تحقيق مروري بر سير تكامل ترمز اتومبيل ها از ابتدا تا امروز

توضيحات :

تحقيق مروري بر سير تكامل ترمز اتومبيل ها از ابتدا تا امروز در 86 صفحه در قالب Word قابل ويرايش.

بخشي از متن :

مروري بر سير تكامل ترمز اتومبيل ها از ابتدا تا امروز

امروزه استفاده از ترمزهاي ضد بلوكه ABS به صورت استاندارد در اكثر اتومبيلها ديده مي شود و كمپاني بوش از ابتداي سال 1987 تاكنون بيش از ده مليون دستگاه ترمز ضد بلوكه ABS توليد و روانه بازار كرده است براي آگاهي از سير تكامل ترمز اتومبيلها ، تاريخچه ساخت و چگونگي بهينه سازي و پيشرفت آنها را با هم مرور مي كنيم در گذشته براي بيشتر رانندگان ، راندن و بحركت درآوردن و يا ادامه حركت اتومبيلها جالبتر از ترمز كردن به نظر مي رسيد و شايد كمتر كسي به ترمز اتومبيل و نقش حياتي آن توجه نشان مي داد .

با ورق زدن برگهاي تاريخ صنعت اتومبيل سازي و توقف در سال 1885 به زماني مي رسيم كه كارل بنز براي نخستين بار از لنتهاي ترمز چوبي و ديسكها يا صفحه هاي تسمه اي براي متوقف كردن اتومبيل هاي ساخت خود ، استفاده كرد كارل بنز اين ايده را دقيقا ً از روي قطارها يا لوكوموتيوهاي آن زمان كپي كرده بود بتدريج راه حلهاي ديگري براي توقف اتومبيل توسط مبتكرين در اين زمينه بكار بسته شد مثلا ً ترمزهاي دايملر كه شامل يك كابل فولادي بود و به دور يك صفحه فلزي در قسمت دروني چرخ پيچيده شده بود و در زماني كه اين كابل كشيده مي شد پس از مدتي وسيله نقليه را مجبور به توقف مي كرد ولي يكي از بزرگترين معايب اينگونه ترمزها اين بود كه در زماني كه راننده اتومبيل خود را در سر بالايي متوقف مي كرد درست پس از توقف ، از فشار اين كابل كاسته و خودرو به طرف عقب كشيده مي شد بعدها راه حلي براي اين مشكل پيدا شد و آن راه حل اين بود كه به وسيله يك اهرم بلند نيزه مانند كه با بازوهاي كششي در قسمت پشت اتومبيل در ارتباط بود درست در لحظه پس زدن خودرو اين اهرم نيزه مانند به درون زمين فرو مي رفت و اتومبيل را در سر بالايي متوقف مي كرد .

پيش از پايان قرن هجدهم فكر ساختن ترمزهاي مؤثرتر وارد فازهاي جدي تري شد و در سال 1895 " فردريك لانكستر " انگليسي نوعي ترمز كلاچ مانند را براي متوقف كردن اتومبيل بكار برد ساختار اين ترمز بدينگونه بود كه يك كلاچ مخروطي شكل كه داراي يك صفحه سايشي (اصطكاكي ) در پشت بود وظيفه برقراري ارتباط بين موتور و جعبه دنده را بعهده داشت در زماني كه اين كلاچ بطرف عقب كشيده مي شد ارتباط موتور وجعبه دنده با يكديگر قطع مي شد و هنگامي كه بيشتر به طرف عقب كشيده مي شد از طريق صفحه سايشي خود با يك ديسك مرتبط شده و اتومبيل را بحالت ايست وا مي داشت بدين ترتيب مي توان گفت كه ترمز گيري در تمام خودروها از طريق دستگاه انتقال قدرت صورت
مي گرفت و اين شروعي بود براي ترمزهاي ديسكي .

بكارگيري سيستمهاي انتقال قدرت ترمز به شيوه هيدروليكي در گذشته تنها در دوچرخه ها كاربرد داشت و در سال 1897 دو نفر بنامهاي Bayley و Brigg نخستين سيستم هيدروليكي را براي وسائط نقليه چهار چرخ ساخته و مورد بهره برداري قرار دادند در اين سيستم فعاليت ترمزها با استفاده از نيروي فنر و عقب نشيني آنها بطريق هيدروليك انجام مي گرفت در سال 1897 آقاي Herbert frood فعاليتهاي خود را بيشتر بر روي مواد تشكيل دهنده آن چيزي كه ما امروز آنرا لنتهاي ترمز مي ناميم قرار داد .

وي در سال 1902 موفق به گشايش شركتي به نام Frodo گرديد و در سال 1908 نخستين نمونه از لنت ترمزهاي خود را كه از ماده اي مقاوم به نام آزبست ساخته شده بود آماده فروش به خريداران نمود اينگونه لنتها تا سال 1921 مورد بهينه سازي قرار گرفتند و در اين سال با استفاده از فن آوري ريخته گري از قيمتي ارزانتر از گذشته برخوردار گرديدند شايد ساخت لنتهاي ترمز از Asbest كه ماده اي مقاوم در برابر گرما است يك تحول اساسي در ساخت لنتهاي ترمز باشد چرا كه تا پيش از اين زمان تنها از فلز در مقابل فلز ( ديسك و لنت ) استفاده مي شد و شركت بوگاتي نيز استفاده از فلز در برابر فلز را تا اواسط قرن بيستم همچنان مورد استفاده قرار مي داد .

تاريخ توليد ترمزهاي ديسكي به سال 1896 باز مي گردد در اين سال شركت union electicitats gesellscaft با ساخت ديسكهاي الكترومغناطيسي مجهز به يك صفحه فرسايشي نخستين گام را در اين جهت برداشت طرز كار اين سيستم بدين ترتيب بود كه لنتهاي ترمز با نيروي الكترومغناطيسي بطرف صفحه يا ديسك گردان فشرده و فشار لازم را براي توقف اتومبيل به ديسك ترمز وارد مي آورند در سال 1901 آقاي مي باخ موفق به ساخت نوعي ترمز كاسه اي مجهز به لنتهاي داخلي گرديد اين ترمزها در سال 1903 بر روي مرسدسهايي كه داراي 40 اسب بخار نيز بودند مصرف گرديد در همين سال كمپاني مرسدس نصب ترمز بر روي چرخهاي جلو را نيز به عنوان وسايل اضافي و سفارشي به خريداران خود پيشنهاد مي كرد .

ولي هيچگاه از اين وسيله سفارشي استقبال در خور توجهي نشد چرا كه رانندگان آن زمان ترمز براي محور جلو خودرو را خطرناك مي دانستند .

ترمز اتومبيل ها براي هر چه كامل تر شدن راه دور و درازي را در پيش داشتند و فكر ساختن ترمزهاي هيدروليكي و با فشار روغن نيز عده اي را به خود مشغول داشت در سال 1908 آقاي E.W.Weight ترمزي را طراحي و ساخته بود كه تقريبا ً چيزي بود شبيه ترمزهاي امروزي يعني استفاده از نيروي فشار روغن و هيدروليك و بكارگيري سيلندر و پيستون براي ترمزها

بدون شك ساخت ترمزهاي هيدروليكي گام مؤثري در زمينه بهينه سازي ترمزها محسوب مي شد ولي اين ترمزها نيز همچنان نقص داشته و افرادي نيز در فكر ساخت ترمزهاي بهتر و يا سيستمهاي كامل كننده و تقويت كننده ترمزهاي هيدروليكي بودند .

در سال 1919 آقاي PARRY THOMAS نقشه و امكان ساخت بوستر ترمزها را مورد بررسي قرار داده بود اين بوسترها در سال 1923 متولد شده و به واقعيت پيوستند ولي هنوز مي بايد زمان درازي بگذرد تا اين سيستم هاي تقويت كننده عادي و بصورت استاندارد در آيند .

در سال 1940 شركت گيرلينگ براي خودروهاي نظامي ترمزهاي ديسكي طراحي و توليد نمود اين ترمزها شباهت زيادي با صفحه كلاچ هاي امروزي داشته يعني داراي دو پوشش سايشي در دو طرف ديسك بودند .

سيستم ترمزهاي هيدروليكي همانگونه كه مي دانيم يكي از بهترين و مطمئن ترين ها است ولي اغلب اين سيستم به صورت نخستين خود ( تك كاناله ) داراي عيب بزرگي بود بدين ترتيب كه اگر هر گاه بدليلي شكستگي جزئي در يكي از لوله هاي ترمز بوجود مي آمد در اثر نشت مايع و يا ترمز و يا وارد شدن هوا در سيستم كلي ، تمام سيستم ترمز از حالت فعاليت خود بيرون آمده و خطر آفرين مي شد.

براي از ميان برداشتن اين عيب ، خودروسازان و يا شركتهاي توليد كننده سيستمهاي ترمز مجبور به تقسيم كردن نيروي ترمز در دو مدار يا كانال جداگانه بودند بدين ترتيب كه نيروي ترمز ( از طريق فشار هيدروليك ) به دو بخش يكي براي چرخهاي جلو و ديگري براي چرخهاي عقب تقسيم شدند .

پيشرفت و بهينه سازي سيستم ترمز اتومبيل ها با سرعتي نه چندان سريع صورت گرفته است و خوشبختانه امروزه ترمزهاي سه و چهار كاناله ضد بلوكه ABS در بيشتر اتومبيلها بصورت استاندارد وجود ندارد حال ما در اين پروژه قصد داريم به بررسي قسمتهاي مختلف ترمز ABS و معمولي بپردازيم و سپس در پايان اين دو سيستم ترمز را با يكديگر مقايسه كنيم .

فصل اول :

تجزيه سيستم هاي ترمز هيدروليكي

1. ترمزهاي هيدروليكي بدون تقويت كننده :

تنها نيرويي كه در ترمزهاي بدون تقويت كننده براي فشار دادن كفشك روي ترمز مورد استفاده قرار مي گيرد نيروي پاي راننده روي پدال ترمز است هيچ منبع انرژي ديگري مورد استفاده قرار نمي گيرد اينگونه ترمزها معمولا ً براي ماشينهاي سبك تر و كوچكتر مورد استفاده قرار مي گيرد نيرويي كه بر پدال وارد مي شود موجب جابجايي پدال مي شود كه در نتيجه آن ميل انگشتي روي سيلندر اصلي فشار وارد مي كند اين اتصال پدال به اين خاطر تعبيه شده است تا با ايجاد نيروي مكانيكي بين پدال و سينلدر اصلي ، پيستون سيلندر اصلي حركت كند مساحت سطح مقطع سيلندر ترمز چرخ بيشتر از مساحت سطح مقطع سيلندر اصلي مي باشد از آنجايي كه ميزان حركت پيستون سيلندر اصلي با توجه به ميزان حركت پدال تعيين مي شود پس رابطه بين سيلندر اصلي و سيلندر ترمز چرخ نيز محدود مي شود به منظور حفظ نيروي پاي راننده روي پدال كمتر از حد ماكزيمم كه حدودا ً N445 (lb100) مي باشد تقويت كننده ترمز كه به صورت خلاء يا پمپهاي فشار هستند تعبيه شده اند .

(PI) خط فشار ترمز هيدروليك كه توسط فشار پاي راننده روي پدال () توليد مي شود را مي توان به شكل زير محاسبه كرد :

(1-1)

كه در اين فرمول داريم :

Amc = مساحت سطح مقطع سيلندر اصلي ،

= نيروي پاي راننده روي پدال و (lb)N

= نسبت بازوي پدال

= بازده بازوي پدال

ميزان معمول بازده بازوي پدال 8/0 مي باشد كه شامل بازده سيلندرهاي اصلي به فنر بازگرداننده مي باشد .

نيروي ترمز () را براي هر اكسل با توجه به عوامل ترمز بصورت زير محاسبه مي كنيم .

(1-2)

كه خواهيم داشت :

= مساحت سينلدر ترمز چرخ

BF = عوامل ترمزي

= فشار بر روي پدال كه براي متصل كردن كفشكهاي ترمز به ترمز كفشكي يا ترمز ديسكي نياز است

R = شعاع لاستيكها ( چرخ ماشين ) (in)mm

r = شعاع مؤثر ترمز ديسكي يا كفشكي (in)mm

= بازده سيلندر ترمز چرخ

نيروي فشار جلويي كه براي ترمزهاي ديسكي در يك شرايط خوب مكانيكي استعمال مي شود كمتر از 5/3 الي 5/7 برابر با (sto 10 psi) مي باشد و حتي در برخي مواقع ممكن است اصلا ً به حساب نيايد فك ترمز شناور ترمزهاي ديسكي كه سطح كشويي آنها زنگ زده اند ممكن است نيروي فشار به جلوي بيشتري نياز داشته باشند نيروي فشار به جلو در ترمزهاي كفشكي با توجه به نيروي فنرهاي بازگرداننده كفشكهاي ترمز و با مساحت سيلندر ترمز چرخ محاسبه مي شود كه ممكن است تا حدود 70 الي 172 كه برابر است با (psi250 الي 100 ) بشود بازده سيلندر ترمز چرخ تقريبا ً 96/0 در ترمزهاي كفشكي و 98/0 در ترمزهاي ديسكي مي باشد .

كاهش سرعت در چرخهاي باز از جمع برآيند نيروي ترمز تمام اكسلها محاسبه مي شود و يا

(1-3)

R و F كه در ترمز ديده مي شود مبين اين امر است كه پارامترهاي ترمزهاي چرخها كه عبارتند از : و BF و r بايد براي ترمز چرخهاي جلويي (F) و عقبي (R) محاسبه شوند اگر براي ترمز گرفتن بيش از دو اكسل مورد استقاده قرار بگيرند آنگاه پارامترهاي جديدي به سمت راست معادله (1-3) اضافه مي شود .

براي ماشينهايي كه سوپاپ تنظيم دارند خط فشار ترمزهاي عقبي و جلويي براي فشار بالاي نقطه زانو يكسان نيست براي محاسبه خط فشار ترمزهاي عقب و جلو مي توانيد از فرمول (1-11) استفاده نماييد .

1. تجزيه سيستم تقويت كننده

1-2-1- نگاهي كلي

سيستم هاي تقويت ترمز اين امكان را به يك راننده معمولي ( از لحاظ هيكل) مي دهد تا فقط با فشاري كه روي پدال وارد مي آورد پدال حركت كند تقويت كننده ها و فاكتورهاي مختلف آن بايد با توجه به وسيله نقليه موتوري باشند .

موارد زير بايد در نصب تقويت كننده هاي ترمزي مورد توجه قرار بگيرد .

1. تقويت كننده ها بايد به اندازه كافي حساس باشند تا در مواقعي كه فشار كمي روي پدال وارد مي شوند بتوانند به خوبي اعمال ترمز را تنظيم كنند ( سطوحي كه سطح مالش كمي دارند ) وقتي فشار وارده روي پدال ترمز كمتر از 13 تا 20 N( lb5 الي 3 ) باشد تقويت كننده هاي ترمز بايد مورد استفاده قرار بگيرند .
2. ميزان فشار وارده بر پدال و كاهش سرعت بايد به نحوي باشند كه شخص قادر به تخمين زدن خشكي ترمز ها باشد .
3. زماني كه تقويت كننده ها براي عمل كردن نياز دارند بايد كمتر از 1/0 ثانيه باشند تا در مواقعي كه با حركت (Ft/s 3) m/s1 پدال ترمز به يك ترمز فوري داريم ترمزها به موقع عمل كنند .
4. انتقال نيرو از تقويت كننده ها به ترمزهاي بدون تقويت كننده بايد به نحوي باشد كه شخص قادر باشد در مواقع ضروري تا جائيكه نياز دارند روي پدال ترمز فشار بيشتري وارد كند .
5. درصد اطمينان تقويت كننده بايد بالا باشد تا احتمال عدم عملكرد صحيح آنها كاهش يابد عدم كاركرد تقويت كننده باعث دستپاچگي راننده خواهد شد و ممكن است شخص بر اثر سردرگمي در مواقع ضروري پايش را از روي پدال بردارد .

وقتي كه بر اثر عدم عملكرد تقويت كننده ها پدالها به سختي حركت مي كنند برخي رانندگان اينگونه تصور مي كنند كه كل سيستم ترمز ماشين دچار نقص شده و سرعت ماشين به حدي كه مورد نياز است كاسته نخواهد شد .

1-2-2- ترمز بوستردار( ترمزهاي تقويت شده با خلاء) :

ترمزهاي هيدروليكي تقويت شده با خلاء كه به آنها ترمز بوستردار نيز مي گويند از يك تقويت كننده خلائي به طوري كه در تصوير 1-1 آمده ، استفاده مي كنند تا به راننده با افزايش نيرو براي چسباندن كفشكهاي ترمزي در ترمز كفشكي كمك كنند سيستم معمولي ، كه به آنها mastervac نيز مي گويند دقيقا ً روي ديواره جداكننده موتور از اتاق سرنشين ، جلوي پاي راننده بالا مي روند اين سيستم ها بين پدال پايي و سيلندر اصلي بالا مي رود .

نيروي كمكي نيروي فشار به جلو را ، كه پيستون سيلندر اصلي را فعال مي كند افزايش مي دهد با تغيير فشار در پيستون تقويت كننده و يا ديافراگم خلاء و يا فشار كم در قسمت سيلندر اصلي ايجاد مي شود . ( همچنين توسط فشار بالا يا اتمسفر يك در بخش ورودي نيز ، توليد مي شود .

ميزان نيروي كمكي با توجه به ميزان نيروي وارده روي پدال ترمز توسط ديسك واكنشي كه در تصوير 1-2 نشان داده شده است تنظيم مي شود قسمت مالشي ديسك واكنشي مانند مايع روغني عمل مي كند كه توليد فشاري برابر روي تمام سطوحي كه با آن در تماس هستند مي كند نتيجه اين است كه ميزان ورودي فشار جوي با توجه به ميزان فشار به جلوي تنظيم شده روي پيستون سيلندر اصلي تنظيم مي شود .

خلايي كه در مجراي مكش ورودي موتورهاي اشتعال جرقه اي وجود دارند عموما ً براي فعال كردن بوسترها ( تقويت كننده ) كاملا ً كافي مي باشد موتورهاي ديزل به خاطر كافي نبودن خلاء مجراي مكش آنها كه ناشي از عدم وجود يك گلوگاه مي باشد نياز به يك پمپ خلاء ديگر دارند پمپهاي خلاء به سه شكل پرده اي ، ديافراگمي و پيستوني هستند پمپ خلاء هاي مدل پرده اي براي توليد خلاء مورد نياز ، نيازمند موتور ديزل روغني مي باشند با توجه به ميزان كمك دهي محدود ، معمولا ً در سيلندرهاي اصلي كه حداكثر حجم آنها 6/24 مي باشند مورد استفاده قرار مي گيرند

و...

فهرست مطالب :

1. ترمزهاي هيدروليكي بدون تقويت كننده :
2. تجزيه سيستم تقويت كننده

1-2-1- نگاهي كلي

1-2-2- ترمز بوستردار( ترمزهاي تقويت شده با خلاء) :

1-2-2-a- تجزيه تقويت كننده خلائي مدل Mastervac :

1-2-2-b- تجزيه و تحليل تقويت كننده خلائي مدل Hydrovac :

1-2-3- تقويت كننده هاي روغني ترمز :

1-2-4- ترمزهاي هيدروليك ( روغني ) پر قدرت :

1-3-وسايل تنظيم فشار لوله ترمز :

1-2-5- مقايسه اي بين سيستم هاي تقويت كننده ترمزها :

1-3-1 دريچه هاي محدود كننده فشار لوله ترمز :

شكل (1-11 ): سوپاپ محدود كننده (ITT.Teves )

1-3-2 – دريچه كاهنده فشار لوله ترمز :

شكل (1-12 ) سوپاپ كاهنده فشار خط ترمز (ITT.Teves )

1-3-3- سوپاپهاي تركيبي :

1-3-4- سوپاپهاي كاهنده حساس به كاهش سرعت :

1-3-5 سيلندر اصلي با قطر پله اي :

شكل (1-16 ): سيستم دوگانه سيلندر اصلي (Bendix)

شكل (1-17 ): گام سيلندر اصلي

شكل (1-18 ) : تنظيم كد سيلندر اصلي

1-3-6 – سيلندرهاي اصلي با قطر پله اي قابل تنظيم :

1-3-7- مقايسه بين سوپاپهاي لوله ترمز :

1-4- تجزيه مقدار روغن موتور :

1-4-1- نظريات اوليه :

1-4-2- تجزيه حجم روغن ترمز :

1-4-3 تجزيه جزء به جزء حجم روغن موتور :

1-4-3-a- تجزيه اندازه و حجم سيلندر اصلي :

1-4-3-b- مقدار نياز هر يك از اجزاء به روغن موتور

1-4-3-c- محاسبه ميزان حركت پدال

جواب مسئله

1-5-واكنش ديناميكي سيستم هاي ترمز هيدروليك

1-5-1- مسائل اصلي

1-5-2- ويسكوزيته روغن ترمز ( مايع ترمز )

1-5-3 – اتصال پدال ترمز

1-5-4- بوستر مكش

1-5-5- سيلندر اصلي

1-5-6- لوله ترمز

1-5-7- ترمز چرخ

1-5-8 – سيستم هاي تقويت هيدروليك

فصل سوم :

مقايسه سيستم هاي ترمز هيدروليك معمولي و سيستم هاي ABS