دانلود مقاله ترمز مغناطیسی

بخشی از مقاله

ترمز مغناطيسي
مكانيزم متوقف شدن پاندول
لبه اي از صفحه كه بطور عمودي در ميدان جلو و عقب مي رود را به طول L فرض كنيد. با ورود به ميدان مغناطيسي به اندازه V = EL = VBL در آن ولتاژ القا مي شود.

طبق قانون اهم ، چگالي جريان القايي J و ميدان الكتريكي القايي بصورت QE = QV*B = J به هم مربوط هستند. جهت جريان به طرف پايين (هم جهت با V * B) ياست. Q رسانايي ويژه صفحه است. از آنجايي كه اين جريان القايي در يك ميدان مغناطيسي قرار گرفته است، يك نيروي مغناطيس بر صفحه وارد مي شود. مقدار اين نيرو در واحد حجم برابر است با:
؟؟؟

كه در خلاف جهت حركت صفحه است.
اثر مقدار رسانايي
اگر رسانايي ويژه مثل رسانايي ويژه مس بزرگ، ولي محدود باشد، صفحه ابتدا كند وسپس متوقف مي شود. از آنجا كه جريانهاي القايي بصورت RI2 تلف مي شود، صفحه به آرامي داخل شكاف آهنربا شده و سرانجام در همان مكاني كه ميدان مغناطيسي نمي بود مي ايستاد، متوقف مي شود. مي بينيم كه نيروي مغناطيسي ترمز كننده با Q متناسب است.

سيستم هاي ترمز
سيستم هاي ترمز خودروهاي سواري بر مبناي شرايط ذيل دسته بندي مي شوند:
• از نظر طراحي و ساخت
• از نظر اصول عملكردي

اصول طراحي
شرايط عملكردي تجهيزات سيستم هاي ترمز خودروها، مطابق با استاندارد هاي تدوين شده، به سه سيستم دسته بندي مي گردند:
• سيستم ترمز معمولي يا پايي (BBA)
• سيستم ترمز ثانويه (HBA)
• سيستم ترمز دستي (FBA)

سيستم ترمز معمولي
سيستم ترمز معمولي يا پايي به جهت كاهش سرعت خودرو، ثابت نگهداشتن آن در يك سطح و توقف خودرو بكار مي رود.
سيستم ترمز ثانويه كمكي
در صورت عدم عملكرد سيستم ترمز معمولي، سيستم ترمز ثانويه بايستي عملكرد سيستم را بعهده گرفته و هم چنين قادر به ايجاد نيروي ترمزي مطلوب و فقط به جهت كاهش سرعت را داشته باشد.

سيستم ترمز دستي
سيستم ترمز دستي به جهت نگهداري خودرو در حالت توقف و پايداري آن بكار مي رود.

اصول عملكرد سيستم
بسته به نحوه استفاده از سيستم ترمز بطور كامل، جزئي و يا انرژي، ماهيچه هاي پا، اين سيستم به گروههاي زير دسته بندي مي گردد:
• سيستم هاي ترمز پايي
• سيستم هاي ترمز تقويتي
• سيستم هاي ترمز تقويتي بوستري
سيستم هاي ترمز پايي

اين نوع سيستم ترمز در داخل اتاق خودرو تعبيه شده و بر روي چرخ ها عمل مي كند.
سيستم ترمز تقويتي بوستري
اين نوع سيستم ترمز در خودروهاي سواري و نيز خودروهاي باربري سبك بكار مي رود.

سيستم ترمز تقويتي
عمده كاربرد اين نوع سيستم ترمز در خودروهاي سنگين و كاميون مي باشد، ولي در برخي از خودروهاي سواري بزرگ كه داراي سيستم ترمز (ABS) مي باشند بكار برده شده است.طراحي سيستم ترمز

سيستم ترمز با توجه به نيازمنديهاي خودرو و ضروريات ذاتي خود سيستم طراحي مي شود.
ساختار مكانيكي ترمز گيري
استانداردهاي مخصوصي، ساختاربندي مكانيكي سيستم ترمزگيي را در فاصله ما بين آغاز فعاليت كنترلي ترمز و پايان عمل ترمزگيري مشخص مي كند.

شروع پروسه ترمزگيري
نقطه اي كه در آن نيروي ترمزي بر مكانيزم كنترل در t0 اعمال شده و تاثير مي گذارد.
زمان پاسخ دهي اوليه سيستم
اين زمان برابر است با t1 – t0 كه برابر اختلاف مدت زماني است كه نيرو شروع به تاثير گذاري بر مكانيزم كنترلي كرده و مدت زماني كه نييروي ترمز فعال شده ، اعمال مي شود.

زمان اعمال فشار ترمزي
اين زمان برابر است با t1 – t1 كه برابر اختلاف مدت زمان اعمال اوليه نيروي ترمزي و حصول فشار مورد نياز ترمزگيري مي باشد.

مدت زمان كلي ترمزگيري
برابر اختلاف مدت زماني (t¬4 – t0) است كه نيرو شروع به تاثير گذاري بر مكانيزم كنترل، كرده و زماني كه نيروي ترمز قطع مي شود.
زمان فعال بودن پروسه ترمز گيري
برابر اختلاف مدت زماني (t4 – t1) يعني اعمال نيروي موثر ترمزي و قطع كامل آن مي باشد. اگر خودرو قبل از قطع نيروي ترمز متوقف گردد، در اينصورت مدت زمان كل ترمزگيري به نقطه اي كه در آن خودرو متوقف مي گردد، اطلاق مي گردد.

مفاهيم پايه
تمامي اجسام بدون حركت، تمايل به ساكن ماندن دارند و تمامي اجسام محرك، تمايل به حفظ موقعيت حركتي و سرعت خود را دارند. نيروهاي ذيل بر حركت خودرو در سطح زمين تاثير مي گذارد:
• نيروي جاذبه زمين
• نيروي آيروديناميكي (زاويه Drag)
• اصطكاك لاستيك (مقاومت چرخشي)

اصطكاك لاستيك
اصطكاك لاستيك برابر مقاومت آستانه اي شروع حركت و تغييرات جهتي آن مي باشد. اصطكاك لاستيك شامل اجزا مستقل ذيل مي باشد.:
• نيروي محيطي (Fu) مشتق از نيروي محرك حركتي
• نيروي جانبي(Fs) مشتق از سيستم فرمان و نيروي چرخشي
• نيروي نرمال (Fn) كه بواسطه وزن خودرو حاصل مي شود.

نيروي محيطي چرخ
نيروي محيطي (Fu) بر سطح تماس زمين با لاستيك تاثير مي گذارد.
نيروي نرمال
نيروي نرمال (Fn) برابر نيروي حاصل از وزن و بار خودرو مي باشد. عكس العمل نيروي وزن خودرو در جهت عمودي بر سطح زمين مي باشد. امتداد اين نيرو به موارد ذيل بستگي دارد:

• شرايط سطح جاده
• شرايط لاستيك هاي خودرو
• شرايط آب و هوايي
نيروهاي اصطكاكي
نيروي حاصل از اصطكاك (FR) مطابق رابطه زير و متناسب با نيروي نرمال (F¬N) مي باشد:
FR=MHF . FN
MHF برابر ضريب نيروي ترمزي (يا ضريب اصطكاك يا چسبندگي موثر) مي باشد.

لغزش
فاكتور لغزش (؟) بيانگر تناسب لغزش در مرحله چرخش لاستيك مي باشد:؟؟؟؟؟
VF بيانگر سرعت خودرو و Vu برابر شتاب محيطي لاستيك مي باشد.

حركت چرخشي چرخ خودرو: a چرخ با حركت آزاد، b چرخ ترمز گرفته شده، Vs سرعت چرخ در مركز چرخ، نقطه (m)، VU سرعت محيطي چرخ، عمل ترمزگيري باعث كاهش زاويه چرخش در واحد زمان مي شود. (لغزش چرخ)؟؟؟

نمودار روبرو ة بيانگر رابطه ما بين ضريب نيروي ترمز و ضريب نيروي جانبي بعنوان عملگرهاي لغزش ترمز در زاويه 4 درجه مي باشد.

شرايط لاستيك خودرو در هنگام چرخش خودرو
a : زاويه
FS : نيروي جانبي
VS : شتابثقل مركز چرخ
m : خط ثقلي چرخ
طراحي
جهت طراحي سوپاپ تنظيم فشار ترمز بايستي توجه داشت كه توزيع نيروي واقعي ، پايين تر از مقدار تئوري ايده آل آن باشد ساير ملاحظات جهت طراحي عبارتند از:
نوسانات در ضريب نيروي اصطكاكي، گشتاور ترمزي موتور و تلرانس رگلاتور فشار.

سيستم ترمز چرخ
تنها تفاوت مهم در ترمزهاي چرخ در ديسكي يا كاسه اي بودن نوع سيستم ترمز است. سيستم ترمز در چرخ ها داراي شرايط خاصي طبق استانداردهاي بين المللي باشد:
• مسافت كم ترمزگيري
• حداقل تاخير زماني جهت ترمزگيري
• اعمال كمترين نيرو جهت موثرترين حالت ترمزگيري

ترمزهاي ديسكي
نيروهاي ترمزي در ترمزهاي ديسكي بر روي سطح ديسك يا روتور كه همراه با چرخ خودرو داراي حركت دوراني مي باشد. اعمال مي شوند.
ترمزهاي ديسكي با كاليپر ثابت
در هر نيم قسمت يك كاليپر پيستوني وجود دارد كه فشار هيدروليكي در حين ترمزگيري به آن اعمال مي شود.

ترمزهاي ديسكي با كاليپر متغير (شناور)
به علت طراحي خاص و نصب اين نوع سيستم ترمز از لحاظ اندازه، در بيشتر خودروها نيز از اين سيستم استفاده مي شود.

ترمزهاي كاسه اي
ترمزهاي كاسه اي در خودروهاي سواري باعث توليد نيروي ترمزي در قسمت داخلي كاسه ترمز مي شوند. (در داخل كفشك هاي ترمز).
ترمزهاي كاسه اي (Simplex)
1- جهت چرخش كاسه ترمز

2- تقويت شونده خودكار نيروي ترمزي
3- كاهش دهنده خودكار نيروي ترمزي
4- گشتاور
5- سيلندر ترمز چرخ
6- كفشك راهنما

7- كفشك عقب
8- نگهدارنده
9- فنرها
سيستم ترمز قفل ABS (Anti Lock Braking System)
ترمزگيري در شرايط:
• جاده هاي لغزنده و مرطوب

• عكس العمل توام با ترس راننده (موانع غير پيش بيني در جاده)
• خطاهاي ساير رانندگان و پياده سواران
باعث قفل شدن چرخ ها در حين ترمزگيري خواهد شد.

نيروهاي ديناميكي در هنگام ترمزگيري
شكلهاي 1 و 2 بيانگر روابط فيزيكي مراحل ترمزگيري به همراه سيستم ترمز ABS مي باشد. مناطقي كه سيستم ترمزABS عمل مي كند توسط خطوط هشور خورده نشان داده شده است.
روابط ضريب نيروي ترمزي ؟؟ با ضريب لغزش ترمزي؟؟

1- لاستيكهاي راديال بر روي سيمان خشك
2- لاستيك با ياس لايه اي زمستاني بر روي آسفالت مرطوب
3- لاستيكهاي راديال بر روي سطح برفي
4- لاستيك هاي راديال بر روي سطح نيمه يخ و مرطوب

5- سطوح هاشور خورده: محدوده هاي كنترل سيستم ABS
مدار كنترل سيستم ABS
مدار كنترل سيستم ABS شامل:
• سيستم كنترلي: خودرو با سيستم ترمز، چرخ ها و اصطكاك مابين لاستيك ها و سطح جاده.
• عوامل بيروني: شرايط سطح جاده، شرايط سيستم ترمز، بار خودرو و لاستيك ها (بطور مثال: عدم پهنا و عمق كافي آج هاي لاستيك، فشار پايين لاستيك).

• كنترل كننده: سنسورهاي سرعت چرخ و واحد كنترل سيستم ABS ...
• متغيرهاي كنترلي: سرعت چرخ و اطلاعات حاصل شده از آن جهت كاهش سرعت محيطي چرخ ، شتاب محيطي چرخ و لغزش ترمز

• متغيرهاي مرجع ورودي: فشار وارده بر پدال ترمز (ورودي فشار توسط راننده)
• متغيرهاي نظارتي: فشار ترمزگيري
مدار كنترل سيستمABS
1- تعديل كننده هيدروليكي و شير برقي ها

2- سيلندر اصلي ترمز 4- سيلندر اصلي چرخ
3- ECU 5- سنسور سرعت چرخ
سيستم كنترلي
گشتاور ترمزي بيانگر افزايش خطي در واحد زمان مي باشد. گشتاور ترمزي (MB) تا زماني كه گشتاور اصطكاكي سطح جاده (MR) ديگر قادر به افزايش بيشتري نبوده و ثابت باقي بماند، به افزايش خود ادامه خواهد داد.

متغيرهاي كنترلي
انتخاب متغيرهاي كنترلي مناسب از عوامل مهم در تشخيص بازده در سيستم كنترل ABS مي باشد.
كنترل مدار بسته ترمزگيري در شرايط انحراف از مسير
خودروهاي سواري سنگين با فاصله زياد مركز چرخ ها، داراي ممان اينرسي بالايي در حول محور عمودي مي باشند.

سيستم تاخيري انحراف از مسير براي ضرائب نيروي ترمزي متفاوت
MYaw ممان اينرسي F8 نيروي ترمز ؟؟ ضريب نيروي ترمزي
1- چرخ با سرعت زياد
2- چرخ با سرعت كم
GMA1
سيستم GMA1 در خودروهايي كه داراي الگوهاي پاسخ دهي غير بحراني مي باشند، بكار مي رود.

GMA2
سيستم GMA2 در خودروهايي كه داراي الگوهاي پاسخ دهي بحراني مي باشند، بكار مي رود.
منحني رفتار سيستم ترمزي در سرعت هاي بحراني با / بدون سيستم GMA
a : GMA روشن است (كنترل جداگانه وجود ندارد) خودرو بدون امكان كنترل پذير مي باشد.
b : GMA خاموش است (كنترل جداگانه) خودرو كنترل پذير است.

FB : نيروي ترمزي
FS : نيروي جانبي
M : گشتاور
سيستم هاي چهر چرخ متحرك (AWD)
جهت اطمينان از كاركرد مداوم و با بازده بالاي سيستم ABS تحت شرايط ذكر شده، عملگرهاي مكمل ديگري نيز مورد نياز مي باشد كه مطابق با تركيب بندي جداگانه AWD تغيير مي كند.

سيستم چهار چرخ متحرك
a : موتور 2: گيربكس 3: مكانيزم چرخ آزاد و كوپلنبگ
7....4 : ديفرانسيل سيستم با قفل دستي (4) و قفل درصدي (5)، با كوپلينگ و قفل اتوماتيك (6) و با قفل اتوماتيك (7)

اجزا سيستم ABS
سنسورهاي سرعت چرخ:
واحد كنترل الكترونيك (ECU) از سيگنالهاي ارسالي (فركانس چرخ) از سنسورهاي چرخ بعنوان مبناي تشخيص سرعت دوراني چرخ استفاده مي كند.

؟؟؟؟
سنسور سرعت چرخ نوع DF2
سنسور سرعت چرخ DF2 (شكل 3a)، داراي مدولهاي مختلفي مي باشند كه امكان تست مجزايي را مهيا مي سازند.

سنسورهاي سرعت چرخ نوع DF3
سنسور سرعت چرخ نوع DF3 (شكل 3b) نوع ساده اي از سنسور نوع DF2 مي باشد.
سنسورهاي سرعت چرخ (سطح قطع)
a : سنسور چرخ نوع DF2 با پين نوع Chisel

b : سنسور چرخ نوع DF3 باپين نوع حلقوي
1 : كابل الكتريكي 2 : مگنت دائمي
3 : قاب محافظ 4 : سيم پيچ
5 : پين 6 : رينگ سنسور (چرخ دندانه دار)
سيستم كنترل كششي TCS
شرايط موقعيت هاي بحراني و رانندگي،

فقط محدود به سيستم ترمز نمي باشد و در شرايط ديگري نظير استارت و شتابگيري (مخصوصاً در سطوح لغزنده) و دور زدن (چرخش) نيز رخ خواهد داد كه در نتيجه وقوع آنها، شرايط رانندگي بسيار سخت و كنترل پذيري آنها مشكل خواهد بود. سيستم TCS جهت رفع مشكلات ذكر شده، طراحي گرديده است.

انواع سيستم TCS
سيستم TCS 2 – DKB با فعال سازي موتور و سيستم ترمز:
اين نسخه در برگيرنده اجزا سيستم ABS 2 S همراه با مشخصات سيستم TCS با بكارگيري سيستم كنترل دريچه گاز (DK) و نيز به همراه سيستم ترمزگيري (B) عادي مي باشد.

فعال سازي سيستم ترمز
تجهيزات رفاهي و ايمني مؤثر در كنترل TCS نيروهاي ترمزي در قالب اجزا نصب شده در سيستم ترمز ABS قرار دارد. بيشترين نيروي ترمزي خودرو عبارت خواهد بود از:
Ftotal : Fh + F1 = 2.F1 + FB (FB مشتق از FB¬ نيروي ترمزي مي باشد).

تاثير محدود سازي لغزش ناشي از فعال شدن نيروي ترمزي
FB: نيروي ترمزي / fB : نيروي مرجع ترمزي
ML: ضريب اصطكاك پايين نيروي ترمزي
MH: ضريب اصطكاك بالايي نيروي ترمزي

FL: نيروي حركتي قابل انتقال به ML
Fh: نيروي حركتي قابل انتقال به MH
سيستم توزيع الكترونيكي نيروي ترمزي (Electronic Brake – Force Distribution) EBD
سيستم ترمز EBD به عنوان يك سيستم مكمل ترمزي و به عنوان جانشيني جهت شير تقسيم در سيستم هاي ترمز خواهد شد.

مزاياي استفاده از سيستم ترمز EBD
- بهبود شرايط عملكردي سيستم ترمز
- تصحيح شرايط سيستم ترمز در هنگام رانندگي در سطوح مختلف جاده
- حذف سيستم شير تقسيم ترمز
- تشخيص عيوب سيستم توسط لامپ اخطار
؟؟؟

EBA
EBA يا Emergency Brake Assistance مكملي است براي ABS و EBD در هنگام ترمزهاي شديد و سيستمي است هيدرو – مكانيكي كه نيروي ترمز را گاه تا 50/0 افزايش مي دهد و در هنگام فعال شدن نيز چراغهاي چشمكزن خودرو براي اعلام خطر به ديگر خودروها فعال مي شود.

اين ارائه كننده يك روش جديد جهت تراش ديسكهاي ترمز بدون باز كردن از روي خودرو مي باشد. اين سيستم مكملي است براي سيستم ABS، كه با تقسيم نيروي ترمز به ميزان لازم براي اكسل هاي جلو و عقب ، ماكزيمم تاثير سيستم ترمز را بر آورده مي سازد، در نتيجه پايداري خودرو ،

با هر باري و تحت هر نوع شرايط جاده اي حفظ مي گردد؛ اين سيستم همچنين با تقسيم نيروي ترمز بين چرخهاي عقب از چرخش خودرو هنگام ترمز كردن در سر پيچ ها نيز جلوگيري مي كند.