بررسی طراحی و عملکرد سیستم ترمز


در حال بارگذاری
23 اکتبر 2022
فایل ورد و پاورپوینت
2120
13 بازدید
۵۹,۷۰۰ تومان
خرید

توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد

 بررسی طراحی و عملکرد سیستم ترمز دارای ۸۸ صفحه می باشد و دارای تنظیمات و فهرست کامل در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد بررسی طراحی و عملکرد سیستم ترمز  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

بخشی از فهرست مطالب پروژه بررسی طراحی و عملکرد سیستم ترمز

مقدمه

انواع ترمزها

ترمز دیسکی

کالیپر چهار پیستونی

ترمز کاسه ای

استقرار ترمز کاسه ای

انواع ترمز کاسه ای

ترمز کاسه ای خود تنظیم

فواصل ایمنی ترمز

انتقال وزن

ضعیف شدن ترمز

کاهش سرعت و توقف اتومبیل

هیدرولیک در ترمز

لنت ترمز

اثر فاکتورهای مختلف بر خواص سایشی لنت ترمز

۱- اثر سرعت

۲- اثر بار

۳- اثر دما

۴- اثر اندازه ذرات سایشی

تأثیر اندازه ذرات سایشی بر نرخ فرسایش ویژه

طراحی ترمز

ترمزهای دیسکی

ترمزهای کاسه ای

ترمزهای کاسه ای ( استوانه ای ) با کفشک کوتاه خارجی

عملکرد ترمز خود قفل کن

ترمز کاسه ای با کفشک بلند خارجی

ترمز های کاسه ای با کفشک بلند داخلی

ترمز های لقمه ای ( نواری)

عملکرد سیستم ترمز

شتاب کند شونده

انرژی / توان

نیروهای ترمز کننده

مقاومت غلتشی

نیروی مقاوم آیرودینامیک

نیروی مقاومت انتقال قدرت

شیب

ترمزها

ضریب ترمز

اصطکاک چرخ – جاده

ارتباط با عملکرد خودرو

سرعت

فشار باد

بار عمودی

انتظارات ملی برای عملکرد ترمز

تناسب ترمز

سیستمهای ترمز ضد قفلABS

راندمان ترمز

محاسبه عملکرد ترمز(مسافت توقف) خودروی پژو آردی

نتیجه گیری

پیشنهادات

ضمائم

مراجع

 

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 :
۱- 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 .
۲- 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  .
۳- 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 ۱۹۶۰ 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 ۱ 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 ۷ تا ۲۵ 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 .
 
برای محدودیت انتقال حرارت از دیسک به روغن ترمز ، پیستونها به شکل کلاهک یا لیوان ماشین کاری می شوند و قسمت باز آن با صفحه ای فلزی لنت لقمه ای در تماس است .
ترتیب و جانمایی پیستونها در کالیپر با توجه به انتظار از کارآیی و یا نوع اتومبیل مورد مصرف ، فرق می کند .
کالیپر چهار پیستونی مؤثرترین نوع می باشد ، زیرا با استقرار دو پیستون کوچک در هر طرف دیسک ، که مقابل یکدیگر قرار می گیرند و به یک اندازه فشار وارد می کنند ، می توان از لنت لقمه ای بزرگتر استفاده کرد و سطح مؤثر ترمز را افزایش داد . 
   ترمز کاسه ای
 ترمز نوع کاسه ای تشکیل شده از یک کاسه چدنی و یک جفت کفشک ترمز به شکل نیم دایره .
کاسه ترمز به چرخ اتومبیل متصل و به همراه آن می چرخد . هرگاه سرعت کاسه چرخ کند شود و از حرکت به ایستد ، چرخ اتومبیل نیز آهسته کرده و می ایستد . به همین علت گاهی اوقات کاسه ترمز را کاسه چرخ نیز می گویند .
اصطحکاکی که باعث کند شدن سرعت کاسه ترمز می گردد ، ، توسط کفشک ها و در قسمت داخل اعمال می شود ، این کفشک ها ثابت بوده و به صفحه فلزی به نام طبق نصب شده اند . هر یک از کفشک ها از یک نیم دایره از جنس فولاد و یا آلیاژ سبک ریخته گری تشکیل شده که یک لننت سخت و بادوام بر روی آن پرچ شده است .
در اغلب ترمزهای کاسه ای ، با فشار پدال ترمز ، کفشک ها به کمک مجموعه ای با آرایش لولا محوری به کاسه ترمز می چسبند و به تدریج آن را از گزدش باز می دارند . یک سر هر کفشک در یک نقطه لولا شده و سر دیگر آن می تواند توسط یک بادامک و یا به کمک فشار هیدرولیکی که سیلندر اصلی به سیلندر چرخ وارد می سازد ، حرکت نماید و با کاسه ترمز تماس حاصل کند .
در یک نمونه از سیستم ترمز هیدرولیکی ، یک سیلندر چرخ ، محکم به هم منطبق شده و دارای دو پیستون می باشد که هر دو کفشک را به کار می اندازد .
در نوعی دیگر ، از سیلندرِ دارای یک پیستون استفاده می کنند که سیلندر می تواند بصورت کشویی بر روی طبق حرکت نماید ، و هنگام ترمز گرفتن فشار بصورت یکسان ، هم به پیستون و هم به انتهای دیگر سیلندر که مسدود است نیز وارد می سازد و باعث می شود که پیستون و قسمت انتهایی از هم فاصله بگیرند و در نتیجه کفشک ها را وادار به جدا شدن از هم کند که در نهایت لنت های ترمز با کاسه ترمز تماس حاصل می نمایند .
فنرهای برگردان ، بین کفشک ها باز و بسته می شوند و زمانی که پا از روی پدال ترمز برداشته می شود فنرها کفشک ها را به یکدیگر نزدیک و به حالت عادی بر می گردانند تا لنت های ترمز از کاسه فاصله بگیرند .
اگر دو کفشک در یک نقطه مشترک لولا شوند ، در اینصورت سیستم ترمز دارای یک کفشک پشرو و یک کفشک دنباله رو خواهد بود . اما انتخاب شایسته و اصلح این است که کفشک ها جداگانه و در دو نقطه متقابل ، به طبق نصب و لولا شوند . در آنصورت وقتی اتومبیل بجلو در حرکت است ، هر دو کفشک بصورت پیشرو عمل می کنند .
کفشک پیشرو با کمک کشش اصطحکاکی ناشی از گردش کاسه ترمز ، میل به تماس نزدیکتر با کاسه ترمز خواهد داشت ، که نیروی ترمز کردن چرخ را افزایش می دهد . در حالیکه کفشک دنباله رو تمایل دارد که از کاسه ترمز دور نگه داشته شود و لذا اثر کمتری نسبت به کفشک پیشرو خواهد داشت .

استقرار ترمز کاسه ای
طبق که کفشک ها را با خود حمل می کند بر عضو ثابت اکسل محکم شده است ، در حالیکه کاسه ترمز به چرخ اتومبیل محکم شده و با آن می چرخد .
 
انواع ترمز کاسه ای
نصب کفشک ها بصورت زوجی چنانچه هر دو پیشرو عمل کنند بهتر جواب می دهد و این به دلیل « اثر خودکفا بودن » کفشک است که مثل گیره به کاسه ترمز می چسبد .
از آنجایی که در موقع ترمز گرفتن نیروی وزن بیشتری به چرخهای جلو وارد می شود و احتمال قفل شدن و لغزیدن نیز کمتر است ، معمولاً در چرخهای جلو از سیستم کفشکی استفاده می شود .
« سیستم کفشک زوجی و پیشرو » برای چرخهای عقب که ترمز دستی بر روی آنها عمل می کند ، مناسب نمی باشد و ممکن است هنگام عقب رفتن در جاده شیب دار باعث کند شدن سرعت و یا توقف اتومبیل گردد .
هنگام عقب رفتن ، کفشک های پیشرو بصورت دنباله رو عمل کرده و در مقایسه با حالات جلو رفتن ، اثر مطلوب ندارند .
 
« کفشک پیشرو و دنباله رو » ارزانتر بوده و برای چرخهای عقب مناسب تر است ، زیرا به طور یکسان عمل می کند و فرقی ندارد که اتومبیل در حال حرکت به جلو باشد یا عقب .
در نوع دیگر ، کفغشک پیشرو به کفشک دنباله رو لولا شده است . هنگامی که کفشک پیشرو تحت فشار ترمز به کاسه ترمز می چشبد ، نیروی اصطحکاکی به کفشک دنباله رو وارد و آن را به طرف کاسه چرخ می فشارد .
 
ترمز کاسه ای خود تنظیم
در اتومبیلهای با ترمز دیسکی در جلو که نیاز به تنظیم ندارند ، اغلب برای ترمزهای عقب از نوع کاسه ای خودتنظیم استفاده می کنند تا در مواقعی که ترمز در حالت آزاد است فاصله لنت ها از کاسه با فاصله مشابه در جلو یکسان باشد و برای ترمز کردن یک فاصله معین را طی کرده و بپوشانند .
در یک نوع سیستم ، یک پیچ و چرخدنده ضامن دار به عنوان تنظیم کننده عمل می کنند ؛ یک ضامن یا اهرم که به مکانیزم ترمز دستی و به دستگیره آن متصل است با چرخدنده درگیر می شود . با کشیدن دستگیره ترمز دستی ، کفشک ها از هم فاصله گرفته و به کاسه چرخ می چسبند و ضامن نیز حرکت کرده و در پشت یکی از دندانه های چرخدنده قرار می گیرد .
اگر لنت خورده شده و یا سائیده باشد ، ضامن در دندانه بعدی گیر خواهد کرد . بعد از خواباندن دستگیره ترمز دستی ، ضامن برمی گردد و مکانیزم تنظیم را می گرداند .
 
فواصل ایمنی ترمز
 مدت زمانی را که طی می شود تا راننده ، اتومبیل خود را به حالت سکون درآورد به زمان لازم برای عکس العمل او ( ۰.۴ تا ۰.۷ ثانیه ) و همچنین زمان لازم برای اینکه ترمز اتومبیل را متوقف سازند ، بستگی دارد . مسافتی را که اتومبیل در زمان عکس العمل طی می نماید ، مسافت فکر کردن و مسافتی را که پس از ترمز طی می شود ، مسافت پیشروی با ترمز و جمع این دو مسافت را فاصله ایمنی گویند . بطور کلی در ازاء هر ده کیلومتر سرعت باید به اندازه یک برابر طول اتومبیل خود با اتومبیل جلویی فاصله را حفظ کنید .
جدول زیر ، متوسط مسافات فکر کردن و فواصل ایمنی را برای اتومبیلهای سواری متوسط با ۶۰ درصد و ۸۰ درصد کارآیی در سرعت های ۵۰ و ۸۰ و ۱۲۰ کیلومتر در ساعت و در جاده خشک نشان می دهد .
هر ترمز در شرایط خوب و در صورتی که درست تنظیم شده باشد ، بایستی حداقل ۸۰ درصد کارآیی داشته باشد ، ولی برای اینکه اتومبیل در فاصله مناسب به حالت ایست کامل درآید ، لاستیک ها باید گیر و چسبندگی لازمه به جاده را فراهم سازند . چنانچه سطح جاده لغزنده باشد ریال فواصل واقعی ایمنی ترمز به مراتب بیشتر از آنچه در جدول ذکر شده ، خواهد بود . قفل شدن چرخها در حین حرکت ، مسافت پیشروی با ترمز را افزایش داده و ممکن است کنترل اتومبیل را از دست راننده خارج سازد . همیشه سعی کنید با ملایمت پا بر پدال ترمز بگذارید .
برای کسب بهترین نتیجه و بدون توجه به شرایط چسبندگی جاده ، سیستم جدیدی بنام سیستم ضد بلوکه ترمز ( یا ABS  ) ابداع شده و در اغلب اتومبیلهای جدید بکار رفته است .

انتقال وزن
 در وضع مطلوب ، اثر ترمز با توجه به وزنی که اتومبیل متحمل می شود باید بین جلو و عقب اتومبیل توزیع گردد و این با توجه به طراحی و نوع اتومبیل ( مثلاً موتور جلو یا موتور عقب ) ، تعداد سرنشین و میزان بار آن فرق می کند . اما یکی از اثرات ترمز این است که مقداری از نیروی وزن اتومبیل را به جلو پرتاب نماید این انتقال نیرو باعث افزایش وزن بر روی چرخهای جلو و همینطور کاهش وزن در چزخهای عقب می شود . لذا ترمزهای جلو بیشترین اثر بازدارنده را دارند .
 
       
پس از ترمز شدید وزن بیشتری به جلو متمایل شده و چرخهای عقب گرایش به قفل شدن پیدا می کنند که اغلب باعث لغزش عقب اتومبیل به پهلو می گردد . چنانچه ابتدا چرخهای جلو قفل شوند ، معمولاً اتومبیل در مسیر حرکت و مستقیم به جلو سر خواهد خورد و کنترل فرمان نیز از دست خارج می گردد .
احتمال قفل شدن چرخها در اثر ترمز شدید و در جاده های لغزنده بیشتر است ، لذا در جاده های نا آشنا بایستی دقت بیشتری بعمل آورد .
طراح اتومبیل ، اثر و نیروی ترمز در چرخهای جلو و عقب اتومبلیل را متناسب درنظر می گیرد تا در شرایط عادی با چگونگی تقسیم وزن به چرخها مطابقت داشته باشد . در بیشتر اتومبیلها حد معینی برای انتقال متناسب وزن به ترمزهای جلو و عقب قائل می شوند . یعنی سیستم ترمز را طوری تنظیم می کنند که فقط تا حد معینی حداکثر نیروی مجاز که می تواند به چرخهای عقب وارد آید طبق فوق عمل کند و بعد از آن حد ، مابقی فشار پدال ترمز فقط به چرخهای جلو وارد می شود تا از قفل شدن چرخهای عقب و سرخوردن آن جلوگیری نماید .

ضعیف شدن ترمز
حرارت زیاد باعث ضعیف شدن و تحلیل رفتن ترمزها می شود . حرارت در خصوصیات اصطحکاک پذیری مواد بکار رفته در لنت ترمز ، تغییرات موقتی ایجاد کرده و هرچه داغ تر شود کارایی ترمزها کمتر می تواند بخاطر وجود هوا یا بخار آب در روغن ترمز باشد که ممکن است طبق توصیه کارخانه سازنده ، بازدید و رسیدگی نشده باشد .
کاهش سرعت و توقف اتومبیل
ترمزهای طولانی ایجاد حرارت می نماید و این حرارت در مواد بکار رفته در لنت ترمز تغییراتن موقتی بوجود می آورد و در نتیجه ترمزها ضعیف شده و یا کارآیی خود را از دست می دهند . اگر جنس لنت خوب باشد ، این تغییر بطور تدریجی خواهد بود ولی جنس بدو نامناسب بطور ناگهانی اصطحکاک را از دست داده و ترمزها را از کار می اندازد .
برای ترمز کردن خوب ، لاستیک ها بایستی گیرایی و چسبندگی خوبی با جاده داشته باشند . لاستیک سائیده چسبندگی کمی دارد و عملکرد ترمز را کاهش می دهد .
وضعیت و شرایط سطح جاده نیز می تواند اصطحکاک بین لاستیک و جاده را تقلیل دهد . وجود آب ، یخ ، روغن ، شن ، سنگریزه و برگهای خیس تماماً می توانند همچون سطح صیقلی آسفالت که بر اثر تردد زیاد ایجاد می شود ، اصطحکاک لاستیک به جاده را کاههش دهند . ترمز شدید می تواند موجب قفل شدن چرخها و سرخوردن اتومبیل گردد . چرخ قفل شده نسبت به چرخ در حال گردش ، از چسبندگی کمتری به جاده برخوردار است .
 

هیدرولیک در ترمز
سیستم هیدرولیک بر این اصل استوار است که مایعات در عمل عموماً تراکم ناپذیرند . فشار وارده بر هر نقطه از مایع به همه نقاط آن بطور یکسان انتشار می یابد . یک مجموعه پیستون و سیلندر ترمز ترمز که توسط پدال کار می کند می تواند برای ایجاد فشار در یک طرف خط هیدرولیک در سیستم ترمز اتومبیل مورد استفاده قرار گیرد و ترمز کردن را برای راننده آسانتر سازد . این فشار مایع می تواند پیستون دیگری را در طرف دیگر به حرکت درآورد تا ترمز عمل کند .
چنانچه پیستون دوم دارای سطح بیشتری باشد ، نیروی وارده بر آن به همان نسبت بیشتر از نیروی وارد بر پیستون اول می باشد ؛ اما جابجایی پیستون دوم نیز به همان نسبت کمتر از جابجایی پستون اول خواهد بود .
مثلاً اگر سطح پیستون دوم به اندازه سه برابر سطح پیستون اول باشد ، نیرویی به اندازه سه برابر نیروی اولیه وارد کرده و به اندازه یک سوم حرکت می کند و جابجا می شود .
در اکثر اتومبیلها و از آنجایی که پس از ترمز کردن نیروی وزن اتومبیل به جلوی آن پرت می شود از این نظر قسمت اعظم نیروی ترمز در ترمزهای جلو بکار گرفته می شود . به همین دلیل پیستون های ترمز چرخهای جلو را بزرگتر انتخاب کرده اند .
امروزه در کلیه اتومبیلها از ترمز پایی برای راه اندازی ترمز که به طریق هیدرولیکی عمل می کند ، استفاده می شود . اهرم بندی مکانیکی شامل میله و یا کابل فلزی یا هردو برای سیستم ترمز دستی منظور شده که معمولاً پس از توقف اتومبیل از آن استفاده می شود .
سیستم ترمز هیدرولیکی نسبت به ترمز مکانیکی دارای مزیت های زیادی است .
این سیستم بدون صدا ، انعطاف پذیر ، بی نیاز به روغنکاری بوده و نیروی ترمز را بطور خودکار و مساوی به ترمزهای دو طرف اتومبیل انتقال می دهد و اینکار را تضمین می کند .
پدال ترمز توسط میل رابط به سیلندر اصلی ترمز مرتبط است . با فشار دادن پدال نرمز ، میل رابط پیستون را در داخل سیلندر اصلی ترمز به جلو رانده و به تبع آن مایع هیدرولیک ( یا روغن ترمز ) از طریق لوله های هیدرولیک به سیلندرهای ترمز چرخها فشار آورده و ترمزها را به کار می اندازد . یک سوپاپ یکطرفه در قسمت خروجی سیلندر اصلی قرار دارد که فشار کمی را در داخل نگه داشته و حتی وقتی ترمز مورد استفاده قرار نگیرد ، مانع ورود هوا به داخل سیستم می شود .
وقتی پا از روی پدال ترمز برداشته می شود ، سیلندر اصلی ترمز به مخزن روغن ترمز مرتبط می شود و روغن ترمز تحت نیروی ثقل خود و به وقدار مورد نیاز وارد سیستم می گردد . با اینکار چنانچه سیستم دارای نشتی جزئی روغن باشد ، جایگزین شده و همچنین تغییرات حجمی روغن را که در اثر انبساط و انقباض ناشی از تغییرات درجه حرارت به وجود می آید ، جبران می کند . این مهم است که سطح روغن مخزن ترمز وقت به وقت بازدید و کنترل شود .
بعضی اتومبیل ها دارای دو مدار جداگانه برای ترمزهای جلو و عقب اتومبیل هستند که هر کدام سیلندر اصلی مجزا داشته و در صورت از کار افتادن یکی ، دومی می تواند فعال باشد  
                                                                                                                                                               
لنت ترمز                   
لنت ترمز بر روی کفشک پرچ می شود ( یا اینکه با چسب مخصوص به آن می چسبد ) و پس از آن به حد لازم سائیده می شود تا پس از نصب فاصله آن با کاسه ترمز مناسب و طبق توصیه کارخانه سازنده باشد .
دو نوع لنت ترمز تولید می شود : بافته شده و قالب ریزی شده .
هر دو نوع از یک جنس یا مشابه بوده و حاوی مقداری پشم شیشه است ولی روش تولید آنها متفاوت است . نوع قالب ریزی شده بیشتر به مقیاس وسیع استفاده می شود .
باید توجه داشت که هنگام تعویض لنت ترمز حتماً از نوع توصیه شده توسط سازنده استفاده شود .
روش مطمئن این است که از کفشک لنت کوبی شده و فابریک عیناً از نوع کفشک مورد نظر استفاده گردد . در موقع سرویس و یا تعویض کفشک ها  باید دقت نمود که لنت ترمز به روغن آلوده نگردد .
نباید گذاشت لنت ترمز آنقدر سائیده شود که میخ پرچ به کاسه ترمز برسد ، اینکار باعث خط افتادن کاسه ترمز شده و به طور قابل توجهی از نیروی ترمز کاسته می شود ، زیرا میزان اصطحکاک فلز به فلز به مراتب از فلز به لنت ترمز کمتر و در نتیجه اثر ترمز نیز کمتر خواهد شد . اگر کاسه چرخ بدطوری خط بردارد نیاز به تراشکاری و صرف هزینه داشته و اکثر مواقع بهتر است تعویض گردد .
در موقع ترمز کردن نیروی معادل نیم تن به کفشک ها یا لنت های ترمز و به چرخ وارد می آید و درجه حرارت لنت ترمز به ۲۷۰ درجه سانتیگراد می رسد . حرارت زیاد زیاد سبب کم شدن اصطحکاک بین لنت ها و کاسه ترمز و در نتیجه ضعیف شدن قدرت ترمز می شود . لذا حتی المقدور بایستی از ترمزهای شذیذ و طولانی یا ترمزهای بی مورد اجتناب ورزید .
اثر فاکتورهای مختلف بر خواص سایشی لنت ترمز :
به طـــور کلی عوامل متعددی بر خواص سایشی لنت ترمز تأثیر دارند که از این عوامل مــی‌توان به سرعت لغزشی دیسک، فشار سیلندر ترمز بر لنت ترمز، درجه حرارت سطوح سایشی، اندازه ذرات سایشی، ساختار شیمیایی لنت ترمز، بار اعمالی، پوشش دیسک و زبری سطح اشاره کرد. که در میان این عوامل به شرح مهمترین آنها می‌پردازیم.
۱- اثر سرعت :
در میان لنتهای ترمز، لنتهای ساخته شده از اجزای آلی حساسیت کمترین نسبت به سرعت از خود نشان می‌دهند  . در سرعتهای خیلی بالا، نرخ فرسایش افزایش می‌یابد. زیرا افزایش سرعت باعث افزایش میزان کار سایشی و در نتیجه بالارفتن دمای لنت ترمز می‌شود  .
به طور کلی کارآیی لنت ترمز با افزایش سرعت، کاهش می‌یابد. لنت ترمزهای دیسکی نسبت به نوع کاسه‌ای حساسیت کمتری را نسبت به سرعت از خود نشان می‌دهند  .
نوگویرا و همکاران  در تحقیقی به بررسی اثرات عوامل مختلف بر روی رفتار فرسایشی پرداختند و متوجه شدند که سرعت در کنار عوامل دیگر مانند زبری سطح و بار اعمالی تأثیر زیادی بر عدم فرسایش دارد و نمودار عدد سایشی بر حسب سرعت سایشی را مطابق شکل زیر بدست آوردند. در شکل نشان داده شده است که با افزایش سرعت، عدد سایش کاهش می‌یابد
تغییرات عدد سایش بر حسب سرعت سایشی
۲- اثر بار :
بار اعمالی نیز نقش مهمی را در تعیین عدد سایشی لنت بازی می‌کند. برای مثال یک لنت ترمز در فشار psi500 و psi100 لزوماً دارای عدد سایش یکسانی نخواهد بود  .
عدد سایش با افزایش بار و در نتیجه افزایش درجه حرارت تمایل به کاهش تا مقدار %۲۵ دارد   در تحقیقی که پیهتیلی و همکاران   بر روی اثر فاکتورهای مختلف نرخ فرسایش کامپوزیتهای حاوی الیاف شیشه و آرامید انجام دادند، به این نتیجه رسیدند که اثر میزان بار اعمالی بر نرخ فرسایش بیشتر از سرعت است. همچنین در تحقیقی که گوپال و همکارانش   بر روی نرخ فرسایشی کامپوزیتهای حاوی الیاف کربن انجام دادند، مشاهده کردند که مطابق شکل زیر با افزایش میزان بار اعمالی نرخ فرسایش ویژه و عدد سایش کاهش می‌یابد.

آنها همچنین به این نتیجه رسیدند که عدد سایش حساسیت بیشتری به بار اعمالی نسبت به سرعت دارد.
تأثیر بار به نرخ فرسایش ویژه و عدد سایش در سرعت M/S8/5 و دمای  204 

۳- اثر دما :
مهم‌ترین پارامتر موثر بر رفتار فرسایشی لنت افزایش دمای سطح سایشی ناشی از تبدیل انرژی جنبشی اتومبیل در ناحیه تماس بین لنت و دیسک یا درام به حرارت می‌باشد  .
یک نکته مهم در ساخت لنت ترمز کاهش وابستگی خواص مکانیکی و شیمیایی لنت به دما می‌باشد  . تغییرات نرخ فرسایش لنت ترمز با تغییرات دمای دیسک یا درام در شکل زیرنشان داده شده است. همانطور که در شکل مشاهده می‌شود برای گروه‌های مختلف لنت ترمز، با افزایش دمای دیسک نرخ فرسایش به طور چشمگیری افزایش یافته است. در طی مطالعات انجام شده محققین متوجه شدند که دلیل افزایش نرخ فرسایش با افزایش دما تغییر مکانیزم سایش می‌باشد.
                    
                               تغییرات نرخ فرسایش ویژه لنتهای ترمز با تغییرات دمای دیسک یا درام
در اثر افزایش دما پدیده‌ای به نام Fade اتفاق می‌افتد. Fade یعنی افت ناگهانی عدد سایش در دماهای بالا و با تجزیه حرارتی اجزاء آلی اتفاق می‌افتد  .
افزایش درجه حرارت باعث تجزیه و انفعالات شیمیایی اجزاء آلی می‌گردد. این انفعالات همراه با تصاعد گاز در سطح سایشی و نیز تشکیل یک فیلم سطحی شامل ترکیبی از مواد سایشی می‌گردد. در نتیجه مکانیزم تماس در سطح سایشی تحت تأثیر قرار گرفته و باعث ایجاد نوعی روانکاری شده و عدد سایش موثر کاهش می‌‌یابد   .
۴- اثر اندازه ذرات سایشی :
فاکتور اندازه ذرات یکی از مهم‌ترین عوامل در تعیین خواص سایشی می‌باشد. گوپتا و همکارانش گزارش کردند که مقاومت سایشی با افزایش اندازه ذرات افزایش می‌یابد  . 
گازو و همکارانش   نیز در تحقیقی بر روی تأثیر اندازه ذرات سایشی مشاهده کردند که تقریباً نرخ فرسایش با افزایش اندازه ذرات به صورت نمایی افزایش می‌یابد که در شکل زیر مشخص می‌باشد.
تأثیر اندازه ذرات سایشی بر نرخ فرسایش ویژه
با بالارفتن اندازه ذرات، زبری سطح افزایش می‌یابد که تفاوت زبری سطح با دو اندازه ذرات مختلف (a و b) مشخص است.
طراحی ترمز
اصول کار ترمز بر مبنای تماس یا اصطحکاک یک جسم ثابت اتومبیل با یک جسم متحرک می باشد که در اینجا لنت ترمز ثابت و کاسه چرخ ( و یا دیسک در نوع دیسکی ) متحرک است و در اثر فشار پای راننده بر روی پدال ترمز ، تماس بین جسم ثابت و جسم متحرک ایجاد می شود .
اصطحکاک حاصله ، نیروی لازم برای کاهش حرکت اتومبیل را فراهم می سازد و انژی جیبشی وسیله نقلیه در حال حرکت را به گرما تتبدیل می کند که این گرما در فضای اطراف ترمزها پخش می شود .
برای سالیان متمادی قسمت دورانی ترمزها را از یک استوانه یا کاسه می ساختند که همراه با آن از دو نوع مکانیزم اصطحکاکی می توانستند استفاده کنند : تسمه خارجی که دور استوانه را فرا می گیرد ، و یا کفشک های داخلی که از یکدیگر باز شده و به سطح داخلی کاسه می چسبند . یک لنت مقاوم در برابر گرما و شامل الیافی از پنبه نسوز نیز بر روی تسمه و یا کفشک روکش شده است . ترمزهای کاسه ای هنوز هم بر روی بسیاری از اتومبیلها ، در بعضی مدلها بر روی چهار چرخ و در برخی فقط بر روی چرخهای عقب بکار می رود .
با فشار پدال ترمز پایی بطور همزمان هر چهار ترمز چرخ را فعال می کند . ترمز دستی یا اضطراری تنها بر روی یک جفت چرخ ( معمولاً چرخ های عقب ) عمل می کند . این ترمز مکانیکی دارای ضامنی است که می توان با استفاده از آن اتومبیل را در حالت پارکینگ نگه داشت .
طراحان و سازندگان ترمزهای کاسه ای آنرا به گونه ای طراحی می کنند که باران ، برف ، یخ ، آشغال و گردو خاک نتواند به داخل ترمز رفته و کارایی آن را کاهش می یابد . ضمناً روکش و حفاظ فلزی که از کاسه حفاظت می کند نمی تواند در موقع غوطه ور شدن چرخ از نفوذ آب به لنت و کاسه جلوگیری کند ، بنابراین بلافاصله بعد از عبور از درون آب یا سیلاب ، راننده بایستی چند بار به آرامی ترمز بگیرد تا اصطحکاک و گرمای ایجاد شده ، لنت ها را خشک کرده و کارآیی ترمز بدست آید .
وقتی یک خودروی سنگین که با سرعت زیاد در حال حرکت است ترمز می کند ، برای پراکنده کردن گرمای قابل ملاحظه ای که تولید می شود ، نیاز به کاسه های ترمز بزرگ می باشد . در چنین شرایطی ترمزهای دیسکی یا لقمه ای مؤثرتر بوده و کارآیی بهتری دارند ، چون هوای خنک کننده می تواند آسانتر به سطوح دیسک که ممکن است تا حد قرمز شدن گرم شوند ، برسد . گرمای زیاد حاصله از ترمز منجر به کج شدن و تغییر شکل کاسه های چدنی ترمز می شود و به ظرز نامطلوبی بر روی هر قطعه لاستیکی نظیر لوله های ترمز و تایرها که نزدیک به گرما می باشند اثر گذاشته و صدمه می زند . اُفت موقت کیفیتی به دلیل ترمز طولانی مانند پایین رفتن از سرازیری طولانی را ، ضعیف شدن ترمز گویند .
ترمز دیسکی مانند ترمزهای گازانبری در دوچرخه عمل می کند . ترمز گازانبری دارای یک جفت لنت لقمه ای است که در دو طرف طوقه دوچرخه عمل می کند . ترمز گازانبری دارای یک جفت لنت لقمه ای است که در دو طرف طوقه دوچرخه قرار دارند و آنرا محکم در میان می گیرند .
ترمز دیسکی در اتومبیل هم دارای یک جفت لنت لقمه ای است ، اما به جای اینکه مستقیماً بر روی چرخ عمل کند در دوطرف یک روتور چدنی بنام دیسک که همراه چرخ می گردد ، قرار دارد . هنگامی که راننده ترمز می گیرند ، لقمه ها از دو طرف به دیسک فشار آورده و از سرعت چرخ کاسته می شود .
کفشک های ترمز کاسه ای را می توان طوری طراحی کرد که یک اثر خود عمل کنندگی و یا خود پوشاندنی فراهم سازند که نیروی لازم بر پدال ترمز را تقلیل می دهد . ترمزهای دیسکی فاقد این مزیت هستند به یک سیستم کمکی بوستر نیاز دارند که در تمام اتومبیل ها بجز اتومبیلهای خیلی سبک بکار می رود و نیروی وارده توسط راننده بر پدال ترمز را تقویت می نماید تا آسانتر ترمز گرفته شود .
برای طراحی ترمزها از جدول ضریب ایمنی زیربا توجه به کاربرد آنها استفاده می شود و همچنین برای انتخاب ضریب اصطکاک از جدول استاندارد آن که در شکل های بعدی آمده است ، استفاده می شود.
 
انتخاب و شکل ترمز به نیاز آن بستگی دارد و جدول مشخصه عملکرد ترمز را در برابر اینرسی های  مختلف نشان می دهد.
 
ترمزها می توانند به گونه ای طراحی شوند که یکباره نیروی اعمال شده با گشتاور ترمز همراه باشد. این نوع ترمز به عنوان ترمز خود انرژی نامیده می شود و برای بارهای بزرگ ترمز مفید است.ملاحظات زیادی باید در طراحی ترمزها صورت پذیرد، این امکان وجود دارد که بعضی اوقات خواسته شود که یکبار درگیری آن متوقف شود ( که عملکرد خود قفل کن نامیده می شود).
جنبه بحرانی تمام ترمزها موادی هستندکه برای تماس اصطکاکی استفاده می شود به طور عمومی یک جزء دیسک فولادی یا چدنی و کاسه  ترمز را شامل می شود. که در تماس اصطکاکی در برابر جزء مشابه از لحاظ مواد با لنت ترمز از یکی از موادی که در جدول فهرست بندی شده است آورده شده است.
 
ترمزهای دیسکی
در این جا جزئیاتی را در مورد طراحی هندسه و شکل ترمزهای دیسکی ارائه می کنیم. ترمزهای دیسکی با توجه به کاربرد آنها در خودروها معروف هستند تا جائیکه بطور گسترده برای چرخ های اتومبیل ها و موتور سیکلت ها ایتفاده می شود. این ترمز ها عموما" متشکل ازدیسک های چدنی جوش داده شده به توپی چرخ می باشند. که بین دو بالشتک که با پیستون کار می کند پیچیده شده است و با یک پرگار آهنی که بر روی میل لنگ نصب شده است تقویت می شود. وقتی که پدال ترمز فشرده می شود از لحاظ هیدرولیکی، سیال فشرده شده به داخل سیلندر با فشار رانده می شودو پیستون مقابل را به طرف خود می کشد بالشتک های ترمز در حالت تماس اصطکاکی با دیسک قرار می گیرد. شکل ترمز ، شکل ترمز، ترمز ثابت ، تهویه آسان، بارهای محوری متناسب با نیروی بکار گرفته شده بود استفاده از بالشتک مجزا اجازه می دهد که دیسک همانطور که می چرخد سرد شده و انتقال گرما را بین دیسک سرد کننده و بالشنک ترمز انجام دهد. همانطور که بالشتک های هر طرف دیسک با نیروی مساوی به دیسک فشار وارد می کنند ، بار محوری خالص بر روی دیسک از بین می رود . با توجه به شکل  ظرفیت گشتاور هر بالشتک با این معادله محاسبه می شود.

جایی که re  شعاع موثر است. نیروی عمل کننده با فرض فشار ثابت با این معادله محاسبه می شود.

با سایش یکسان با این معادله فرض می شود.

F=Pmaxθri(ro-ri)

جایی که θ (برحسب رادیان) شامل زاویه بالشتک ، ri  شعاع داخلی بالشتک و ro    شعاع خارجی بالشتک است. رابطه بین حداکثر و متوسط فشار با فرض سایش یکسان با این معادله محاسبه می شود.

برای یک ترمز دیسکی حلقه ای، شعاع موثر با فرض فشار ثابت و با فرض فشار یکسان به ترتیب با معادله های زیر محاسبه می شود.
 
برای بالشتک دایره ای شعاع موثرrδ = re  داده شده است جایی که مقادیر برای δ در جدول [ ۳ ] که بعنوان عملکرد نسبت شعاع بالشتک و موقعیت شعاعی R/r  می باشند. نیروی عمل کننده برای بالشتک دایره ای با استفاده از این معادله محاسبه می شود. ترمز دیسکی کامل متشکل از بالشتک حلقوی کامل می باشد و اصولا" برای ماشین های صنعتی بکار گرفته می شود . مشخصه ترمز دیسکی  می تواند برای عملکرد هایی بعنوان کلاچ با ترمز طراحی شود.( ترکیب کلاچ- ترمز)  …

 

بخشی از منابع و مراجع پروژه بررسی طراحی و عملکرد سیستم ترمز
۱- راهنمای جامع اتومبیل     مترجم حسین شتابی و مولف N.A.I.jacobson
۲- طراحی اجزاء دوار            مترجم مریم پاژنگ – جمشید قضاتی و مولف childs,peter
۳- پروژه کارشناسی ارشد درباره لنت ترمز
۴- اصول دینامیک خودرو (THOMAS D.GILLESPIE

•    Standard  handbook  of machine  design  (second edition )                             josephe  E.shigley
•    Charles  R.  mischke
•    Advanced  vehicle  technology  (second  edition )
•    Heinz  heisler

•    سایت های اینترنتی:
•    http://www.bsi.org.uk/bsi/(british standards  institute )
•    http:// WWW.SAIPA.CO.COM
•    http:// WWW.IKCO.COM

  راهنمای خرید:
  • در صورتی که به هر دلیلی موفق به دانلود فایل مورد نظر نشدید با ما تماس بگیرید.