سیستم ترمز کاسهای - اجزا و عملکرد
ترمزها قلب سیستم ایمنی خودرو هستند و نقش بسیار مهمی در کاهش سرعت و توقف خودرو ایفا میکنند. سیستم ترمز کاسهای که یکی از قدیمیترین و متداولترین نوع سیستمهای ترمز است، بهصورت گسترده در خودروها، بویژه در چرخهای عقب، استفاده میشود. در این مقاله به طور جامع به بررسی اجزا، نحوه عملکرد، مزایا و معایب سیستم ترمز کاسهای خواهیم پرداخت.
مقدمهای بر سیستم ترمز کاسهای
سیستم ترمز کاسهای (Drum Brake) نوعی سیستم ترمز داخلی است که در آن قطعات اصطکاکی داخل یک محفظه کاسه شکل قرار گرفتهاند. این سیستم در مقایسه با ترمزهای دیسکی معمولاً سادهتر و اقتصادیتر طراحی شده است اما همچنان به دلیل قابلیت اطمینان و هزینه نگهداری پایین، در بسیاری از خودروهای سواری و تجاری سبک کاربرد دارد.
اجزای تشکیلدهنده سیستم ترمز کاسهای
در این بخش به بررسی دقیق اجزای مختلف سیستم ترمز کاسهای میپردازیم و نقش هرکدام را در عملکرد ترمز شرح میدهیم.
۱. کاسه ترمز (Brake Drum)
کاسه ترمز یک قطعه فلزی استوانهای شکل است که روی چرخ خودرو نصب شده و به همراه آن میچرخد. سطح داخلی کاسه ترمز به عنوان محل تماس لنتهای ترمز عمل میکند و به دلیل حرکت دورانی مزبور، اصطکاک ایجاد شده باعث کاهش سرعت چرخش میشود.
- ساخته شده معمولاً از چدن یا آلیاژهای مقاوم به حرارت و سایش.
- سطح داخلی آن به شکل دقیق ماشینکاری شده تا اصطکاک لازم ایجاد شود.
۲. کفشک ترمز (Brake Shoes)
کفشکها قطعات قوسی شکل هستند که از یک بخش فلزی و یک لنت اصطکاکی تشکیل شدهاند. این بخشها به صورت جفت داخل کاسه قرار دارند و با فشار هیدرولیکی یا مکانیکی به سطح داخلی کاسه فشرده میشوند.
- هر کفشک شامل یک لنت سایشی با متریال ترکیبی معمولاً از آزبست (در گذشته) یا مواد پیشرفتهتر با مقاومت حرارتی بالا است.
- کفشکها معمولاً در دو نوع "primary" و "secondary" طراحی میشوند که وظایف متفاوتی در ایجاد نیروی ترمز دارند.
۳. سیلندر چرخ (Wheel Cylinder)
سیلندر چرخ یک قطعه هیدرولیکی است که نیروی ترمز را از مدار هیدرولیکی به کفشکها منتقل میکند. درون سیلندر چرخ دو پیستون کوچک وجود دارد که با فشار روغن ترمز به طرف کفشکها هل داده میشوند.
- ساخته شده از آلومینیوم یا چدن برای تحمل فشار بالا.
- دارای مجاری ورودی روغن ترمز و لاستیکهای آببندی با دوام است.
۴. فنرها و مکانیزم برگشت کفشکها
برای نگهداری کفشکها در موقعیت مناسب و برگشت آنها پس از برداشتن فشار ترمز، از انواع فنرها استفاده میشود:
- فنر برگشت کفشکها (Return Springs): باعث بازگشت کفشکها به موقعیت اولیه میشوند.
- فنر نگهدارنده کفشکها (Hold-Down Springs): کفشکها را در جای خود ثابت نگه میدارند.
- مکانیزم کوپلر یا تنظیمکننده خودکار فاصله کفشکها جهت جلوگیری از خوابیدن ترمز.
۵. مکانیزم تنظیم خودکار ترمز (Self-Adjuster)
در سیستمهای جدید، مکانیزم تنظیم خودکار فاصله بین کفشکها و کاسه تعبیه شده که با کاهش ضخامت لنت، به صورت اتوماتیک کفشکها را به کاسه نزدیکتر میکند تا عملکرد ترمز حفظ شود.
نحوه عملکرد سیستم ترمز کاسهای
عملکرد ترمز کاسهای بر اساس تبدیل انرژی جنبشی خودرو به انرژی حرارتی ناشی از اصطکاک بین کفشکها و کاسه است. این فرآیند به شرح زیر است:
مرحله ۱: فشار دادن پدال ترمز
راننده با فشردن پدال ترمز، فشار اولیه را به مستر سیلندر منتقل میکند. مستر سیلندر فشاری هیدرولیکی در مدار روغن ترمز ایجاد میکند.
مرحله ۲: انتقال فشار به سیلندر چرخ
روغن ترمز فشار را به سیلندر چرخ منتقل میکند. سیلندر چرخ بسته به نوع خودرو ممکن است دارای دو یا چهار پیستون کوچک باشد.
مرحله ۳: حرکت پیستونها و فشار کفشکها
پیستونهای داخل سیلندر چرخ تحت فشار روغن حرکت کرده و کفشکها را به سمت داخل کاسه میرانند. سطح اصطکاکی کفشکها با کاسه تماس برقرار کرده و اصطکاک ایجاد میشود.
مرحله ۴: کاهش سرعت چرخ و توقف خودرو
اصطکاک بین کفشک و کاسه باعث کاهش سرعت چرخ و در نتیجه کاهش سرعت خودرو یا توقف کامل آن میشود.
مرحله ۵: برگشت کفشکها به موقعیت اولیه
با برداشتن فشار پدال ترمز، فنرهای برگشت، کفشکها را به محل اولیه برمیگردانند و کاسه آزاد میشود تا خودرو بدون اصطکاک حرکت کند.
مزایا و معایب سیستم ترمز کاسهای
سیستم ترمز کاسهای مزایا و معایب خاص خود را دارد که در ادامه به آنها پرداخته شده است.
مزایای سیستم ترمز کاسهای
- هزینه ساخت و نگهداری پایین: تولید قطعات ارزانتر و تعمیرات سادهتر هستند.
- عملکرد خوب در محیط کثیف یا مرطوب: کاسه ترمز باعث محافظت بهتر از فضای اصطکاکی در برابر گرد و غبار و آب میشود.
- به عنوان ترمز پارک کاربرد دارد: به دلیل ساختار، ترمزهای کاسهای برای ترمز دستی مناسبتر هستند.
معایب سیستم ترمز کاسهای
- دفع حرارت پایینتر: کاسه ترمز نسبت به دیسک سریعتر داغ میشود و احتمال باقی ماندن حرارت و کاهش کارایی وجود دارد.
- قدرت ترمز کمتر در سرعت بالا: به دلیل محدودیت دفع حرارت، کارایی ترمز در سرعتهای بالا کمتر از ترمز دیسکی است.
- وزن بیشتر: کاسههای فلزی سنگینتر هستند و وزن کلی چرخ را افزایش میدهند.
- تنظیم طولانیتر: نیازمند تنظیم و نگهداری دورهای دقیق است.
کاربردهای رایج سیستم ترمز کاسهای
امروزه سیستمهای ترمز کاسهای عمدتاً در چرخهای عقب خودروهای سبک، کامیونها، خودروهای قدیمی و برخی وسایل نقلیه صنعتی کاربرد دارند. ترکیب ترمز دیسکی در جلو و ترمز کاسهای در عقب به دلیل هزینه پایینتر و کارایی مناسب، در بسیاری از مدلها رایج است.
نگهداری و عیبیابی سیستم ترمز کاسهای
برای عملکرد مناسب سیستم ترمز کاسهای، نگهداری دورهای شامل موارد زیر الزامی است:
- بازرسی و تعویض لنتها: لنتهای سایشی کفشک باید به موقع بررسی و در صورت فرسوده شدن تعویض شوند.
- تنظیم فاصله لنت و کاسه: تنظیم خودکار یا دستی برای حفظ حساسیت ترمز.
- بررسی سیلندر چرخ: جلوگیری از نشت روغن ترمز و اطمینان از عملکرد صحیح پیستونها.
- تمیز کردن و روانکاری مکانیزمها: جلوگیری از خوردگی فنرها و اتصالات مکانیکی.
علائم خرابی سیستم ترمز کاسهای شامل صدای جیر جیر، کاهش توان ترمز، لرزش پدال ترمز و نشت روغن ترمز است که باید سریعاً پیگیری و رفع شود.
نتیجهگیری
سیستم ترمز کاسهای با وجود معایبی که دارد، هنوز به دلیل سادگی و هزینه پایین در بسیاری از خودروها کاربرد گستردهای دارد. آشنایی با اجزا و عملکرد دقیق این سیستم، به صاحبان خودرو و تکنسینهای تعمیرات کمک میکند تا نگهداری بهینه و ایمنی بالاتر را در خودروهای خود تضمین کنند.
در نهایت، با پیشرفت فناوری و افزایش ایمنی، ترمزهای دیسکی جایگزین سیستم کاسهای در بسیاری موارد شدهاند، اما ترمزهای کاسهای همچنان برای کاربردهای خاص و ترمز دستی گزینه مناسبی محسوب میشوند.