82 صفحه
ترمزهای اتومبیل
این فصل کاربرد و عملکرد انواع ترمزهای مورد استفاده در اتومبیل را تشریح می کند . از آنجائی که اکثریت ترمزهای امروزی بوسیلة هیدرولیک بکار می افتد ، در این فصل کاربرد ترمزهای هیدرولیکی و ساختمان آنها شرح داده شده است . دو نوع ترمز هیدرولیکی وجود دارد : دیسکی و کاسه ای . در نوع کاسه ای ، کفشکهای ترمز به سطح داخلی کاسه ترمز می چسبند و در ترمز نوع دیسکی ، لقمه های مسطح ترمز یا کفشکها به دیسک مسطح می چسبند .
1ـ1ـ کاربرد و انواع ترمزها:
ترمزها حرکت اتومبیل را کند و یا متوقف می سازند . ترمزها ممکن است توسط سیستمهای مکانیکی ، هیدرولیکی ، فشار هوا و یا وسائل الکتریکی بکار انداخته شوند. وقتی که راننده پدال ترمز را فشار می دهد ، کفشکهای ترمز یا لقمه ها بطرف کاسه ترمز یا دیسک ترمز حرکت می کنند .
اصطکاک بین کفشکها یا لقمه ها با کاسه باعث کاهش حرکت و یا توقف اتومبیل می شود . در شکل (1ـ1) مکانیزم ترمز چهارچرخ را که از نوع کاسه ای است ، نشان داده شده است .
شکل (2ـ1) مجموعه کاسه ترمز را اطراف کفشکها نشان می دهد . کفشکهای ترمز با یک ماده آسبست که می تواند در مقابل گرما مقاومت کند و اثر خوبی در مقابل کشش داشته باشد لنت کوبی می شود . موقعی که کفشکها به کاسه ترمز یا دیسک نیرو وارد می کنند ، گرما و کشش در آن زیاد می شود . در طول یک ترمز شدید کفشکها ممکن است با یک فشارPsi 1000 به کاسه یا دیسک فشرده شوند . وقتی که اصطکاک یا فشار افزایش می یابد ، یک کشش اصطکاکی قوی روی کاسه ترمز یا دیسک ایجاد میشود و یک اثر ترمزی قوی روی چرخها نتیجه می گردد .
همچنین یک مقدار زیادی از گرما بوسیلة اثر اصطکاک ایجاد می گردد . کاسه دیسک و کفشکها گرم می شوند . نهایتاً ممکن است درجه حرارت به 500 درجه فارنهایت یا 260 درجه سانتی گراد برسد . این گرما به طرق مختلف به کاسه یا دیسک منتقل می شود . بعضی کاسه های ترمز پره های خنک کننده دارند که یک سطح اضافی خنک کننده که گرما را بطور آسانتر به هوا منتقل کنند بوجود می آورند . حرارت های زیاد برای ترمزها خوب نیست زیرا حرارت لنت ممکن است آن را ذغال کند. بنابراین اثر ترمزی کم خواهد شد . در یعضی اتومبیلهای مسابقه ای از لنتهای آسبستی فلزی استفاده کرده اند . این ترمزها یک سری از بالشتک های فلزی که به کفشکهای ترمز وصل شدند ، دارند (شکل 3ـ1) این ترمزها می توانند درمقابل کارکرد ترمز و همچنین درجه حرارتهای بالا مقاومت بیشتری داشته باشند و تمایل کمتری به حالت (Fade) یا کم شدن دارند .
در ترمزهای دیسکی بعلت اینکه دیسک خنک می شود ، حالت Fade کمتری وجود دارد . بطور مثال در شکل (4ـ1) یک دریچة تهویه هوا یا پره های خنک کن برای کمک به انتقال حرارت وجود دارد . توجه کنید که فقط یک قسمت کوچک از دیسک در تماس با لقمه ها می باشد .
اصطکاک بین کفشکها یا لقمه ها با کاسه باعث کاهش حرکت و یا توقف اتومبیل می شود . در شکل (1ـ1) مکانیزم ترمز چهارچرخ را که از نوع کاسه ای است ، نشان داده شده است .
. کفشکهای ترمز با یک ماده آسبست که می تواند در مقابل گرما مقاومت کند و اثر خوبی در مقابل کشش داشته باشد لنت کوبی می شود . موقعی که کفشکها به کاسه ترمز یا دیسک نیرو وارد می کنند ، گرما و کشش در آن زیاد می شود . در طول یک ترمز شدید کفشکها ممکن است با یک فشارPsi 1000 به کاسه یا دیسک فشرده شوند . وقتی که اصطکاک یا فشار افزایش می یابد ، یک کشش اصطکاکی قوی روی کاسه ترمز یا دیسک ایجاد میشود و یک اثر ترمزی قوی روی چرخها نتیجه می گردد .
همچنین یک مقدار زیادی از گرما بوسیلة اثر اصطکاک ایجاد می گردد . کاسه دیسک و کفشکها گرم می شوند . نهایتاً ممکن است درجه حرارت به 500 درجه فارنهایت یا 260 درجه سانتی گراد برسد . این گرما به طرق مختلف به کاسه یا دیسک منتقل می شود . بعضی کاسه های ترمز پره های خنک کننده دارند که یک سطح اضافی خنک کننده که گرما را بطور آسانتر به هوا منتقل کنند بوجود می آورند . حرارت های زیاد برای ترمزها خوب نیست زیرا حرارت لنت ممکن است آن را ذغال کند. بنابراین اثر ترمزی کم خواهد شد . در یعضی اتومبیلهای مسابقه ای از لنتهای آسبستی فلزی استفاده کرده اند . این ترمزها یک سری از بالشتک های فلزی که به کفشکهای ترمز وصل شدند ، دارند (شکل 3ـ1) این ترمزها می توانند درمقابل کارکرد ترمز و همچنین درجه حرارتهای بالا مقاومت بیشتری داشته باشند و تمایل کمتری به حالت (Fade) یا کم شدن دارند .
در ترمزهای دیسکی بعلت اینکه دیسک خنک می شود ، حالت Fade کمتری وجود دارد . بطور مثال در شکل (4ـ1) یک دریچة تهویه هوا یا پره های خنک کن برای کمک به انتقال حرارت وجود دارد . توجه کنید که فقط یک قسمت کوچک از دیسک در تماس با لقمه ها می باشد .
مقدمه و تاریخچه :
امروزه در صنعت اتومبیل سازی حفظ ایمنی سرنشینان خودرو فوق العاده مورد توجه قرار گرفته است . با توجه به اینکه سیستم ترمز مهمترین بخش ایمنی خودرو محسوب می گردد ، در چند ساله اخیر پیشرفتهای زیادی در این زمینه انجام گرفته است . جدیدترین این پیشرفتها پیدایش سیستم ترمز ضد قفل ABS می باشد . در این پروژه هدف آن است که این نسل از ترمزها مورد بررسی قرار گیرد تا ان شاءالله زمینه ای برای ورود این تکنولوژی به ایران فراهم شود . این ترمزها به سبب پیچیدگی مکانیزمشان هنوز مورد توجه طراحان داخلی قرار نگرفته است که یکی از دلایل آن عدم اطلاعات کافی و عدم آشنائی با این سیستم می باشد . امید است این پروژه مقدمه ای برای قدمهای بعدی در راه ساخت و طراحی این تکنولوژی در ایران باشد .
در این پروژه ابتدا تاریخچه ای از پیدایش ترمزها ارائه خواهد شد . در فصل دوم به بررسی سیستم ترمز معمولی شامل کاسه ای و دیسکی و سایر اجزای جانبی آن می پردازیم .
در فصل سوم سیستم ترمز پنوماتیکی مورد بررسی قرار می گیرد و سپس در فصل چهارم و سیستم ترمز ضد قفل ABS و سپس مقایسه ای بین فصول دوم و سوم خواهیم داشت تا برتریها و معایب هرکدام نسبت به یکدیگر مشخص شود و در فصول بعدی مطالب مربوط به طراحی و محاسبه نیروهای لازم آورده خواهد شد . نخست تاریخچه ای از پیدایش ترمزهای اولیه تا کنون بیان می کنیم :
اولین موتور احتراقی در سال 1885 بوسیله بنز ساخته شد . توقف این اتومبیل بوسیله یک لقمه ترمز بر روی محور دنده هرزگرد انجام می گرفت . بعدها که اتومبیل تکمیل شد و سرعت آن افزایش یافت و از لحاظ وزن سنگین تر شد ، ترمزهای مخصوصی برای آن طرح ریزی شد .
تا سال 1900 ترمز دستی شامل ترمز ساده ای که مستقیماً با سطح لاستیکهای توپر اصطکاک پیدا می کرد استفاده می شد. اما از این سال به بعد ترمزی ابداع شد که توسط پدال عمل می کرد و عبارت از یک نوار فلزی بود که در خارج بر روی چرخ دندانه دار محور محرک عقب نصب شده بود و بصورت استوانه ای آن را احاطه می کرد .
در همین سال لنکستر(Lanchester) ترمز و کلاچ را در یک مجموعه مخروطی شکل متشکل کرد و در اولین ماشین ساخت انگلستان بکار گرفت .
در سال 1905 ، انتقال حرکت بوسیله چرخ دنده و محور جای انتقال حرکت توسط زنجیر یا تسمه را گرفت و عمومیت پیدا کرد و بیشتر اتومبیلها با پدالی که انتقال حرکت را به ترمز تأمین می کرد مجهز شده بودند .
در سال 1910 میلادی ترمزهای بیشتر ماشینهای امریکائی روی چرخهای عقب تأثیر می کرد . در این سالها بسیاری از عوامل مربوط به ترمز، مانند اهمیت چسبندگی لاستیک به جاده اثرات چرخ قفل شده و غیره بخوبی شناخته شده بود و این مطلب محقق شده بود که جهت اعمال ترمز صحیح هر چهار چرخ بایستی ترمز شود ، و کوشش و اثر ترمز با نسبتی متناسب بین چرخ جلو و چرخ عقب سهیم باشد . با ترمز شدن چهارچرخ است که بدون خطر لیز خوردن ماشین ، فاصله توقف به نصف تقلیل می یابد . سالها طول کشید تا موضوع ترمز چهارچرخ مورد قبول عموم قرار گرفت . شکل عمده این بود که آرایشی برای ترمز ترتیب داده شود که با تشکیلات و اتصالات فرمان و چرخهای جلو و بطور کلی با تشکیلات سیستم فرمان و هدایت ماشین تداخل پیدا نکند .
در فاصله دو جنگ جهانی اول و دوم ، احتیاج به ترمز تا حدودی بیشتر احساس شد . چون سرعت ماشین ها رو به افزایش رفت همچنین بر تراکم ترافیک نیز افزوده شد .
نظر به اینکه رانندگان به ترمز قوی احتیاج داشتند و از طرفی ترمز قوی در چرخهای عقب ، موجب سرخوردن ماشین می شد ، فشار زیادی به طراحان ترمز وارد می آمد تا ترمز چرخهای جلو را تکمیل کنند . در نتیجه ، بعد از گذشت ده سال از جنگ اول ، استعمال ترمز در هر چهار چرخ ، عمومیت پیدا کرد . ظهور ترمز در چرخهای جلو ، پس از جنگ ابتدا در خودروهای بزرگ و گرانقیمت مانند هیسپانو ـ سوئیزا و هاچیکس(Hotchikss) و سپس درخودروهای سبک و ارزان قیمت صورت پذیرفت . ساده ترین راه برای اعمال ترمز جلو استفاده از سیستم هیدرولیک بود . ولی در طی سالیان متمادی اکثریت خودروها از سیستم مکانیکی استفاده می کردند تا اینکه مزایای هیدرولیک برای همه روشن شد . چرخهای اتومبیل بدون احتیاج به دندهای پیچیده ترمز می شدند . جبران سائیدگی لنتها بطور خودکار صورت می گرفت و تلفات اصطکاک بمراتب کمتر از سیستم مکانیکی بود.
در سال 1911 ، اتومبیلی با ترمزهای هیدرولیکی برای چهارچرخ به نمایش گذاشته شد . اما در آن تردیدهائی وجود داشت بنابراین بصورت ابداعی باقی ماند . چندی بعد شخصی بنام M-Loughead سیستمی عملی اختراع کرد که در سال 1917 به ثبت رسید .
در کشور انگلستان در سال 1924 ، ابتدا ترمز لاک هید هیدرولیک در ماشینهای «بین»(Bean) بکار برده شد .
در سال 1924 ترمزهای مکانیکی از چرخهای جلو برداشته شد و در 1925 نیز از چرخهای عقب حذف شد و جای خود را به ترمزهای هیدرولیک واگذار کرد.
نظر به اینکه برای ترمزهای ماشینهای سنگین به نیروی زیادی احتیاج بود بنابراین سرووهای مختلف طراحی شدند . در سال 1924 ، دواندر (Dewandre) دستگاه سرووئی ساخت که برای بکار انداختن آن از خاصیت خلأ استفاده شده بود .
دهه 1930 ، ظهور متخصصینی را به خود دید که سردسته آنها در ساخت ترمزهای مکانیکی ، بندیکس و گیرلینگ بودند ، و در ساخت ترمزهای هیدرولیک ، لاک هید بود .
در طول دهه 1930 ، بتدریج هیدرولیک جای ترمز مکانیکی را گرفت ظرف مدت ده سال تلاش برای توسعه ترمز هیدرولیک شدت یافت بخصوص هنگامی که تعلیقات مستقلی برای ترمز جلو بکار رفت . در سال 1935 ، بعضی از مدلهای ساخت انگلستان دارای دو سیلندر اصلی پشت سرهم شد . در این سیستم ، یک قسمت از سیلندر اصلی ، ترمزهای جلو را بکار می انداخت و قسمت دیگر از طریق خط کاملاً مجزای دیگری ، ترمزهای عقب را .
بعد از سال 1930 ، چندین سال ، مکانیسم ترمز بدون تغییر باقی ماند و عملاً تمام ترمزها از نوع پرویا بندیکس ـ پرو بودند .
در سال 1948 ، گیرلینگ اولین سیستم ترمز هیدرولیک و ترمزهای اتومبیل را ارائه کرد و چند سالی هم تولید ترمزهای هیدرواستاتیک ادامه یافت . در این نوع ترمز ، فاصله ای بین کاسه و لنت وجود داشت و بوسیله فنرهائی آنها را در حد تماس نگاه می داشتند تا از تکان خوردن و صدای آن جلوگیری بعمل آید .
در اواسط دهه 1950 ، در وضع عمومی ترمزها تغییر عظیمی صورت گرفت . زیرا در این هنگام آغاز جایگزینی ترمز دیسکی بجای ترمز استوانه ای بود .
در این سال در آمریکا ، شرکت کرایسلر ترمزهای دیسکی « خود نیروزا » و « خود تنظیم ساز » و« نوع صفحه ای » را در ماشینهای نوع « کراون امپریال »(Crown Imperial) خود نصب کرد که بعنوان یک ترمز اضافی و اختیاری بکار می رفت . در انگلستان نیز در سال 1925 ترمز دیسکی دانلوپ در ماشینهای جگوار کورسی بکار رفت . امروزه تمام اتومبیلهای انگلیسی ، به استثنای ماشینهای سبک که حداقل در چرخهای جلو ترمز دیسکی دارند ، در تمام چرخها ، از ترمز دیسکی استفاده می کنند.
دانلود پایان نامه آماده
دانلود پایان نامه رشته مهندسی مکانیک طراحی و عملکرد سیستم ترمز با فرمت ورد و قابل ویرایش تعدادصفحات 80
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.
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 .
مقدمه 4
انواع ترمزها 5
ترمز دیسکی 6
کالیپر چهار پیستونی 7
ترمز کاسه ای 8
استقرار ترمز کاسه ای 9
انواع ترمز کاسه ای 10
ترمز کاسه ای خود تنظیم 11
فواصل ایمنی ترمز 12
انتقال وزن 13
ضعیف شدن ترمز 14
کاهش سرعت و توقف اتومبیل 15
هیدرولیک در ترمز 15
لنت ترمز 17
اثر فاکتورهای مختلف بر خواص سایشی لنت ترمز : 18
1- اثر سرعت : 18
2- اثر بار : 19
3- اثر دما : 20
4- اثر اندازه ذرات سایشی : 21
تأثیر اندازه ذرات سایشی بر نرخ فرسایش ویژه 21
طراحی ترمز 22
ترمزهای دیسکی 25
ترمزهای کاسه ای 28
ترمزهای کاسه ای ( استوانه ای ) با کفشک کوتاه خارجی 29
عملکرد ترمز خود قفل کن 30
ترمز کاسه ای با کفشک بلند خارجی 31
ترمز های کاسه ای با کفشک بلند داخلی 35
ترمز های لقمه ای ( نواری) 36
عملکرد سیستم ترمز 41
شتاب کند شونده: 41
انرژی / توان 42
نیروهای ترمز کننده: 43
مقاومت غلتشی 43
نیروی مقاوم آیرودینامیک 45
نیروی مقاومت انتقال قدرت 46
شیب 46
ترمزها 47
ضریب ترمز 47
اصطکاک چرخ – جاده 51
ارتباط با عملکرد خودرو 55
سرعت 55
فشار باد 56
بار عمودی 56
انتظارات ملی برای عملکرد ترمز 57
تناسب ترمز 59
سیستمهای ترمز ضد قفلABS 66
راندمان ترمز 68
محاسبه عملکرد ترمز(مسافت توقف) خودروی پژو آردی 70
نتیجه گیری : 72
پیشنهادات 72
ضمائم 74
مراجع 77