وان استاپ بریکمجله آموزشی
لرزش حرارتی ترمز چیست؟
لرزش حرارتی ترمز چیست؟ بررسی علت، علائم و عیب‌یابی دیسک ترمز
لرزش حرارتی ترمز یکی از عیب‌های مهم و آزاردهنده سیستم ترمز خودرو است که معمولاً به‌صورت ضربان پدال ترمز، لرزش فرمان، ارتعاش کف اتاق یا ایجاد صدای بم در زمان ترمزگیری احساس می‌شود. این مشکل همیشه از «تاب داشتن دیسک» به معنای ساده و رایج آن ناشی نمی‌شود. در بسیاری از خودروها، توزیع غیریکنواخت حرارت، تغییر شکل موقت دیسک، اختلاف ضخامت دیسک و ایجاد نقاط داغ روی سطح اصطکاکی، زمینه بروز لرزش را فراهم می‌کنند. برای درک بهتر این عیب، مطالعه مقاله علت صدای ترمز نیز مفید است. 
در پژوهش «مطالعه لرزش حرارتی ترمز با استفاده از تجهیزات سرعت بالا»، رفتار دیسک ترمز در شرایط کنترل‌شده و شبیه به ترمزگیری واقعی خودرو بررسی شده است. پژوهشگران با استفاده از یک دینامومتر سرعت بالا، دور دیسک، فشار مدار ترمز، دمای سطح، لنگی دینامیکی، تغییرات ضخامت و ارتعاشات مجموعه ترمز را هم‌زمان اندازه‌گیری کردند. نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که با افزایش دما، دیسک می‌تواند الگوی تغییر شکل متفاوتی پیدا کند و این تغییر شکل مستقیماً بر نوسان فشار کالیپر و لرزش احساس‌شده توسط راننده اثر بگذارد.
لرزش حرارتی ترمز چیست؟
لرزش حرارتی ترمز یا Thermal Brake Judder نوعی ارتعاش وابسته به ترمزگیری است که در اثر افزایش شدید یا غیریکنواخت دمای دیسک ترمز ایجاد می‌شود.
هنگام ترمزگیری، انرژی حرکتی خودرو از طریق اصطکاک میان لنت و دیسک به انرژی گرمایی تبدیل می‌شود. اگر این حرارت به‌صورت یکنواخت در سطح و ضخامت دیسک پخش نشود، بخش‌های مختلف دیسک با نرخ متفاوتی منبسط می‌شوند. نتیجه این وضعیت می‌تواند شامل موارد زیر باشد:
- تغییر شکل حرارتی دیسک
- ایجاد نقاط داغ روی سطح دیسک
- افزایش اختلاف ضخامت دیسک
- تغییر در میزان لنگی سطح دیسک
- نوسان نیروی تماس میان لنت و دیسک
- تغییر فشار هیدرولیک داخل کالیپر
- انتقال ضربان به پدال، فرمان و بدنه خودرو
بنابراین، لرزش حرارتی ترمز تنها یک مشکل مکانیکی ساده نیست؛ بلکه نتیجه ارتباط هم‌زمان میان حرارت، اصطکاک، تغییر شکل دیسک، کالیپر، لنت و اجزای سیستم تعلیق است.
تفاوت لرزش سرد و لرزش گرم ترمز
لرزش ترمز را می‌توان به دو گروه اصلی تقسیم کرد:
لرزش سرد ترمز
لرزش سرد یا Cold Judder معمولاً از ابتدای حرکت و حتی پیش از گرم شدن محسوس دیسک وجود دارد. عوامل رایج آن عبارت‌اند از:
- لنگی اولیه دیسک
- اختلاف ضخامت دیسک
- زنگ‌زدگی یا آلودگی سطح توپی
- بستن نامساوی پیچ‌های چرخ
- نصب نادرست دیسک
- لقی بلبرینگ چرخ
- سایش غیریکنواخت دیسک در حالت آزاد بودن ترمز
در این حالت، لرزش معمولاً از اولین ترمزگیری قابل احساس است و با سرد شدن سیستم به‌طور کامل از بین نمی‌رود.
لرزش گرم یا حرارتی ترمز
لرزش گرم معمولاً پس از چند ترمزگیری، حرکت در سرازیری، ترمزگیری از سرعت بالا یا بالا رفتن دمای دیسک ظاهر می‌شود. ممکن است خودرو در حالت سرد عملکرد طبیعی داشته باشد، اما پس از گرم شدن دیسک، ضربان پدال یا لرزش فرمان آغاز شود.
در پژوهش مورد بررسی، لرزش شدید زمانی آشکار شد که دمای سطح دیسک به محدوده بالاتر از حدود ۱۵۰ درجه سانتی‌گراد رسید. با ادامه آزمایش و رسیدن دما به حدود ۳۰۰ درجه سانتی‌گراد، تغییر شکل‌های پیچیده‌تر و نوسان قابل‌توجه فشار کالیپر ثبت شد.
اختلاف ضخامت دیسک ترمز یا DTV چیست؟
اصطلاح DTV مخفف Disc Thickness Variation و به معنای اختلاف ضخامت دیسک ترمز در نقاط مختلف محیط آن است.
دیسک سالم باید در سراسر مسیر تماس لنت، ضخامت تقریباً یکنواختی داشته باشد. اگر بخشی از دیسک ضخیم‌تر یا نازک‌تر باشد، هنگام چرخش، فاصله میان دو لنت دائماً تغییر می‌کند. این تغییر باعث حرکت رفت‌وبرگشتی پیستون کالیپر و ایجاد نوسان در فشار مدار ترمز می‌شود.
راننده این نوسان را معمولاً به شکل‌های زیر احساس می‌کند:
- ضربان منظم پدال ترمز
- لرزش فرمان
- تکان بدنه در سرعت‌های بالا
- صدای بم یا کوبش دوره‌ای
- افزایش و کاهش متناوب نیروی ترمز
اختلاف ضخامت دیسک ممکن است بسیار کوچک باشد، اما در سرعت بالا و تحت فشار ترمز می‌تواند نیروی قابل‌توجهی ایجاد کند.
تفاوت لنگی دیسک و اختلاف ضخامت دیسک
لنگی و اختلاف ضخامت دیسک دو عیب متفاوت هستند، هرچند ممکن است هم‌زمان دیده شوند.
لنگی دیسک یا Run-out
لنگی به انحراف جانبی سطح دیسک نسبت به صفحه چرخش گفته می‌شود. در این حالت، دیسک هنگام گردش به چپ و راست حرکت می‌کند.
اختلاف ضخامت دیسک یا DTV
در این حالت، فاصله میان دو سطح اصطکاکی دیسک در تمام محیط یکسان نیست. به بیان ساده، بعضی نقاط دیسک ضخیم‌تر و بعضی نقاط نازک‌تر هستند.
لنگی بیش از حد می‌تواند در طول زمان باعث تماس دوره‌ای لنت با دیسک و ایجاد سایش غیریکنواخت شود. این فرآیند ممکن است به شکل‌گیری DTV منجر شود.
هدف پژوهش درباره لرزش حرارتی ترمز
هدف اصلی این پژوهش، درک بهتر رفتار ترموالاستیک دیسک ترمز و دستیابی به طراحی دیسکی بود که در برابر تغییرات دما پایداری بیشتری داشته باشد.
پژوهشگران تلاش کردند مشخص کنند:
- حرارت چگونه در سطح دیسک توزیع می‌شود
- دیسک هنگام گرم شدن چه نوع تغییر شکلی پیدا می‌کند
- تغییر شکل دیسک چه اثری بر فشار کالیپر دارد
- لرزش چگونه از مجموعه ترمز به سیستم تعلیق و اتاق خودرو منتقل می‌شود
- پس از سرد شدن، دیسک به چه وضعیتی بازمی‌گردد
- طراحی پره‌های داخلی دیسک چگونه بر توزیع دما اثر می‌گذارد
- رسوب مواد لنت چگونه نقاط داغ را تشدید می‌کند
برای دستیابی به نتایج معتبر، آزمایش‌های جاده‌ای، اندازه‌گیری سطح دیسک و آزمایش دینامومتری با یکدیگر ترکیب شدند.
دینامومتر سرعت بالا چگونه طراحی شده بود؟
دینامومتر مورد استفاده در این تحقیق تنها شامل یک دیسک و کالیپر ساده نبود. پژوهشگران مجموعه کامل یک‌چهارم خودرو را روی دستگاه نصب کردند تا رفتار واقعی سیستم تعلیق و مسیر انتقال لرزش نیز قابل بررسی باشد.
اجزای اصلی دستگاه شامل موارد زیر بود:
- موتور الکتریکی ۱۱۰ کیلوواتی
- امکان چرخاندن دیسک تا سرعت ۲۴۰۰ دور بر دقیقه
- حداکثر گشتاور ترمز حدود ۷۰۰ نیوتن‌متر
- مجموعه کامل یک‌چهارم سیستم تعلیق خودرو
- صفحه فولادی صلب برای کاهش ارتعاشات ناخواسته
- دیسک چدنی خنک‌شونده با قطر تقریبی ۴۰۰ میلی‌متر
- کالیپر شناور دوپیستونه
- سامانه هیدرولیک با فشار قابل‌کنترل
- شبیه‌سازی سختی تایر با استفاده از تکیه‌گاه لاستیکی
وجود مجموعه تعلیق اهمیت زیادی داشت؛ زیرا لرزش ترمز تنها در دیسک و کالیپر باقی نمی‌ماند و از طریق سگدست، بوش‌ها، فنرها و کمک‌فنرها به بدنه منتقل می‌شود.
تجهیزات اندازه‌گیری مورد استفاده در آزمایش
برای بررسی دقیق پدیده لرزش، چند نوع حسگر و سامانه ثبت اطلاعات به‌طور هم‌زمان استفاده شد:
حسگرهای جابه‌جایی غیرتماسی
این حسگرها بدون تماس فیزیکی با دیسک، لنگی سطح و تغییرات ضخامت دینامیکی را در سرعت بالا اندازه‌گیری می‌کردند.
دوربین تصویربرداری حرارتی
دوربین حرارتی با توان ثبت ۵۰ تصویر در ثانیه، نحوه توزیع دما روی سطح دیسک را نشان می‌داد.
ترموکوپل‌های تماسی
ترموکوپل‌ها برای اندازه‌گیری مرجع دمای دیسک و کالیبره کردن تصاویر حرارتی استفاده شدند.
حسگرهای فشار
دو حسگر فشار، تغییرات فشار هیدرولیک مدار و کالیپر را در جریان لرزش ثبت می‌کردند.
شتاب‌سنج‌ها
شتاب‌سنج‌ها میزان ارتعاش اجزای مختلف مجموعه ترمز و تعلیق را اندازه‌گیری می‌کردند.
سامانه ثبت داده سرعت بالا
کارت‌های ثبت اطلاعات توانایی نمونه‌برداری تا ۵۰۰ کیلوهرتز را به‌طور هم‌زمان روی هشت کانال داشتند. چنین نرخ نمونه‌برداری بالایی امکان بررسی تغییرات سریع فشار، جابه‌جایی و ارتعاش را فراهم می‌کرد.
شرایط انجام آزمایش سرعت بالا
در یکی از مراحل آزمایش دینامومتری، دیسک با سرعت ۱۲۰۰ دور بر دقیقه می‌چرخید. سپس ده ترمزگیری کوتاه با فشار خط ترمز ۱۶ بار انجام شد. این فشار تقریباً گشتاوری برابر با ۶۰۰ نیوتن‌متر ایجاد می‌کرد.
میان هر دو ترمزگیری حدود چهار ثانیه فاصله وجود داشت و شار حرارتی واردشده به دیسک در هر مرحله حدود ۸ مگاوات بر مترمربع بود.
این شرایط به اندازه‌ای شدید بود که لرزش حرارتی قابل‌توجهی ایجاد کند، اما اثر شیشه‌ای شدن سطح لنت تا حد امکان محدود شود. برای جلوگیری از کاهش دامنه سیگنال فشار، در آزمایش از لنت‌های جدید استفاده شد.
در آزمایش جاده‌ای نیز دیسک طی بیش از ۳۰ مرحله ترمزگیری شدید تحت شار حرارتی بالا قرار گرفت. بررسی سطح دیسک پس از این آزمایش‌ها نشان داد که شکل هندسی دیسک به‌طور دائمی تغییر کرده است.
تغییر شکل مرتبه اول، دوم و سوم دیسک چیست؟
پژوهشگران برای توصیف شکل موج لنگی دیسک از مفهوم «مرتبه تغییر شکل» استفاده کردند.
تغییر شکل مرتبه اول
در این حالت، سطح دیسک طی یک دور کامل یک قله و یک فرورفتگی اصلی دارد. بسیاری از دیسک‌های جدید مقدار بسیار کمی تغییر شکل مرتبه اول دارند.
تغییر شکل مرتبه دوم
در تغییر شکل مرتبه دوم، طی هر دور دیسک دو موج اصلی مشاهده می‌شود. پس از آزمایش‌های شدید جاده‌ای، دیسک مورد مطالعه از حالت غالب مرتبه اول به تغییر شکل دائمی مرتبه دوم رسید.
تغییر شکل مرتبه سوم
در شرایط دمای بالا و آزمایش دینامومتری، دیسک به تغییر شکل مرتبه سوم رسید. یعنی طی هر دور چرخش، سه ناحیه اصلی انحراف یا موج روی سطح آن ایجاد شد.
این تغییر از مرتبه اول یا دوم به مرتبه سوم احتمالاً در نتیجه انبساط غیریکنواخت سطح دیسک و بخش داخلی پره‌ها رخ داده است. سطح اصطکاکی مستقیماً در معرض حرارت قرار دارد، درحالی‌که پره‌ها و بخش‌های داخلی با جریان هوا خنک می‌شوند. تفاوت دمایی میان این بخش‌ها می‌تواند دیسک را به‌صورت موقت دچار کمانش کند.
ارتباط دمای دیسک با لرزش ترمز
یکی از مهم‌ترین نتایج پژوهش این بود که لرزش حرارتی پس از عبور دمای سطح دیسک از حدود ۱۵۰ درجه سانتی‌گراد به‌وضوح ظاهر شد.
با رسیدن دما به حدود ۳۰۰ درجه سانتی‌گراد:
- تغییر شکل مرتبه سوم در دیسک مشاهده شد
- اختلاف ضخامت دینامیکی افزایش یافت
- نوسان فشار کالیپر شدیدتر شد
- لرزش به‌صورت صوتی و مکانیکی قابل تشخیص بود
- عقربه فشارسنج به‌طور واضح نوسان می‌کرد
در این شرایط، نوسانی حدود ۲٫۴۹ بار در فشار کالیپر ثبت شد. چنین تغییری می‌تواند از طریق روغن ترمز و مدار هیدرولیک به پدال منتقل شود و راننده آن را به شکل ضربان شدید احساس کند.
چرا ضربان دیسک به پدال ترمز منتقل می‌شود؟
هنگامی که بخش ضخیم‌تر یا منحرف‌شده دیسک از میان لنت‌ها عبور می‌کند، لنت‌ها از یکدیگر دور می‌شوند و پیستون کالیپر به عقب رانده می‌شود. با عبور بخش بعدی، فشار تماس کاهش می‌یابد.
این حرکت تکراری باعث نوسان فشار روغن ترمز می‌شود. از آنجا که مدار هیدرولیک میان کالیپر و پمپ ترمز ارتباط مستقیم دارد، بخشی از این نوسان تا پدال منتقل می‌شود.
هرچه موارد زیر بیشتر باشند، ضربان پدال نیز شدیدتر خواهد بود:
- اختلاف ضخامت دیسک
- میزان تغییر شکل حرارتی
- سرعت چرخش دیسک
- فشار ترمز
- صلبیت کالیپر
- میزان انعطاف شلنگ‌ها و مدار هیدرولیک
- سختی لنت و اجزای سیستم تعلیق
تحلیل فرکانسی لرزش ترمز چه چیزی نشان داد؟
پژوهشگران سیگنال نوسان فشار کالیپر را با تحلیل فوریه بررسی کردند. نتایج نشان داد که مؤلفه‌های مرتبه اول و سوم در سیگنال فشار غالب بودند. مؤلفه‌های مرتبه هشتم و دهم نیز به‌طور پیوسته مشاهده شدند.
وجود مؤلفه مرتبه سوم با تغییر شکل مرتبه سوم دیسک هماهنگ بود. این موضوع نشان می‌دهد که شکل هندسی و حرارتی دیسک مستقیماً در سیگنال فشار ترمز دیده می‌شود.
فرکانس لرزش به سرعت چرخش دیسک وابسته است. برای مثال، اگر دیسک با فرکانس ۲۰ هرتز بچرخد، تغییر شکل مرتبه سوم می‌تواند مؤلفه‌ای نزدیک به ۶۰ هرتز ایجاد کند. مؤلفه مرتبه دهم نیز در چنین شرایطی به محدوده ۲۰۰ هرتز می‌رسد و ممکن است به‌صورت صدای بم یا ارتعاش قابل‌شنیدن در اتاق خودرو ظاهر شود.
دیسک پس از سرد شدن چه تغییری می‌کند؟
یکی از یافته‌های مهم این تحقیق آن بود که دیسک پس از سرد شدن همیشه در حالت تغییر شکل مرتبه سوم باقی نمی‌ماند. دیسک در برخی آزمایش‌ها به تغییر شکل مرتبه دوم و در آزمایش‌های دیگر به حالت غالب مرتبه اول بازگشت.
این رفتار نشان می‌دهد که بخشی از تغییر شکل ایجادشده در دمای بالا، ماهیت الاستیک و حرارتی دارد. اگر تغییر شکل فقط در نتیجه سایش دائمی یا اختلاف ضخامت ناشی از سایش بود، انتظار می‌رفت پس از سرد شدن نیز الگوی مرتبه سوم باقی بماند.
به همین دلیل ممکن است خودرویی در حالت سرد هیچ لرزشی نداشته باشد، اما پس از چند ترمزگیری شدید دچار لرزش فرمان و پدال شود. پس از توقف و سرد شدن سیستم نیز ممکن است عیب موقتاً ناپدید شود.
نقش پره‌های داخلی دیسک در توزیع حرارت
تصاویر حرارتی پژوهش نشان دادند که الگوی پره‌های داخلی دیسک روی سطح اصطکاکی قابل مشاهده است. دما در نقاطی که پره در زیر سطح قرار داشت با نقاط میان پره‌ها متفاوت بود.
در اندازه‌گیری انجام‌شده روی شعاع ۱۸۷ میلی‌متری دیسک، اختلاف دمایی حدود ۱۶٫۲ درجه سانتی‌گراد ثبت شد. این اختلاف معادل حدود ۲۱ درصد دمای متوسط اندازه‌گیری‌شده در آن مسیر بود.
این نتیجه نشان می‌دهد که طراحی پره‌ها تنها بر جریان هوا اثر نمی‌گذارد؛ بلکه جرم حرارتی و مسیر انتقال گرما را نیز تغییر می‌دهد. اگر طراحی پره باعث توزیع غیریکنواخت دما شود، احتمال ایجاد نقاط داغ، تغییر شکل مرتبه بالاتر و لرزش حرارتی افزایش پیدا می‌کند.
بنابراین، دیسکی که ظاهراً پره‌های بیشتری دارد، الزاماً از نظر پایداری حرارتی بهتر نیست. شکل، ضخامت، محل قرارگیری و نحوه اتصال پره‌ها نیز اهمیت دارند.
نقاط داغ دیسک ترمز چگونه ایجاد می‌شوند؟
نقاط داغ یا Hot Spots نواحی‌ای از سطح دیسک هستند که دمای آن‌ها نسبت به بخش‌های اطراف به شکل محسوسی بیشتر است.
ایجاد نقاط داغ معمولاً یک فرآیند خودتقویت‌شونده دارد:
- بخشی از دیسک کمی گرم‌تر یا برجسته‌تر می‌شود.
- تماس لنت با این بخش افزایش پیدا می‌کند.
- اصطکاک بیشتری در همان نقطه ایجاد می‌شود.
- دمای آن ناحیه بیشتر بالا می‌رود.
- انبساط حرارتی موضعی افزایش پیدا می‌کند.
- فشار تماس لنت در همان ناحیه شدیدتر می‌شود.
اگر این چرخه ادامه پیدا کند، ممکن است سطح دیسک دچار تغییر رنگ، رسوب مواد لنت، ترک حرارتی یا تغییر شکل دائمی شود.
نقش رسوب مواد لنت روی دیسک
در آزمایش‌های مکرر با سرعت حدود ۱۶۰ کیلومتر بر ساعت و فشار ترمز ۱۶ بار، تصاویر حرارتی نوارهای دمایی و نواحی داغ مرتبط با رسوب مواد لنت را نشان دادند.
هنگامی که دمای سطح بیش از حد بالا می‌رود، بخشی از مواد اصطکاکی لنت ممکن است روی دیسک منتقل و تثبیت شود. اگر این لایه یکنواخت نباشد، ضریب اصطکاک سطح در نقاط مختلف تغییر می‌کند.
ناحیه‌ای که رسوب بیشتری دارد ممکن است:
- اصطکاک بیشتری ایجاد کند
- سریع‌تر گرم شود
- تماس شدیدتری با لنت داشته باشد
- به نقطه داغ تبدیل شود
- اختلاف ضخامت مؤثر دیسک را افزایش دهد
- لرزش حرارتی را تشدید کند
به همین دلیل، حالتی که در بازار با عنوان «تاب برداشتن دیسک» شناخته می‌شود، همیشه ناشی از خم شدن کامل دیسک نیست. گاهی علت اصلی، توزیع غیریکنواخت مواد لنت و ایجاد اختلاف اصطکاک یا ضخامت مؤثر روی سطح است.
مهم‌ترین دلایل لرزش حرارتی ترمز در خودرو
عوامل زیر می‌توانند زمینه ایجاد یا تشدید لرزش گرم ترمز را فراهم کنند:
ترمزگیری‌های شدید و متوالی
ترمزگیری مکرر از سرعت بالا فرصت کافی برای خنک شدن دیسک باقی نمی‌گذارد و دمای آن به‌تدریج افزایش پیدا می‌کند.
نگه‌داشتن مداوم پدال در سرازیری
ترمزگیری ممتد در مسیرهای شیب‌دار می‌تواند گرمای زیادی وارد دیسک کند. استفاده از دنده مناسب و ترمز موتور فشار حرارتی وارد بر ترمز را کاهش می‌دهد.
گیرکردن پیستون یا پین‌های کالیپر
اگر کالیپر پس از رها کردن پدال کاملاً آزاد نشود، لنت به‌طور مداوم با دیسک تماس دارد و یک چرخ بیش از حد گرم می‌شود.
نصب دیسک روی توپی آلوده یا زنگ‌زده
جرم، زنگ‌زدگی یا پلیسه میان دیسک و توپی می‌تواند لنگی اولیه ایجاد کند. این لنگی در ادامه ممکن است باعث سایش غیریکنواخت و ایجاد DTV شود.
بستن نامساوی پیچ‌های چرخ
استفاده نکردن از آچار ترکمتر یا بستن غیریکنواخت پیچ‌ها می‌تواند تنش نامتقارن به دیسک وارد کند.
انتخاب نامناسب لنت و دیسک
هماهنگ نبودن ترکیب اصطکاکی لنت با ظرفیت حرارتی دیسک می‌تواند باعث انتقال غیریکنواخت مواد لنت، داغ شدن موضعی یا افت عملکرد شود.
ضخامت کم دیسک
دیسک نازک‌تر جرم حرارتی کمتری دارد، سریع‌تر گرم می‌شود و مقاومت آن در برابر تغییر شکل کاهش پیدا می‌کند.
طراحی نامناسب مسیرهای خنک‌کاری
گرفتگی کانال‌های هوا، نصب اشتباه دیسک جهت‌دار یا طراحی نامناسب پره‌ها می‌تواند توزیع حرارت را مختل کند.
نشانه‌های لرزش حرارتی دیسک ترمز
نشانه‌های زیر می‌توانند احتمال وجود لرزش حرارتی را افزایش دهند:
- لرزش فقط پس از گرم شدن ترمز ظاهر می‌شود
- خودرو در ابتدای حرکت و حالت سرد ترمز نرم و بدون لرزش دارد
- پس از چند ترمزگیری از سرعت بالا، فرمان شروع به لرزش می‌کند
- پدال ترمز به‌صورت منظم ضربان می‌زند
- شدت لرزش با سرعت خودرو تغییر می‌کند
- پس از سرد شدن ترمز، لرزش کاهش می‌یابد یا ناپدید می‌شود
- یک چرخ نسبت به چرخ مقابل داغ‌تر است
- روی دیسک لکه‌های تیره، آبی یا نوارهای حرارتی دیده می‌شود
- سطح دیسک دارای حلقه‌ها یا رسوبات غیریکنواخت است
- هنگام ترمزگیری صدای بم و دوره‌ای شنیده می‌شود
چگونه لرزش حرارتی را از بالانس چرخ تشخیص دهیم؟
لرزش ناشی از بالانس چرخ معمولاً در یک محدوده سرعت مشخص وجود دارد، حتی اگر راننده پدال ترمز را فشار ندهد.
در مقابل، لرزش حرارتی ترمز معمولاً:
- هنگام فشردن پدال ایجاد یا شدیدتر می‌شود
- پس از گرم شدن مجموعه ترمز ظاهر می‌شود
- با افزایش فشار پدال تغییر می‌کند
- ممکن است همراه با ضربان پدال باشد
- بعد از سرد شدن کاهش پیدا کند
البته وجود هر دو عیب به‌طور هم‌زمان امکان‌پذیر است. بنابراین عیب‌یابی نباید فقط بر اساس احساس راننده انجام شود.
روش اصولی عیب‌یابی لرزش ترمز
برای عیب‌یابی دقیق، بهتر است مراحل زیر به‌ترتیب انجام شوند:
۱. دریافت شرح دقیق عیب
باید مشخص شود لرزش در چه شرایطی ایجاد می‌شود:
- ترمز سرد یا گرم
- سرعت پایین یا بالا
- ترمزگیری سبک یا شدید
- مسیر صاف یا سرازیری
- فقط در فرمان، پدال یا کل بدنه
- پس از تعویض لنت یا دیسک
- به‌صورت دائم یا موقت
۲. تست کنترل‌شده خودرو
تکنسین باید عیب را در شرایط ایمن بازتولید کند و مشخص کند لرزش به سرعت خودرو، فشار پدال یا دمای ترمز وابسته است.
۳. اندازه‌گیری لنگی دیسک
با ساعت اندازه‌گیری و پایه مناسب، لنگی دیسک روی خودرو بررسی می‌شود. سطح توپی نیز باید تمیز و بدون زنگ‌زدگی باشد.
۴. اندازه‌گیری اختلاف ضخامت
ضخامت دیسک باید با میکرومتر در چند نقطه از محیط و در فاصله مشخص از لبه اندازه‌گیری شود. استفاده از کولیس برای تشخیص دقیق DTV کافی نیست.
۵. بررسی دمای دو چرخ یک محور
پس از یک تست کنترل‌شده، دمای دو سمت با دماسنج مناسب مقایسه می‌شود. اختلاف زیاد می‌تواند نشانه گیرکردن کالیپر، لنت یا حبس فشار باشد.
۶. بررسی کالیپر
- حرکت آزاد پیستون
- سلامت گردگیر
- روان بودن پین‌های راهنما
- حرکت آزاد لنت داخل پایه
- وضعیت شلنگ ترمز
- آزاد شدن کامل ترمز پس از رها کردن پدال
۷. بررسی توپی و بلبرینگ
لقی بلبرینگ، آلودگی سطح توپی یا انحراف آن می‌تواند اندازه‌گیری لنگی دیسک را تحت تأثیر قرار دهد.
۸. کنترل آثار حرارتی
وجود لکه‌های آبی، ترک‌های حرارتی، نوارهای تیره، رسوب نامنظم لنت و سطح موج‌دار باید بررسی شود.
آیا تراش دیسک لرزش حرارتی را برطرف می‌کند؟
تراش دیسک در بعضی شرایط می‌تواند لنگی سطح یا اختلاف ضخامت محدود را اصلاح کند، اما همیشه راه‌حل مناسبی نیست.
پیش از تراش باید مشخص شود:
- ضخامت نهایی از حداقل مجاز کمتر نمی‌شود
- دیسک ترک حرارتی ندارد
- نقاط سخت یا آسیب عمیق روی سطح وجود ندارد
- علت اصلی عیب، مانند گیرکردن کالیپر، برطرف شده است
- توپی و محل نصب دیسک سالم هستند
- دیسک از نظر تغییر شکل حرارتی شدید آسیب ندیده است
اگر دیسک به‌شدت داغ شده، دارای ترک، تغییر رنگ عمیق، نقاط سخت، ضخامت کم یا تغییر شکل دائمی باشد، تعویض آن معمولاً مطمئن‌تر از تراش است.
تراش یک دیسک بدون رفع علت داغ شدن، فقط عیب را برای مدت کوتاهی پنهان می‌کند.
آیا با تعویض لنت، لرزش ترمز برطرف می‌شود؟
در بیشتر موارد، تعویض لنت به‌تنهایی کافی نیست. اگر دیسک دارای DTV، لنگی، نقاط داغ یا رسوب غیریکنواخت باشد، لنت جدید نیز پس از مدت کوتاهی با همان سطح معیوب تطبیق پیدا می‌کند.
در زمان تعویض لنت باید موارد زیر بررسی شوند:
- ضخامت و سطح دیسک
- لنگی دیسک
- تمیزی توپی
- وضعیت کالیپر و پین‌ها
- سلامت شلنگ ترمز
- آثار داغ شدن
- گشتاور بستن پیچ‌های چرخ
در صورت تعویض دیسک یا لنت، قطعات دو سمت یک محور باید از نظر نوع و وضعیت هماهنگ باشند.
راه‌های جلوگیری از لرزش حرارتی ترمز
از ترمزگیری ممتد خودداری کنید
در سرازیری‌های طولانی، از دنده مناسب و ترمز موتور استفاده شود. نگه‌داشتن مداوم پدال باعث افزایش پیوسته دمای دیسک می‌شود.
پس از ترمزگیری شدید، خودرو را با پدال فشرده متوقف نکنید
اگر دیسک بسیار داغ باشد و خودرو با فشار زیاد پدال متوقف بماند، لنت می‌تواند در یک ناحیه از دیسک حرارت و مواد اصطکاکی بیشتری منتقل کند.
کالیپر به‌صورت دوره‌ای بررسی شود
گیرکردن پین‌ها یا پیستون از مهم‌ترین علل داغ شدن یک‌طرفه دیسک است.
از لنت مناسب خودرو استفاده شود
لنت باید با وزن، قدرت موتور، نوع دیسک و شرایط کاربری خودرو تناسب داشته باشد.
ضخامت دیسک کنترل شود
دیسک کمتر از حد مجاز توان جذب و دفع گرمای کافی ندارد.
سطح توپی پیش از نصب دیسک تمیز شود
حتی مقدار کمی زنگ یا جرم می‌تواند لنگی اولیه ایجاد کند.
پیچ‌های چرخ با گشتاور صحیح بسته شوند
بستن ضربه‌ای و نامساوی پیچ‌ها می‌تواند تنش حرارتی و مکانیکی را افزایش دهد.
آب‌بندی اولیه لنت و دیسک رعایت شود
پس از نصب قطعات جدید، ترمزگیری‌های کنترل‌شده و فرصت خنک شدن میان آن‌ها به تشکیل یک لایه انتقال یکنواخت کمک می‌کند.
مهم‌ترین نتایج پژوهش
نتایج تحقیق درباره لرزش حرارتی ترمز با دینامومتر سرعت بالا را می‌توان چنین خلاصه کرد:
- لرزش شدید ترمز بیشتر در دماهای بالاتر از حدود ۱۵۰ درجه سانتی‌گراد مشاهده شد.
- دیسک در جریان آزمایش سرعت بالا از تغییر شکل مرتبه اول یا دوم به مرتبه سوم رسید.
- پس از سرد شدن، دیسک می‌توانست به تغییر شکل مرتبه اول یا دوم بازگردد.
- فرکانس نوسان فشار کالیپر با فرکانس تغییر شکل دیسک و DTV ارتباط داشت.
- در آزمایش شدید، نوسان فشار حدود ۲٫۴۹ بار ثبت شد.
- علاوه بر مؤلفه‌های اصلی، مؤلفه‌های فرکانسی مرتبه هشتم و دهم نیز در سیگنال وجود داشتند.
- الگوی پره‌های داخلی دیسک روی توزیع دمای سطح اثر قابل‌اندازه‌گیری داشت.
- اختلاف دمای ناشی از ساختار پره‌ها می‌تواند نقاط داغ و تغییر شکل حرارتی را تشدید کند.
- رسوب غیریکنواخت مواد لنت می‌تواند چرخه داغ شدن موضعی را تقویت کند.
- بررسی لرزش ترمز باید مجموعه کامل دیسک، لنت، کالیپر، توپی، مدار هیدرولیک و سیستم تعلیق را شامل شود.
جمع‌بندی
لرزش حرارتی ترمز پدیده‌ای پیچیده‌تر از تاب ساده دیسک است. افزایش غیریکنواخت دما می‌تواند شکل دیسک، ضخامت مؤثر، فشار تماس لنت و فشار هیدرولیک کالیپر را تغییر دهد. این تغییرات در نهایت به پدال، فرمان و بدنه خودرو منتقل می‌شوند.
آزمایش‌های سرعت بالا نشان دادند که دیسک در حالت گرم ممکن است تغییر شکل‌های پیچیده‌ای پیدا کند، درحالی‌که پس از سرد شدن بخشی از این تغییر شکل از بین برود. به همین دلیل، اندازه‌گیری دیسک فقط در حالت سرد همیشه برای تشخیص لرزش حرارتی کافی نیست.
در تعمیرگاه، تعویض سریع لنت یا دیسک بدون بررسی لنگی، اختلاف ضخامت، دمای چرخ‌ها، وضعیت کالیپر، سطح توپی و نحوه بسته شدن پیچ‌های چرخ می‌تواند باعث بازگشت عیب شود. عیب‌یابی صحیح باید بر اندازه‌گیری، بازتولید شرایط ایجاد لرزش و شناسایی علت اصلی متمرکز باشد.
برای آشنایی بیشتر با خود دیسک و ساختار آن، مطالعه مقاله دیسک ترمز چیست نیز پیشنهاد می‌شود.
پرسش‌های متداول درباره لرزش حرارتی ترمز
چرا فرمان هنگام ترمزگیری از سرعت بالا می‌لرزد؟
یکی از علت‌های مهم، اختلاف ضخامت یا تغییر شکل حرارتی دیسک‌های جلو است. این عیب نیروی ترمز را به‌صورت دوره‌ای تغییر می‌دهد و ارتعاش از طریق جلوبندی به فرمان منتقل می‌شود.
چرا لرزش ترمز پس از چند دقیقه رانندگی شروع می‌شود؟
احتمال دارد عیب به دمای دیسک وابسته باشد. با گرم شدن، دیسک منبسط شده و ممکن است تغییر شکل حرارتی یا نقاط داغ آشکار شوند.
آیا هر لرزش ترمز به معنای تاب داشتن دیسک است؟
خیر. لرزش می‌تواند از DTV، رسوب مواد لنت، لنگی توپی، بلبرینگ، کالیپر، بوش‌های جلوبندی یا حتی تایر و بالانس چرخ ناشی شود.
آیا دیسک داغ را می‌توان با آب خنک کرد؟
خیر. سرد شدن ناگهانی می‌تواند تنش حرارتی شدید ایجاد کند و احتمال تغییر شکل یا ترک‌خوردگی دیسک را افزایش دهد.
چرا بعد از سرد شدن خودرو، لرزش کمتر می‌شود؟
بخشی از تغییر شکل دیسک ممکن است ترموالاستیک و موقت باشد. با کاهش دما، دیسک به شکل نزدیک‌تری به حالت اولیه بازمی‌گردد.
آیا تعویض دیسک بدون تعویض لنت درست است؟
این تصمیم به وضعیت لنت بستگی دارد. اگر لنت دچار سایش نامنظم، شیشه‌ای شدن، سوختگی یا رسوب نامناسب شده باشد، استفاده مجدد از آن می‌تواند سطح دیسک جدید را خراب کند.