مبدأ عمل الفرامل

يعتمد مبدأ عمل الفرامل بشكل أساسي على الاحتكاك. يتم استخدام الاحتكاك بين وسادات الفرامل وأقراص الفرامل (الأسطوانات) والإطارات والأرض لتحويل الطاقة الحركية للمركبة إلى طاقة حرارية بعد الاحتكاك لإيقاف السيارة. يجب أن يكون نظام الفرامل الجيد والفعال قادرًا على توفير قوة كبح مستقرة وكافية وقابلة للتحكم، وأن يتمتع بقدرات نقل هيدروليكية جيدة وتبديد الحرارة لضمان إمكانية نقل القوة التي يطبقها السائق من دواسة الفرامل بشكل كامل وفعال إلى الأسطوانة الرئيسية وكل أسطوانة فرعية، وتجنب الفشل الهيدروليكي وتآكل الفرامل الناجم عن الحرارة العالية. ينقسم نظام الفرامل في السيارة إلى فئتين: قرص وأسطوانة. ومع ذلك، بالإضافة إلى ميزة التكلفة، فإن كفاءة فرامل الأسطوانة أقل بكثير من كفاءة فرامل القرص.
احتكاك
يشير مصطلح "الاحتكاك" إلى مقاومة الحركة بين أسطح التلامس لجسمين متحركين نسبيًا. يتناسب حجم الاحتكاك (F) مع حاصل ضرب معامل الاحتكاك (μ) والضغط العمودي (N) في الاتجاه الرأسي على سطح قوة الاحتكاك، والذي يتم التعبير عنه بالصيغة الفيزيائية: F=μN. بالنسبة لنظام الفرامل: يشير (μ) إلى معامل الاحتكاك بين وسادة الفرامل وقرص الفرامل، وN هي القوة التي يطبقها مكبس الفرجار على وسادة الفرامل (قوة الدواسة). كلما زاد معامل الاحتكاك، زادت قوة الاحتكاك المتولدة. ومع ذلك، سيتغير معامل الاحتكاك بين وسادة الفرامل والقرص بسبب الحرارة العالية المتولدة بعد الاحتكاك. بعبارة أخرى، يتغير معامل الاحتكاك (μ) مع درجة الحرارة. كل وسادة فرامل لها منحنى تغير معامل احتكاك مختلف بسبب مواد مختلفة. لذلك، فإن وسادات الفرامل المختلفة لها درجات حرارة عمل مثالية مختلفة ونطاقات درجات حرارة عمل قابلة للتطبيق. هذا ما يجب أن يعرفه الجميع عند شراء وسادات الفرامل.
نقل قوة الكبح
القوة التي يطبقها مكبس الفرجار على وسادة الفرامل تسمى: قوة دواسة الفرامل (قوة الدواسة). يتم تضخيم القوة التي يطبقها السائق على دواسة الفرامل بواسطة ذراع آلية الدواسة، ثم يتم تضخيمها بواسطة معزز قوة الفراغ باستخدام مبدأ فرق ضغط الفراغ لدفع أسطوانة الفرامل الرئيسية. يستخدم الضغط الهيدروليكي من أسطوانة الفرامل الرئيسية تأثير نقل الطاقة غير القابل للضغط للسائل ليتم نقله إلى كل أسطوانة تابعة من خلال أنبوب زيت الفرامل، ويستخدم "قانون باسكال" لتضخيم الضغط ودفع مكبس الأسطوانة التابعة لتطبيق القوة على وسادة الفرامل. "قانون باسكال" يعني أن ضغط السائل في أي موضع في حاوية مغلقة هو نفسه.
يتم الحصول على الضغط عن طريق تقسيم القوة المطبقة على مساحة تحمل القوة. عندما يكون الضغط متساويًا، يمكننا تحقيق تأثير تضخيم القدرة عن طريق تغيير نسبة حجم المساحات المطبقة والمستقبلة (P1=F1/A1=F2/A2=P2). عند استخدامه في نظام الفرامل، تكون نسبة ضغط الأسطوانة الرئيسية إلى ضغط الأسطوانة المساعدة هي نسبة مساحة مكبس الأسطوانة الرئيسية إلى مساحة مكبس الأسطوانة المساعدة.
المعدات: ABS
ABS: نظام منع انغلاق المكابح، كما يوحي اسمه، هو "نظام منع انغلاق المكابح". يعلم الجميع أن أعظم تأثير للكبح يحدث في اللحظة التي تسبق قفل الإطار. إذا أمكن الحفاظ على قوة الكبح في حالة توازن مع احتكاك الإطار، فسيتم الحصول على أعظم تأثير للكبح. عندما تكون قوة الكبح أكبر من احتكاك الإطار، سيتم قفل الإطار. بمجرد قفل الإطار، سيتغير الاحتكاك بين الإطار والأرض من "احتكاك ساكن" إلى "احتكاك ديناميكي"، مما لن يقلل الاحتكاك بشكل كبير فحسب، بل سيفقد أيضًا القدرة على الدوران والتتبع. نظرًا لأن قفل الإطار هو نتيجة للمقارنة بين قوة الكبح والاحتكاك بين الإطار والأرض، فإن حد قفل الإطار أم لا أثناء تحرك السيارة "سيتغير في أي وقت" اعتمادًا على خصائص الإطار نفسه وحالة الطريق وزاوية التموضع وضغط الإطار وخصائص نظام التعليق. يستخدم نظام ABS أجهزة استشعار السرعة المثبتة على العجلات الأربع لتحديد ما إذا كان الإطار مقفلاً أم لا، مما يزيل عدم اليقين من الحواس البشرية، ويتحكم بدقة في تحرير الضغط الهيدروليكي لأسطوانة الفرامل في الوقت المناسب لتحقيق الغرض من منع قفل الفرامل. يعتمد معظم أنظمة ABS الحالية على تصميم يمكن أن تطأه السيارة وتطلقه من 12 إلى 60 مرة في الثانية (12 إلى 60 هرتز)، وهو مستوى أداء مرتفع للغاية مقارنة بـ 3 إلى 6 مرات لسائقي السباق المحترفين. كلما زاد تواتر الدوس والإطلاق، كلما اقتربت قوة الكبح من حافة الحد. لقد تجاوزت الدقة والموثوقية التي يمكن أن يحققها نظام ABS الحدود البشرية، لذلك نقول: إن نظام ABS هو أكثر المعدات قيمة عند شراء سيارة. وخاصة أن الخطر النسبي للوسادة الهوائية أكثر من ذلك بكثير.
شكوك حول نظام ABS
في الآونة الأخيرة، أشارت العديد من التقارير إلى أن احتمال وقوع حادث سيارة مع ABS أعلى من ذلك بدون ABS، مما تسبب في تساؤل العديد من الناس عن فعالية ABS. ويرجع ذلك إلى عدم معرفة أصحاب السيارات بشكل عام بنظام الفرامل ونظام ABS. يعتقد الكثير من الناس خطأً أنه بعد تثبيت ABS، يمكن زيادة قوة الكبح أو حد الاحتكاك بين الإطار والأرض. في الواقع، على الرغم من أن ABS يمكنه الحفاظ على قوة الكبح عند الحد الأقصى قدر الإمكان، إلا أنه لا يمكنه زيادة الحد. هنا نكرر: يتم تحديد حد الاحتكاك بين الإطار والأرض من خلال خصائص الإطار نفسه وحالة الطريق وزاوية التموضع وضغط الإطارات وخصائص نظام التعليق، ولكن ليس ABS. يمكن لنظام ABS ممارسة قدرة نظام الفرامل بشكل كامل وفعال، ولكن من غير المجدي زيادة قوة الكبح أو الاحتكاك. بالإضافة إلى ذلك، عند استخدام ABS للتهرب بسرعة عالية في حالة الطوارئ، يرجى تذكر التباطؤ في خط مستقيم قبل تدوير عجلة القيادة. لا ترفع قدمك عن دواسة الفرامل عند تحريك عجلة القيادة، ولا تذعر بسبب ردود فعل نظام ABS من الدواسة. يعتقد الكثير من الناس أيضًا أنه يجب تطبيق نظام ABS مع فرامل قدم ثقيلة للعمل، وهو سوء فهم آخر لنظام ABS. نظام المكابح المانعة للانغلاق فعال بالطبع فقط عندما تكون العجلات مقفلة. إذا كنت تقود على طريق جليدي، فقد لا يتوقف نظام ABS طالما أنك تكبح برفق؛ وإذا قمت بالتغيير إلى مجموعة من الإطارات الساخنة كبيرة الحجم ذات الثبات الفائق والقيادة على طريق مسطح وجاف، إذا لم يتم تعزيز نظام الفرامل لديك، حتى لو ضغطت على دواسة الفرامل بكل قوتك، فقد لا يزال نظام ABS لا يتحرك، لأن قوة الكبح لديك ليست كافية لقفل الإطارات. إذا كان بإمكان تجار السيارات إعلام المستهلكين بشكل كامل وفعال بالنقطتين أعلاه عند بيع السيارات المجهزة بنظام ABS، فيمكن أن يصبح نظام ABS حقًا جهاز "سلامة نشط". وإلا، إذا لم يخاف المستهلكون عند الضغط على الفرامل، فقد تزداد احتمالية وقوع الحوادث بدلاً من الانخفاض.
تعديل الفرامل
الفحص قبل التعديل: بالنسبة لمركبات الطرق العامة أو سيارات السباق، يعد نظام الفرامل الفعال أمرًا ضروريًا. قبل تعديل الفرامل، يجب إجراء تأكيد شامل لنظام الفرامل الأصلي. تحقق من أسطوانة الفرامل الرئيسية وأسطوانة الفرامل الثانوية وأنبوب زيت الفرامل بحثًا عن علامات تسرب الزيت. إذا كانت هناك أي علامات مريبة، فيجب عليك الوصول إلى أصلها. إذا لزم الأمر، استبدل أسطوانة الفرامل الثانوية أو الأسطوانة الرئيسية أو أنبوب الفرامل المشكل. العامل الأكبر الذي يؤثر على استقرار الفرامل هو تسطح سطح قرص الفرامل أو أسطوانة الفرامل. غالبًا ما يأتي الضوضاء غير الطبيعية أو الفرامل غير المتوازنة من هذا. بالنسبة لأنظمة الفرامل القرصية، يجب ألا تكون هناك أخاديد تآكل وأخاديد خطية على السطح، ويجب أن يكون سمك الأقراص اليسرى واليمنى هو نفسه، بحيث يمكن توزيع نفس قوة الكبح. بالإضافة إلى ذلك، من الضروري التأكد من حماية القرص من التأثير الجانبي. سيؤثر توازن القرص وأسطوانة الفرامل أيضًا بشكل خطير على توازن العجلة، لذلك إذا كنت بحاجة إلى توازن ممتاز للعجلة، فيجب عليك أحيانًا إجراء موازنة ديناميكية للإطار.
زيت الفرامل
إن التعديل الأساسي لنظام الفرامل هو استبداله بسائل فرامل عالي الأداء. عندما يتدهور سائل الفرامل بسبب ارتفاع درجة الحرارة أو يمتص الرطوبة في الهواء، ستنخفض نقطة غليان سائل الفرامل. سيؤدي غليان سائل الفرامل إلى إفراغ دواسة الفرامل، وهو ما سيحدث فجأة عند استخدام الفرامل بشكل متكرر ومستمر. يعد غليان سائل الفرامل أكبر مشكلة تواجه نظام الفرامل. يجب استبدال سائل الفرامل بانتظام. عند التخزين بعد الفتح، يجب غلق فوهة الزجاجة لمنع الرطوبة في الهواء من ملامسة سائل الفرامل. ستحد بعض موديلات السيارات من ماركة سائل الفرامل المستخدمة، لأن بعض سوائل الفرامل ستؤدي إلى تآكل المنتجات المطاطية. من الضروري الرجوع إلى التحذيرات الموجودة في دليل المستخدم لتجنب سوء الاستخدام، خاصة عند استخدام سائل الفرامل الذي يحتوي على مكونات السيليكون. والأهم من ذلك، لا تخلط سوائل الفرامل المختلفة. بالنسبة لمركبات الطرق العامة، يجب استبدال سائل الفرامل مرة واحدة على الأقل في السنة، وبالنسبة لسيارات السباق، يجب استبداله بعد كل سباق.
دواسات الفرامل
تعتبر وسادات الفرامل عالية الأداء هي الطريقة الأكثر مباشرة وفعالية وبساطة لتحسين قوة الكبح. تصنع وسادات الفرامل عالية الأداء في الغالب من ألياف الكربون والمواد المعدنية كمواد خام رئيسية، وتؤكد على الصيغ الصديقة للبيئة التي لا تحتوي على الأسبستوس. نظرًا لأن الخبرة في وسادات الفرامل تكمن في تركيبة المادة، فلا يمكن للمستهلكين معرفة المادة الفعلية من ملصق المنتج. لذلك، بالإضافة إلى منحنى معامل الاحتكاك ودرجة الحرارة ودرجة حرارة العمل المعمول بها التي يوفرها المصنع (إن وجدت)، لا يمكن اختيار وسادات الفرامل إلا بناءً على تقارير الاختبار أو تجربة المستخدم لوسائل الإعلام المهنية كمرجع. استخدم بعض مالكي السيارات عن طريق الخطأ وسادات فرامل تنافسية بحتة، وأنفقوا سعرًا مرتفعًا ولكن حصلوا على تأثير كبح أسوأ من وسادات الفرامل الأصلية. والسبب هو أن أسلوب القيادة الهادئ يجعل وسادات الفرامل غير قادرة على الوصول إلى درجة حرارة العمل الأساسية، وبالتالي فإن التأثير ضعيف بالطبع. المشكلة الأكثر شيوعًا التي تواجهها عند تغيير وسادات الفرامل هي الضوضاء التي تأتي معها. إذا كان القرص مسطحًا، فلا يوجد حل. إما أن تقبله أو جرب شخصًا آخر.
أنبوب زيت الفرامل
بشكل عام، سيكون هناك قسم من نظام الفرامل مصنوع من أنبوب مطاطي ناعم للتعاون مع حركة التعليق، لكن المطاط نفسه مرن. سوف يتشوه عندما يتحمل الضغط الهيدروليكي لنظام الفرامل، مما يتسبب في حدوث تغييرات في قطر الأنبوب، مما يقلل من تأثير نقل الضغط الهيدروليكي لزيت الفرامل، ويجعل من المستحيل على أسطوانة الفرامل توليد قوة كبح مستقرة. سيزيد هذا الوضع من درجة التشوه مع تقدم العمر والتشغيل العنيف لنظام الفرامل. تستخدم في الأصل في أنظمة هيدروليكية للطائرات، يمكن لأنابيب الزيت المعدنية التي يمكنها تحمل الضغط العالي ودرجة الحرارة العالية تحسين هذا الوضع. الجزء الداخلي مصنوع من مادة تفلون، والطبقة الخارجية مغطاة بملفات معدنية. توفر خصائص عدم التشوه السهل تأثير نقل هيدروليكي ممتاز، بحيث يمكن استخدام الضغط الهيدروليكي المنقول بواسطة أسطوانة الفرامل الرئيسية بالكامل لدفع مكابس المكابس الفرعية لتوفير قوة كبح مستقرة. بالإضافة إلى ذلك، فإن المادة المعدنية ليست سهلة الكسر أيضًا، مما يمكن أن يقلل بشكل كبير من احتمالية فشل الفرامل الناجم عن تلف أنبوب الزيت. تعتبر أنابيب زيت الفرامل من التعديلات الضرورية لسيارات السباق (وخاصة سيارات سباق الرالي)، كما أنها توفر ضمان سلامة آخر لسيارات الطرق العامة.
زيادة قوة دواسة الفرامل
إذا ضغطت بقوة على الفرامل ولكنك لم تتمكن من قفل الإطارات، فهذا يعني أن قوة الكبح التي تولدها الدواسة غير كافية، وهو أمر خطير للغاية. إذا كانت قوة الكبح في السيارة منخفضة للغاية، على الرغم من أنها ستظل مقفلة عند الضغط عليها بشكل عاجل، إلا أنها ستفقد أيضًا القدرة على التحكم في المسار. يحدث حد الكبح في اللحظة التي تسبق قفل الفرامل، ويجب أن يكون السائق قادرًا على الحفاظ على السيطرة على دواسة الفرامل عند هذه القوة. لزيادة قوة دواسة الفرامل، يمكنك البدء بزيادة جهاز مساعدة قوة الفرامل والتغيير إلى خزان هواء أكبر، لكن الزيادة محدودة لأن قوة مساعدة الفراغ المفرطة ستجعل الفرامل تفقد تقدميتها، وسيتم دفع الفرامل حتى الأسفل. بهذه الطريقة، لا يستطيع السائق التحكم في الفرامل بشكل فعال ومستقر. الأكثر مثالية هو تعديل الأسطوانة الرئيسية والأسطوانة المساعدة، واستخدام مبدأ باسكال لزيادة قوة دواسة الفرامل. عند تعديل الأسطوانة المساعدة والمشبك، يمكنك أيضًا زيادة حجم القرص في نفس الوقت. قوة الكبح هي مسافة القوة التي تمارسها قوة الاحتكاك التي تولدها وسادة الفرامل على محور العجلة، لذلك كلما كان قطر القرص أكبر، كلما زادت قوة الكبح.
تبريد الفرامل
تعتبر درجة الحرارة الزائدة هي السبب الرئيسي لتدهور وسادات الفرامل، لذا يصبح تبريد الفرامل مهمًا بشكل خاص. بالنسبة لفرامل القرص، يجب نفخ هواء التبريد مباشرة إلى المشبك. نظرًا لأن السبب الرئيسي لتدهور الفرامل هو غليان زيت الفرامل في المشبك، إذا كان من الممكن إدخال هواء التبريد إلى المشبك من خلال الأنابيب المناسبة أو الحافات المصممة خصيصًا أثناء القيادة. بالإضافة إلى ذلك، إذا كان تأثير تبديد الحرارة للحافة نفسها جيدًا، فيمكنها أيضًا مشاركة بعض الحرارة من القرص والمشبك. يمكن للأقراص المهواة ذات الخطوط أو الثقوب أو تصميمات التهوية الحفاظ على تأثير كبح مستقر وتجنب تأثير الانزلاق الناجم عن برادة الحديد عالية الحرارة بين وسادات الفرامل والقرص، مما يضمن قوة الكبح بشكل فعال.
معامل الاحتكاك
أهم مؤشر أداء لفرامل السيارة هو معامل الاحتكاك. تنص المعايير الوطنية على أن معامل احتكاك الفرامل يتراوح بين {{0}}.35-0.40. تتمتع فرامل السيارة المؤهلة بمعامل احتكاك معتدل ومستقر. إذا كان معامل الاحتكاك أقل من 0.35، فسيتم تجاوز مسافة الكبح الآمنة أو حتى فشل الفرامل. إذا كان معامل الاحتكاك أعلى من 0.40، فإن الفرامل تكون عرضة للانغلاق المفاجئ وحوادث الانقلاب.
مفتش المركز الوطني لمراقبة جودة وفحص المنتجات المعدنية غير المعدنية: المعايير الوطنية تنص على أن معامل الاحتكاك عند 350 درجة يجب أن يكون أكبر من 0.20