شکل دیسک ترمز

اگرچه برخی از دیسک‌ها طبق هندسه ساده، مسطح و دایره‌ای تولید می‌شدند و هنوز هم می‌شوند، اما برای درک بهتر اینکه دیسک ترمز  باید توجه داشت که شکل آنها معمولاً پیچیده‌تر است و می‌توان آنها را به تعدادی قسمت تقسیم کرد که هر کدام مربوط به عملکرد خاصی است که انجام می‌شود.
ا. سطح ترمز، ناحیه‌ای است که عمل ترمزگیری ماده اصطکاکی روی آن انجام می‌شود. ابعاد به گونه‌ای است که اطمینان حاصل شود که توان خروجی خاص خیلی زیاد نیست. مقدار ۲۳۰ وات بر سانتی‌متر مربع از سطح ترمز، مبنای محاسبه اندازه است، اگرچه این مقدار می‌تواند در صورت تهویه بسیار خوب دیسک به طور قابل توجهی تغییر کند و به ۶۲۳ وات بر سانتی‌متر مربع برسد. عملکرد دوم، اتصالی است که توسط مرکز دیسک فراهم می‌شود که دارای یک روزنه دایره‌ای است که محور چرخ را در مرکز قرار می‌دهد. مرکز دیسک توسط تعدادی سوراخ برای پیچ‌های توپی و پیچ‌های چرخ احاطه شده است. ناحیه ای که سطح دیسک ترمز را به قسمت مرکزی متصل می‌کند، تقریباً همیشه شکل یک استوانه را دارد. این استوانه، همراه با قسمت مرکزی، به دلیل شکلش به عنوان حامل یا کلاهک شناخته می‌شود. سطح داخلی حامل، در برخی موارد برای نصب یک ترمز درام کوچک ( دیسک چرخ عقب )، معمولاً ترمز دستی، استفاده می‌شود که همانطور که قبلاً ذکر شد، به عنوان تکنیک درام-در-کلاهک شناخته می‌شود.

تهویه دیسک ترمز

همانطور که بعداً خواهیم دید، بیشتر گرمای تولید شده در ترمز به دیسک منتقل می‌شود. از آنجایی که دیسک نمی‌تواند مقدار نامحدودی گرما را جمع کند، باید راهی برای اتلاف آن ابداع شود. ساده‌ترین روش، اطمینان از گردش هوا است که هنگام تماس با دیسک گرم می‌شود و دما را در سطح قابل قبولی نگه می‌دارد تا آن را سالم نگه دارد. بنابراین، دیسک باید دو وظیفه اضافی را انجام دهد: ایجاد حرکت هوا مانند روتور در یک فن گریز از مرکز و همزمان، عمل به عنوان مبدل حرارتی مانند رادیاتور. شکل دایره‌ای دیسک، آن را به ویژه برای این نقش دوگانه مناسب می‌کند. در واقع، با چرخش دیسک، لایه لایه هوایی که با آن در تماس است به حرکت در می‌آید. قسمت خارجی دیسک با سرعت خطی بیشتری نسبت به قسمت نزدیک به حامل یا کلاهک می‌چرخد. در اینجا، فشار دینامیکی که بر هوا اعمال می‌شود، به میزانی که با مربع سرعت تغییر می‌کند، بیشتر است. نتیجه این است که هوا از نقطه مرکزی به سمت کالیپر دیسکی مکیده می‌شود. در محیط ، حرکت ایجاد می‌شود و هوایی که روی سطح دیسک حرکت می‌کند به تدریج گرم شده و به نوبه خود باعث افزایش همرفت می گردد .  این مکانیسم در مورد دیسک‌های توپر وجود دارد و زمانی که فقط سطوح انرژی کم تا متوسط ​​نیاز به انتقال دارند، مانند خودروهای سبک‌تر، کافی است؛ موضوعی که ارتباط مستقیمی با جنس دیسک ترمز و توان تحمل حرارتی آن دارد با افزایش انرژی حرارتی تلف شده در ترمز، سطوح دیسک توپر دیگر کافی نیستند. به عنوان مثال، افزایش شعاع دیسک ضروری خواهد بود، اما این به سرعت با اندازه چرخ ناسازگار می‌شود. می‌توان از چندین دیسک استفاده کرد، همانطور که در برخی از وسایل نقلیه خاص یا سنگین وجود دارد، اگرچه این امر پیچیدگی ترمزها را به میزان زیادی افزایش می‌دهد. راه‌حلی که به طور جهانی پذیرفته شده است، دیسک تهویه‌دار است. در واقع، دیسک تهویه‌دار یک دیسک دوتایی است که شامل دو صفحه است که توسط پل‌های فلزی از هم جدا شده‌اند و در عین حال که اجازه عبور هوا را می‌دهند، آنها را به هم متصل می‌کنند.

سطوح بیرونی فقط برای اهداف اصطکاکی استفاده می‌شوند. به لطف گردش هوا بین صفحات، خنک‌سازی نه تنها روی سطوح خارجی (مانند دیسک‌های توپر) بلکه روی سطوح داخلی نیز انجام می‌شود. هوا می‌تواند از یک طرف یا طرف دیگر نسبت به حامل وارد شود. با این حال، برای اینکه تهویه کارآمد باشد، تقریباً همیشه طرف مقابل حامل ترجیح داده می‌شود. در واقع، وجود چرخ مانع ورود هوا می‌شود. برخی از کامیون‌های سنگین دارای دیسک‌هایی هستند که ورود هوا بین دو طرف آنها متناوب است. هوا بین دو صفحه به حرکت در می‌آید و انرژی حرارتی را با سطوح چدن تبادل می‌کند. این گردش تا حد زیادی به شکل پل‌های فلزی، معروف به پره‌ها، مانند توربین بستگی دارد. شکل پره‌ها، مصالحه‌ای بین کارایی و مشکلات تولیدی است که آنها ایجاد می‌کنند. خروجی یک توربین با نسبت بین انرژی منتقل شده به گاز و انرژی مورد نیاز برای چرخش توربین تعیین می‌شود. این خروجی زمانی بهبود می‌یابد که پره‌ها شکل داده شوند و مانع حرکت گاز نشوند. به همین دلیل است که دیسک‌هایی که مقدار قابل توجهی انرژی دریافت می‌کنند، تیغه‌هایی شکل دارند که در یک سرعت چرخشی معین، سرعت گردش را بهینه می‌کنند. با این حال، محدودیتی وجود دارد که با سرعت انتقال حرارت از درون فلز به سمت گاز نشان داده می‌شود. باید در نظر داشته باشیم که برخی از شکل‌های تیغه نیاز به تولید هر دو دیسک راست و چپ به صورت خاص دارند ؛ نکته‌ای که اهمیت فرآیند ساخت دیسک ترمز را در طراحی و تولید این قطعات به‌خوبی نشان می‌دهد.