سطحه هدرليك شمال الرياض

نظام الفرامل

Brake System Overview

 

 

أهمية نظام الفرامل بالسيارة:

يعتبر نظام الفرامل أهم الأنظمة الموجودة بالسيارة, حيث تعتمد سلامة المركبة والركاب بالإضافة إلى سلامة المشاة والسيارات والممتلكات على جانبي الطريق على الله أولاً ومن ثم على مدى صلاحية الفرامل للعمل, وهو من أكثر الأنظمة التي يتعامل معها السائق ويقدر عدد مرات الضغط على بدال الفرامل بمقدار 50,000 مرة بالسنة.  ولذلك يجب على فني الفرامل أن يكون على دراية تامة بأجزاء النظام ويكون لديه الكفاءة العالية في إجراء عمليات التشخيص والفحص والصيانة والإصلاح.

 

نظرية عمل الفرامل:

يجب أن نعرف أولاً أن "الفرامل توقف العجل وليس السيارة", وهذه هي وظيفة الفرامل. ولكن الاحتكاك بين الإطار والطريق هو الذي يتمم ذلك. الغرض من نظام الفرامل هو إيقاف السيارة عن طريق إيقاف العجلات, ولكن الاصطدام بحائط أو شجرة يوقف السيارة أيضاً, ولهذا يجب أعادة صياغة تلك الجملة لتصبح "الغرض من الفرامل هو العمل على إيقاف السيارة بدون إتلاف السيارة أو إصابة الركاب بالضرر. 

 

عند تشغيل السيارة تتحول الطاقة المختزنة بالوقود, عن طريق الاحتراق, إلى طاقة حرارية. هذه الطاقة الحرارية جزء منها يصل للجو عن طريق نظام التبريد وجزء يخرج مع نظام العادم, والجزء المتبقي من تلك الطاقة يتحول إلى شغل لتحريك السيارة والجزء الأخر يختزن في السيارة على صورة طاقة حركة.

 

طاقة الحركة Kinetic Energy (KE):

طاقة الحركة للسيارة, هي الطاقة الموجودة بالسيارة التي تعمل على أبقاء السيارة في حالة حركة (القصور الذاتي). وتعتمد تلك الطاقة على كتلة وسرعة السيارة, فكلما زادت سرعة السيارة أو كتلتها أو الاثنين معاً كلما كانت السيارة تحتوي على طاقة عالية للحركة.

طاقة الحركة للسيارة = نصف كتلة السيارة × (سرعة السيارة)²

ط ح = ½ ك ع²  ((KE= ½ m v²

حيث:

ط ح = طاقة الحركة (جول) (KE)

ك = كتلة السيارة ( كجم)(m)

ع = سرعة السيارة (م/ث)(v)

 

الفرق بين السيارة المتوقفة والسيارة المتحركة, هو أن السيارة المتحركة تحتوي على طاقة حركة والسيارة المتوقفة لا تحتوي على تلك الطاقة, كما في شكل (1). ولإيقاف السيارة ما نحتاجه ببساطة هو التخلص من طاقة الحركة حتى تصبح السيارة بدون طاقة حركة وتتوقف. وكما نعلم أن الطاقة لا تفنى ولا تستحدث من العدم إلا بإذن الله, ولذلك فأنه لا يمكن ببساطة التخلص من طاقة الحركة لإيقاف السيارة. الحل هو أنه بدل من التخلص من الطاقة نلجأ إلى تحويل الطاقة إلى شكل أخر من أشكلها. وفي حالة تحويل طاقة الحركة الموجودة بالسيارة إلى أي صورة من صور الطاقة أخرى تصبح السيارة بدون طاقة حركة وتقف. والمطلوب لإيقاف السيارة إذا هو عمل نظام يعمل على تحويل طاقة الحركة إلى نوع أخر من الطاقة, وعلى أن يتم ذلك في وقت قصير (للحصول على توقف سريع للسيارة) وهذا النظام هو نظام الفرامل.

 

شكل 1: الفرق بين السيارة الثابتة (المتوقفة) والسيارة المتحركة هي أن السيارة المتحركة لها طاقة حركة, والسيارة المتوقفة بدون طاقة حركة. ولذلك لإيقاف السيارة نحول طاقة الحركة الموجودة بالسيارة المتحركة إلى نوع أخر من الطاقة (طاقة حرارية), فتصبح السيارة بدون طاقة حركة وتتوقف

 

الاحتكاك Friction:

عند الدعس على بدال الفرامل تقوم بطانات الاحتكاك بملامسة السطح الدوار من السيارة  والضغط عليه (سواء كان الدارة أو القرص) نتيجة تأثير قوة عمودية على السطحين متولدة من النظام الهيدروليكي للفرامل. نتيجة للاحتكاك بين سطح البطانات المثبت بالسيارة, بالسرج أو باللوح الخلفي للفرامل والسطح الدوار المتصل بالعجل, القرص أو الدارة تتولد قوة احتكاك في عكس اتجاه الحركة الدورانية للعجل و ينتج حرارة. وتتحول طاقة الحركة للسيارة إلى طاقة حرارية, ونتيجة لتناقص طاقة الحركة تتناقص سرعة السيارة حتى تتحول كل طاقة الحركة للسيارة إلى طاقة حرارية وينتج عن الاحتكاك؛ حرارة وتآكل للأسطح المحتكة.

ويعتمد الاحتكاك على:

-       نوع المادة المصنع منها الجسمين

-       حالة السطح

-       القوة المؤثرة بين السطحين

ولا تعتمد قوة الاحتكاك على مساحة التلامس بين السطحين المحتكين أو السرعة النسبية بينهما.  يحدث التالي نتيجة الاحتكاك بين البطانة والسطح الدوار: يكون هناك تآكل في الأسطح المحتكة, هناك حرارة متولدة يجب التخلص السريع منها (تبريد الفرامل). في حالة عدم التخلص من الحرارة ترتفع درجة حرارة الأجزاء المحتكة وتؤدي إلى ظاهرة اضمحلال الفرامل.

 

وظيفة الفرامل بالسيارة

هناك ثلاث وظائف أساسية للفرامل بالسيارة:

1.          تقليل سرعة السيارة وإيقافها.

2.          الحفاظ على سرعة السيارة ثابتة عند نزول المنحدرات.

3.          تثبيت السيارة عند وقوفها على طريق مائل.     

هذا وتستخدم الفرامل في النظم الحديثة للسيارات في عدة مهام:

-   نظام منع أنزلاق العجلات (منع دوران العجلة والسيارة ثابتة في بداية الحركة) TCS  

-       نظام المحاظفة على أتزان السيارة  أثناء الدخول في منعطفات ESP

-       نظام شحن البطارية أثناء الفرملة Regenerating brakes    

تصنيف الفرامل

يمكن تصنيف الفرامل بعدة تصنيفات مثل:

أ. طريقة نقل قوة الفرملة من البدال (الدعسة) إلى العجلات.

ب. وظيفة الفرملة.

جـ. نوع فرامل العجل.

 

أ- تصنيف الفرامل حسب طريقة نقل قوة الفرملة من البدال إلى العجلات :

·   الفرامل الميكانيكية brakes Mechanicl (تستخدم الأسلاك والأعمدة والحدبات لنقل الحركة).كما في الشكل (2).

·   الفرامل الهيدروليكية Hydraulic brakes (تستخدم أنابيب وليات وأسطوانات لنقل ضغط وحركة زيت الفرامل) كما في الشكل (3).

·   فرامل الهواء Air brakes (تستخدم ضاغط هواء وخزانات وصمامات تحكم وأنابيب لنقل الهواء المضغوط).كما في الشكل (4).

·   الفرامل الكهربائية Electric brakes (تستخدم الأسلاك والمرحلات لنقل الكهرباء) شكل (5).