صدای ناله ، جیغ و سایش لنت ترمز

علت سوت کشیدن لنت ترمز چیست؟

سوت یا جیغ ترمز معمولاً از ارتعاش میان لنت، دیسک و کالیپر ایجاد می‌شود. فرسودگی لنت یا دیسک، آلودگی و ناهمواری سطح دیسک، گیرکردن پیستون یا قطعات لغزشی کالیپر، نصب نادرست لنت و شیم‌ها و جا نیفتادن لنت نو از علت‌های رایج‌اند. صدای فلزی مداوم یا همراه با افت قدرت ترمز نیاز به بررسی فوری دارد.

دلایل رایج سوت کشیدن لنت ترمز

• فرسودگی یا تمام‌شدن لنت: نازک‌شدن بیش از حد لنت می‌تواند باعث هشدار صوتی یا تماس قطعات فلزی شود.
• سطح نامناسب دیسک: شیار، تاب، ناهمواری یا رسیدن ضخامت دیسک به زیر حد مجاز می‌تواند ارتعاش و صدا ایجاد کند.
• آلودگی یا زنگ‌زدگی سطح تماس: گردوغبار، آلودگی یا زنگ سطحی روی دیسک و توپی ممکن است تماس یکنواخت را مختل کند.
• گیرکردن قطعات کالیپر: حرکت نامناسب پیستون یا پین‌های لغزشی می‌تواند فشار لنت را نامتقارن کند.
• نصب نادرست لنت و متعلقات: جای‌گیری اشتباه لنت، شیم ضدصدا یا فنرهای نگهدارنده احتمال نویز را بالا می‌برد.
• جا نیفتادن لنت و دیسک نو: قطعات تازه‌نصب‌شده تا پایان فرایند آب‌بندی اولیه ممکن است موقتاً صدا داشته باشند.
• ارتعاش ماده اصطکاکی: ترکیب و رفتار ارتعاشی لنت نیز می‌تواند بدون تمام‌شدن لنت، صدای فرکانس‌بالا تولید کند.

هشدار: اگر صدا شبیه تماس فلز با فلز است، ترمز ضعیف شده، خودرو هنگام ترمز به یک سمت می‌کشد یا پدال می‌لرزد، بازدید فوری سیستم ترمز لازم است.

مفهوم راحتی نقش اساسی در انتخاب خودرو، به ویژه در مورد مدل‌های برتر، ایفا می‌کند. بنابراین حذف تمام صداها و لرزش‌های تکراری و آزاردهنده ضروری است. موتورها امروزه بی‌صداتر کار می‌کنند و عایق‌بندی صوتی بهتری دارند، همانطور که سیستم اگزوز نیز نسبت به گذشته بهتر است. در واقع، قطعات دیگر هنگام تولید رزونانس در دورهای بالا شروع به لرزش شدید نمی‌کنند. به همین دلیل است که صداهای ترمز – در صورت بروز – به هیچ وجه قابل تحمل نیستند.در این زمینه، آشنایی با علت صدای ترمز می‌تواند به درک بهتر منشأ این صداها کمک کند در حالی که در اکثر موارد، صداهای ترمز به هیچ وجه نشانه‌ای از کاهش ایمنی نیستند، اما کاربران را مجبور می‌کنند که فوراً به تعمیرگاه خود مراجعه کنند تا به دنبال راه حلی باشند. می‌توان گفت که سر و صدا تقریباً نتیجه طبیعی اصطکاک است. اگر با چکش به چیزی ضربه بزنید، سر و صدا وجود دارد زیرا هر چیزی که به آن ضربه بزنید، می‌لرزد. در طول ترمزگیری، تعدادی ضربه کوچک بین لنت‌ها و دیسک رخ می‌دهد که ممکن است باعث لرزش آنها شود. اگر سیستم در فرکانس خاصی ناپایدار شود، سیستم ترمز در فرکانس ناپایداری سوت می‌زند. یک مقایسه‌ی دیگر می‌تواند با یک گرامافون قدیمی باشد: دیسک ترمز نقش صفحه گرامافون، لنت نقش سوزن و کالیپرترمز نقش بوق را دارد. طراحان ترمز باید مطمئن شوند که هیچ صدایی وجود ندارد، اما مشکلی که با آن مواجه هستند بسیار پیچیده است. در واقع، همانطور که خواهیم دید، مسئله‌ی صدا جنبه‌های زیادی را در بر می‌گیرد، زیرا علل آن، اگر خیلی زیاد نباشند، هنوز هم زیاد هستند. دیسک عامل انتقال صدا است، اگرچه منشأ آن همیشه اصطکاک است. از آنجایی که هیچ درمان معجزه‌آسایی برای این مشکل وجود ندارد، تکنسین‌ها تعدادی تکنیک تجزیه و تحلیل برای شناسایی منشأ صداها و همچنین راه‌حل‌های مختلفی که می‌توانند با هر مورد در صورت بروز سازگار شوند، توسعه داده‌اند.

تحلیل نویز لنت ترمز و دیسک ترمز

نویز یک انتشار صوتی است که معمولاً به عنوان چیزی ناخوشایند درک می‌شود، در حالی که موسیقی و گفتار – اگرچه آنها نیز انتشار صوتی هستند – تقریباً همیشه صداهای دلپذیری برای گوش انسان هستند. دو دلیل برای این امر وجود دارد: اولی ذهنی است در حالی که دومی ماهیت علمی‌تری دارد. دلیل اول مربوط به سطح انتشار صوتی است. در واقع، حتی اگر یک قطعه موسیقی والا در نظر گرفته شود، اگر در سطحی نزدیک به آستانه درد نواخته شود، به عنوان نویز در نظر گرفته می‌شود زیرا گوش دادن به آن ناخوشایند است. دلیل دوم و واقعی از این واقعیت ناشی می‌شود که نویز، روی هم قرار گرفتن فرکانس‌های صوتی غیر هارمونیک است و شامل ناپیوستگی و تغییرات فاز زیادی است. صدا یک نوسان سینوسی فشار هوا است. این نوسان توسط ارتعاش یک جسم جامد ایجاد می‌شود و توسط انسان از طریق ساختار گوش داخلی‌اش درک می‌شود. در مورد یک صدای ابتدایی، یک فرکانس ارتعاش واحد وجود دارد. یک صدای پیچیده به دلیل روی هم قرار گرفتن ارتعاشاتی با فرکانس‌های مختلف است. وقتی فرکانس‌ها مضربی از کمترین فرکانس باشند، به آنها هارمونیک گفته می‌شود، نمونه‌ای از این مورد صدای تولید شده توسط یک ساز موسیقی است. تفاوت از نظر توزیع بر اساس شدت برای هارمونیک‌های تولید شده توسط دو ساز، دلیل اصلی تمایز بین نت C روی پیانو و نت C روی ویولن است. بدون پرداختن به جزئیات قوانین هارمونی، کافی است بگوییم که اگر کسی دو کلید مجاور را روی پیانو به طور همزمان فشار دهد، مفهوم نویز (نویز) به ذهنش خطور می‌کند. در حالت افراطی، چیزی به نام نویز سفید وجود دارد که شامل تمام فرکانس‌هایی است که می‌توانند در یک توالی صرفاً تصادفی از شدت‌ها گنجانده شود. این بدان معناست که شدت در هر لحظه معین به هیچ وجه نتیجه شدت‌های تولید شده در لحظه قبل نیست. صداهای ترمز، همانطور که توسط تجزیه و تحلیل طیف نشان داده شده است، نویز سفید نیستند. شدت یک صدا باید به عنوان یک تغییر فشار اندازه‌گیری شود. با این حال، استفاده از چنین واحدی آسان نخواهد بود زیرا گوش انسان صدا را متناسب با فشار درک نمی‌کند، بلکه آن را با لگاریتم فشار می‌سنجد. به همین دلیل است که شدت صدا بر حسب دسی‌بل اندازه‌گیری می‌شود. این مقیاس لگاریتمی به یک نقطه شروع نیاز دارد که به عنوان کوچکترین تغییر در فشاری که گوش قادر به درک آن است، یعنی 20 میکرو پاسکال، تعیین شده است. از سوی دیگر، این یک واقعیت شناخته شده است که آستانه درک به شدت به فرکانس صدا بستگی دارد. یک بزرگسال با شنوایی خوب فقط می‌تواند صداهایی را بین 15 تا 20000 هرتز بشنود. ثبت شدت یک صدا یا یک صدای پیچیده به عنوان تابعی از زمان، یک نمای کاملاً نامنظم ارائه می‌دهد. برای نمایش واضح این نتیجه، آن را بر اساس منحنی فرکانس به جای منحنی زمان نمایش می‌دهیم. در واقع می‌توان نشان داد که هر سیگنال صوتی، روی هم قرار گرفتن فرکانس‌ها و شدت‌های مختلف صداهای ابتدایی است. وقتی نویز وجود دارد، شدت‌ها ثابت می‌مانند؛ وقتی نویز کاهش می‌یابد، شدت‌ها کاهش می‌یابند، هر کدام طبق قانون علت انتشار آن. حتی یک ضربه – یعنی انتشار نویز برای یک دوره بسیار کوتاه – را می‌توان به مجموعه‌ای از فرکانس‌ها که به طور منظم توزیع شده‌اند، تجزیه کرد. تجهیزاتی که برای انجام این نوع تحلیل استفاده می‌شوند، از یک تابع ریاضی به نام تبدیل فوریه یا اغلب با مخفف FFT (تبدیل سریع فوریه) استفاده می‌کنند. علاوه بر شدت‌ها و فرکانس‌ها، یک داده مهم دیگر، اختلاف فاز بین دو ارتعاش است. یکی از مشکلاتی که هنگام تحلیل نویزهای پیچیده مانند نویز ترمز با آن مواجه می‌شویم، ناپیوستگی انتشار و تغییر فاز مکرر است. در واقع، انجام یک تحلیل معتبر از یک نویز مستلزم ثبت آن برای مدتی است که مربوط به دوره‌های متعدد صدا با کمترین فرکانس است. این دوره ممکن است فقط چند ثانیه طول بکشد که در طی آن صداهای با بالاترین فرکانس ممکن است بارها تغییر فاز دهند. بنابراین، باید به روش‌های پیچیده‌تری متوسل شد.

دیسک ترمز عامل صدای ترمز

برای اینکه صدایی وجود داشته باشد، باید سه عامل وجود داشته باشد: یک تحریک، یک تشدیدگر و یک محیط برای انتشار آن. البته نباید فراموش کنیم که باید کسی آنجا باشد که آن را بشنود و فرکانس‌های درک شده در محدوده شنوایی این شخص قرار گیرند. مثال: یک زنگوله با ضربه تحریک می‌شود. زنگوله یک تشدیدگر با فرکانس‌های خاص خود، نت خاص خود است و هوا واسطه‌ای است که موج صوتی آن از طریق آن منتشر می‌شود. همین اتفاق در مورد ترمز نیز می‌افتد: تحریک توسط اصطکاک موادی که روی دیسک ترمز ساییده می‌شوند، ایجاد می‌شود. انتقال انرژی از دیسک به سطح مشترک و لنت ترمز به نظر می‌رسد که به صورت پیوسته اتفاق می‌افتد، اگرچه در واقعیت، این یک توالی از ضربات کم و بیش خشن است.در چنین شرایطی، بررسی علائم سایش لنت می‌تواند به تشخیص بهتر منشأ صداهای غیرعادی کمک کند. تشدیدگر تقریباً همیشه دیسک است، اگرچه می‌تواند لنت ترمز ، کالیپر یا ترکیبی از این اجزای مختلف باشد. در بخش آنالیز مودال خواهیم دید که هر جسمی که تحت تأثیر ضربه قرار می‌گیرد، حتی یک ضربه خفیف، برای مدت زمان مشخصی ارتعاش می‌کند. روش‌های ارتعاش یک قطعه به شانس واگذار نمی‌شوند، بلکه ارتباط نزدیکی با هندسه قطعه مورد نظر و خواص فیزیکی ماده‌ای که از آن ساخته شده است (به عنوان مثال، چگالی یا مدول الاستیسیته) دارند. پس از تحریک، ارتعاشات کاهش یافته و در نهایت ناپدید می‌شوند. در حالی که معمولاً فلزات – به ویژه فلزات آهنی – میراگرهای خوبی نیستند، چدن خاکستری دارای اثر میرایی است، اگرچه هم مواد اصطکاکی و هم لاستیک‌ها میراگرهای بسیار بهتری هستند.

مدل سازی نویز در ترمزها

صداها در ترمزها به ندرت توسط ارتعاش یک عنصر واحد تولید می‌شوند، زیراتمام اجزا در هنگام ترمزگیری با هم تماس پیدا می‌کنند، واقعیتی که تجزیه و تحلیل و شناسایی علل را بسیار پیچیده‌تر می‌کند. محققان متعددی تلاش کرده‌اند تا مدل‌هایی را برای نشان دادن انواع مختلف تولید صدا در ترمزها توصیف و طبقه‌بندی کنند. از جمله این مطالعات، باید به مطالعات انجام شده توسط  A.M. LANG ، N. MILLNER و M.R. NORTH اشاره کرد. مدل‌های مختلف ارائه شده توضیح خوبی در مورد منشأ مختلف صداهای ترمز ارائه می‌دهند، اگرچه این موارد در اینجا به تفصیل بررسی نخواهند شد. ما در اینجا فقط به طور خلاصه به یکی از آنها اشاره و آن را شرح خواهیم داد.

مدل ارتعاش غیرخطی چسبندگی – لغزشی

برای توضیح نویزهای فرکانس پایین، یعنی نویزهای کمتر از 200 هرتز، شناخته‌شده‌ترین مدل “ارتعاش غیرخطی چسبندگی-لغزشی” نامیده می‌شود. این مدل ساده‌شده، قطعه‌ای از ماده لنت ترمز را نشان می‌دهد که به دیسک ترمز (که در اینجا به عنوان یک سطح در حال حرکت نشان داده شده است) ساییده می‌شود و به وسیله یک سیستم چسبناک-الاستیک، یعنی شامل یک فنر و یک کمک فنر، به کالیپر متصل است. این مدل فرض می‌کند که ضریب اصطکاک ناپایدار است و به صورت خطی با سرعت چرخش دیسک نسبت به لنت تغییر می‌کند. معادله نشان می‌دهد که ارتعاشات میرا ایجاد می‌شوند، که در این مورد حساسیت به سرعت ماده اصطکاکی عامل مهمی است.برای بررسی دقیق‌تر این وضعیت، انجام عیب‌یابی اولیه ترمز می‌تواند در شناسایی منشأ اصلی صدا و ارتعاش مؤثر باشد.

ناله

نویسندگان با پیچیده کردن مدل، به ویژه با در نظر گرفتن احتمال ارتعاش کالیپر نسبت به محور، احتمال انتشار ارتعاش در محدوده 200 تا 400 هرتز را برجسته کرده‌اند. این صداها گاهی اوقات به عنوان “هام” یا “ناله” شناخته می‌شوند. در چنین مواردی، نحوه اتصال کالیپر ترمز عامل مهمی محسوب می شود.

جیغ

صداهای فرکانس بالاتر، در محدوده ۵۰۰ تا ۱۳۰۰۰ هرتز، اغلب به عنوان “جیغ” شناخته می‌شوند. این مدل، در اصل، نشان می‌دهد که چگونه یک دیسک می‌تواند به خودی خود بلرزد و فرکانس‌های ارتعاش مشاهده شده همان فرکانس‌های موجود در صدای تولید شده هستند.

جیرجیرکردن

اصطلاح “جیر” برای توصیف مکانیسمی که فرکانس‌های حتی بالاتر، از ۲ تا ۵ کیلوهرتز، تولید می‌کند، استفاده می‌شود. این مکانیسم، دیسک و لنت ترمز را به طور مشترک وارد عمل می‌کند. هنگامی که دیسک می‌لرزد و تغییر شکل می‌دهد چهار یا پنج لوب تشکیل دهد، عرض هر لوب تقریباً برابر با طول لنت است.

در نتیجه ی این حرکت تحریک است. پد لنت نیز حالت خاص خود را دارد و بنابراین شروع به لرزش می‌کند. از آنجایی که کالیپر در یک تعادل ناپایدار روی تکیه‌گاه‌های خود نسبت به فک قرار دارد، دومی نیز می‌لرزد. با توجه به اینکه اندازه آن کوچکتر از دیسک است، فرکانس‌ها بالاتر خواهند بود.

صدای خِرخِر

سایر صداها، به عنوان مثال آنچه که به عنوان “برس فلزی” شناخته می‌شود، نتیجه‌ی روی هم قرار گرفتن تعدادی از ارتعاشات از نوع جیرجیر هستند که ابتدا میرا شده و سپس دوباره تحریک می‌شوند. چنین صداهایی که حالت‌های خود اجزا را به کار می‌اندازند، فرکانس‌هایی دارند که به سرعت چرخش دیسک وابسته نیستند.

در نهایت باید توجه داشت که از نظر تئوری و عملی، افزایش ضریب اصطکاک احتمال بروز صداها را افزایش می‌دهد.