجلات قد تتشقق تحت الأحمال الثقيلة، لكن تلك الأيام ولّت تقريباً بفضل طرق إنتاج أفضل.
تأتي السيارات الحديثة الآن مزودة بأجهزة استشعار إنترنت الأشياء المدمجة التي تقوم بتسجيل بيانات مثل ضغط الإطارات ومستويات الحرارة والجهد المبذول على الإطارات. يتم إرسال كل هذه المعلومات مباشرة إلى نظام الكمبيوتر في السيارة فور حدوثها. وبحسب ما لاحظه مهندسو التنقلات في الآونة الأخيرة، فإن هذه الأجهزة الذكية تسمح للميكانيكيين بإصلاح المشاكل قبل أن تتفاقم، كما تساعد في توزيع الوزن بشكل صحيح على جميع العجلات الأربعة. وهذا الأمر مهم بشكل خاص في السيارات الكهربائية، لأن ضعف أداء الإطارات يؤدي في الواقع إلى استهلاك البطارية بشكل أسرع من المعتاد. وقد أظهرت بعض الاختبارات التي أجريت على أسطول من السيارات في عام 2024 انخفاضًا بلغ نحو الربع في عدد الإطارات المسطحة والمشكلات المرتبطة بها عندما تم تركيب تلك الأطواق الاستشعارية الخاصة على المركبات.
لقد شهدنا بالتأكيد حركة في السنوات الأخيرة نحو ما يُطلق عليه البعض اسم الطرق الإنتاجية الدائرية داخل قطاع التصنيع. خذ على سبيل المثال عجلات السبائك، إذ يتم إنتاجها في الوقت الحالي باستخدام ما يتراوح بين خمسة وسبعين إلى تسعين بالمائة من الألومنيوم المعاد تدويره مع الحفاظ على سلامتها الإنشائية. إنه أمر مثير للإعجاب حقًا إذا ما أخذنا في الاعتبار كمية النفايات التي كانت تُنتج سابقًا. كما تطورت عملية الصهر نفسها بشكل ملحوظ أيضًا. نحن نتحدث هنا عن معدلات استعادة تقارب الثمانية والتسعين بالمائة من العجلات القديمة في نهاية دورة حياتها. هذا يقلل من استهلاك الطاقة بنسبة تصل إلى ستين بالمائة مقارنة بإنتاج الألومنيوم الجديد من الصفر. بل إن بعض الشركات المصنعة التي تفكر للمستقبل بدأت تجرّب استخدام طلاءات من راتنجات بيولوجية المصدر كبديل للطلاءات التقليدية المستمدة من البترول. لا تساعد هذه الخطوة في تقليل الانبعاثات الكلية فحسب، بل تتماشى أيضًا بشكل جيد مع التزامات الاستدامة التي قدمتها شركات صناعة السيارات على نطاق واسع.
السؤال 1: كيف تؤثر عجلات الإطارات على أداء المركبة؟
الجواب: تؤثر عجلات الإطارات على التحكم في المركبة وكفاءة استهلاك الوقود وراحة الركوب والأداء من خلال التصميم والوزن والمواد المستخدمة. تعزز العجلات الأعرض من قوة الجر والانعطاف، بينما تساعد المواد الخفيفة الوزن مثل المغنيسيوم في تحسين التوجيه والتسارع.
السؤال 2: لماذا تُستخدم عجلات الكاربون فايبر في السيارات عالية الأداء؟
الجواب: تقلل عجلات الكاربون فايبر من وزن العجلة بشكل كبير، مما يعزز التسارع والمناورة. تُستخدم هذه التكنولوجيا بشكل شائع في سباقات فورمولا 1 والسيارات الفائقة لتحقيق أوقات أفضل على الحلبات.
السؤال 3: ما الفوائد في العجلات الذكية المزودة بمستشعرات؟
الجواب: تراقب العجلات الذكية المزودة بمستشعرات مدمجة ضغط الإطارات ودرجة الحرارة وشد الحمل في الوقت الفعلي، مما يساعد على الحفاظ على الأداء الأمثل للإطارات ومشاركة البيانات الأساسية مع نظام الكمبيوتر في المركبة.
السؤال 4: كيف تروج الشركات المصنعة للعجلات للاستدامة في إنتاج العجلات؟
أ: تنتج الشركات المصنعة للجنوط المعدنية سبائك باستخدام 75-90% من الألومنيوم المعاد تدويره، مما يقلل من النفايات واستهلاك الطاقة. كما أنها تختبر طلاءات صديقة للبيئة لتقليل الانبعاثات.
EN
