مقاله و تحقیق دانشجویی

توضیحات :

تحقیق مروري بر سير تکامل ترمز اتومبيل ها از ابتدا تا امروز در 86 صفحه در قالب Word قابل ویرایش.

بخشی از متن :

مروري بر سير تکامل ترمز اتومبيل ها از ابتدا تا امروز

امروزه استفاده از ترمزهاي ضد بلوکه ABS به صورت استاندارد در اکثر اتومبيلها ديده مي شود و کمپاني بوش از ابتداي سال 1987 تاکنون بيش از ده مليون دستگاه ترمز ضد بلوکه ABS توليد و روانه بازار کرده است براي آگاهي از سير تکامل ترمز اتومبيلها ، تاريخچه ساخت و چگونگي بهينه سازي و پيشرفت آنها را با هم مرور مي کنيم در گذشته براي بيشتر رانندگان ، راندن و بحرکت درآوردن و يا ادامه حرکت اتومبيلها جالبتر از ترمز کردن به نظر مي رسيد و شايد کمتر کسي 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 که کارل بنز براي نخستين بار از لنتهاي ترمز چوبي و ديسکها يا صفحه هاي تسمه اي براي متوقف کردن اتومبيل هاي ساخت خود ، استفاده کرد کارل بنز اين ايده را دقيقا ً از روي قطارها يا لوکوموتيوهاي آن زمان کپي کرده بود بتدريج راه حلهاي ديگري براي توقف اتومبيل توسط مبتکرين در اين زمينه بکار بسته شد مثلا ً ترمزهاي دايملر که شامل يک کابل فولادي بود و به دور يک صفحه فلزي در قسمت دروني چرخ پيچيده شده بود و در زماني که اين کابل کشيده مي شد پس از مدتي وسيله نقليه را مجبور به توقف مي کرد ولي يکي از بزرگترين معايب اينگونه ترمزها اين بود که در زماني که راننده اتومبيل خود را در سر بالايي متوقف مي کرد درست پس از توقف ، از فشار اين کابل کاسته و خودرو به طرف عقب کشيده مي شد بعدها راه حلي براي اين مشکل پيدا شد و آن راه حل اين بود که به وسيله يک اهرم بلند نيزه مانند که با بازوهاي کششي 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 کرد .

پيش از پايان قرن هجدهم فکر ساختن ترمزهاي مؤثرتر وارد فازهاي جدي تري شد و در سال 1895 " فردريک لانکستر " انگليسي نوعي ترمز کلاچ مانند را براي متوقف کردن اتومبيل بکار برد ساختار اين ترمز بدينگونه بود که يک کلاچ مخروطي شکل که داراي يک صفحه سايشي (اصطکاکي ) در پشت بود وظيفه برقراري ارتباط بين موتور و جعبه دنده را بعهده داشت در زماني که اين کلاچ بطرف عقب کشيده مي شد ارتباط موتور وجعبه دنده با يکديگر قطع مي شد و هنگامي که بيشتر به طرف عقب کشيده مي شد از طريق صفحه سايشي خود با يک ديسک مرتبط شده و اتومبيل را بحالت ايست وا مي داشت بدين ترتيب مي توان گفت که ترمز گيري در تمام خودروها از طريق دستگاه انتقال قدرت صورت
مي گرفت و اين شروعي بود براي ترمزهاي ديسکي .

بکارگيري سيستمهاي انتقال قدرت ترمز به شيوه هيدروليکي در گذشته تنها در دوچرخه ها کاربرد داشت و در سال 1897 دو نفر بنامهاي Bayley و Brigg نخستين سيستم هيدروليکي 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 هيدروليک انجام مي گرفت در سال 1897 آقاي Herbert frood فعاليتهاي خود را بيشتر بر روي مواد تشکيل دهنده آن چيزي که ما امروز آنرا لنتهاي ترمز مي ناميم قرار داد .

وي در سال 1902 موفق به گشايش شرکتي به نام Frodo گرديد و در سال 1908 نخستين نمونه از لنت ترمزهاي خود را که 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 که ماده اي مقاوم در برابر گرما است يک تحول اساسي در ساخت لنتهاي ترمز باشد چرا که تا پيش از اين زمان تنها از فلز در مقابل فلز ( ديسک و لنت ) استفاده مي شد و شرکت بوگاتي نيز استفاده از فلز در برابر فلز را تا اواسط قرن بيستم همچنان مورد استفاده قرار مي داد .

تاريخ توليد ترمزهاي ديسکي به سال 1896 باز مي گردد در اين سال شرکت union electicitats gesellscaft با ساخت ديسکهاي الکترومغناطيسي مجهز به يک صفحه فرسايشي نخستين گام را در اين جهت برداشت طرز کار اين سيستم بدين ترتيب بود که لنتهاي ترمز با نيروي الکترومغناطيسي بطرف صفحه يا ديسک گردان فشرده و فشار لازم را براي توقف اتومبيل به ديسک ترمز وارد مي آورند در سال 1901 آقاي مي باخ موفق به ساخت نوعي ترمز کاسه اي مجهز به لنتهاي داخلي گرديد اين ترمزها در سال 1903 بر روي مرسدسهايي که داراي 40 اسب بخار نيز بودند مصرف گرديد در همين سال کمپاني مرسدس نصب ترمز بر روي چرخهاي جلو را نيز به عنوان وسايل اضافي و سفارشي به خريداران خود پيشنهاد مي کرد .

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

ترمز اتومبيل ها براي هر چه کامل تر شدن راه دور و درازي را در پيش داشتند و فکر ساختن ترمزهاي هيدروليکي 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 که تقريبا ً چيزي بود شبيه ترمزهاي امروزي يعني استفاده از نيروي فشار روغن و هيدروليک و بکارگيري سيلندر و پيستون براي ترمزها

بدون شک ساخت ترمزهاي هيدروليکي گام مؤثري در زمينه بهينه سازي ترمزها محسوب مي شد ولي اين ترمزها نيز همچنان نقص داشته و افرادي نيز در فکر ساخت ترمزهاي بهتر و يا سيستمهاي کامل کننده و تقويت کننده ترمزهاي هيدروليکي بودند .

در سال 1919 آقاي PARRY THOMAS نقشه و امکان 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 کننده عادي و بصورت استاندارد در آيند .

در سال 1940 شرکت گيرلينگ براي خودروهاي نظامي ترمزهاي ديسکي طراحي و توليد نمود اين ترمزها شباهت زيادي با صفحه کلاچ هاي امروزي داشته يعني داراي دو پوشش سايشي در دو طرف ديسک بودند .

سيستم ترمزهاي هيدروليکي همانگونه که مي دانيم يکي از بهترين و مطمئن ترين ها است ولي اغلب اين سيستم به صورت نخستين خود ( تک کاناله ) داراي عيب بزرگي بود بدين ترتيب که اگر هر گاه بدليلي شکستگي جزئي در يکي از لوله هاي ترمز بوجود مي آمد در اثر نشت مايع و يا ترمز و يا وارد شدن هوا در سيستم کلي ، تمام سيستم ترمز از حالت فعاليت خود بيرون آمده و خطر آفرين مي شد.

براي از ميان برداشتن اين عيب ، خودروسازان و يا شرکتهاي توليد کننده سيستمهاي ترمز مجبور به تقسيم کردن نيروي ترمز در دو مدار يا کانال جداگانه بودند بدين ترتيب که نيروي ترمز ( از طريق فشار هيدروليک ) به دو بخش يکي 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 کاناله ضد بلوکه 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 يکديگر مقايسه کنيم .

فصل اول :

تجزيه سيستم هاي ترمز هيدروليکي

1. ترمزهاي هيدروليکي بدون تقويت کننده :

تنها نيرويي که در ترمزهاي بدون تقويت کننده براي فشار دادن کفشک 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 سبک تر و کوچکتر مورد استفاده قرار مي گيرد نيرويي که بر پدال وارد مي شود موجب جابجايي پدال مي شود که در نتيجه آن ميل انگشتي روي سيلندر اصلي فشار وارد مي کند اين اتصال پدال به اين خاطر تعبيه شده است تا با ايجاد نيروي مکانيکي بين پدال و سينلدر اصلي ، پيستون سيلندر اصلي حرکت کند مساحت سطح مقطع سيلندر ترمز چرخ بيشتر از مساحت سطح مقطع سيلندر اصلي مي باشد از آنجايي که ميزان حرکت پيستون سيلندر اصلي با توجه به ميزان حرکت 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 کمتر از حد ماکزيمم که حدودا ً N445 (lb100) مي باشد تقويت کننده ترمز که به صورت خلاء يا پمپهاي فشار هستند تعبيه شده اند .

(PI) خط فشار ترمز هيدروليک که توسط فشار پاي راننده روي پدال () توليد مي شود را مي توان به شکل زير محاسبه کرد :

(1-1)

که 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 که شامل بازده سيلندرهاي اصلي به فنر بازگرداننده مي باشد .

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

(1-2)

که خواهيم داشت :

= مساحت سينلدر ترمز چرخ

BF = عوامل ترمزي

= فشار بر روي پدال که براي متصل کردن کفشکهاي ترمز به ترمز کفشکي يا ترمز ديسکي نياز است

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

r = شعاع مؤثر ترمز ديسکي يا کفشکي (in)mm

= بازده سيلندر ترمز چرخ

نيروي فشار جلويي که براي ترمزهاي ديسکي در يک شرايط خوب مکانيکي استعمال مي شود کمتر از 5/3 الي 5/7 برابر با (sto 10 psi) مي باشد و حتي در برخي مواقع ممکن است اصلا ً به حساب نيايد فک ترمز شناور ترمزهاي ديسکي که سطح کشويي آنها زنگ زده اند ممکن است نيروي فشار به جلوي بيشتري نياز داشته باشند نيروي فشار به جلو در ترمزهاي کفشکي با توجه به نيروي فنرهاي بازگرداننده کفشکهاي ترمز و با مساحت سيلندر ترمز چرخ محاسبه مي شود که ممکن است تا حدود 70 الي 172 که برابر است با (psi250 الي 100 ) بشود بازده سيلندر ترمز چرخ تقريبا ً 96/0 در ترمزهاي کفشکي و 98/0 در ترمزهاي ديسکي مي باشد .

کاهش سرعت در چرخهاي باز از جمع برآيند نيروي ترمز تمام اکسلها محاسبه مي شود و يا

(1-3)

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

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

1. تجزيه سيستم تقويت کننده

1-2-1- نگاهي کلي

سيستم هاي تقويت ترمز اين امکان را به يک راننده معمولي ( از لحاظ هيکل) مي دهد تا فقط با فشاري که روي پدال وارد مي آورد پدال حرکت کند تقويت کننده ها و فاکتورهاي مختلف آن بايد با توجه به وسيله نقليه موتوري باشند .

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

1. تقويت کننده ها بايد به اندازه کافي حساس باشند تا در مواقعي که فشار کمي روي پدال وارد مي شوند بتوانند به خوبي اعمال ترمز را تنظيم کنند ( سطوحي که سطح مالش کمي دارند ) وقتي فشار وارده روي پدال ترمز کمتر از 13 تا 20 N( lb5 الي 3 ) باشد تقويت کننده هاي ترمز بايد مورد استفاده قرار بگيرند .
2. ميزان فشار وارده بر پدال و کاهش سرعت بايد به نحوي باشند که شخص قادر به تخمين زدن خشکي ترمز ها باشد .
3. زماني که تقويت کننده ها براي عمل کردن نياز دارند بايد کمتر از 1/0 ثانيه باشند تا در مواقعي که با حرکت (Ft/s 3) m/s1 پدال ترمز به يک ترمز فوري داريم ترمزها به موقع عمل کنند .
4. انتقال نيرو از تقويت کننده ها به ترمزهاي بدون تقويت کننده بايد به نحوي باشد که شخص قادر باشد در مواقع ضروري تا جائيکه نياز دارند روي پدال ترمز فشار بيشتري وارد کند .
5. درصد اطمينان تقويت کننده بايد بالا باشد تا احتمال عدم عملکرد صحيح آنها کاهش يابد عدم کارکرد تقويت کننده باعث دستپاچگي راننده خواهد شد و ممکن است شخص بر اثر سردرگمي در مواقع ضروري پايش را از روي پدال بردارد .

وقتي که بر اثر عدم عملکرد تقويت کننده ها پدالها به سختي حرکت مي کنند برخي رانندگان اينگونه تصور مي کنند که کل سيستم ترمز ماشين دچار نقص شده و سرعت ماشين به حدي که مورد نياز است کاسته نخواهد شد .

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

ترمزهاي هيدروليکي تقويت شده با خلاء که به آنها ترمز بوستردار نيز مي گويند از يک تقويت کننده خلائي به طوري که در تصوير 1-1 آمده ، استفاده مي کنند تا به راننده با افزايش نيرو براي چسباندن کفشکهاي ترمزي در ترمز کفشکي کمک کنند سيستم معمولي ، که به آنها mastervac نيز مي گويند دقيقا ً روي ديواره جداکننده موتور از اتاق سرنشين ، جلوي پاي راننده بالا مي روند اين سيستم ها بين پدال پايي و سيلندر اصلي بالا مي رود .

نيروي کمکي نيروي فشار به جلو را ، که پيستون سيلندر اصلي را فعال مي کند افزايش مي دهد با تغيير فشار در پيستون تقويت کننده و يا ديافراگم خلاء و يا فشار کم در قسمت سيلندر اصلي ايجاد مي شود . ( همچنين توسط فشار بالا يا اتمسفر يک در بخش ورودي نيز ، توليد مي شود .

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

خلايي که در مجراي مکش ورودي موتورهاي اشتعال جرقه اي وجود دارند عموما ً براي فعال کردن بوسترها ( تقويت کننده ) کاملا ً کافي مي باشد موتورهاي ديزل به خاطر کافي نبودن خلاء مجراي مکش آنها که ناشي از عدم وجود يک گلوگاه مي باشد نياز به يک پمپ خلاء ديگر دارند پمپهاي خلاء به سه شکل 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 کمک دهي محدود ، معمولا ً در سيلندرهاي اصلي که حداکثر حجم آنها 6/24 مي باشند مورد استفاده قرار مي گيرند

و...

فهرست مطالب :

1. ترمزهاي هيدروليکي بدون تقويت کننده :
2. تجزيه سيستم تقويت کننده

1-2-1- نگاهي کلي

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

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

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

1-2-3- تقويت کننده هاي روغني ترمز :

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

1-3-وسايل تنظيم فشار لوله ترمز :

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

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

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

1-3-2 – دريچه کاهنده فشار لوله ترمز :

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

1-3-3- سوپاپهاي ترکيبي :

1-3-4- سوپاپهاي کاهنده حساس به کاهش 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 يک از اجزاء به روغن موتور

1-4-3-c- محاسبه ميزان حرکت پدال

جواب مسئله

1-5-واکنش ديناميکي سيستم هاي ترمز هيدروليک

1-5-1- مسائل اصلي

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

1-5-3 – اتصال پدال ترمز

1-5-4- بوستر مکش

1-5-5- سيلندر اصلي

1-5-6- لوله ترمز

1-5-7- ترمز چرخ

1-5-8 – سيستم هاي تقويت هيدروليک

فصل سوم :

مقايسه سيستم هاي ترمز هيدروليک معمولي و سيستم هاي ABS