الفرامل الاحتكاكية Frictional brakes

معظم الفرامل عادة ما تستخدم الاحتكاك بين سطحين مضغوطين معا لتحويل طاقة الحركة للجسم المتحرك إلى حرارة. يؤدي الاحتكاك إلى تحويل طاقة الحركة للسيارة إلى طاقة حرارية, ويتم من خلال تلك العملية أبطاء دوران العجل, وتولد حرارة تؤدي إلى سخونة (ارتفاع درجة حرارة) الأجزاء المحتكة, والتي تفقد إلى الهواء الجوي. نتيجة الاحتكاك يتم تأكل في الاسطح المحتكة (التأكل الأكثر في السطح ذو الصلابة الأقل "البطانة"), مما يستلزم تغييرها على فترات محددة. هناك أيضا فرامل احتكاكية قد تتخذ أشكالا أخرى مثل سطح السوائل المتحركة (الالواح المغمورة في الماء أو الهواء).

بعض السيارات تستخدم تجميعه من أليات الكبح (أكثر من وسيلة), مثل سيارات سباق السحب التي تستخدم فرامل العجل مع المظلة, أو كالطائرات التي تستخدم فرامل العجل مع لوح زعانف الاجنحة التي ترفع خلال عملية الهبوط.

بالإضافة إلى استخدام الاحتكاك في الفرملة هناك طرق أخرى يمكن استخدامها لتحويل الطاقة. على سبيل المثال: فرامل استعادة الطاقة التي تحول معظم طاقة الحركة إلى طاقة كهربائية, والتي يمكن تخزينها لاستخدامها لاحقا. فرامل التيار العكسي تستخدم مجال مغناطيسي لتحويل طاقة الحركة إلى تيار كهربائي, الذي يتحول إلى حرارة تفقد للجو.

بعض الطرق الأخرى تعمد إلى تحويل طاقة الحركة إلى أشكال مختلفة من الطاقة المخزنة مثل: ضغط الهواء أو ضغط الزيت, على سبيل المثال فرامل تعمل عن طريق تحويل الطاقة وتخزينها في تدوير حذافة, أو تخزينها في شكل لي في عمود أو نابض. والتي يعاد استخدامها مرة اخرى في دفع السيارة.

عند نزول طريق منحدر بعض السيارات تستخدم المحرك لإبطاء السيارة (فرملة المحرك). أو فرملة العادم, للمحافظة على سرعة السيارة ثابتة وتجنب استخدام فرامل العجل (الاحتكاك, تجنب لارتفاع درجة حرارتها وحدوث ظاهرة اضمحلال الفرامل (فقد كفاءة الفرامل نتيجة لارتفاع درجة الحرارة).

الفرامل السيارة

الفرامل الاحتكاكية هي الأكثر شيوعا بالسيارات, ويمكن أن تقسم إلى فرامل البطانة (القرصية) وفرامل الحذاء (الانفراجية), وعادة يستخدم مصطلح فرامل الاحتكاك على إنها تعني فرامل البطانة/ الاحذية وتستثني الفرامل الهيدرودينامكية, على الرغم من أن الفرامل الهيدروديناميكية تستخدم الاحتكاك مثل المظلات.

الفرامل الاحتكاكية (البطانة/ الاحذية) هي في الغالب تتكون من جزء ثابت مثبت به بطانة الاحتكاك (مربوط بجسم السيارة) يحتك مع جزء دوار (المثبت بالعجل), تحت تأثير قوة عمودية مؤثرة من اسطوانات العجل نتيجة ضغط سائل الفرامل المتكون من قوة دفع البدال. الشكل المشترك لها يتضمن:
- أحذية تنضغط للاحتكاك مع السطح الخارجي لأسطوانة تدور, مثل "فرامل الشريط band brake"؛

- أحذية تمتد للخارج للاحتكاك مع السطح الداخلي لأسطوانة تدور, والتي يطلق عليها "الفرامل الاسطوانية/ الانفراجية drum brake"؛

- بطانات تضغط على سطح قرص يدور, والتي تعرف "بالفرامل القرصية disc brake".

بالإضافة إلى أشكال أخرى مستخدمة, ولكن أقل بكثير وليست شائعة الاستخدام في السيارات. مثل "فرامل بي بي سي ترولي PCC trolley" التي تتضمن حذاء مسطح المثبت على شريط/ قضيب سكك حديدية مع مغناطيس كهربائي. "فرامل ميرفي Murphy brake", " الفرامل القرصية لأوسكو لامبرت Ausco Lambert disc brake".

الفرامل الاحتكاكية للسيارات:

- الفرامل الاسطوانية/ الانفراجية, والتي يحدث الاحتكاك بها نتيجة انفراج الاحذية (المثبتة بجسم السيارة) للخارج وتنضغط بقوة (ناجمة من تأثير الضغط بأسطوانة العجل), على السطح الداخلي لأسطوانة تدور, ومتصلة بصرة العجل.

- الفرامل القرصية, والتي يتصل فيها قرص دوار مصنوع من الحديد الزهر أو السيراميك مع العجلة أو المحور. لإبطاء أو أيقاف العجلة, تدفع بطانات الاحتكاك (المركبة على سرج الفرامل, المثبت بجسم السيارة) بطريقة ميكانيكية, هيدروليكية, هوائية, أو كهرومغناطيسية ضد سطحي القرص الخارجية. الاحتكاك بين المادة الاحتكاكية المثبتة بالبطانة والقرص المتصل بالعجلة يؤدي إلى ابطائها أو إيقافها.

تتميز الفرامل القرصية بميزات عدة عن الفرامل الانفراجية فهي:

أقل تعقيداً من ناحية التصميم،

أداء توقف أفضل من الفرامل الاسطوانية/ الانفراجية

أقل تأثر بظاهرة اضمحلال الفرامل الناجم من ارتفاع درجة حرارة أجزاء الفرامل, لنفس حجم العجل الفرامل القرصية لها مساحة أكبر من الفرامل الاسطوانية لتبديد الحرارة,

التعافي السريع من تأثير الغمر بالماء,

تقوم بعملية ضبط الخلوص بين البطانة والقرص ذاتياً،

التخلص السريع من الحرارة, سرعة الاستجابة أثناء الفرملة،

أخف وزناً من الفرامل الانفراجية التي تولد نفس قوة الفرملة.

وخلافا للفرامل الانفراجية/ الأسطوانية فإن الفرامل القرصية ليس لها المؤازرة/ السيرفو الذاتية- حيث قوة الفرملة لها تتناسب مع قوة الضغط على البدال.

الفرامل الانفراجية قد تحتاج إلى قوة أقل لنفس تأثير الفرملة على العجل نتيجة للمؤازرة الذاتية.

كما تتميز الفرامل الانفراجية بسهولة إدماج فرامل التثبيت/ التوقف معها.

شكل (1): انواع فرامل الاحتكاكية للسيارة

الفرامل القرصية Disk brakes

معظم السيارات تستخدم الفرامل القرصية للعجلات الأمامية وتستخدم الفرامل الانفراجية للعجلات الخلفية. كما أن هناك العديد من السيارات تستخدم الفرامل القرصية بجميع العجلات.

أجزاء الفرامل القرصية

تحتوي العجلات المجهزة بالفرامل القرصية على القرص, واقي القرص, والسرج, شكل (2).

شكل (2): أجزاء الفرامل القرصية

قرص الفرامل:

تصنع أقراص الفرامل من الحديد الزهر. وتصنع أقراص الفرامل بأقطار مختلفة وسمك مختلف. وتجرى عملية تشغيل لسطحي القرص لتوفير سطح احتكاكي ناعم. وقد يصنع القرص إما مصمت أو به ريش تبريد.

يؤثر مقدار قطر القرص على أداء الفرامل, وكلما كبر قطر القرص أدى إلى عزم احتكاكي أكبر وتبريد أحسن. ويتراوح قطر القرص من 11-19 بوصة (22,9- 27,9 سم).

يصنع القرص بسمك معين حيث يمكن خراطة سطح القرص وإزالة طبقة من السطح عند الحاجة إلى ذلك. ويسجل على القرص أدنى قيمة مسموح بها لسماكة القرص التي يجب أن لا يتجاوزها عند عملية الخراطة ويستلزم بعد ذلك تغير القرص بالكامل.

يصنّع القرص إما مصمت أو مبرد شكل (3). القرص المصمت لا يوجد به فراغ بين سطحي القرص, ويتم تبريد القرص عن طريق الهواء المار على سطحي القرص. أما القرص المبرد فتوجد ريش تبريد بين سطحي القرص. وتصمم الريش بحيث تدفع الهواء من مركز القرص إلى الحافة.

شكل (3): القرص المبرد والقرص المصمت

وقد يصنّع القرص كجزء واحد مع صرة العجل أو كجزء منفصل عن الصرة كما يبين ذلك بالشكل (4).

شكل (4): التصميمات المختلفة لتجميع القرص والصرة

سرج الفرامل

السرج هو جزء معدني يركب فوق القرص ويثبت بالسيارة, ويحتوي على مكابس العجلة المصنّعة كتجويف داخلي بالسرج.

تركيب وأجزاء السرج:

تحول أسطوانة العجل المخلقة داخل سرج الفرامل القرصية الضغط الهيدروليكي المتولد عن طريق الأسطوانة الرئيسية إلى قوة ميكانيكية تدفع البطانات لتلامس القرص. ويركب السرج فوق القرص كما يوضح شكل (5).

شكل (5): يركب السرج فوق القرص إما بالوضع الأمامي أو الخلفي

أجزاء سرج الفرامل

على الرغم من وجود العديد من التصاميم المختلفة للسرج, فإن جميع أنواع السرج تحتوي على الأجزاء الرئيسية التالية والمبينة في شكل (6):

· جسم السرج.	· حابك للمكبس (واحد أو أكثر).
· مسارات هيدروليكية داخلية.	· واقي للأتربة (واحد أو أكثر).
· مكبس أو أكثر.	· مسمار نزف الهواء (واحد أو أكثر).


شكل (6): أجزاء سرج الفرامل (احادي المكبس)

مواد تصنيع سروج الفرامل

يصنّع السرج عادةً من الحديد الزهر أو في بعض الأحيان من سبيكة الألمونيوم. هناك نوعان شائعا الاستخدام لتصميم سرج الفرامل القرصية. السرج الثابت والسرج العائم. ويبين شكل (7) الأجزاء الرئيسية لنوعي السرج المستخدم بالفرامل القرصية. ويحتوي السرج الثابت على مكبسين متقابلين, ويحتوي السرج العائم أو المنزلق على مكبس واحد في جهة واحدة.

شكل (7): نوعا الفرامل القرصية

تركيبة السرج

السرج العائم يصنّع من قطعة واحدة أما السرج الثابت فيصنّع كجزأين يتم ربطهما معاً. ويحتوي جسم السرج على تجويف أسطواني يوضع به المكبس. كما يوجد أيضاً فتحة أو فتحتين كبيرتين بأعلى السرج يمكن الاستفادة من وجودهما لفحص البطانات, أما الغرض الأساسي من وجود تلك الفتحات فهو تقليل الوزن وتقليل كمية المعدن التي قد تسبب اعوجاج عند التمدد نتيجة الحرارة.

يربط السرج الثابت في وصلة التوجيه بمسامير. ويستخدم السرج العائم مع تركيبة السرج (لوح العزم) حيث يثبت لوح العزم بوصلة التوجيه ويركب السرج والبطانات عليها عن طريق مسامير يمكن للسرج الانزلاق عليها. وقد ينزلق السرج على أعمدة ويسمى بالسرج العائم, أو على حرف قطعة معدنية على شكل حرف سكين ويسمى سرج منزلق.

المكبس

يصنع المكبس في العادة من الصلب. يتعرض المكبس المصنع من الصلب إلى تنقير أو صدأ نتيجة لتلوث سائل الفرامل وتعرضه للرطوبة والحرارة. وللتغلب على ذلك تصنّع المكابس الجديدة إما من الكروم المطلي أو من الصوف الزجاجي المقوى والذي يتميز بخفة الوزن.

ويركب على المكبس حابك وواقي للأتربة كما يبين شكل (8). ويعمل الحابك لمنع تسريب السائل, ووسيلة لإرجاع المكبس, وكذلك كضابط ذاتي للخلوص بين البطانة والقرص. ويعمل واقي الأتربة لمنع الأتربة والرطوبة من الدخول إلى المكبس.

شكل (8): مكبس الفرامل القرصية وملحقاته (الحابك, واقي الأتربة)

بطانات الاحتكاك

هي عبارة عن لوح من الحديد ملصق/ مثبت عليه مادة احتكاكية (بطانة الاحتكاك) على السطح الذي يواجه القرص الدوار للفرامل. شكل (9) يبين أجزاء ومكونات نظام الفرامل القرصية ووضع البطانات.

تقوم بطانة الاحتكاك بتحويل طاقة الحركة إلى طاقة حرارية عن طريق الاحتكاك. يركب بطانتين داخل سرج الفرامل ويواجه سطحي احتكاكهما القرص. عند تفعيل الفرامل هيدروليكا, يدفع مكبس السرج البطانتين معا إلى القرص الدوار لإبطاء/ ايقاف السيارة. عادة ما يكون هناك عدد 2 بطانة بكل سرج, فإن سيارات السباق قد تستخدم ما يصل إلى 6 بطانات بكل سرج. تختلف خواص البطانة المستخدمة حسب الأداء المطلوب من السيارة. يختلف معدل التأكل للبطانة والقرص والعمر التشغيلي بناء على خواص مادة الاحتكاك.

شكل (9): اجزاء ومكونات نظام الفرامل القرصية

تأكل البطانة بالكامل يؤدي إلى حدوث الاحتكاك بين السطح المعدني المثبت به البطانة وسطح القرص, مما يتسبب في قوة احتكاك قليلة (وزيادة مسافة التوقف), وكذلك حدوث بري وتآكل في سطح القرص نفسه, الذي قد يحتاج إلى خراطة لتعديل السطح أو استبداله. كما أنه في حالة التآكل المختلفة بين العجلات قد يؤدي هذا إلى اختلاف قوة الفرامل بين العجلات (انحراف السيارة).

مبين تأكل البطانة

معظم البطانات مجهزة بوسيلة لتنبيه السائق للحاجة لتغيير البطانات شكل (10). وبعضها به شق صغير بالمنتصف, والذي عن طريق الفحص النظري له يبين مدى التآكل بالبطانة, ويعني اختفائه انتهاء العمر التشغيلي للبطانة. البعض الأخر يركب به شريحة من معدن رقيق (صاج) مركبة بأعلى البطانة مع تآكل البطانة عن الحد المسموح تحتك تلك الشريحة بالقرص وتصدر صوت مسموع ينبه السائق على ضرورة استبدال البطانة. البعض به قطب كهربائي معدني مدفون داخل مادة البطانة, القطب متصل بالسلك الأرضي للمبة التحذير بلوحة العدادات, والتي عند تآكل البطانة إلى الحد المسموح به, وعند تلامسها مع القرص تغلق الدائرة الكهربائية وتضيئ لمبة التحذير في لوحة العدادات, وتبين أن سمك البطانات أصبح أقل من السمك المسموح به ويجب استبدالها. في السيارات الحديثة يستخدم حساس لبيان وضع البطانات ويتم تحذير السائق عن طريق لمبة تحذير بلوحة العدادات.

يجب استبدال البطانات بشكل دوري (بناء على نوع المادة الاحتكاكية) حسب التعليمات بكتيب الصيانة لمالك السيارة.

شكل (10): طرق بيان تآكل البطانة وتنبيه السائق بضرورة استبدال البطانات

الفحص النظري للبطانة بالسيارة

يدل عمق الشق على مدى التأكل بالبطانة, اختفاء الشق يدل على ضرورة تغيير البطانة

التنبيه السمعي للسائق

يصدر صوت احتكاك مسموع أثناء الفرملة, نتيجة احتكاك المبين الصاج مع قرص الفرامل

التنبيه المرئي للسائق

يظهر تحذير ضوئي أثناء الفرملة على لوحة العدادات لتنبيه السائق لضرورة استبدال البطانات

مادة البطانة:

الخواص المطلوبة لمادة البطانة تنحصر في: قيمة مقدار معامل الاحتكاك بين البطانة وسطح الاحتكاك بالفرامل, تبديد/ التخلص من الحرارة المتولدة من الاحتكاك والتأثر الطفيف بالماء/ الرطوبة (حتى لا يحدث اضمحلال للفرامل), معدل التآكل للبطانة (العمر التشغيلي), جساءة البطانة وتأثيرها على بري سطح الاحتكاك.

لسنوات عدة كان ينظر إلى الاسبستوس بأنه له الأداء الأمثل من ناحية الخواص المطلوبة, ولكن الابحاث أوضحت خطورة الاسبستوس على الصحة, فكان من الضروري البحث عن مواد بديلة أخرى, والتي تندرج تحت:

- مواد غير معدنية، خليط من مواد مخلقة, سليلوز, القرميد, زجاج متكلس (تأكل سريع للبطانة ولكن يحافظ على سطح الاحتكاك)

- مواد شبه معدنية, مواد مخلقة بها فتات معدني. (تأكل أقل, مقاوم للاضمحلال اعلى, عمر أطول, ولكنه يزيد من معدل تآكل سطح الاحتكاك, كما يحتاج إلى قوة تأثير أعلى للحصول على عزم الفرامل).

- مواد معدنية بالكامل, هذه البطانات تستخدم فقط في سيارات السباق, وتصنع من الصلب المتكلس بدون إضافات صناعية. (له عمر تشغيل عالي, وتحتاج لقوة تأثير أعلى, وتؤدي إلى تأكل عالي بسطح الاحتكاك, تصدر صوت عالي أثناء الفرملة.

- سيراميك, مكون من الفخار والخزف وبه رقائق من النحاس وخيوط, وتختلف عن البطانات السابقة على الرغم من وجود رقائق النحاس (بانها لا تبدد الحرارة بشكل جيد, ولكنها قليلة الضوضاء).

بطانات الفرامل التي لها معامل احتكاك عالي توفر فرملة جيدة مع قوة ضغط أقل للبدال, ولكنها تميل إلى فقدان الكفاءة عند ارتفاع درجات الحرارة, مما يؤدي إلى زيادة مسافة التوقف, والعكس صحيح.

طريقة عمل الفرامل القرصية

عند الضغط على البدال ينتقل الضغط من الأسطوانة الرئيسية إلى تجويف الأسطوانة بالسرج ويتحول الضغط إلى قوة تدفع المكبس والبطانات لتلامس القرص. ويبين شكل (11) عمل الفرامل ذات السرج الثابت والسرج العائم أو المنزلق.

شكل (11): طريقة عمل الفرامل ذات السرج العائم و الثابت

تصميم الفرامل القرصية:

الفرامل ذات السرج الثابت

السرج الثابت لا يتحرك عند استخدام الفرامل. وتكون المكابس بالسرج في أزواج متقابلين من جهتي القرص. عند استخدام الفرملة يدفع السائل المكابس للتحرك للداخل فتؤثر بقوة متقابلة متساوية على سطحي القرص.

الفرامل ذات السرج العائم أو المنزلق:

السرج العائم يستخدم مكبس واحد في جهة واحدة من القرص. يتم ذلك عندما يتولد ضغط بالسائل خلف المكبس, ويتحول الضغط إلى قوة تدفع المكبس للخارج وفي نفس الوقت يتحول الضغط إلى قوة تدفع السرج في الاتجاه الآخر(الداخلي). تؤدي هذه القوة إلى انزلاق السرج للداخل. فيدفع مكبس السرج البطانة الداخلية لتلامس القرص وفي نفس الوقت يدفع السرج البطانة الخارجية لتلامس القرص بقوة متساوية ومتقابلة. ويمثل عمل زرجينة الربط (الملزمة) عمل السرج الثابت بشكل (12).

شكل (12): نظرية عمل السرج العائم

وسيلة إرجاع مكبس العجل:

يركب حابك الاسطوانة (حبك سائل الفرامل داخل الاسطوانة) بشق بالفراغ الأسطواني بالسرج, ويمر الحابك فوق السطح الخارجي للمكبس, كما في شكل (13).


شكل (13): تركيب حابك الاسطوانة من الداخل

حالة تفعيل الفرامل:

عند استخدام الفرملة هذا الحابك ينثني تحت تأثير حركة المكبس للأمام وعندما يرفع القدم من على بدال الفرامل.

حالة تحرير/ عتق الفرامل:

ينهار الضغط الهيدروليكي خلف المكبس ويرجع الحابك تحت تأثير مرونته, إلى وضعه الابتدائي ويسحب الحرف الداخلي للحابك المكبس لداخل السرج كما هو موضح بالشكل (14).

شكل (14): إرجاع المكبس عن طريق الحابك

كما يوفر حابك المكبس وسيلة ضبط ذاتي للخلوص بين البطانات والقرص. زيادة الخلوص نتيجة التآكل تجعل المكبس يتحرك مسافة أكبر حيث يسمح له الحابك بالانزلاق لتعويض تلك الزيادة.

استخدام الفرامل القرصية بالعجل الخلفي:

تستخدم الفرامل القرصية ذات السرج الثابت والعائم بفرامل العجل الخلفي. وغالباً ما تكون الفرامل القرصية الخلفية متشابهة مع الفرامل القرصية الأمامية فيما عدا استخدام قطر مكبس أصغر(للحاجة إلى فرامل أقل بالعجل الخلفي كتدبير وقائي لمنع غلق العجلات الخلفية نتيجة الوزن المنقول للعجل الأمامي أثناء الفرملة).

تركيبة فرامل التثبيت بالعجل الخلفي ذو الفرامل القرصية:

تستخدم في الفرامل ذات السرج الثابت تجهيزة فرامل انفراجية بأبعاد أصغر كفرامل تثبيت للسيارة، شكل (15).

أما الفرامل ذات السرج العائم فتستخدم وسيلة ميكانيكية إضافية لتوفير فرامل التثبيت شكل (16).

شكل (15): فرامل تثبيت دفع المكبس بطريقة ميكانيكية

شكل (16): فرامل تثبيت مستقلة عن فرامل القرص

الأنواع المختلفة للفرامل القرصية:

تختلف أنواع الفرامل القرصية حسب تصميم السرج وطريقة تثبيته.

أنواع الفرامل القرصية:

1. الفرامل ذات السرج الثابت

عدد المكابس المستخدمة بهذا النوع اثنين أو أربعة وتتوزع بالتساوي على جانبي القرص.

يثبت السرج بوصلة التعليق ولا يتحرك أثناء الفرملة, شكل (17).

شكل (17): أجزاء فرامل السرج الثابت

2. الفرامل ذات السرج العائم

عدد المكابس المستخدمة بهذا النوع واحد أو اثنين وتكون كلها بالجهة الداخلية للقرص. يركب داعم السرج (لوح العزم) على القرص ويثبت بوصلة التعليق ثم يركب السرج على داعم السرج عن طريق مسمارين أو مسماري دليل حيث ينزلق السرج على هذين المسمارين عن طريق جلبة. وتركب إحدى البطانات ناحية المكبس بالجهة الداخلية والبطانة الخارجية ناحية جسم السرج بالجهة الخارجية. ويبين شكل (18) مكونات وأجزاء فرامل ذات سرج عائم بمكبسين في جهة واحدة.

ويبين شكل (18) مكونات وأجزاء فرامل السرج العائم

3. الفرامل ذات السرج المنزلق

يعمل السرج المنزلق بنفس الطريقة التي يعمل بها السرج العائم غير أن طريقة تركيبه على لوح العزم تختلف. يحتوي لوح العزم على سطحين (مسار) مشغلين على شكل حرف "V". ويحتوي جسم السرج على سطحين أخريين مماثلين. ويبقى السطحين متماسكين عن طريق مسمار تثبيت شكل (19).

شكل (19): مكونات وأجزاء الفرامل ذات السرج المنزلق

يبين جدول رقم (1) مقارنة بين نوع السرج الثابت والسرج العائم أو المنزلق

جدول رقم (1): مقارنة بين السرج الثابت والعائم أو المنزلق

العيوب

المميزات

نوع السرج

* وزن كبير .

* تكلفة تصنيع عالية.

* أصعب في الصيانة.

* تصنّيع جسم السرج من قطعتين يؤدي إلى احتمال التسريب.

* الكتلة الكبيرة توفر تخلص أحسن للحرارة, وتحمل ضغط هيدروليكي عالي.

* لا يحتاج لرفع السرج لتغير البطانات (سهولة تغيير البطانات).

السرج الثابت

* قد تؤدي مرونة التثبيت إلى تآكل البطانة بشكل مسلوب.

* خفيف الوزن.

* سهولة الصيانة.

* قلة احتمال التسريب.

السرج العائم أو المنزلق

* التكلفة والوزن وتعقيد الأجزاء أدى إلى جعل السرج الثابت أقل شعبية وأقل انتشاراً بالسيارات الحديثة.

حسابات الفرامل:

حساب عزم الفرامل (T):

DISC BRAKE

T = 2* μ*F*N*Rm

حيث:

T = عزم الفرامل Braking torque

μ = معامل الاحتكاك بين البطانة وسطح القرص Coefficient of friction

F = قوة مكبس العجل Clamping force؛ (F = p A), p = ضغط زيت الفرامل, A = مساحة مكبس العجل

N = عدد السرج المركب على العجلة (عدد المكابس) Number of calipers

Rm= المسافة بين مركز المكبس ومركز القرص (مسافة عزم الاحتكاك) Caliper mean radius

حساب عامل الفرامل Bake Factor (BF):

عامل الفرامل = قوة الاحتكاك ÷ قوة المكبس

BF = (2* μ * F / F) = 2 μ

مــلــخــص

* تتكون الفرامل القرصية من الأجزاء الرئيسية التالية: القرص, الصرة, السرج، والبطانات. وتحتوي الصرة على رمان بلي العجل. ويحتوي السرج على الأجزاء الهيدروليكية والبطانات.

* يعمل حابك المكبس على حبك السائل الهيدروليكي للفرامل وسحب المكبس والبطانات بعيداً عن قرص تحرير الفرامل, كما أنه يعمل على ضبط الخلوص ذاتيا بين البطانة والقرص.

* هناك نوعان للسرج شائعي الاستخدام السرج الثابت والسرج المتحرك.

* تتشابه الفرامل القرصية للعجل الخلفي مع الفرامل القرصية للعجل الأمامي غير أن الفرامل القرصية الخلفية بها وسيلة لتثبيت السيارة (فرامل تثبيت).

المصطلحات المستخدمة
القرص	Disc (Disk)	القرص الثابت	Fixed disc
الفرامل القرصية	Disc brakes	القرص العائم	Floating disc
الفرامل الانفراجية/ الاسطوانية	Drum brakes	القرص المنزلق	Sliding disc
السرج	Caliper	بطانة	Pad
أحذية الفرامل	Brake Shoes	الاحتكاك	Friction
البطانة الداخلية	Inboard pad	حابك	Seal
البطانة الخارجية	Outboard pad	واقي الأتربة	Boosts
لوح العزم	Torque plate (support plate)	حابك المكبس	Pistons seal
فرامل مستعيدة للطاقة	regenerative braking	مسمار نزف	Bleeder screw

اختبار ذاتي

أجب عن الأسئلة الآتية:

1- أذكر الأجزاء الرئيسية للفرامل القرصية ؟

2- أذكر مكونات السرج ؟

3- ما هو الفرق بين السرج العائم والمنزلق ؟

4- النوعان المختلفان للقرص هما القرص ................................. والقرص ..................................... .

5- النوعان المختلفان للسرج هما سرج ......................... وسرج .................................. .

6- الفرامل القرصية المركبة بالمحور الخلفي تكون مجهزة ب ................................... .

7- يضبط الخلوص في الفرامل القرصية بين القرص و البطانات عن طريق:

أ- العجلة المسننة للضبط الذاتي.

ب- حدبة خاصة.

جـ- حلقة من المطاط.

د- وسيلة غير مذكورة بعالية.

8- يقول الفني الأول:

أن السرج العائم المستخدم في جميع السيارات له على الأقل مكبس واحد.

ويقول الفني الثاني:

أن جميع المكابس لها واقي لمنع دخول الأتربة.

أيهما أصح؟

(أ) الفني الأول فقط. (ب) الفني الثاني فقط.

(جـ) الفني الأول والثاني. (د) لا الفني الأول ولا الثاني.

9- يقول الفني الأول:

أن السرج العائم قد يكون له مكبس أو مكبسين.

ويقول الفني الثاني:

أن السرج الثابت قد يكون له مكبس أو مكبسين.

أيهما أصح؟ (أ) الفني الأول فقط. (ب) الفني الثاني فقط.

(جـ) الفني الأول والثاني. (د) لا الفني الأول ولا الثاني.

10- يقول الفني الأول:

أن ياي/ نابض الرجوع يعمل على إرجاع مكبس السرج عند تحرير الفرامل.

ويقول الفني الثاني:

أن حابك المكبس يعمل على رجوع المكبس عند تحرير الفرامل.

أيهما أصح ؟

(أ) الفني الأول فقط. (ب) الفني الثاني فقط.

(جـ) الفني الأول والثاني. (د) لا الفني الأول ولا الثاني.

11- دون مسميات أجزاء الفرامل القرصية الموضحة على الشكل التالي مع تحديد نوع سرج الفرامل.


رقم الجزء	الجــــــــــزء	رقم الجزء	الجــــــــــزء
1
2
3
4
5		نوع سرج الفرامل

11- عند ضغط السائق على بدال الفرامل تولد ضغط داخل الدائرة الهيدروليكية للفرامل (ضغط سائل الفرامل) يساوي 8 MPa (N/mm²)

أ‌) أحسب قيمة القوة العمودية المؤثرة على القرص من بطانة الفرامل, ومساحة اسطوانة العجل 1000 mm².

ب‌) احسب قيمة عزم الاحتكاك للفرملة حيث مسافة عزم الاحتكاك = 0.12 m, ومعامل الاحتكاك بين البطانة وبين القرص = 0.5؛ الفرامل بها سرج واحد في حالة:

i- السرج الثابت (عدد 2 اسطوانة متقابلة)

ii- السرج العائم (عدد 1 اسطوانة في ناحية واحدة)