Δείκτες Φθοράς, Έλξης και Θερμοκρασίας Ελαστικών

Γράφει ο Κωνσταντίνος Παπανικολάου 

 

Το πρότυπο UTQG (1), δημιουργήθηκε το 1978 από τον NHTSA (2), έναν Κλάδο του Υπουργείο Μεταφορών (DOT – Department Of Transportation) των Η.Π.Α.

 

Αποτελείται από ένα σύνολο όρων διαβάθμισης, βάσει προδιαγραφών, που αξιολογεί και κατατάσσει τα ελαστικά επιβατικών αυτοκινήτων ως προς την αντοχή τους στην φθορά, την αντοχή τους στην θερμότητα (θερμοκρασιακή συμπεριφορά) και στην ικανότητα της πρόσφυσή τους.  

 

Όλα τα ελαστικά που κατασκευάζονται και πωλούνται στις Η.Π.Α., από την 31η Μαρτίου 1979, είναι υποχρεωτικό να φέρουν τους δείκτες UTQG στο πλευρικό τοίχωμα τους ως μέρος της διαδικασίας έγκρισης του DOT. Ελαστικά μη εγκεκριμένα από το DOT, δεν επιτρέπεται να πωλούνται ή χρησιμοποιούνται στις Η.Π.Α. 

 

Το UTQG δεν πρέπει να συγχέεται με τον κωδικό του ελαστικού, ένα συμπληρωματικό και παγκόσμιο πρότυπο για την μέτρηση τωνς διαστάσεων των ελαστικών, την φέρουσα ικανότητα (βάρος) και την μέγιστη ταχύτητα, πρότυπο που εφαρμόζεται από την βιομηχανία ελαστικών και τις εταιρείες εμπορίας ελαστικών και συντηρείται από τον διεθνή οργανισμό για τυποποίησης (ISΟ). 

 

Το πρότυπο UTQGS ιδρύθηκε από τον NHTSA με το 49 CFR §575.104 (3). Όταν αναφερόμαστε στο πρότυπο UTQG, είναι σημαντικό να γνωρίζουμε ότι το Υπουργείο Μεταφορών των Η.Π.Α. δεν διεξάγει τις δοκιμές. Οι βαθμολογίες έχουν δοθεί και δίνονται από τους κατασκευαστές ελαστικών και βασίζονται στα αποτελέσματα των δικών τους δοκιμών ή αυτών που πραγματοποιήθηκαν από ανεξάρτητες εταιρείες δοκιμών που έχουν προσληφθεί από τους κατασκευαστές. Ο NHTSA έχει το δικαίωμα να ελέγχει τα δεδομένα του κατασκευαστή ελαστικών και μπορεί να τους επιβάλει πρόστιμο αν διαπιστώσει ασυνέπειες ή αποκλίσεις. 

 

Τα χειμερινά ελαστικά, γνωστά επίσης και ως ελαστικά χιονιού ή χιονολάστιχα, δεν υποχρεούνται σε αξιολόγηση κατά το πρότυπο UTQG. Ελαστικά για χρήση σε μη επιβατηγά οχήματα όπως, μοτοσυκλετών, λεωφορείων, μεσαίων και άνω φορτηγών και των ρυμουλκουμένων δεν απαιτείται να έχουν μια ένδειξη κατά UTQGS παρ΄ όλο που το πρότυπο 109 του FMVSS (4) απαιτεί να αναγράφονται στο πλευρικό τοίχωμα του ελαστικού ή ανώτατη επιτρεπόμενη ταχύτητα περιορισμού αν είναι μικρότερη των 55 mph (88 χαω), η ένδειξη “regroovable” αν το ελαστικό έχει σχεδιαστεί για αναγόμωση και ένα γράμμα ορισμού του μέγιστου φορτίου. 

 

Το πρότυπο UTQG (UTQGS) συγκροτείται από τις προδιαγραφές κατασκευής των ελαστικών και με κριτήρια:

• την αντοχή στην φθορά ή Αγγλιστί TREADWEAR,   
• την ελκτική ικανότητα ή Αγγλιστί TRACTION και   
• την αντοχή στην θερμότητα ή Αγγλιστί TEMPERATURE. 

Αναλυτικότερα: 

 

TREADWEAR 

 

Ο βαθμός (δείκτης) φθοράς προκύπτει από μια συγκριτική αξιολόγηση που βασίζεται στο συντελεστή φθοράς του ελαστικού όταν δοκιμάζεται υπό ελεγχόμενες συνθήκες σε μία καθορισμένη πίστα δοκιμών προδιαγραφών του Υπουργείου Μεταφορών των Η.Π.Α. Θεωρητικά, ένα ελαστικό που βαθμολογήθηκε με 200 θα διαρκέσει δύο φορές περισσότερο από ένα που βαθμολογήθηκε με 100 στην ίδια πίστα και με τις ίδιες συνθήκες. 

 

Ο NHTSA επιτρέπει στους κατασκευαστές ελαστικών να δηλώνουν την κατηγορία της παραγωγής του δικού τους ελαστικού σε σχέση με την επίσημη κλίμακα κατάταξης αλλά απαιτεί από τους κατασκευαστές την τεκμηρίωση που δικαιολογεί την, κατά δήλωσή τους, υπέρβαση της επίσημης βαθμολογίας-κατάταξης από ένα ελαστικό παραγωγής τους. 

 

Ο βαθμός φθοράς δεν αποτελεί εγγύηση των πραγματικών χιλιομετρικών αποστάσεων που θα διανύσει ένα ελαστικό. Διαφορές στις συνήθειες οδήγησης, στις πρακτικές συντήρησης, στο φορτίο, στο κλίμα και στα χαρακτηριστικά του οδοστρώματος θα επηρεάσουν ποικιλότροπα την μακροζωία ενός ελαστικού. 

 

Η μεθοδολογία 

 

Η φθορά στα ελαστικά που δοκιμάζονται (αξιολογούμενα) συγκρίνεται με τη φθορά των ελαστικών αναφοράς που πωλούνται από τον NHTSA και η σύγκριση αυτή γίνεται στις εγκαταστάσεις δοκιμών της UTQG στο San Angelo της Πολιτείας του Τέξας. Και οι δύο τύποι ελαστικών (ο αξιολογούμενος και το υπόδειγμα αναφοράς) τοποθετούνται σε οχήματα που θα οδηγηθούν σε φάλαγγα κατά τη διάρκεια της δοκιμής, εξασφαλίζοντας έτσι ότι τόσο τα αξιολογούμενα ελαστικά όσο και τα υποδείγματα αναφοράς θα υποστούν τον έλεγχο κάτω από τις ίδιες ακριβώς συνθήκες. Η φάλαγγα, αποτελούμενη συνήθως από τέσσερα ή λιγότερα οχήματα, θα οδηγείται για 7.200 μίλια σε δημόσιους δρόμους στο Δυτικό Τέξας. Η φθορά των ελαστικών ελέγχεται τόσο κατά τη διάρκεια όσο και μετά το πέρας της δοκιμής, και η φθορά των αξιολογούμενων συγκρίνεται με την φθορά των υποδειγμάτων στα οχήματα της φάλαγγας. 

 

Τα πρώτα υποδείγματα ελαστικών ήταν διαθέσιμα στο εμπόριο από την Goodyear Custom Steelguards and Goodyear Tire and Rubber Company από το 1975 έως το 1984. Από το 1984 έως το 1991, τα υποδείγματα ελαστικών παράγονταν από την Uniroyal. Σήμερα, τα υποδείγματα ελαστικών είναι «ειδικά σχεδιασμένα και κατασκευασμένα για την Αμερικανική Εταιρεία Δοκιμών και Υλικών ASTM (5) κατά το πρότυπο E1136, να έχουν ιδιαίτερα στενά όρια της μεταβλητότητας». 

 

Η σχέση με το συντελεστή τριβής  

 

Ο συντελεστής τριβής των μέσων (µ) σχετίζεται με την βαθμολόγηση της φθοράς (Treadwear) του ελαστικού μέσα από τον τύπο: 

μ = 2,25 / TW 0,15 

όπου TW (Treadwear) είναι η τιμή του δείκτη φθοράς του συγκεκριμένου ελαστικού. 

 

Χαμηλότερη βαθμολογία φθοράς υποδεικνύει ένα υψηλότερο συντελεστή τριβής και κατά συνέπεια, παρέχει μικρότερη απόσταση φρεναρίσματος. Ένα μαλακότερο, πιο κολλώδες ελαστικό, φθείρεται πιο γρήγορα για να παρέχει αυτή την ικανότητα του υλικού. 

 

Περιορισμοί  

 

Σημειώστε ότι ο βαθμός φθοράς είναι μια αναλογία και όχι μια χιλιομετρική απόσταση. Αυτό συμβαίνει επειδή πολλαπλοί παράγοντες καθορίζουν τα ποσοστά φθοράς και οι περισσότεροι από αυτούς είναι συνάρτηση των συνθήκών οδήγησης και του περιβάλλοντος, και όχι του ελαστικού αυτού καθ΄εαυτού. Ως αποτέλεσμα, η πραγματική φθορά των ελαστικών θα διαφέρει σημαντικά εντός της ίδιας γραμμής παραγωγής ελαστικών. Ωστόσο, δύο ελαστικά με ακριβώς τα ίδια υλικά κατασκευής θα πρέπει να έχουν μια φθορά που ποικίλλει σύμφωνα με το βάθος πέλματος. 

 

Η ανάθεση των βαθμών UTQG γίνεται αποκλειστικά από τον κατασκευαστή ελαστικών. Σε πολλές περιπτώσεις, αυτό έχει ως αποτέλεσμα το σύστημα βαθμολόγησης UTQG να γίνεται περισσότερο ένα εργαλείο μάρκετινγκ από ό τι είχε αρχικά προβλεφθεί. 

 

Είναι νόμιμο και επιτρεπτό για έναν κατασκευαστή ελαστικών να δώσει έναν βαθμό του συγκεκριμένου ελαστικού χαμηλότερο από τον βαθμό φθοράς. Για παράδειγμα, εάν ο υψηλότερος βαθμός φθοράς στην ενδεκάδα ενός κατασκευαστή είναι 600, στη συνέχεια, μια σειρά ελαστικών με ένα χαμηλότερο αποτέλεσμα δοκιμής φθοράς ενδέχεται να λάβει από τον κατασκευαστή ένα βαθμό 400, αντί για το 480 που ενδεχομένως θα μπορούσε να λάβει. 

 

Επίσης, είναι συνηθισμένο για τα ελαστικά των οποίων η κατηγορία φθοράς πέλματος είναι μικρής εμπορικής αξίας, όπως αγωνιστικά ελαστικά, να δοθούν εξαιρετικά χαμηλές τιμές φθοράς - μερικές φορές ακόμη και μηδενικές. 

 

TRACTION 

 

Οι κατηγορίες έλξης (Traction) από την μέγιστη προς την ελάχιστη, είναι: AA, A, B και C. Αντιπροσωπεύουν την ικανότητα του ελαστικού να σταματήσει σε βρεγμένο οδόστρωμα όπως μετράται υπό ελεγχόμενες συνθήκες σε καθορισμένες από το Κράτος (Η.Π.Α.) επιφάνειες δοκιμής από άσφαλτο και σκυρόδεμα.  

 

Η δοκιμή δεν λαμβάνει υπόψη τις στροφές, την υδρολίσθηση ή την επιτάχυνση. 

 

Η διαδικασία αξιολόγησης της έλξης κατά το UTQGS μετρά έναν συντελεστή τριβής του ελαστικού ελεγχόμενο σε υγρή άσφαλτο και σκυρόδεμα. Το υπό έλεγχο ελαστικό τοποθετείται σε έναν ρυμουλκούμενο άξονα έλξης, που σύρεται από ένα φορτηγό με ταχύτητα 40 mph (μιλίων ανά ώρα) πάνω σε βρεγμένη άσφαλτο και σκυρόδεμα. Το φορτηγό ρυμούλκησης είναι εξοπλισμένο με ένα δοχείο νερού που ρίχνει νερό μπροστά από το ελαστικό δοκιμής. Τα φρένα, στο ελαστικό δοκιμής μόνο, ενεργοποιούνται προς στιγμήν και αισθητήρες μετρούν τις διαμήκεις και κάθετες δυνάμεις καθώς το υπό έλεγχο ελαστικό σύρεται σε μια ευθεία γραμμή. Ο συντελεστής τριβής για το ζεύγος ελαστικό – επιφάνεια, καθορίζεται ως ο λόγος των οριζόντιων προς τις κατακόρυφες δυνάμεις. 

 

Η διαδικασία αξιολόγησης του βαθμού έλξης κατά το UTQGS καθορίζει ότι οι συντελεστές πρόσφυσης για άσφαλτο και σκυρόδεμα υπολογίζονται με κλειδωμένο (μποκαρισμένο) τον τροχό, που φέρει το αξιολογούμενο ελαστικό, για τον συντελεστή έλξης του ελαστικού, ή με συρόμενο φρεναριστό (όχι μπλοκαρισμένο) τον τροχό για τον συντελεστή τριβής.  

 

Πιο συγκεκριμένα, μετά από ενεργοποίηση των φρένων, το ελαστικό υποβάλλεται σε τριβή με το οδόστρωμα. Αυτό δημιουργεί μια δύναμη έλξης που αντιτάσσεται στην κίνηση του οχήματος προς τα εμπρός (οπισθέλκουσα). Καθώς αυξάνεται προοδευτικά η δύναμη που ασκείται στα φρένα, η περιοχή επαφής του ελαστικού με το οδόστρωμα αρχίζει να παραμορφώνεται όλο και περισσότερο από το πίσω μέρος της επιφάνειας επαφής προς τα εμπρός μέχρι την στιγμή που το ελαστικό σταματά την κύλισή του (μπλοκάρει) και ακινητοποιημένο πλέον, αρχίζει να σύρεται στο οδόστρωμα. Έτσι, ο συντελεστής τριβής φτάνει γρήγορα μια μέγιστη τιμή περίπου 10-20 % ολίσθησης, και στη συνέχεια μειώνεται καθώς η διαμήκης ολίσθηση αυξάνεται σε 100 %, τιμή που αντιπροσωπεύει έναν πλήρως κλειδωμένο (μπλοκαρισμένο) τροχό με το ελαστικό του.  

 

Ο μεγαλύτερος συντελεστής τριβής που καταγράφεται από το 0 μέχρι το 100 % της ολίσθησης ονομάζεται «μέγιστος συντελεστής τριβής» και ο μικρότερος συντελεστής για το πλήρως κλειδωμένο ελαστικό ονομάζεται «συντελεστής ολίσθησης». 

 

Συντελεστές Τριβής 

Συντελεστής      Σε άσφαλτο                  Σε σκυρόδεμα 

AA           μεγαλύτερος από 0,54     μεγαλύτερος από 0,38 

A              μεγαλύτερος από 0,47     μεγαλύτερος από 0,35 

B              μεγαλύτερος από 0,38     μεγαλύτερος από 0,26 

C                 μικρότερος από 0,38        μικρότερος από 0,26 

 

TEMPERATURE 

 

Οι κατηγορίες θερμοκρασίας, από την υψηλότερη προς την χαμηλότερη, είναι Α, Β και C, αντιπροσωπεύουν την αντίσταση του ελαστικού στην θερμότητα που παράγεται με την ταχύτητα.  

 

Κατηγορίες Αντίστασης στην Θερμότητα 

 

Κατηγορία        Από                        Μέχρι 

A         115 mph ή 185 χαω                  - 

B        100 mph ή 160 χαω   115 mph ή 185 χαω 

C          85 mph ή 136 χαω   100 mph ή 160 χαω  

 

Ελαστικά που δεν εντάσσονται στην κατηγορία C ή υψηλότερη δεν μπορούν να πωληθούν στις ΗΠΑ.

 

Η κλάση του κάθε ελαστικού πρέπει να είναι εντυπωμένη στο ένα τουλάχιστον πλευρό του όπως και η εβδομάδα ΧΧ και το έτος ΨΨ παραγωγής στη μορφή ΧΧΨΨ, π.χ. 4816 που διαβάζεται ως 48η εβδομάδα του έτους 1916. 

 

Μάρτιος 2017 

Επικαιροποίηση 19 Απρ. 2022 

Κων-νος Παπανικολάου

 

Παραπομπές

 

1. UTQG - Uniform Tire Quality Grading
2. NHTSA - The National Highway Traffic Safety Administration
3. https://www.law.cornell.edu/cfr/text/49/575.104
4. FMVSS - Federal Motor Vehicle Safety Standards
5. ASTM - American Society for Testing and Materials