ولدت السيارات من أجل السرعة. أثناء بذل أداء عالي السرعة، ومن أجل ضمان سلامة قيادة السيارة، يجب إبطاء السيارة المتحركة وتوقفها حسب رغبتنا.
يمكن لنظام الفرامل التحكم في سرعة السيارة بشكل فعال وهو ضمان سلامة السيارة. بشكل عام، تحتوي السيارات على نظام فرامل القيادة ونظام فرامل الانتظار، المعروفين باسم "فرامل القدم" و"فرامل اليد". يتكون نظام الكبح بشكل أساسي من دواسة الفرامل، ومعزز الفراغ، وخزان سائل الفرامل، وأسطوانة الفرامل الرئيسية، وأنبوب سائل الفرامل، ومضخة ABS، والفرامل، وما إلى ذلك.
▲ رسم تخطيطي لهيكل نظام الكبح
الفرامل عبارة عن جهاز يولد عزم الكبح لمنع العجلة من الدوران. الفرامل المستخدمة في السيارات بشكل عام هي فرامل احتكاك، وتنقسم إلى فرامل أسطوانية وفرامل قرصية، والمعروفة باسم "فرامل الأسطوانة" و"الفرامل القرصية".
ما هو "طبل الفرامل"؟
سبب تسميتها بفرامل الأسطوانة هو وجود "أسطوانة مستديرة" للفرامل. تم استخدام "فرامل الأسطوانة" في السيارات منذ قرن من الزمان، ويتم استخدامها حاليًا في الغالب على العجلات الخلفية للسيارات والمركبات الثقيلة. تتكون الفرامل الأسطوانية بشكل أساسي من أسطوانات عجلة الفرامل، وأحذية الفرامل، وألواح الاحتكاك، وأسطوانات الفرامل، ودبابيس الدعم، وزنبركات الرجوع، وما إلى ذلك.
▲ مخطط هيكل نظام فرامل الأسطوانة
يتم تثبيت أسطوانة الفرامل على محور العجلة. عندما لا تقوم السيارة بالفرملة، فإنها تدور مع العجلة وتكون على شكل أسطوانة مستديرة.
لإبطاء سيارة متحركة، اضغط على دواسة الفرامل. بعد أن تتلقى أسطوانة عجلة الفرامل الضغط الهيدروليكي من أسطوانة الفرامل الرئيسية، تقوم كباسات الأسطوانة ذات العجلتين بدفع حذاء الفرامل لتدور حول دبوس الدعم وتضغط على أسطوانة الفرامل. الدائرة الخارجية لأحذية الفرامل مجهزة بلوحة احتكاك. تتباطأ أسطوانة المكابح بسبب الاحتكاك وتجبر العجلة في النهاية على التوقف عن الدوران.
▲ عملية فرملة فرامل الطبلة
ما هو "قرص الفرامل"؟
تسمى الفرامل القرصية أيضًا "الفرامل القرصية". مثل الفرامل الأسطوانية، تم تسميتها بسبب شكلها. مبدأها الأساسي مشابه لمبدأ "فرامل الأسطوانة". يتم التحكم فيه عن طريق الضغط الهيدروليكي. تشمل المكونات الرئيسية أنابيب سائل الفرامل، وأسطوانات الفرامل الرئيسية، ومساميك الفرامل، وألواح الاحتكاك، وأقراص الفرامل، وما إلى ذلك.
▲ مخطط مبدأ عمل الفرامل القرصية
عندما لا تقوم السيارة بالفرملة، فإن قرص الفرامل المعدني المثبت على العجلة يدور مع العجلة.
عندما يتم الضغط على دواسة الفرامل، تتلقى الأسطوانة الرئيسية ضغطًا هيدروليكيًا من الأسطوانة الرئيسية، ويدفع المكبس مسماك الفرامل للضغط على قرص الفرامل. تم تجهيز ماسك الفرامل بلوحتي احتكاك، واحدة على كل جانب من قرص الفرامل. عند الكبح، يكون الأمر مثل كماشتين مثبتتين على القرص الدوار، باستخدام الاحتكاك لإجبار القرص الدوار على التباطؤ أو حتى التوقف عن الدوران.
▲ عجلة سيارة مرسيدس بنز سوداء 5 قضبان --فرامل قرصية
هل "فرامل الأسطوانة" أفضل أم "فرامل القرص" أفضل؟
إن عملية الكبح الاحتكاكي تحول في الواقع الطاقة الحركية إلى طاقة حرارية. ولا شك أنه كلما زادت سرعة تبديد الحرارة، زادت سرعة عملية تحويل الطاقة. لذلك، من الناحية النظرية، تعتبر الفرامل القرصية أفضل من الفرامل الأسطوانية.
من الناحية الهيكلية، فإن مكونات الفرامل الخاصة بفرامل الأسطوانة موجودة في مكان مغلق، وأداء تبديد الحرارة الخاص بها ضعيف. قرص الفرامل الخاص بقرص الفرامل مكشوف، لذلك يبدد الحرارة بسرعة، وخفيف الوزن، وسهل التعديل.
▲ فيراري مجهزة بأقراص مكابح من السيراميك والألياف الكربونية
"السيراميك المركب المقوى المصنوع من ألياف الكربون وكربيد السيليكون عند درجة حرارة عالية تصل إلى 1700 درجة، يزن قرص الفرامل هذا حوالي 5 كجم، وهو أخف بنسبة 50% تقريبًا من قرص الفرامل المعتاد، وعمر الخدمة الخاص به يصل إلى 300،{ {4}} كيلومتر تحت التشغيل العادي."
ومع ذلك، نظرًا لأن تكلفة فرامل الأسطوانة منخفضة وأن تأثير الكبح ليس أسوأ من تأثير الفرامل القرصية، ففي نفس الظروف، تكون قوة الكبح المتولدة أكبر من قوة الفرامل القرصية، لذلك ستستخدم العديد من السيارات الاقتصادية مجموعة " القرص الأمامي والطبل الخلفي".
مبدأ عمل الفرامل الهيدروليكية
يوضح الشكل أدناه عملية عمل نظام الفرامل الهيدروليكي مع فرامل الأسطوانة.
▲ مخطط مبدأ عمل نظام الفرامل الهيدروليكية
عندما لا تقوم السيارة بالفرملة، تحافظ لوحة احتكاك حذاء الفرامل على فجوة معينة مع أسطوانة الفرامل، ويمكن أن تدور العجلة وأسطوانة الفرامل بحرية.
عندما تتحرك السيارة لإبطاء السرعة، يضغط السائق على دواسة الفرامل، ويدفع الزيت عبر أنبوب الزيت إلى أسطوانة عجلة الفرامل من خلال قضيب الدفع ومكبس الأسطوانة الرئيسية. تحت تأثير الضغط الهيدروليكي، يتحرك مكبس أسطوانة العجلة إلى كلا الطرفين ويدفع حذاء الفرامل للدوران حول دبوس الدعم، وتضغط لوحة الاحتكاك الموجودة على حذاء الفرامل على أسطوانة الفرامل الدوارة.
تولد لوحة الاحتكاك عزم احتكاك Mμ على أسطوانة الفرامل الدوارة، وهو عكس اتجاه دوران العجلة. بعد أن يتم نقل عزم الدوران Mμ إلى العجلة، بسبب الالتصاق بين العجلة وسطح الطريق، تمارس العجلة قوة محيطية أمامية Fa على سطح الطريق. وفي الوقت نفسه، يبذل سطح الطريق قوة رد فعل عكسية Fb على العجلة، وهي قوة الكبح.
