بخش اول
طراحی سیستم ترمز
چکیده :
این پروژه شامل دو بخش می باشد که در بخش اول توضیحات کلی در مورد ترمز و همچنین انواع ترمزها شامل ترمزهای دیسکی و کاسه ای و چگونگی کارکرد آنها مورد بررسی قرار می گیرد ، در ادامه به توضیح مباحثی همچون فواصل ایمنی ترمز ، انتقال وزن ، ضعیف شدن ترمز ، کاهش سرعت و توقف اتومبیل وهیدرولیک ترمز می پردازیم . بعد از آن یکی از مهمترین پارامترهای ترمز یعنی لنت ترمز مورد بررسی قرار می گیرد . عوامل مژثر در آن بطور مفصل بحث شده است . در آخر این بخش مراحل طراحی ترمز های دیسکی و کاسه ای ( کفشک بلند خارجی ، کفشک کوتاه خارجی ، کفشک بلند داخلی و ترمزهای نواری ) گفته می شود .
در بخش دوم عملکردسیستم ترمز را بررسی می کنیم معادلات کلی در راستای X را برای عملکرد ترمز می توان از قانون دوم نیوتن به دست اورد. به طور کلی نیروهای وارد بر خودرو را می توان مطابق زیر نشان داد بنابر این داریم :
که در ان:
=wوزن وسیله نقلیه
=gشتاب جاذبه زمین
Dx=-ax=شتاب کند شونده خطی
=Fxfنیروی ناشی از ترمز- وارد شده بر اکسل جلو
=Fxrنیروی ناشی از ترمز- وارد شده بر اکسل عقب
=DAنیروی آیرودینامیک
=زاویه شیب یا سر بالایی
هستند.
نیروهای ترمز چرخهای عقب و جلو از گشتاور ترمزها ناشی می شود و با نیروی مقاوم غلتشی و اصطکاک لغزشی ساچمه ها در بلبرینگ و نیروی مقاوم حاصله از شیب مسیر حرکت و نیروی مقاوم آیرودینامیک همراه هستند.
مقدمه
اکثر کسانی که با کار وسایل نقلیه آشنا هستند و یا برای مدتی رانندگی کرده‌اند بر این اعتقادند که متوقف کردن اتومبیل مهمتر از به حرکت در آوردن آن می‌باشد. اتومبیلی که روشن نمی‌شود ممکن است باعث عصبانیت راننده‌اش گردد ولی هیچ‌گونه خطری برای راننده، عابرین و حتی خود اتومبیل نخواهد داشت. در حالیکه اگر ترمزهای اتومبیلی درست کار نکند می‌تواند یک تله مرگ باشد. ترمز مکانیزمی برای کاستن سرعت اتومبیل و یا بازداشتن آن از حرکت کامل است. دراین فرآیندها، انرژی جنبشی ماشین توسط کار سایشی به حرارت تبدیل می‌شود .
امروزه سیستم ترمز اتومبیل به سه قسمت اصلی تقسیم می‌شود :
1- دیسک : که به همراه چرخها می‌چرخد، اولین قسمت کوپل سایشی می‌باشد . نوع دیسک تأثیر زیادی روی مقدار فرسایش ویژه می‌گذارد . دیسک معمولاً از جنس چدن خاکستری ساخته می‌شود. زیرا در مقایسه با چدنهای دیگر دارای هدایت حرارتی بالاتری هستند که این به دلیل ساختار صفحه‌ای آن می‌باشد. در سالهای اخیر از مواد دیگری نظیر آلومینیم تقویت شده با sic، کامپوزیت sic/c و کربن زینتر شده نیز استفاده می شود .
2- لنت ترمز : دومین قسمت کوپل سایشی می‌باشد. در هنگام ترمز، لنت به دیسک توسط پیستون هیدرولیکی فشار وارد میکند. نیروی سایشی بین لنت و دیسک چرخان، انرژی جنبشی وسایل نقلیه را به حرارت تبدیل میکند .
3- سیستم هیدرولیکی : نیروی ترمز را از پدال به پیستون هیدرولیکی انتقال می‌دهد و پیستون نیز لنت را به دیسک فشار می‌آورد .
امروزه دو نوع ترمز وجود دارد : ترمزهای دیسکی و ترمزدهای درام .
ترمزهای درام زودتر طراحی شده‌اند و تا سال 1960 نیز در همه ماشینها از این نوع استفاده می‌شده است. امروزه این نوع ترمز در اتوبوسها و کامیونها استفاده می‌شوند. اخیراً ترمزهای دیسکی برای ماشینهای سنگین پیشنهاد شده‌اند .
مهمترین اختلاف بین این دو نوع ترمز طراحی لنت و دیسک می‌باشد. ولی سیستم هیدرولیکی آنها یکسان می‌باشد . طراحی ترمزها بر جریان حرارت، خواص صدایی و راحتی تعویض تاثیر می‌گذارد . شکل 1 شماتیکی از سیستم ترمز به همراه درام و دیسک را نشان می‌دهد .
ترمزهای دیسکی شامل دو لنت هستند که دو طرف دیسک قرار دارند و از دو طرف دیسک را نگه می‌دارند . در این نوع ترمزها نیروی سایشی بین لنت و دیسک عمود بر نیروی عمود بر صفحه لنت می‌باشد و بر آن تأثیر نمی‌گذارد . بنابراین نیروی ترمز با نیروی عمودی رابطه خطی دارد. در نتیجه در ترمزهای دیسکی نیروی پدال بالاتری در مقایسه با ترمزهای درام ایجاد می‌شود و بهتر ترمز می‌گیرند. در ترمزهای دیسکی لنت 7 تا 25 درصد سطح دیسک را می‌پوشاند .
انواع ترمزها
ترمز دیسکی
ترمز دیسکی شامل یک دیسک چدنی صلب است که به همراه چرخ اتومبیل می چرخد . سیلندرهای ترمز و پیستونها ، رابطه های مرتبط به سیستم هیدرولیک و نیز یک جفت لنت ترمز لقمه ای که برای کند کردن و یا متوقف کردن اتومبیل به دو طرف دیسک گردان می چسبد ، تماماً در دستگاهی بنام « کالیپر » قرار دارند .
لنت های لقمه ای مثل گاز انبر و با حالت چنگ زدن از دو طرف به دیسک که به چرخ وصل است می چسبند و باعث کند شدن سرعت چرخ و یا توقف آن می گردند .
دو عدد رینگ آب بندی لاستیکی نیز از ورود گرد و خاک و رطوبت به سیلندرها و محفظه پیستون جلوگیری می کند .
از آنجایی که فقط قسمتی از دیسک توسط کالیپر پوشانده می شود ، دیسک راحت تر با هوا خنک می شود و آب نیز بر اثر گردش دیسک سریعاً دور می شود ، درحالیکه در ترمز کاسه ای اینطور نیست . یک صفحه به نام طبقِ دیسک ترمز مثل گلگیر عمل کرده و آن قسمت از دیسک را که پوشیده نیست ، محافظت می کند .
با فشار دادن پدال ترمز ، فشار هیدرولیک پیستونها را به طرف لنت ها حرکت می دهد و آنها را به سطح صاف دیسک گردان می چسباند .
حرارت باعث انبساط جزئی دیسک می شود و برعکس ترمز کاسه ای که کاسه را از لنت ها جزئی دور می کند ، در اینجا دیسک به لنت های لقمه ای نزدیک می شود .
صفحات لایی که از ورق نازک فولادی درست شده اند و نوک فنری دارند ، برای محکم نگه داشتن لنت های لقمه ای در جای خو.د بکار می روند و صدای جیرجیر آن را کاهش می دهد .
لنت های لقمه ای را می توان از فضای باز یا حفره ای که در کالیپر تعبیه شده ، بازدید و در صورت لزوم تعویض نمود . هر کدام از لنت ها به کمک دو عدد پین نگهدارنده که از سوراخ های کالیپر بالایی ، و صفحه پشتی محافظ لنت عبور می کنند ، در محل خود نگه داشته می شوند . پین ها نیز توسط گیره فنری محکم می شوند .
لنت های لقمه ای از جنس فوق العاده سخت ساخته شده و به صفحه فولادی چسبیده اند . هنگام ترمز کردن ، این صفحات فولادی عکس العمل گشتاور دیسک بر روی کالیپر را تحمل می کنند . لنت لقمه ای معمولاً به شکل قطاع ( برش از دایره ) است ولی می تواند به شکل مربع ، مستطیل و یا بیضی نیز باشد .
برخی اتومبیلها از نوع بخصوصی استفاده می کنند که تکه ای فلز در داخل لنت قرار گرفته و وقتی لنت سائیده شود و به حدّ تعویض برسد ، با دیسک تماس حاصل کرده و یک مدار برقی از پیش آماده را تکمیل و یک چراغ اخطار لنت ترمز در داشبورد را نیز روشن می نماید و به راننده اخطار می دهد که وقت تعویض لنت فرا رسیده است .
کالیپر چهار پیستونی
معمول ترین شکل ترمزهای دیسکی استفاده از دو سیلندر تک پیستونی است . فشار هیدرولیکی که آنها را به کار می اندازد مستقیماً به یک سیلندر وارد شده و توسط یک لوله رابط به سیلندر دوم مرتبط می شود . در طرحهای دیگر ، مانع هیدرولیک ( روغن ترمز ) از طریق مجرایی که در بدنه کالیپر تعبیه شده به هر دو سیلندر تغذیه می گردد.
پیستون های داخل کالیپر ترمز دیسکی از جنس فولاد بوده و رویه آنها با ماده ای سخت روکش شده تا در مقابل سایش و زنگ زدگی مقاومت نمایند .