تست دیسک ترمز :تست در آزمایشگاه

رایج‌ترین و پرکاربردترین ابزار در بخش تست دیسک ترمز، میز دینامومتری است. همانطور که از نامش پیداست، این دستگاه قادر به اندازه‌گیری نیروها و در نتیجه نیروهای دخیل در ترمزگیری نیز می‌باشد. دینامومترها در اندازه‌ها و انواع مختلفی وجود دارند. در اینجا ما فقط مدل بروزی را شرح می‌دهیم که امکان آزمایش کل تست دیسک ترمز و محیط اطراف آن را فراهم می‌کند و می‌تواند ترمزگیری یک وسیله نقلیه یا به عبارت صحیح‌تر، ترمزگیری یک چرخ را شبیه‌سازی کند. برای درک بهتر سازوکار این آزمون‌ها، ابتدا باید بدانیم دیسک ترمز چیست و چگونه در فرآیند توقف خودرو نقش ایفا می‌کند.

اول و مهمتر از همه، یک دینامومتر اینرسی شامل یک موتور الکتریکی است که قادر به کنترل یک فلایویل اینرسی با سرعت متغیر و به طور خاص‌تر، سرعت چرخش مربوط به حداکثر سرعت وسیله نقلیه‌ای است که ترمزها برای آن آزمایش می‌شوند. توان خروجی موتور فقط در صورتی باید با توان موتور وسیله نقلیه همسو باشد که هدف، شبیه‌سازی بلادرنگ مجموعه‌ای از اقدامات ترمزگیری در یک بازه زمانی بسیار کوتاه باشد. در این حالت، لازم است انرژی جنبشی به جرم‌های اینرسی منتقل شود که مشابه انرژی تأمین‌شده توسط موتور به بخشی از وسیله نقلیه تحت تأثیر ترمز مورد آزمایش است. جرم‌های اینرسی، چرخ‌های طیار ثابت‌شده به میل‌لنگ هستند. معمولاً تعدادی چرخ طیار با اینرسی متفاوت در دسترس هستند تا بتوان آنهایی را انتخاب کرد که اینرسی مورد نظر را به طور دقیق تولید می‌کنند. دیسک و احتمالاً چرخ در انتهای شفت نصب می‌شوند. کالیپر به میز متصل می‌شود، اغلب با کمک محور وسیله نقلیه مورد آزمایش. یک اندازه‌گیری گشتاور بین کالیپر و قسمت ثابت میز دینامومتر قرار می‌گیرد تا نیروی اعمال‌شده بر کالیپر، نیرویی که تمایل دارد هنگام ترمز گرفتن دیسک باعث چرخش آن شود، اندازه‌گیری شود. دینامومترهای مدرن از دستگاه‌های خودکار کنترل‌شده توسط کامپیوتر استفاده می‌کنند. یک روش آزمایش شامل مجموعه‌ای از اقدامات ترمز است که در سرعت‌ها، دماها و به عنوان مثال فشارهای مختلف انجام می‌شود. برخی از روش‌ها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که نمایانگر عملکرد کاربر معمولی هنگام ترمزگیری باشند، در حالی که برخی دیگر با هدف ارزیابی عواقب عملکرد شدید ترمزگیری انجام می‌شوند که در طی آن دیسک‌ها به دمایی می‌رسند که به راحتی قابل مشاهده است و دراثر حرارت به رنگ قرمز در می آید. برنامه‌ریزی عملکرد ترمزگیری نیاز به تعداد مشخصی از مراحل معمول دارد. در مرحله اول، از آنجایی که ترمز قبلی دیسک را گرم کرده است، مکثی ایجاد می‌شود تا دما به مقدار از پیش تعیین شده کاهش یابد. برای دستیابی به این هدف، دیسک با سرعتی کافی برای اطمینان از تهویه مؤثر چرخانده می‌شود و معمولاً طولانی‌ترین مرحله آزمایش است. پس از رسیدن به دمای مطلوب، چرخش شفت مطابق با سرعت حرکت خودرو، که بر حسب کیلومتر در ساعت بیان می‌شود، تنظیم می‌شود. در این مرحله، موتور مثلاً با قطع جریان، از کار می‌افتد و ترمزگیری انجام می‌شود.

ترمزگیری با افزایش فشار هیدرولیک در مدار انجام می‌شود. معمولاً از دو نوع عمل ترمزگیری استفاده می‌شود: با فشار ثابت یا با گشتاور کنترل‌شده. در حالت دوم، پس از اعمال فشار، گشتاور اندازه‌گیری می‌شود و به محض رسیدن به مقدار مورد نظر، فشار تنظیم می‌شود تا گشتاور در سطح تعیین‌شده باقی بماند (می‌تواند ثابت باشد یا طبق یک چرخه از پیش تعیین‌شده تغییر کند). این روش تا آنجا که با کاهش سرعت ثابتی که بسیار شبیه به عمل ترمزگیری راننده است، مطابقت دارد، قابل اعتماد است. در طول فرآیند ترمزگیری، دستگاه خودکار مقادیر و روند پارامترهای مختلف: سرعت، دما، فشار و گشتاور را ثبت می‌کند. با استفاده از این مقادیر، می‌توان مسافت طی شده و ضریب اصطکاک را در هر لحظه ممکن محاسبه کرد. بر اساس الزامات، اندازه‌گیری‌های دیگری نیز انجام می‌شود: به عنوان مثال، دما در نقاط مختلف در سراسر دیسک، دمای لنت‌ها، اعوجاج دیسک، مقدار مایع وارد شده به کالیپر یا فرکانس ارتعاشات.

تست دیسک ترمز بر روی خودرو

همانطور که گفته شد، اکثر مراحل آزمایش را می‌توان با استفاده از دینامومتر انجام داد. با این حال، چنین آزمایش‌هایی به ندرت می‌توانند محیط دقیقی را که قطعه مورد آزمایش باید در آن عمل کند، بازتولید کنند. به همین دلیل است که مراحل نهایی برای اخذ تاییدیه همیشه روی خود وسیله نقلیه انجام می‌شود. در واقع، وسیله نقلیه تنش‌هایی را ایجاد می‌کند که بازتولید آنها در آزمایشگاه تقریباً غیرممکن است. از جمله این موارد می‌توان به انتقال جرم و راندمان بین بخش‌های جلو و عقب، محیط (دما)، تنش‌های مکانیکی، تغییر شکل ناشی از تماس با زمین و تأثیر ارتعاشاتی که توسط خود ترمز تولید نمی‌شوند، اشاره کرد. علاوه بر این، آزمایش‌های وسیله نقلیه امکان برجسته کردن موارد خاص سایش ناشی از نوع مسیر و حساسیت ترمز به آب را فراهم می‌کنند. در بسیاری از این بررسی‌ها، شناخت دقیق منشأ ارتعاشات و رفتار دینامیکی قطعه اهمیت زیادی دارد و به همین دلیل، رجوع به مبحث تحلیل لرزش دیسک می‌تواند درک بهتری از نتایج آزمون ایجاد کند. اگرچه آنها واقعاً آزمایش‌هایی روی اجزای ترمز نیستند، اما آزمایش‌های ABS و ASR نیز روی وسایل نقلیه انجام می‌شوند. برای انجام آزمایش‌های ترمز، باید اصلاحات خاصی در وسیله نقلیه انجام شود. با این حال، اول و مهمتر از همه، وسیله نقلیه باید برای آزمایش در دسترس باشد و این همیشه ممکن نیست. برای مثال، این مورد ممکن است در مرحله توسعه، زمانی که وسیله نقلیه هنوز وجود ندارد یا زمانی که به دلایل محرمانه بودن نمی‌تواند از کارخانه سازنده خارج شود، رخ دهد. در چنین مواردی، ترمز مورد آزمایش بر روی وسیله نقلیه‌ای مشابه از نظر وزن و مفهوم نصب می‌شود: این اغلب یک نمونه اولیه مجهز به مجموعه سیستم تعلیق و چرخ قطعی است. مدار روغن ترمز با نصب سولنوئیدها اصلاح می‌شود به طوری که فقط ترمز جلو یا عقب فعال می‌شود. سپس عمل ترمز با دست کنترل می‌شود، که در حالی که به دلایل ایمنی، استفاده از پدال برای ترمز، کنترل دستی را نادیده می‌گیرد و روی هر چهار ترمز عمل می‌کند. این آزمایش‌ها گاهی اوقات شامل ترمزگیری شدید، در حد چسبندگی چرخ‌ها هستند. در چنین مواردی، عملکرد ABS مستثنی است.

از آنجایی که هدف اصلی آزمایش‌ها انجام اندازه‌گیری‌ها است، وسیله نقلیه به ابزارهایی مجهز می‌شود که امکان دستیابی به نتایج قابل اعتماد و دقیق را فراهم می‌کنند. دمای سطح دیسک با کمک ترموکوپل‌هایی که یا به آن ساییده می‌شوند یا در سوراخ‌هایی در سطح ترمز که برای این منظور ایجاد شده‌اند، قرار می‌گیرند، اندازه‌گیری می‌شود. مقادیر فشار سیال به وسیله یک مبدل به جریان الکتریکی تبدیل می‌شوند.

سرعت وسیله نقلیه و مسافت طی شده در هنگام ترمزگیری را می‌توان از ابزارهای موجود (سرعت‌سنج و کیلومترشمار) به دست آورد. پذیرفته شده است که این مقادیر دقیق نیستند زیرا آنها چرخش چرخ‌ها را شمارش می‌کنند و لغزش لاستیک روی سطح جاده را در نظر نمی‌گیرند. اگر سطح دقت بالاتری مورد نیاز باشد، می‌توان یک چرخ پنجم – شبیه به چرخ دوچرخه – را به وسیله نقلیه نصب کرد و با توجه به اینکه هیچ وزنی را تحمل نمی‌کند، در معرض لغزش قرار نمی‌گیرد. کاهش سرعت را می‌توان با استفاده از داده‌های قبلی محاسبه کرد، اگرچه معمولاً استفاده از شتاب‌سنج جرم اینرسی ترجیح داده می‌شود. این تجهیزات یک سیگنال الکتریکی متناسب با شتاب یا کاهش سرعت ایجاد می‌کند و از دستگاهی که توسط کامپیوتر داخلی کنترل می‌شود برای ثبت این داده‌ها استفاده می‌شود. علاوه بر جمع‌آوری و ذخیره‌سازی داده‌ها، از این دستگاه برای ارائه نشانه‌های متوالی به راننده در مورد نوع عمل ترمزگیری که باید انجام شود، استفاده می‌شود. روشی که به ویژه در مواردی که رویه‌های طولانی و پیچیده‌ای در پیش است، مفید است.

روش های تست آزمایشگاهی

این آزمایش‌ها زمانی انجام می‌شوند که به دلایل مختلف، یا نظر متخصص مورد نیاز باشد یا – و این مورد رایج‌تر است – در طول توسعه یک دیسک برای استفاده جدید. یک گزارش کامل شامل حداقل ده آزمایش است که هر کدام به یک ویژگی خاص دیسک اشاره دارند. در اکثر موارد، همان روش آزمایش، تعدادی از ویژگی‌ها را در بر می‌گیرد. برای ارزیابی جداگانه ویژگی‌ها، نتایج باید به صورت متقابل ارجاع داده شوند. هدف برخی از آزمایش‌ها، ارزیابی عملکرد دیسک در طول فرآیند ترمزگیری است. چنین آزمایش‌هایی باید با دقت بسیار زیادی انجام شوند، زیرا تغییر در ترکیب و ساختار لنت، تأثیر بیشتری نسبت به تغییرات در دیسک دارد. به همین دلیل است که داشتن استانداردی برای لنت‌ها مهم است تا بتوان بین دیسک‌ها مقایسه انجام داد. این لنت‌ها نیز باید به طور دقیق بررسی شوند.

به این ترتیب، می‌توان بر اساس ترکیب دیسک‌ها و وضعیت سطوح آنها، تفاوت‌هایی در راندمان اصطکاک ایجاد کرد. تهویه دیسک عاملی است که به طور جدی بر دما و در نتیجه اصطکاک تأثیر می‌گذارد. مقایسه دماهای رسیده به دیسک‌های مختلف در طول آزمایش انجام شده به روشی کاملاً یکسان، اطلاعات مفیدی در مورد راندمان خنک‌کنندگی ارائه می‌دهد. از آنجایی که ضریب اصطکاک به دما حساس است، این اثر از نتایج ترمزگیری نمایان می‌شود. سه نوع آزمایش دینامومتر وجود دارد. رویه‌هایی که مستقیماً بر اساس مقررات آزمایش اروپایی هستند، برای استخراج اطلاعات دقیق در سطح دیسک بسیار کلی هستند.

رویه های Euro Spec AKn

 یک گروه اروپایی از تولیدکنندگان و سازندگان ترمز، مجموعه‌ای از رویه‌ها را با نام « Euro Spec AKn » توسعه داده‌اند. هدف از این رویه‌ها، جمع‌آوری پروتکل‌های متعدد شرکت‌های مختلف است که شامل بررسی عملکرد در چندین سطح دما (AK1) و اندازه‌گیری‌های دقیق راندمان ترمز قبل و بعد از میرایی در دمای بالا (AK2) می‌شود. این آزمایش

‌ها همچنان در سطح بسیار کلی باقی می‌مانند زیرا راندمان گروهی از اجزا را اندازه‌گیری می‌کنند: کالیپرترمز، لنت‌ها و دیسک. به طور خاص، آنها اندازه‌گیری مقدار سیالی که به کالیپر وارد می‌شود را در نظر دارند، واقعیتی که به اعوجاج کالیپر و لنت‌ها بستگی دارد اما به دیسک مربوط نمی‌شود. در نهایت، هر شرکت آزمایش‌های خاص خود که اغلب استاندارد و معیار تاریخی آنها را نشان می‌دهد، داراست .

جنبه دوم آزمایش‌های آزمایشگاهی مربوط به ارزیابی پایداری مکانیکی است. اندازه‌گیری‌ها می‌توانند یا در طول یک روش اختصاصی یا در طول مراحل ارزیابی عملکرد انجام شوند. چنین آزمایش‌هایی شامل اندازه‌گیری‌های هندسی در حین کار، هنگام گرم بودن و چرخش است. بنابراین، انجام این آزمایش‌ها روی میز آزمایشگاه آسان‌تر از انجام آنها روی وسیله نقلیه است. اعوجاج، موج، DTV و سایر اندازه‌گیری‌ها با کمک مبدل‌های خازنی انجام می‌شوند که امکان اندازه‌گیری نسبت به یک صفحه مرجع بدون تماس را فراهم می‌کنند.

اندازه‌گیری سایش فقط هرازگاهی انجام می‌شود زیرا این یک فرآیند کند است. در واقع، نه تنها دیسک باید جدا شود، بلکه لنت‌ها نیز باید جدا شوند تا بررسی کاملی از ضخامت و کاهش وزن انجام شود. این اندازه‌گیری‌ها پس از رویه‌های استاندارد ذکر شده قبلی انجام می‌شوند، اگرچه آنها فقط نتایج تقریبی ارائه می‌دهند، زیرا یک رویه آزمایش واقعی برای سایش باید استفاده را تکرار کند و بنابراین، لزوماً، طولانی مدت است. افزایش سرعت سایش، که با سخت‌تر کردن شرایط آزمایش (عملکرد ترمز سنگین‌تر، دماهای بالاتر) حاصل می‌شود، همیشه نتایج بسیار واقع‌بینانه‌ای ارائه نمی‌دهد.

از سوی دیگر، آزمایش‌های “شدید” به طور مؤثر بر اساس این رویکرد (مقاومت حرارتی) هستند. هدف آنها تخریب دیسک با “قرار دادن آن در شرایط شدید که باعث تخریب آن می‌شود” است. بیش از همه، تلاش‌هایی برای “ایجاد ترک و حتی شکستگی” انجام می‌شود تا “محدودیت‌هایی که نباید از آنها تجاوز شود” مشخص شود و بنابراین در تعیین اندازه صحیح دیسک کمک می‌کند. برای دستیابی به این هدف، دیسک در معرض شوک حرارتی سریع و مکرر قرار می‌گیرد که هدف ایجاد تنش حرارتی موضعی است. در طول چنین آزمایش‌هایی، می‌توان اندازه‌گیری دما را در نقاط مختلف سطح دیسک انجام داد تا همبستگی بین نقاط با دمای بالا و محل ترک‌ها برجسته شود. همانطور که بعداً مشاهده خواهد شد، انجام آزمایش‌های آزمایشگاهی برای شناسایی و تحلیل شروع صداها و ارتعاشات نیز امکان‌پذیر است.و در بسیاری از موارد، برای جمع‌بندی درست نتایج، مراجعه به مباحث تشخیص تخصصی ترمز می‌تواند دید کامل‌تری از منشأ مشکلات و رفتار مجموعه ترمز ارائه دهد.

روش های تست جاده ای

پس از آماده شدن وسیله نقلیه، فقط دو مسئله فنی باید حل شود. اول از همه، مقدار بار است.در واقع بسیاری از آزمایش‌ها، بار کامل را در نظر می‌گیرند. یک روش بسیار مناسب برای بارگیری وسیله نقلیه آزمایشی وجود دارد. این شامل پر کردن مخازن آب متصل به صندلی‌های عقب است که به وسیله آن می‌توان وزن را به طور دقیق تنظیم کرد. مسئله دوم مربوط به مدار آزمایش است. برخی از آزمایش‌ها فقط می‌توانند در یک مدار خصوصی و بدون حضور هیچ یک از افراد عمومی به دلایل ایمنی انجام شوند (به عنوان مثال، در مورد آزمایش‌های سرعت بالا). در عوض، بسیاری از آزمایش‌های دیگر را می‌توان در جاده باز انجام داد، مشروط بر اینکه وسیله نقلیه به درستی ثبت شده باشد و آزمایش‌های مربوطه شامل نقض قوانین بزرگراه نباشد. چنین آزمایش‌هایی باید توسط تکنسین‌های ترمز انجام شود. ویژگی آزمایش‌های انجام شده روی یک وسیله نقلیه این است که گشتاور ترمز را نمی‌توان به راحتی اندازه‌گیری کرد و بنابراین محاسبه ضریب اصطکاک امکان‌پذیر نیست. در اکثر موارد، بیان نتایج بر اساس فاصله ترمز و کاهش سرعت یا بهتر از آن، با استفاده از نسبت کاهش سرعت/فشار کافی تلقی می‌شود. برای یک ترمز مشخص، این نسبت در صورتی که جرم ثابت بماند، متناسب با ضریب اصطکاک است، شرایطی که در صورت انتقال بار زیاد، صادق نیست.

در حالی که مقررات اروپایی تصریح می‌کند که آزمایش‌های تایید صلاحیت خاصی را می‌توان با استفاده از دینامومتر انجام داد، تقریباً همه آنها در جاده انجام می‌شوند. چنین آزمایش‌های تایید صلاحیتی در مورد کامیون‌های سنگین مفیدتر هستند. در مورد خودروها، آنها فقط اطلاعاتی در مورد ایمنی ارائه می‌دهند و تا آنجا که به توصیف دقیق عملکرد ترمز مربوط می‌شود، نسبتاً ناقص هستند، جنبه‌ای که در عوض برای توسعه دیسک و توسط سازنده مورد نیاز است. باید در نظر داشته باشیم که دو آزمایش اصلی نوع صفر هستند که در آن فاصله ترمز برای ترمزهای سرد در سرعت‌های مختلف اندازه‌گیری می‌شود و نوع یک که همان پارامتر را پس از گرم شدن ترمزها اندازه‌گیری می‌کند.