ساخته شده در 02.09

علم مواد اصطکاکی در سیستم‌های ترمز

لنت‌های ترمز برای دستیابی به چسبندگی خود به موادی متکی هستند که با دیسک‌های ترمز سازگار باشند. هنگامی که ترمز می‌گیریم، انرژی جنبشی را به انرژی حرارتی تبدیل می‌کنند که برای سیستم‌های ترمز مدرن حیاتی است. این مواد همچنین قدرت توقف و اقدامات ایمنی لازم را برای تمام وسایل نقلیه امروزی فراهم می‌کنند.

در این مقاله، به سازگاری بین لنت و دیسک، اتفاقات حرارتی هنگام تماس این دو نوع ماده، تأثیر میزان سایش بر قابلیت کلی ترمزگیری و چگونگی تأثیر متغیرهای دیگر مانند طراحی دیسک/کالیپر، روغن ترمز و عملکرد ABS بر سیستم ترمز خواهیم پرداخت. در نهایت، استانداردهای دولتی ایالات متحده برای ترمزگیری و نکاتی را که می‌توانید برای حفظ سیستم ترمز در بهترین سطح خود انجام دهید، بررسی خواهیم کرد.

سیستم ترمز: چگونه مواد اصطکاکی بر عملکرد کلی تأثیر می‌گذارند

سیستم ترمز توسط مواد اصطکاکی مورد استفاده تعیین می‌شود که بر شدت توقف هنگام استفاده از نیروی اصطکاکی روی لنت‌های ترمز تأثیر می‌گذارد. مواد مناسب به توقف قوی کمک می‌کنند.

مواد اصطکاکی با کیفیت بالا می‌توانند در دماهای بالا عملکرد خوبی داشته باشند، اما همچنین می‌توانند باعث سایش دیسک‌ها یا ایجاد صدا شوند. لنت‌ها و دیسک‌های ترمز باید با یکدیگر مطابقت داشته باشند و میزان فشار هیدرولیکی اعمال شده به ترمز نیز بر میزان سایش و قابلیت توقف لنت‌های ترمز تأثیر می‌گذارد.

اصطکاک کمتر از حد نیاز (قطعات نامنطبق) می‌تواند منجر به توقف‌های ناایمن شود. انتخاب صحیح لنت‌ها و دیسک‌های ترمز و نگهداری مناسب آن‌ها بسیار مهم است.

قطعه	نقش اصلی	تعامل کلیدی	مشکل رایج
لنت ترمز	ایجاد نیروی اصطکاک برای کاهش سرعت	تماس با دیسک‌های ترمز ; تحت تأثیر فشار کالیپر	براق شدن، سایش ناهموار، آلودگی
دیسک‌های ترمز	سطح پایداری برای جذب حرارت و اصطکاک فراهم می‌کنند	انتقال حرارت به لنت‌ها؛ تحت تأثیر پوشش‌ها و ماشین‌کاری	ترک حرارتی، تاب برداشتن، سایش بیش از حد
کالیپرهای ترمز	اعمال و توزیع فشار هیدرولیکی به لنت‌ها	کنترل توزیع فشار و نشیمن لنت	گیر کردن پیستون‌ها، عدم تعادل، انعطاف‌پذیری نصب
نگهداری سیستم	حفظ اصطکاک ثابت و طول عمر	بررسی ضخامت لنت، وضعیت دیسک، سلامت هیدرولیک	سایش نادیده گرفته شده، تخریب سیال، خرابی‌های از قلم افتاده

انواع مواد اصطکاکی مورد استفاده در لنت ترمز

انتخاب ماده اصطکاکی مناسب بر حس ترمز، طول عمر و فرکانس سرویس تأثیر می‌گذارد.

فرمولاسیون‌های نیمه‌فلزی و مشخصات آن‌ها

لنت‌های نیمه‌فلزی ترکیبی از آهن، مس و رزین هستند.

ترمزگیری قوی را فراهم می‌کنند اما ممکن است پر سر و صدا باشند و گرد و غبار تولید کنند، که به طور بالقوه باعث سایش سریع‌تر دیسک‌ها می‌شود. قوانین جدید جایگزین‌های مس را ترویج می‌کنند.

ترکیبات آلی و آلی غیرآزبست (NAO)

لنت‌های NAO از کولار و رزین استفاده می‌کنند و جایگزین آزبست هستند.

این لنت‌ها بی‌صدا هستند و به دیسک‌ها آسیب نمی‌زنند، اما در زیر بار سریع‌تر سایش می‌یابند و ممکن است زودتر از لنت‌های نیمه‌فلزی دچار افت عملکرد شوند.

مواد سرامیکی: مزایا و معایب

لنت ترمز سرامیکیحاوی الیاف و پرکننده‌ها، با مقداری مس است.

لنت‌های سرامیکی ضریب اصطکاک پایداری دارند، گرد و غبار کمی تولید می‌کنند و دیسک‌ها را حفظ می‌کنند. آن‌ها گران‌تر و کمتر تهاجمی از نیمه‌فلزی‌ها هستند.

تأثیر انتخاب مواد بر نگهداری و سایش ترمز

ویژگی‌های مواد بر فواصل سرویس تأثیر می‌گذارند. لنت‌های نیمه‌فلزی می‌توانند عمر دیسک را کاهش دهند، در حالی که لنت‌های NAO و سرامیکی سایش و هزینه‌ها را کاهش می‌دهند.

تنظیم صحیح از سایش ناهموار جلوگیری می‌کند. ماده لنت را با نیازهای رانندگی مطابقت دهید؛ نیمه‌فلزی برای یدک‌کشی، سرامیکی یا NAO برای رفت و آمد روزانه.

علم مواد پشت اصطکاک: گرما، سایش و ضرایب اصطکاک

ترمز کردن، انرژی جنبشی را به گرما تبدیل می‌کند که باید از رابط لنت-دیسک دفع شود تا عملکرد ترمز حفظ شده و سایش ترمز کاهش یابد.

جرم، ماده و تهویه دیسک بر دفع گرما تأثیر می‌گذارند.

رفتار حرارتی دیسک‌های ترمز

ترمز کردن می‌تواند دیسک‌ها را تا صدها درجه گرم کند؛ استفاده سنگین ممکن است از ۱۰۰۰ درجه فارنهایت فراتر رود و خطر ترک خوردگی را به همراه داشته باشد.

دیسک‌های چدن ظرفیت حرارتی خوبی دارند، در حالی که دیسک‌های کربن-سرامیکی پایداری بهتری ارائه می‌دهند.

طراحی دیسک بر دفع گرما تأثیر می‌گذارد.

درک ضریب اصطکاک و عملکرد ترمز

ضریب اصطکاک (μ) نیروی اصطکاک را نسبت به بار نشان می‌دهد؛ μ بالاتر نیروی توقف را افزایش می‌دهد. μ با دما و وضعیت سطح متغیر است.

μ ثابت، پاسخ قابل اطمینان پدال را فراهم می‌کند؛ افت μ به دلیل گرما می‌تواند باعث محو شدن شود.

مکانیسم‌های سایش: سایش، چسبندگی و تخریب حرارتی

سایش مواد را از بین می‌برد، ضریب اصطکاک را تغییر داده و سایش ترمز را افزایش می‌دهد.

چسبندگی مواد لنت را به دیسک منتقل می‌کند و لایه‌هایی را تشکیل می‌دهد که می‌تواند اصطکاک را تثبیت کند یا باعث لرزش شود.

تخریب حرارتی چسباننده‌های رزینی را تجزیه می‌کند، سختی را تحت تأثیر قرار داده و باعث ترک خوردگی می‌شود.

راهکارهای عملی و بینش‌های آزمایشی

مواد لنت و دیسک را متناسب با چرخه کاری وسیله نقلیه انتخاب کنید. با دیسک‌های تهویه‌شده، خنک‌کاری را ترویج دهید.

مطالعات آزمایشگاهی، افزایش دما را به تغییر ضریب اصطکاک مرتبط می‌کنند و داده‌هایی را در مورد لنت‌های مبتنی بر مس ارائه می‌دهند. برای جزئیات بیشتر، آن خلاصه را بخوانید اینجا.

اتلاف گرما را با طراحی و مواد مدیریت کنید.
رفتار ضریب اصطکاک را در دماهای مختلف نظارت کنید.
سایش لنت ترمز را محدود کنید

ملاحظات طراحی برای دیسک ترمز و کالیپر ترمز

انتخاب دیسک و کالیپر مناسب برای عملکرد ترمز کلیدی است. مواد و طراحی دیسک بر مقاومت حرارتی و سایش تأثیر می‌گذارد، در حالی که نصب کالیپر بر تماس لنت تأثیر می‌گذارد.

تطابق لنت‌ها با دیسک برای قدرت توقف پایدار و طول عمر حیاتی است.

مواد دیسک، تهویه و عملیات سطحی

چدن به دلیل هزینه و جرم حرارتی در خودروهای سواری رایج است. خودروهای با کارایی بالا از دیسک‌های آلومینیومی یا سرامیک کربنی برای وزن و مقاومت در برابر محو شدن استفاده می‌کنند. تهویه در طول توقف، دیسک را خنک می‌کند.

پوشش‌هایی مانند روی در برابر خوردگی محافظت می‌کنند. شیارزنی و سوراخ‌کاری، گاز و گرد و غبار را مدیریت می‌کنند، اما سوراخ‌کاری بیش از حد می‌تواند عمر روتور را کوتاه کند. دستورالعمل‌های الگوی سازنده را دنبال کنید.

مواد کالیپر، سفتی و اثرات نصب بر اصطکاک

کالیپرهای ترمز از چدن یا آلومینیوم ساخته می‌شوند. کالیپرهای چند پیستونی نیروی گیره را افزایش می‌دهند. کالیپر سفت، تماس یکنواخت لنت را تضمین می‌کند.

پایه‌های فرسوده می‌توانند باعث سایش ناهموار و اصطکاک متغیر شوند که منجر به لرزش یا کاهش قدرت توقف می‌شود. پین‌های لغزنده مناسب و گشتاور نصب، فشار یکنواخت لنت را تضمین می‌کنند.

چگونه تطابق لنت و روتور عملکرد و طول عمر را بهبود می‌بخشد

تطابق لنت‌ها با روتورها، شیمی آن‌ها را برای اصطکاک پایدار جفت می‌کند. لنت‌های سرامیکی روی روتورهای با سایش کم، عمر روتور را افزایش می‌دهند. لنت‌های نیمه‌فلزی با روتورهای تهویه‌دار برای یدک‌کشی مناسب هستند.

از کیت‌های تطبیق‌یافته از تولیدکنندگان معتبر برای تسریع فرآیند جاافتادن و کاهش خطر لعاب‌دار شدن استفاده کنید.
پرداخت ماشین‌کاری روی روتورهای جدید، زمان جاافتادن را کاهش می‌دهد.
انتخاب قطعات متناسب هزینه‌های تعویض را کاهش می‌دهد و عملکرد ترمز را بهبود می‌بخشد.

آزمایش، استانداردها و کنترل کیفیت برای مواد اصطکاکی

یک محیط آزمایشگاهی پیشرفته با تمرکز بر آزمایش مواد اصطکاکی برای سیستم‌های ترمز. در پیش‌زمینه، یک دانشمند با روپوش آزمایشگاهی به دقت نمونه‌ای از لنت‌های ترمز را زیر نور روشن و پراکنده سقفی بررسی می‌کند. در میانه تصویر، تجهیزات تخصصی آزمایشگاهی از جمله دستگاه تست اصطکاک دیده می‌شود که توسط نمونه‌های مختلف مواد اصطکاکی که روی یک میز کار تمیز و مرتب نمایش داده شده‌اند، احاطه شده است. پس‌زمینه شامل قفسه‌هایی پر از ابزارهای تحلیلی و تجهیزات ایمنی است که فضایی...

هنگام آزمایش مواد اصطکاکی، تولیدکنندگان از روش‌های آزمایشگاهی و مقیاس کامل استفاده می‌کنند. آزمایش دینامومتر تغییرات اصطکاک را با دما، فشار و سرعت نشان می‌دهد. تجهیزات پین بر روی دیسک در آزمایش سایش و تجزیه و تحلیل ذرات کمک می‌کنند.

آزمایش‌های آزمایشگاهی شرایط شهری و بزرگراهی را شبیه‌سازی می‌کنند و داده‌هایی درباره اصطکاک، محو شدن و بازیابی، همراه با نقشه‌های نویز و حرارتی برای عملکرد ترمز ارائه می‌دهند.

آزمایش‌های رایج آزمایشگاهی

آزمایش‌های دینامومتر اصطکاک را در دماهای مختلف اندازه‌گیری کرده و توقف‌ها را شبیه‌سازی می‌کنند. آزمایش‌های پین-روی-دیسک سایش را اندازه‌گیری کرده و ذراتی را برای غربالگری تولید می‌کنند. آزمایش‌های برشی استحکام پیوند بین لایه و صفحه پشتی را بررسی می‌کنند.

استانداردهای SAE International و ISO راهنمای تنظیمات و گزارش‌دهی هستند. آزمایشگاه‌های مستقل ادعاها را تأیید کرده و فرمولاسیون‌ها را مقایسه می‌کنند.

استانداردهای صنعتی و چارچوب نظارتی در ایالات متحده

مقررات فدرال استانداردهایی را برای سیستم‌های ترمز تعیین می‌کنند. FMVSS 135 سیستم‌های هیدرولیک خودروهای سواری را پوشش می‌دهد.

قوانین زیست‌محیطی بر ترکیب لنت ترمز تأثیر می‌گذارند و منجر به کاهش مس می‌شوند. استانداردهای ASTM و SAE پروتکل‌های آزمون را ارائه می‌دهند.

ثبت نام و لیست‌های شخص ثالث انطباق را تضمین می‌کنند. ثبت نام به سبک AMECA و شناسه‌های FMSI عملکرد را تأیید می‌کنند. تولیدکنندگان جزئیات ثبت نام را برای استانداردها و ایمنی به اشتراک می‌گذارند. اطلاعات بیشتر را در اینجا ببینید: ثبت مواد اصطکاکی.

تفسیر نتایج آزمایش برای عملکرد واقعی

نتایج آزمایشگاهی همه متغیرها را پوشش نمی‌دهند. وضعیت دیسک، سبک رانندگی و بار بر عملکرد تأثیر می‌گذارند. تکنسین‌ها باید به دنبال ارقام ثابت ضریب اصطکاک و نرخ سایش باشند.

مقاومت در برابر محو شدن و نتایج آزمایش سایش را بررسی کنید. داده‌ها و بازخوردهای شخص ثالث، منحنی‌های سازنده را تکمیل می‌کنند. یادداشت‌های سازگاری OEM به مطابقت لنت‌ها برای عملکرد قابل اعتماد کمک می‌کنند.

نوع آزمایش	چه چیزی را اندازه‌گیری می‌کند	نتیجه کلیدی
دینامومتر (تمام مقیاس)	ضریب اصطکاک در مقابل دما، محو شدن/بازیابی، صدا	منحنی‌های اصطکاک عملیاتی و مقاومت در برابر محو شدن
پین بر روی دیسک	نرخ سایش ساینده، ترکیب ذرات سایش	ویژگی‌های سایش مواد و پروفایل ذرات
آزمایش‌های برش و پیوند	قدرت اتصال لایه به صفحه پشتی	ریسک لایه‌زدایی و قابلیت اطمینان مکانیکی
غربالگری محیطی	وجود مواد محدود شده (مانند فلزات سنگین)	رعایت مقررات و کاهش تأثیرات زیست‌محیطی
نقشه‌برداری حرارتی	توزیع حرارت در لنت و دیسک	شناسایی نقاط داغ و پایداری حرارتی

نگهداری، عیب‌یابی و انتخاب لنت ترمز مناسب

نگهداری منظم ترمز برای ایمنی کلیدی است. در هر بار تعویض روغن یا هر 6000 مایل، ضخامت لنت، وضعیت دیسک را بررسی کرده و کالیپرهای ترمز و سطح مایع را بازرسی کنید.

مشکلات رایج راه‌حل دارند. صدای جیرجیر به معنی لنت‌های فرسوده یا قطعات شل است؛ لرزش‌ها نشان‌دهنده دیسک‌های تاب‌دار هستند که نیاز به تراشکاری یا تعویض دارند.

پدال نرم یا کاهش عملکرد نشان‌دهنده مشکلات هیدرولیکی است، احتمالاً هوا در لوله‌ها یا مایع قدیمی. لوله‌ها را تخلیه و هواگیری کنید.

لنت‌ها را بر اساس نیاز رانندگی انتخاب کنید. برای رانندگی روزمره، لنت‌های NAO معادل OEM یا سرامیکی بی‌صدا هستند. برای استفاده سنگین، لنت‌های نیمه‌فلزی بهترین گزینه هستند.

همیشه لنت‌ها را با دیسک‌ها مطابقت دهید. اگر صدای فلز روی فلز یا هشدارهای ABS شنیدید، از کمک حرفه‌ای استفاده کنید. از تکنسین‌های مجاز و قطعات با کیفیت استفاده کنید.

اخبار مرتبط