صفر تا صد سیستم ترمز خودرو

در سلسله مطالب مکانیک خودرو در مورد اجزای سیستم پیشرانه خودرو به طور کامل صحبت کردیم. اما هر پیشرانه ای یک باز دارنده باید داشته باشد. نیرو پیشرانه در خودرو، موتور خودرو می باشد و سیستم بازدارنده برای خودرو ها ترمز  می باشد. سیستم ترمز خودرو بسیار مهم و حیاتی می باشد. زیرا شما زمانی که خودرو به بیشینه سرعت یا حتی به میانگین سرعت خود برسد تنها راه کنترل خودرو این است که به کمک ترمز سرعت خود را کم کنید و یا به صورت کامل خودرو را متوقف کنید. در نتیجه این مطلب از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است.

سیستم ترمز خودرو

سیستم ترمز خودرو یکی از بخش مکانیک خودرو می باشد که به شدت مهندسی و علمی می باشد. سیستم ترمز خودرو متناسب با اصول و قوانین اولیه فیزیک طراحی و ساخته شده است. به صورت کاملا مستقیم به فیزیک دینامیک مرتبط می باشد. این سیستم در خودرو های امروزی به صورت دو مدل می باشد. مدل اول مدل پدالی می باشد. به دلیل اهمیت بالای سیستم ترمز، کنترل کننده ترمز به صورت پدال زیر پای راننده قرار می گیرد که علاوه بر دسترسی آسان، در اسرع وقت به آن دسترسی داشته باشد. به همین دلیل این مدل از ترمز به صورت پدالی می باشد. دومین مدل ترمز در خودرو به صورت اهرمی می باشد که به ترمز دستی معروف است. ترمز دستی را به عنوان ترمز کمکی یا همان ترمز احتیاط هم می شناسند. این مدل از ترمز به دلیل داشت قفل بیشتر برای در حال سکون نگه داشتن خودرو استفاده می شود. مثلا از ترمز دستی زمانی استفاده می شود که خودرو به مدت طولانی باید متوقف باشد، مانند پارک بودن خودرو یا توقف پشت چراغ قرمز.

سیستم ترمز انواع خودرو

نحوه عملکرد سیستم ترمز خودرو

در بخش قبلی اشاره شد که سیستم ترمز خودرو کاملا منطبق بر فیزیک دینامیک می باشد. در نتیجه برای درک کامل عملکرد سیستم ترمز باید ابتدا اجزای کلی ترمز خودرو و همچنین با مقوله اصطکاک به صورت کامل آشنا شویم. ترمز خودرو در ساختار از دو بخش اصلی تشکیل می شود. در نتیجه 3 عامل اصلی برای درک نحوه عملکرد ترمز خودرو شامل موارد زیر می باشد:

1. بخش مکانیکی ترمز
2. بخش هیدرولیکی ترمز
3. اصطکاک

• بخش مکانیکی ترمز

بخش مکانیک ترمز (اهرم) یک کمیت بی‌بعد است که نشان می‌دهد نیرو های مقاوم چند برابر نیروی محرک در یک خودرو است. در اهرم‌ها به دلیل در نظر نگرفتن اصطکاک، مزیت مکانیکی برابر است با نسبت طول بازوی محرک به طول بازوی مقاوم. نیروی F به سمت چپ اهرم وارد می‌شود، بنابراین طول بازوی محرک دو برابر طول بازوی مقاوم است. به همین دلیل، با تقسیم طول بازوی محرک بر طول بازوی مقاوم، مزیت مکانیکی این اهرم برابر ۲ به دست می‌آید که به معنی اعمال نیروی 2F در سمت راست اهرم است. با تغییر فاصله‌ها در اهرم‌ها می‌توان ضریب چند برابری نیروها را تغییر داد. مشاهده کردید که تنها راه درک سیستم ترمز درک فیزیک دینامیک می باشد.

• بخش هیدرولیکی ترمز

قانون فیزیکی پشت بخش هیدرولیکی بسیار ساده است. در بخش هیدرولیکی می‌توان نیرو را از طریق یک سیال تراکم‌ناپذیر انتقال داد. به دلیل خواص فیزیکی مناسب روغن‌ها، در اغلب سیستم‌های هیدرولیکی، ماده سیال مورد استفاده روغن است و به همین دلیل در این سیستم نیز از روغن ترمز به عنوان سیال استفاده می‌شود. در سیستم‌های هیدرولیک با استفاده از قانون پاسکال می‌توان به راحتی نیروی خروجی را به مضربی از نیروی ورودی تبدیل کرد. قانون پاسکال یک قانون پایه‌ای در هیدرودینامیک است که بیان می‌کند تغییر فشار در هر نقطه از سیال تراکم‌ناپذیر به همه‌ی نقاط و سطح سیال منتقل می‌شود. این فشار از رابطه‌ی  به دست می‌آید که در آن P فشار، F نیرو و A مساحت سطحی است که نیرو به آن وارد می‌شود. بعد از بررسی بخش هیدرولیکی دوباره مشاهده می کنید که از قوانین فیزیکی استفاده شده است

• اصطکاک

مواد مختلف ساختار سلولی متفاوتی دارند، برای مثال، حرکت دادن دو سطح لاستیکی روی هم  بسیار سخت‌تر از لغزاندن دو سطح استیل روی یکدیگر است. به همین دلیل برای محاسبه کردن جنس سطوح در محاسبات اصطکاک از ضریبی به نام ضریب اصطکاک استفاده می‌شود، که نسبت نیروی لازم برای لغزاندن جسم به وزن است. در نتیجه نیروی اصطکاک به صورت مستقیم  به وزن وابسته است در نتیجه هرچه وزن بیش‌تر باشد نیروی بزرگ‌تری لازم است. از این مفهوم در سیستم ترمز خودرو نیز استفاده می‌شود. هنگامی‌که لنت‌ها روی دیسک فشرده می‌شوند، با افزایش نیروی وارد بر لنت‌ ها، نیروی اصطکاک نیز افزایش پیدا می کند.

انواع سیستم ترمز خودرو

با نحوه عملکرد کلی سیستم ترمز خودرو به صورت کامل آشنا شدیم. در این بخش در مورد انواع سیستم ترمز صحبت خواهیم کرد، این تنوع مربوط به سیستم ترمز پدالی می باشد. انواع سیستم ترمز پدالی عبارت است از:

• ترمز مکانیکی

ترمز مکانیکی اولین و ساده ترین سیستم ترمز خودرو می باشد. در این سیستم به وسیله نیروی پای راننده از طریق پدال ترمز به یک کابل منتقل می‌شود. این کابل نیروی وارده را به کفشک‌های ترمز منتقل می‌کند. کفشک ترمز همان لنت‌ های ترمز می باشند. اگرچه این سیستم  بسیار ساده است، ایراداتی هم دارد که سبب شد به مرور زمان استفاده از آن منسوخ شود. اصلی ترین ایراد این سیستم احتمال پارگی سیم ترمز و از کار افتادن کلی سیستم ترمز است، در این سیستم بر خلاف سیستم‌های دیگر نظیر ترمز هیدرولیکی، امکان چند برابر کردن نیروی وارد شده بر پدال وجود ندارد.

سیستم ترمز مکانیکی

• ترمز هیدرولیکی

ترمز هیدرولیکی از نظر عملکرد شبیه به ترمز مکانیکی می باشد با تفاوت این که به جای سیم در آن از روغن ترمز استفاده می شود در این سیستم با فشردن پدال ترمز، ابتدا نیرو توسط پای راننده به ‌واسطه‌ی شکل اهرمی پدال چند برابر می شود و در مرحله ‌ی بعد به محفظه اصلی سیستم ترمز اعمال می‌شود. سپس، نیروی پیستون اصلی به روغن ترمز موجود در پشت پیستون وارد شده و سبب حرکت آن در لوله‌های تعبیه شده می‌شود. مهم ترین مزیت ترمز هیدرولیک نسبت به ترمز مکانیکی چند برابر شدن نیرو به واسطه مکانیک سیالات است.

جمع بندی

در مقدمه این بحث و در بخش های مختلف اشاره شد که سیستم ترمز خودرو کاملا منطبق بر قوانین علم فیزیک می باشد. برای اینکه در ک کاملی از نحوه عملکرد سیستم ترمز خودرو داشته باشید حتما باید مطالعات پایه ای در مورد قوانین اولیه فیزیک مکانیک و سیالات داشته باشید. تمام تلاش خود را کردیم تا با زبان ساده ای این قوانین را در این مطلب بگنجانیم. امیدواریم این مطلب برای شما عزیزان مفید به فایده باشد. برای آشنایی بیشتر با بخش های مختلف خودرو با ما همراه باشید.