دیسک چرخ دیسک ترمز روتور

دیسک چرخ دیسک ترمز روتور همگی اسامی قطعه ای هستند در خودرو که برای کنترل و توقف آن وجودش حیاتیست.

مقدمه

در دنیای پرسرعت و پراز ریسک خودروها، سیستم ترمز یکی از اجزای حیاتی و بحرانی می‌باشد که از آن به عنوان کلید اصلی واحد ایمنی ماشین‌ها استفاده می‌شود. دیسک ترمز، به عنوان بخشی از این سیستم ترمز، نقش بسیار مهمی در ایمنی و کارایی خودرو دارد.

در این مقاله، به بررسی گسترده‌ای از دیسک ترمز خواهیم پرداخت. ابتدا نوعی نگاه کلی به اهمیت دیسک ترمز و نقش آن در تضمین ترمز ایمن و انتقال حرارت صحیح خواهیم داشت. سپس به معرفی انواع مختلف دیسک‌های ترمز و مواد استفاده شده در ساخت آنها می‌پردازیم.

علاوه بر این، عملکرد دقیق دیسک ترمز و چگونگی ایجاد اصطکاک و تبدیل انرژی جنبشی به انرژی حرارتی را بررسی می‌کنیم.

دیسک ترمز چیست؟

دیسک ترمز یکی از اجزای حیاتی سیستم ترمز خودرو است که در فرآیند توقف و کنترل سرعت خودرو نقش بسیار مهمی ایفا می‌کند. این قطعه عمدتاً به عنوان دیسک چرخ شناخته می‌شود و وظیفه تبدیل انرژی جنبشی خودرو به انرژی حرارتی را دارد.

ساختار دیسک ترمز

دیسک چرخ به شکل یک دیسک دایره‌ای تولید می‌شود و به روتور ترمز نیز معروف است. این دیسک معمولاً از جنسی فلزی مانند آهن یا آلومینیوم تولید می‌شود و دارای شکل مشبک یا تختی است.

انواع دیسک ترمز

دیسک ترمز‌ها در انواع مختلفی تولید می‌شوند، از جمله:

مجرا دار (Ventilated) یا ساده (Solid)

مجرا دار یا ساده بودن دیسک به معنای داشتن شکاف‌ها یا اسلات‌هایی در داخل دیسک است. دیسک‌های مجرا دار دارای سرعت بیشتر در انتقال حرارت هستند و برای خودروهایی با سرعت بالا مناسب‌تر می‌باشند. در حالی که دیسک‌های ساده برای خودروهایی با سرعت متوسط ​​یا پایین مناسب‌تر هستند.

سلولار (Composite) یا فلزی (Metallic)

دیسک‌های سلولار از ترکیب مواد مختلف مانند فیبر کربنی یا سرامیک با مواد فلزی ساخته می‌شوند. این نوع دیسک ترمز دارای وزن سبک‌تری هستند و در عملکرد ترمز و انتقال حرارت بهتری ارائه می‌دهند. دیسک‌های فلزی از جنس فلزهایی مانند آهن یا آلومینیوم هستند که عمدتاً در خودروهای معمولی استفاده می‌شوند.

نقش حرارت در عملکرد دیسک ترمز

یکی از جنبه‌های مهم عملکرد دیسک ترمز، مدیریت حرارت است. در لحظات ترمز کردن شدید، دیسک ترمز ممکن است به شدت گرم شود. بدون مدیریت حرارت مناسب، دیسک ترمز ممکن است دچار خرابی شود یا عملکرد ضعیفی داشته باشد. برای مقابله با این مشکلات، بسیاری از دیسک‌های ترمز دارای رویه‌ها یا سطوح خنک‌کننده هستند که حرارت را به خوبی منتقل می‌کنند.

در این قسمت از مقاله به بررسی انواع دیسک ترمز و عملکرد دقیق آنها پرداختیم. در ادامه به مواد استفاده شده در تولید دیسک ترمز و علائم مشکلات آن می‌پردازیم.

مواد مورد استفاده در ساخت دیسک چرخ

موادی که در ساخت دیسک‌های ترمز به کار می‌روند، تاثیر مستقیمی بر عملکرد و کارایی ترمز دارند. در این بخش، به بررسی مواد استفاده شده در دیسک ترمز خواهیم پرداخت.

فولاد کربنی (Carbon Steel)

فولاد کربنی یکی از مواد رایجی است که در ساخت دیسک‌های ترمز به کار می‌رود. این نوع فولاد دارای مقاومت خوبی در برابر گرما و فشار است و عملکرد مناسبی را در بدنه دیسک ترمز ایجاد می‌کند. همچنین، قیمت نسبتاً مناسبی دارد که آن را به یک گزینه محبوب در تولید دیسک‌های ترمز تبدیل کرده است.

فولاد ریختگی (Cast Iron)

فولاد ریختگی نیز یکی دیگر از مواد شایع در ساخت دیسک ترمز است. این نوع فولاد به خوبی گرما را جذب کرده و توانایی خنک‌کنندگی مناسبی دارد. دیسک‌های ترمز از فولاد ریختگی به دلیل ایجاد اصطکاک و کارایی بالا در توقف خودروها بسیار معروف هستند.

فولاد استنلس استیل (Stainless Steel)

فولاد استنلس استیل یک نوع فولاد ضدزنگ است که در دیسک ترمز‌های بسیاری استفاده می‌شود. این نوع فولاد دارای مقاومت بالا در برابر خوردگی و زنگ‌زدگی است و برای دیسک‌های ترمزی که به شرایط مرطوب و نمک دریا اعتراف می‌کنند، مناسب است. همچنین، فولاد استنلس استیل در تولید دیسک‌های ترمزی با عمر طولانی و عملکرد خوب مورد استفاده قرار می‌گیرد.

آلومینیوم (Aluminum)

آلومینیوم به دلیل وزن سبک و مقاومت به خوردگی در دیسک‌های ترمز استفاده می‌شود. این ماده معمولاً در دیسک‌های خودروهای اسپرت کاربرد دارد. دیسک‌های آلومینیومی  عملکرد خوبی دارند اما به دلیل مقاومت کمتر در برابر گرما نسبت به فولاد، برای خودروهای با سرعت‌های بالا مناسب نیستند.

کربن کرمیک (Carbon Ceramic)

کربن کرمیک یکی از مواد پیشرفته‌تری است که در ساخت دیسک‌های ترمز به کار می‌رود. این نوع ماده دارای وزن سبک، مقاومت بالا در برابر گرما و خوردگی، و عمر طولانی است. دیسک‌های کربن کرمیک عمدتاً در خودروهای اسپرت و لوکس با عملکرد بالا و توقف قوی استفاده می‌شوند.

به عنوان یک نکته مهم، ترکیب مواد مورد استفاده در دیسک ترمز تاثیر زیادی بر کارایی ترمز دارد. هر نوع ماده ممکن است برای نوع خاصی از خودرو و شرایط رانندگی مناسب باشد، بنابراین انتخاب مواد صحیح بسیار مهم است تا ایمنی و کارایی ترمز حفظ شود.

چگونگی عمل دیسک ترمز

در این بخش، به جزئیات بیشتری از چگونگی عمل دیسک ترمز پرداخته و فرآیند توقف خودرو با استفاده از این قطعه مهم را توضیح خواهیم داد.

تولید اصطکاک

عملکرد دیسک ترمز به بسیاری از عوامل و جزئیات فنی وابسته است. اما  اجمالاً، وقتی شما پدال ترمز را فشار می‌دهید، انرژی با یک سیستم هیدرولیکی یا مکانیکی به پدال وارد شده و نیروی جنبشی را ایجاد می‌کند. این نیرو به کالیپر ترمز منتقل می‌شود که دو بلوک چسبنده (پد) را در دو طرف دیسک فشرده می‌کند.

در این لحظه، اصطکاک بین دو پد و سطح دیسک ترمز شروع به عمل می‌کند.

تبدیل انرژی جنبشی به گرما

این اصطکاک باعث ایجاد نیروی مقاومتی بر روی دیسک می‌شود که منجر به کاهش سرعت و توقف خودرو می‌شود. در همین حین، انرژی جنبشی خودرو به شکل حرارت تبدیل می‌شود و به دیسک ترمز منتقل می‌گردد.

توقف خودرو

زمانی که اصطکاک به وجود آمده و انرژی جنبشی به گرما تبدیل شده است، خودرو کم‌کم کاهش سرعت می‌یابد و در نهایت توقف می‌کند. این عمل به عنوان ترمز کردن خودرو شناخته می‌شود.

سیستم هیدرولیکی

در بسیاری از وسایل نقلیه مدرن، از سیستم هیدرولیکی برای اعمال فشار به دیسک ترمز استفاده می‌شود. این سیستم شامل مایع ترمز و کالیپر ترمز است که توانایی ایجاد فشار قوی و یکنواخت را دارد. با فشردن پدال ترمز، فشار به مایع ترمز منتقل می‌شود و کالیپر ترمز فشار را بر دیسک ترمز اعمال می‌کند.

ترمزهای اضطراری با کابل

بسیاری از اتومبیل‌ها، برای ترمز اضطراری از یک مکانیزم کابلی بهره می‌برند. این ترمزها دارای مکانیزم مستقلی هستند که به طور مستقل از ترمزهای اصلی عمل می‌کنند. در مواقع اضطراری، از این کابل استفاده می‌شود تا ترمز اضطراری فعال شود و خودرو توقف کند. این روش برای افزایش ایمنی در شرایط اضطراری بسیار موثر است.

ترمز دستی

ترمز دستی به عنوان ترمز طبلی شناخته می‌شود و به چرخ‌های عقب متصل می‌شود. در واقع، ترمز دستی به عنوان یک سیستم ترمز اضطراری عمل می‌کند که با استفاده از کابلی که توسط راننده کنترل می‌شود، فعال می‌شود. ترمز دستی به عنوان یک آخرین امید در مواقع اضطراری مورد استفاده قرار می‌گیرد و بر روی چرخ‌های عقب تأثیر می‌گذارد.

ترمز ABS

تعدادی از خودروهای مدرن به یک سیستم ترمز ضد قفل یا “ABS” مجهز هستند. این سیستم به صورت خودکار فشار را در دیسک‌های ترمز کنترل می‌کند تا از قفل شدن چرخ‌ها در زمان ترمز کردن جلوگیری کند. این اتفاق می‌تواند باعث از دست رفتن کنترل بر روی خودرو شود.