مقاله سیستم ترمز ماشین

دانلود مقاله سیستم ترمز ماشین

مقدمه:
همگی می دانیم که فشردن پدال ترمز ماشین، سرعت را می کاهد.اما چگونه؟چگونه ماشین نیروی پای شما را به چرخ ها منتقل میکند؟چگونه نیروی شما را چند برابر می کند تا برای متوقف کردن جسمی به بزرگی یک ماشین کافی باشد؟

طرحی کلی از سیستم ترمز
وقتی شما پدال ترمز را می فشارید،ماشین نیروی پای شما را از طریق یک سیال به ترمز ها منتقل میکند.زیرا ترمزهای واقعی نیرویی خیلی بیشتر از نیرویی که شما توسط پایتان وارد می کنید نیاز دارد.ماشین باید نیروی پای شما را چند برابر کند.این کار از طریق ٢ روش انجام میشود
١-مزیت مکانیکی(اهرمها)
٢-افزایش هیدرولیکی نیرو
ترمزها نیرو را از طریق اصطکاک به چرخ ها منتقل می کنند و چرخ ها نیز این نیرو را توسط اصطکاک به جاده می دهند.
قبل از اینکه بحث را بشکافیم،اجازه دهید این ٣ قانون را یاد بگیریم:
● دستگاه اهرمی
● دستگاه هیدرولیکی
● دستگاه اصطکاکی

دستگاه اهرمی
پدال به نحوی طراحی شده که میتواند نیروی پای شما را قبل از اینکه هرگونه نیرویی به روغن ترمز وارد شود چند برابر کند.

افزایش نیرو
در شکل بالا،نیروی F به سمت چپ اهرم وارد شده است.سمت چپ اهرم (۲X) دو برابر سمت راست(X) است.در نتیجه در سمت راست اهرم،نیروی ۲F ظاهر میشود،ولی در نصف جابجایی (Y) نسبت به سمت چپ(۲Y).تغییر نسبت سمت چپ و راست اهرم تعیین کننده نسبت نیروی دو طرف است.

سیستم هیدرولیکی
ایده اساسی ساده ای در پشت هر سیستم هیدرولیکی نهفته است: نیروی وارد به هرنقطه از سیال تراکم ناپذیر،که عموماً یک نوع روغن می باشد،به همان اندازه به مابقی نقاط منتقل می شود.بیشتر سیستم های ترمز از این طریق نیرو را چند برابر می کنند.در اینجا شما ساده ترین سیستم هیدرولیکی را مشاهده می کنید.

یک سیستم ساده ی هیدرولیکی
در شکل بالا،دو پیستون(به رنگ قرمز)در دو استوانه شیشه ای,پر شده از روغن,گنجانده شده اند و از طریق یک لوله پر از روغن به یک دیگر متصل اند.اگر شما یک نیروی رو به پایین به یک پیستون وارد کنید(مثلاً سمت چپی در شکل)نیرو از طریق لوله روغن به پیستون بعدی منتقل می شود.از آن جایی که روغن تراکم ناپذیر است،کارایی بسیار بالاست.تقریباً تمامی نیروی اعمال شده در پیستون دوم تولید می شود.نکته مهم در مورد سیستم هیدرولیکی اینست که لوله متصل کننده دو پیستون به هر شکل و طولی می تواند باشد،به طوری که امکان هر گونه تغییر شکل را در مسیر انتقال نیرو میسرمی کند.این لوله همچنین می تواند چند شاخه شود،در نتیجه یک پیستون مادر می تواند بیش از یک شاخه،در صورت نیاز داشته باشد،همان طور که در شکل نشان داده شده است.

یک نکته شسته رفته دیگر در مورد سیستم هیدرولیک اینکه می تواند نیرو را چند برابر کند،(یا تقسیم کند)اگر شما “چگونه قرقره و جعبه دنده کار می کنند؟” یا “نسبت دنده چگونه کار می کند؟” را خوانده باشید،حتماً می دانید که مبادله نیرو و جابه جایی در سیستم های مکانیکی بسیار مرسوم است.در یک سیستم هیدرولیکی ،کافیست سایز یک پیستون را نسبت به دیگری متفاوت انتخاب کنیم،مطابق شکل:

افزایش هیدرولیکی نیرو
برای تعیین ضریب افزایش در شکل بالا،با توجه به اندازه پیستون ها کار را شروع می کنیم،فرض کنید که قطر پیستون درسمت چپ ٢ اینچ,در سمت راست ۶ اینچ باشد.مساحت هر پیستون از رابطه πr2 دست می آید.پس مساحت پیستون سمت چپ ۳/۱۴ و سمت راست ۲۸/۲۶ است.پیستون سمت راست ۹ برابر پیستون سمت چپ است،این بدان معناست که نیرویی معادل ۹ برابر نیروی اعمال شده به پیستون سمت چپ،در پیستون سمت راست تولید می شود.پس اگر یک نیروی ۱۰۰ پوندی به پیستون چپ وارد کنیم،نیروی معادل ۹۰۰ پوند در سمت راست تولید می شود.تنها نکته این ست که شما باید پیستون سمت چپ را ۹ اینچ پایین ببرید تا پیستون سمت راست ۱ اینچ بالا بیاید.

اصطکاک
اصطکاک،میزان سختی حرکت دادن یک جسم بر روی جسم دیگر است.نگاهی به شکل زیر بیندازید.
١-هر دو جسم از یک جنسند،ولی یکی سنگین تر است.فکر می کنم که همه ما می دانیم که کدام یک سخت تر جابجا می شود.

نیروی اصطکاک در برابر وزن
برای درک دلیل این موضوع،اجازه دهید یک نگاهی از نزدیک به یکی از بلوک ها بندازیم

اصطکاک در ابعاد میکروسکوپی
با وجود اینکه بلوک ها با چشم غیر مسلح صاف به نظر می آیند ,در واقع در سطح میکروسکوپیک ناهموارند.وقتی شما یک بلوک را روی یک میز قرار می دهید،فرو رفتگی ها و بر آمدگی های کوچک در یک دیگر فرو می روند،و بعضی در واقع به هم جوش می خورند.وزن بلوک سنگین تر باعث میشود که این پستی بلندی ها بیشتر در یکدیگر فرو بروند،در نتیجه سخت تر روی هم بلغزند.اجسام مختلف ساختار های میکروسکپیک مختلفی دارند.مثلا ًپاک کن روی پاک کن سخت تر جابجا می شود تا استیل روی استیل.جنس ماده تعیین کننده ضریب اصطکاک،نسبت نیروی لازم برای جابجایی جسم به وزن بلوک،است.یعنی اگر ضریب اصطکاک در آزمایش ما یک باشد١٠٠پوند برای جابجایی بلوک١٠٠پوندی لازم است یا ۴٠٠ پوند نیرو برای جابجایی بلوک ۴٠٠ پوندی لازم است.ولی اگر ضریب اصطکاک ١/٠ باشد،در نتیجه ١٠پوند نیرو برای جابجایی بلوک ١٠٠پوندی لازم است.پس نیروی لازم برای جابجایی جسم با وزن آن متناسب است.این مفاهیم در مباحث کلاچها و ترمزها ،محلی که یک صفحه به یک دیسک دوار فشرده میشود کاربرد دارد.هر چه نیروی فشار دهنده صفحه بزرگتر باشد،نیروی متوقف کننده بیشتر است.قبل از اینکه به بحث اصلی ترمز ماشین وارد شویم،اجازه دهید نگاهی به سیستم ساده زیر بیندازیم.

یک ترمز ساده
مشاهده می کنید که فاصله پدال تا محور دوران ۴ برابر فاصله سیلندر تا محور است,پس نیروی پدال با ضریب ۴ به سیلندر متنقل میشود.همچنین مشاهده می کنید که قطر سیلندر ترمز٣ برابر قطر سیلندر پدال است که باعث می شود که نیرو در ۹ ضرب شود.در مجموع ،این سیستم نیرو را ٣۶برابر می کند.اگر شما نیروی ١٠ پوند را به پدال وارد کنید ٣۶٠پوند در فشردن دیسک ترمز وارد می شود.تعدادی مشکل در مورد این سیستم وجود دارد.اگر یک سوراخ وجود داشته باشد،چه اتفاقی می افتد؟اگر یک سوراخ کوچک باشد چه؟در واقع مایع کافی برای پر کردن سیلندر ترمز وجود ندارد،و ترمز ها کار نمی کنند.اگر یک سوراخ بزرگ باشد،برای اولین باری که ترمز را می فشارید،تمامی مایع به بیرون نفوذ خواهد کرد و ترمز به کلی خراب می شود.سیلندر مادر در ماشین های مدرن به گونه ای طراحی شده اند که با این مشکل مقابله کنند

فصل دوم
سیستم های ترمز
سیستم های ترمز خودروهای سواری بر مبنای شرایط ذیل دسته بندی می شوند :
• از نظر طراحی و ساخت
• از نظر اصول عملکردی

اصول طراحی
شرایط عملکردی تجهیزات سیستم های ترمز خودروها ، مطابق با استانداردهای تدوین شده ، به سه سیستم دسته بندی می گردند :
• سیستم های ترمز معمولی یا پایی (BBA)
• سیستم ترمز ثانویه (HBA)
• سیستم ترمز دستی (FBA)

سیستم ترمز معمولی :
این سیستم به جهت کاهش سرعت خودرو ، ثابت نگه داشتن آن در یک سطح و توقف خودرو بکار می رود.

سیستم ترمز ثانویه:
در صورت عدم عملکرد سیستم های ترمز معمولی ، سیستم های ترمز ثانویه بایستی عملکرد سیستم را بعهده گرفته و همچنین قادر به ایجاد نیروی ترمزی مطلوب و فقط به جهت کاهش سرعت را داشته باشد . سیستم ترمز ثانویه لزوماً دارای سیستم سومی در مکانیزم خود نمی باشد ( به عنوان سیستم مکمل ترمز معمولی ، یا ترمز دستی نمی باشد ) . این سیستم ممکن است دارای یک مدار در یک طراحی از سیستم ترمز با مدار دوگانه و یا در مدار سیستم ترمز دستی با یک واکنش جزئی باشد .

سیستم ترمز دستی
سیستم ترمز دستی به جهت نگهداری خودرو در حالت توقف و پایداری آن بکار می رود . ترمزهای عقب و در برخی خودروها (مانند xantia) ترمزهای جلو را به کار می اندازد . به جهت اعمال موارد ایمنی و حفاظتی ، این سیستم دارای مکانیزم های مکملی بین مکانیزم کنترل و ترمز چرخ می باشد . ترمز دستی توسط اهرم کنترل مخصوصی در داخل اتاق خودرو و در برخی از موارد خاص توسط پدال پایی فعال می شود . ترمز دستی فقط بر روی چرخ ها و تنها در یک اکسل مجزا عمل می کند .

اصول عملکرد سیستم
بسته به نحوه استفاده از سیستم ترمز بطور کامل ، جزئی و یا انرژی ، ماهیچه های پا ، این سیستم به گروه های زیر دسته بندی می گردد :
• سیستم های ترمز پایی
• سیستم های ترمز تقویتی
• سیستم های ترمز تقویتی بوستری

فهرست مطالب
مقدمه: ۱
طرحی کلی از سیستم ترمز  ۲
دستگاه اهرمی   ۲
افزایش نیرو  ۳
سیستم هیدرولیکی   ۳
یک سیستم ساده ی هیدرولیکی   ۴
افزایش هیدرولیکی نیرو  ۶
اصطکاک    ۶
نیروی اصطکاک در برابر وزن   ۷
اصطکاک در ابعاد میکروسکوپی   ۷
یک ترمز ساده  ۸
فصل دوم  ۹
سیستم های ترمز  ۹
اصول طراحی   ۹
سیستم ترمز معمولی : ۹
سیستم ترمز ثانویه: ۹
سیستم ترمز دستی   ۱۰
اصول عملکرد سیستم  ۱۰
سیستم های ترمز پایی   ۱۱
سیستم ترمز تقویتی بوستری   ۱۱
سیستم ترمز تقویتی   ۱۲
ساختمان مدار ترمز  ۱۳
طراحی سیستم ترمز  ۱۳
شروع پروسه ترمزگیری   ۱۴
زمان پاسخ دهی اولیه سیستم  ۱۴
زمان اعمال فشار ترمزی   ۱۴
مدت زمان کلی ترمزگیری   ۱۵
زمان فعال بودن پروسه ترمزگیری   ۱۵
مفاهیم پایه  ۱۵
اصطکاک لاستیک    ۱۶
نیروی محیطی چرخ   ۱۶
نیروی نرمال   ۱۷
نیروهای اصطکاکی   ۱۷
اصطکاکی استاتیکی و لغزشی   ۱۹
لغزش    ۱۹
فصل سوم  ۲۳
اجزاء سیستم ترمز  ۲۳
بوستر ترمز  ۲۳
بوستر ترمز خلایی   ۲۴
بوستر ترمز هیدرولیکی   ۲۵
عملکرد سیلندر اصلی   ۲۷
سوپاپ های تنظیم فشار ترمزی   ۲۷
سوپاپهای تنظیم فشار ترمزی حساس به فشار  ۲۹
طراحی   ۳۱
سیستم ترمز چرخ   ۳۱
ترمزهای دیسکی   ۳۳
ترمزهای دیسکی با کالیپر متغیر ( شناور )  ۳۴
Full-contact Disc brake   ۳۶
ترمزهای کفشکی   ۳۹
لنتهای ترمز  ۴۲
فصل چهارم  ۴۴
سیستم ترمز ضد قفل ABS (Anti Lock Braking System)  ۴۴
ترمز‌های ضد قفل:(ABS) 44
مسافت‌های توقف : ۴۴
توقف در خط مستقیم : ۴۶
کنترل فرمان : ۴۶
احتیاط های پیشگیرانه  در سیستم ترمز ضد قفل ABS : 47
اصطلاحات مربوط به ABS  ۴۹
سیستم های باز و بسته : ۴۹
سیستم های مجتمع و غیر مجتمع : ۵۰
مدارهای هیدرولیکی : ۵۲
کانالهای:ABS  ۵۳
سیستم های یک کاناله : ۵۳
سیستم های سه کاناله : ۵۴
فصل پنجم  ۵۵
اجزای سیستمS AB   ۵۵
الف ) واحد کنترل الکترونیکی (ECU )  ۵۵
پمپ: ۵۶
سیلندر اصلی : ۵۶
سلونوئیدها: ۵۷
انبارهای آکومولاتورها: ۵۸
نیروهای دینامیکی در هنگام ترمزگیری   ۵۹
مدار کنترل سیستم ABS  ۶۰
سیستم کنترلی   ۶۱
متغیرهای کنترلی   ۶۳
متغیرهای کنترلی چرخ غیر متحرک    ۶۴
متغیرهای کنترلی در چرخ های متحرک    ۶۶
سیکل های کنترلی   ۶۷
کنترل مدار بسته ترمزگیری در سطوح لغزنده (ضریب نیروی ترمزی پایین)  ۷۰
فصل ششم  ۷۳
سیستمهای  پایداری در خودروهای پیشرفته الکترونیکی   ۷۳
عملگر سیستم BAS  ۷۶
عملکرد سیستم : ESP   ۷۸
کنترل مدار بسته ترمزگیری در شرایط انحراف از مسیر  ۸۰
GMA1  ۸۲
GMA2  ۸۲
فصل هفتم  ۸۴
روغن های ترمز  ۸۴
نیازمندیها ۸۴
نقطه تعادل جوش    ۸۴
نقطه جوش مرطوب   ۸۵
ویسکوزیته روغن   ۸۵
قابلیت تراکم پذیری   ۸۶
خاصیت ضد خوردگی   ۸۶
تورم قطعات پلاستیکی   ۸۶
ترکیب شیمیایی   ۸۶
فصل هشتم  ۸۷
کیسه هوا(AIR  BAG)  ۸۷
مقدمه  ۸۷
کیسه های هوایی جانبی   ۸۷
کاربرد همزمان کیسه هوایی و کمربندایمنی: ۸۸
آمارسازمان ملی ایمنی ترافیک: ۹۰
مواردی که کیسه هوایی فعال نمیشود: ۹۳
فعال شدن کیسه هوایی   ۹۵
انواع سنسورهای کیسه هوایی   ۹۶
سنسور کف: ۹۷
سنسور ایمنی   ۹۷
سنسور غلتشی   ۹۸
تحلیل گر سیستم کنترلی مورد استفاده در سیستم کیسه هوایی: ۹۸
عملگرمورد استفاده درسیستم کیسه هوایی: ۹۹