دیسک های ترمز چگونه کار می کنند؟

هنگامی که خودرو در حرکت است و سیستم ترمز عمل خود را برای متوقف کردن آن شروع می کند، نیرو وزن خودرو از روی چرخ های عقب کاسته میشود و بر روی چرخ های جلو متمرکز میشود. بنابراین بایستی نیروی ترمز در چرخ های جلو بیشتر از چرخ های عقب باشد و به همین علت سیستم عمل کننده ترمز در چرخ های جلو قویتر از چرخ های عقب طراحی می شود.ایجاد تناسب لازم در تقسیم نیروهای ترمز بین چرخ های عقب و جلو به نحوی که هیچکدام از آنها قفل نشود از وظایف طراحان سیستم ترمز خودرو می باشد. به همین دلیل بیشتر خودروهای جدید برروی دو چرخ جلوی خود دیسک ترمز دارند و در بعضی از خودروهای هر چهار چرخ مجهز به دیسک ترمز هستند دیسک ترمز بهترین نوع سیستم ترمز شناخته شده تابحال است. دیسکهای ترمز در بسیاری از موارد در توقف لوکوموتیو تا هواپیماهای جت به کار می روند. دیسکهای ترمز دیرتر فرسوده می شود ، کمتر تحت تاثیر آب قرار می گیرد ، خود تنظیم و خود پاک کن است. گریپاژ کمتر و توقف بهتر وسیله نقلیه نسبت به سیستم های ترمز دیگر از خاصیت دیسک های ترمز اسمت.
در واقع دیسک ترمز قسمتی از سیستم ترمز است که کار اصلی توقف خودرو را انجام می دهد.
● سیلندر ترمز دیسکی
دو نوع اصلی سیلندر ترمز دیسکی وجود دارد : سیلندر ترمز دیسکی معلق و سیلندر ترمز دیسکی ثابت.البته انواع دیگری نیز وجود دارد اما این دو نوع ذکر شده رایج تر هستند.
▪ توجه: سیلندر ترمز دیسکی در صورت مشاهده نشت روغن ترمز باید تعویض شود.
● سیلندر ترمز دیسکی معلق تک- پیستون
رایج ترین نوع دیسک ترمز در خودروها جدید سیلندر ترمز دیسکی شناور تک-پیستونی (single-piston floating Caliper) است. معلق بودن این سیلندر به آن خاصیت خود تنظیمی و خود مرکزی می دهد. این نوع دیسک ترمز امروزه به علت قیمت تمام شده ارزان تر و کارایی مطمئن به طور وسیع مورد استفاده قرار گرفته است.
● سیلندر ترمز دیسکی ثابت دو - پیستون
سیلندر ترمز دیسکی دو- پیستون نیز در بعضی از خوروهای گران قیمت تر نصب می شود که سیستم ترمز آن خودرو را از ضریب اطمینان بالاتری برخوردار می سازد.
● سیلندر ترمز دیسکی ثابت چهار - پیستون
در این نوع سیستم در هر طرف روتور دو سیلندر ترمز قرار دارد. سیلندر ترمز دیسکی ثابت چهار- پیستون از ضریب اطمینان بسیار بالاتری نسبت به دو نوع قبل برخودار می باشد اما به همان نسبت نیز گرانتر و هزینه سرویس کردن آنها نیز بسیار بیشتر از سیستم تک – پیستون است. این نوع سیستم ترمز در خودروهای بسیار گران قیمت و خودروهای پرقدرت نصب می شود.
اما امروزه در تولید انبوه خودروهای ارزان قیمت ، کارخانه های خودروسازی به علت ارزان بودن و ضریب اطمینان مناسب نوع تک – پیستون، طراحی های انواع دو و چهار پیستونی از رده خارج شده اند.
● اجزای اصلی دیسکی ترمز
- لنتها(لقمه) ترمز
- سیلندر ترمز دیسکی که شامل یک پیستون است.
- چرخنده یا روتور که بر روی توپی چرخ سوار میشود.
▪ لنتهای ترمز
در هر سیلندر ترمز دیسکی دو لنت ترمز وجود دارد که لنتها به کفشک فلزی پرچ شده اند.لنتها بر روی ترمز دیسکی و در دو طرف روتور قرار دارند. سابقا به علت ویژگی جذب گرما و عملکرد بی صدا آزبست، لنتهای ترمز از آزبست ساخته می شدند اما به علت سمی بودن آزبست و صدمه زدن به سلامتی استفاده از آزبست ممنوع شد و ازعناصر جدید برای ساخت لنت ترمز استفاده میشود.
لنتهای ترمز در مدت زمان ها معین فرسوده شده و نیاز به تعویض دارند. انواع گوناگونی از لنتهای ترمز با کیفیتهای متفاوت وجود دارد. که این تفاوت عمدتا مربوط به طول عمر مفید لنت ترمز می شود. لنتهای ترمز سخت تر عمر بیشتر و توانایی توقف بهتر خودرو را دارند و در عوض ممکن است صدای ناراحت کننده ای در هنگام عملکرد خود داشته باشند.
دیسک ترمز شباهت زیادی به ترمز دوچرخه دارد.ترمزهای دوچرخه داراری یک سیلندر ترمز دیسکی هستند که لقمه (لنتهای) ترمز را به لاستیک می فشارد.
در دیسک ترمز لنتها به روتور(چرخنده) فشرده می شوند و نیرو به جای اینکه از طریق کابل منتقل شود به صورت هیدرولیکی منتقل می شود.
اصطکاک بین لنتها و دیسک سرعت چرخش دیسک را کاهش می دهد. یک خودروی متحرک میزان انرژی جنبشی قابل توجه ای دارد و وظیفه ی ترمز کاهش این انرژی جنبشیو متوقف کردن آن است.
● چگونه ترمزها این کار را انجام می دهند؟
هر وقت شما خودروی خود را متوقف می کنید.ترمزهای خودرو انرژی جنبشی را به گرما تبدیل می کنند.که این گرما در اثر اصطکاک بین لنت و دیسک ترمز ایجاد شده است.
وقتی شما پدال ترمز را فشار می دهید روغن ترمز از سیلندر اصلی از طریق اتصالات به سیلندر واقع بر روی دیسک ترمز وارد شده موجب حرکت سیلندر ترمز دیسکی در یک جهت و حرکت پیستون در جهت مخالف می شود. که حرکت پیستون لنت ترمز داخلی سمت خود را به روتور(چرخنده می فشارد و از سوی دیگر با حرکت سیلندر در جهت مخالف لنت ترمز که در سوی دیگر روتور قرار دارد به روتور فشرده میشود. همین امر باعث ایجاد اصطکاک و تولید گرما و همچنین کاهش سرعت خودرو می شود.از طرف دیگر دیسک ترمز و اجزای آن می بایست خنک شوند.تا در ترمز های بعدی به خوبی عمل کنند
بیشتر دیسکهای ترمز به وسیله ی منافذ هوا خنک می شوند.دیسکهای ترمز خنک شونده با هوا دارای یکسری منفذ (پره) در بین سطح یک دیسک ترمز هستند که هوا از داخل آنها پمپ می شود و باعث خنک شدن دیسک ترمز می شود.
● خود تنظیمی ترمزها
دیسک ترمز [سیلندر ترمز دیسکی معلق تک-پیستون] خود تنظیم و خود مرکز است. سیلند ترمز دیسکی توانایی لغزیدن از یک سمت به سمت دیگر ار دارد. بنابراین همیشه زمانی که ترمزها [گرفته میشوند] عمل می کنند.به سمت مرکز بر میگردد.از آنجاییکه فنری برای جدا کردن و بازگرداندن لنتهای ترمز به حالت اولیه خود وجود ندارد.همیشه لنتها در فاصله بسیار کمی از روتور (چرخنده) باقی می مانند. (لغزش روتور و ضربه زدن به لنتها در واقع باعث می شود که لنتها کمی از روتور فاصله بگیرند.)
● ترمزهای اضطراری
در خودرهای مجهز به دیسک ترمز بر روی چهار چرخ ، یک ترمز اضطراری با یک مکانیزم عملکرد متفاوت باید فعال باشد تا در صورت عدم عملکرد صحیح ترمزهای اصلی وارد عمل شوند . اکثر خودروها از کابل برای ترمز اضطراری استفاده می کنند.
بعضی از خودروها که بر روی چهار چرخ خود دیسک ترمز دارند دارای یک ترمز کاسه ای مجزا در توپی ترمزهای عقب دارند.
این ترمز کاسه ای فقط برای ترمز اضطراری می باشد و فقط توسط کابل کار می کنند نه سیستم هیدرولیکی.
خودروی های دیگر دارای یک اهرم (ترمز دستی) هستند که یک پیچ را می چرخاند یا یک بادامک را فعال می کند.که باعث فشرده سازی پیستون دیسک ترمز می شود.

منبع : انجمن علمی دانشجویی دانشکده مهندسی مکانیک دانشکاه صنعتی امیر کبیر