مقاله بررسی سیستم ترمز ضد قفل ABS

مقدمه
سیستم ترمز ضد قفل یا ABS یکی از پیشرفت های مهم در فناوری ایمنی خودرو است که نقش حیاتی در بهبود عملکرد ترمزگیری و کنترل خودرو در شرایط مختلف جاده ای دارد. این سیستم با جلوگیری از قفل شدن چرخ ها هنگام ترمزگیری شدید، امکان هدایت خودرو را حفظ کرده و از انحراف و لیز خوردن جلوگیری می کند. تاریخچه سیستم ABS به اوایل دهه ۱۹۷۰ بازمی گردد، زمانی که تولیدکنندگان خودرو به دنبال راهی برای افزایش ایمنی در ترمزهای هیدرولیکی و مکانیکی بودند. با گذشت زمان و پیشرفت فناوری، ABS از یک سیستم مکانیکی ساده به یک سامانه پیشرفته الکترونیکی تبدیل شده که با سنسورها و واحد کنترل، عملکرد ترمز را به صورت لحظه ای مدیریت می کند.

در طراحی سیستم ABS، اصول ترمزهای هیدرولیکی و مکانیکی پایه ای همچنان اهمیت دارند. ترمزهای هیدرولیکی با استفاده از سیلندرها، خطوط ترمز و سیال ترمز، نیرو را به چرخ ها منتقل می کنند، در حالی که ترمزهای دیسکی و کاسه ای با مکانیزم های خاص خود، بازدهی و توانایی ترمزگیری را تعیین می کنند. در سیستم ABS، سنسورهای سرعت چرخ، واحد کنترل الکترونیکی و تعدیل کننده فشار هیدرولیکی به صورت هماهنگ عمل می کنند تا در شرایط لغزنده یا تغییر ناگهانی سطح جاده، فشار ترمز بهینه اعمال شود و چرخه های کنترل ترمز به طور دقیق اجرا شوند.

عملکرد ABS به گونه ای است که با تشخیص لحظه ای قفل شدن چرخ ها، فشار هیدرولیکی ترمز را تنظیم می کند و با اعمال مراحل افزایش، نگهداری و کاهش فشار، چرخ ها همواره در محدوده کشش بهینه باقی می مانند. این عملکرد کنترل شده باعث کاهش فاصله توقف خودرو در سطوح مختلف، افزایش پایداری و کاهش احتمال تصادفات می شود. مدل های مختلف ABS مانند ۲S، ۵.۰ و ۲E با تفاوت های جزئی در طراحی واحد کنترل و مدارهای الکتریکی، توانسته اند طیف وسیعی از خودروها را پوشش دهند.

تحلیل نیروهای استاتیکی و دینامیکی چرخ ها، توزیع نیروی ترمزی و عملکرد بهینه سیستم، بخش دیگری از مطالعات ABS را تشکیل می دهد. طراحی و محاسبات دقیق، شامل بررسی فشار ترمز، تراکم سیال، عملکرد بوستر و اجزای مکانیکی ترمز، موجب شده تا سیستم ABS نه تنها در شرایط استاندارد، بلکه در شرایط بحرانی جاده ای نیز عملکرد قابل اعتماد داشته باشد. بررسی مقایسه ای بین ترمزهای معمولی و سیستم های ضد قفل نشان می دهد که ABS با کاهش خطر قفل شدن چرخ ها، افزایش ایمنی و کنترل خودرو، یکی از مهم ترین فناوری های ایمنی مدرن در خودروها محسوب می شود.

فهرست مطالب
ترمز های ضد قفل – ABS
فهرست مطالب
فصل اول
مقدمه و تاریخچه ترمز ضدقفل
(ABS)
مقدمه و تاریخچه
۲-۲-اصول طراحی ABS
« فصل دوم »
اصول سیستم ترمزهای هیدرولیکی
ترمزهای اتومبیل
۱ـ۱ـ کاربرد و انواع ترمزها
۲ـ۱ـ ترمزهای مکانیکی
۳ـ۱ـ اصول هیدرولیک
۴ـ۱ کاربرد ترمز هیدرولیکی
۵ـ۱ـ سیستم ترمز دوبل
۶ـ۱ سیلندر اصلی
۷ـ۱ـ سیلندر چرخها
۸ـ۱ـ عمل خود انرژی زائی(Self- energizing Action)
۹ـ۱ـ حرکت بازگشتیReturn strock
۱۰ ـ۱ـ چراغ اخطار (Warning Light)
۱۱ـ۱ ترمزهائی که خودشان تنظیم می شوند ( نوع کاسه ای)
۱۲ـ۱ـ ترمزهای دیسکی
کالیپر ثابتFixed caliper
۲ـ کالیپر شناور Floating caliper) (
۳ـ کالیپر لغزشی(sliding caliper)
۱۳ـ۱ـ ترمزهای دیسکی که خودشان تنظیم می شوند
۱۴ـ۱ـ سوپاپ اندازه گیری (Metering Valve)
۱۵ـ۱ـ سوپاپ تناسبProportioning Valve
۱۶ـ۱ـ سوپاپ ترکیبی (Combination Vahve)
۱۷ـ۱ـ ترمز دستی برای ترمزهای دیسکی عقب
۱۸ـ۱ـ سیال ترمز (Brake Fluid)
۱۹ـ۱ـ خطوط ترمز (Brake Lines)
۲۴ـ۱ـ انواع ترمزهای پرقدرت که بکمک خلأ بکار می افتند
۲۵ـ۱ـ بوستر کمکی ترمز
۲۶ـ۱ـ تشریح ترمزهای پر قدرت نوع « کامل »
۲۷ـ۱ـ ترمز پر قدرت دو دیافراگمه بندیکس
۲۸ـ۱ـ ترمز پر قدرت نوع افزاینده
۲۹ـ۱ـ ترمز پر قدرت نوع کمکی
« فصل سوم »
اصول سیستم ترمز پنوماتیکی
مقدمه
اجزای مورد نیاز جهت تولید هوای فشرده
۱ـ کمپرسور باد
ملاک انتخاب کمپرسور
تنظیم کمپرسور
ـ تنظیم از طریق کاهش سرعت
خنک کردن کمپرسور
بزرگی مخزن هوای فشرده کمپرسور
آماده کردن هوای فشرده
رطوبت گیری هوای فشرده
فیلترهای هوای ترمز بادی
شیر تنظیم فشار
مقدار عبور جریان برای واحدهای مراقبت
سیلندر پنیوماتیکی
سیلندر یک کاره
ساختمان سیلندر و پیستون
محاسبه نیروهای سیلندر پیستون
نکات عملی
محاسبه طول کورس پیستون سیلندر پنیوماتیک
« فصل چهارم »
« سیستم ترمز ضد قفل
ABS
۳ـ۲ـ ویژگی های ABS
۵ـ۲ـ نیروهای دینامیکی در چرخ ترمز شده
۶ـ۲ـ مفهوم کنترل
توضیح
۷ـ۲ـ چرخه کنترلABS
۱ـ۷ـ۲ـ سیستم کنترل شده
۲ـ۷ـ۲ـ متغیرهای کنترل شده
۱ـ۲ـ۷ـ۲ـ متغیرهای کنترل شده برای چرخهای غیر متحرک(non-driven wheel)
متغیرهای کنترل شده برای چرخهای متحرک(driven- wheel)
۸ـ۲ـ سیکلهای کنترل واقعی
۱ـ۸ـ۲ـ چرخه کنترل ترمزی روی سطح با کشش بالا ( ضریب نیروی ترمز بالا)
۲ـ۸ـ۲ـ چرخه کنترل ترمزی روی سطح جاده لغزنده ( ضریب نیروی ترمزی پائین)
۳ـ۸ـ۲ـ چرخه کنترل ترمزی با تأخیر در گشتاور انحرافی
(Closed – Loop Braking Control With Yawing moment build up delay)
۱ـ۳ـ۸ـ۲ـ GMA1 ( سیستم تأخیری در گشتاور انحراف )
(Yawing – moment build up delay system)
۲ـ۳ـ۸ـ۲ـ GMA2
۴ـ۸ـ۲ـ چرخه کنترل برای (ALL wheel Dirven ) AWD
۵ـ۸ـ۲ـ سیستمهائی که همه چرخها متحرک هستند (ADW)
۹ـ۲ـ عملکرد ABS
۱ـ۹ـ۲ـ ترمز کنترل شده
۲ـ۹ـ۲ـ تأخیر در گشتاور پیچشی جانبی
۱۰ـ۲ـ مدلهای سیستم ABS
۱ـ۱۰ـ۲ـ مدل ABS 2S
۲ـ۱۹ـ۲ـ مدل ABS 5.0
۱ـ۲ـ۱۰ـ۲ـ چرخه فرآیند کنترل (Closed – Loop control process)
۲ـ۲ـ۱۰ـ۲ـ کارکردهای کنترلی(monitoring Functions)
۳ـ۲ـ۱۰ـ۲ـ تشخیص عیب
۳ـ۱۰ـ۲ـ مدل ABS5 3
۴ـ۱۰ـ۲ـ مدل سیستم ABS 2E ( بوش)
۱۱ـ۲ـ اجزای سیستم ترمز ضد قفل ABS
۱ـ۱۱ـ۲ـ سنسورهای سرعت چرخ (Wheel speed sensor)
۱ـ۱ـ۱۱ـ۲ـ سنسور سرعت چرخDF2
۲ـ۱ـ۱۱ـ۲ـ سنسور سرعت چرخ DF3
۲ـ۱۱ـ۲ـ واحد کنترل الکترونیکیElectronic control unit
۱ـ۲ـ۱۱ـ۲ـ واحد کنترل برای ABS 2S
الف ـ مدار ورودی (Input circuit)
ب کنترل کننده دیجیتالی (Digital controller)
ج مدارات خروجی (Output circuits)
Driver stage مرحله گرداننده ( راننده ) ( تقویت کننده های خروجی )
ثابت کننده ولتاژ،حافظه مخصوص عیب(Voltage stabilizer,fault memory)
۲ـ۲ـ۱۱ـ۲ـ واحد کنترل الکترونیکی برای ABS5.0
۳ـ۱۱ـ۲ـ تعدیل کننده فشار هیدرولیکی(Hydraulic pressure moduator)
ABS 2S
الف پمپ چرخشی (Return ump)
بانباره یا مخزن (Accu mulator)
ج شیر سلونوئیدی ۳/۳
طرح
مراحل کارکرد
الف مرحله مسدود کردن فشار( Pressure build up phase)
ب مرحله نگهداری فشار (pressure – holding phase)
جمرحله کاهش فشار (Pressure – reduction phase)
ABS5.0
الف پمپ برگشت
بمخزنها و محفظه های ضربه گیر(accumulators and damper chambers)
ج شیرهای سلونوئیدی ۲/۲ (Selonid Valve 2/2 )
۳ـ۳ـ۱۱ـ۲ـ واحد هیدرولیکی برای ABS / ABD5
۴ـ۱۱ـ۲ـ مدارات الکتریکی ( Electrical Circuits )
« فصل پنجم »
«محاسبات مربوط به نیروهای استاتیکی و دینامیکی چرخهای عقب و جلو »
بارهای اکسل استاتیک
بارهای دینامیکی اکسل
نیروهای ترمزی بهینه
ضریب نیروی ترمزی (traction)
ترمز گیری بهینه در حرکت مستقیم
۴ـ۳ـ۷ـ خطوط ضریب اصطکاک ثابت
۵ـ۳ـ۷ تجزیه و تحلیل سهمی نیروهای ترمزی بهینه
نیروهای ترمزی واقعی (بهبود یافته ـ توسعه یافته) بوسیله ترمزها
مقایسه نیروی ترمزی واقعی و بهینه
جلوگیری از اصطکاک جاده و تایر
بازده و کارآئی ترمزگیری
تحلیل توزیع نیروی ترمزی ثابت
انتخاب طرح توزیع نیروی ترمزی
شتاب ترمزی در حالتی که چرخها قفل نشده اند
آنالیز توزیع نیروی ترمزی بارگذاری خودرو
مقایسه نتایج تستهای جاده و تئوری
آنالیز توزیع نیروی ترمزی متغیر
فشار ترمز بهینه
شیر محدود کننده فشار روغن ترمز
شیر کاهنده فشار روغن
شیرهای کاهنده فشار حساس به شتاب ترمزی
ملاحظات عمومی
« فصل ششم»
«طراحی سیستم های ترمز»
تحلیل نیروی ترمزهای دیسکی
نیروی ترمز و نیروی وارد بر محور
محاسبات ترمزهای دیسکی بر اساس نیروی استاتیک
۲ـ۲ ترمزهای کاسه ای (shoe brake)
ترمزهای بدون سرو
اجزاء مکانیکی ترمز کاسه ای
کفشک ترمز
تقسیم بندی ترمزها کاسه ای از لحاظ مکانیزم عمل کننده
سیستم ترمز سیمپلکس (simplex brake)
سیستم ترمز دوپلکس
سیستم ترمز دوپلکس دوبل
سیستم ترمز سرو و بدون سرو
سیستم سرو دوبل
محاسبه شتاب ترمز گیری
۱ـ در ترمزیک کفشکی
۲ـ ترمز دارای یک کفشک پیشرو و یک کفشک پسرو که بر روی محور لولا شده اند
۳ـ سیستم ترمز در کفشکی پیشرو و پسرو که بر روی یک سطح صاف تکیه کرده اند اتصال لغزشی
۴ـ سیستم ترمز دارای دو کفشک پیشرو ه پایه انها بر روی یک سطح صاف قرار می گیرند
۵ـ سیستم ترمز دارای کفشک پیشرو پسرو که اتصال انها از نوع لغزشی بر روی سطح شیبدار است
۶ـ سیستم ترمز دارای دو کفشک پیشرو (خودترمزی) که اتصال کفشکهای آن از نوع لغزش و بر روی سطح شیبدار می باشد
۷ـ سیستم ترمز سرو که پایه کفشکها بر روی اتصال لغزش قرار دارد
۸ـ سیستم ترمز سرو که کفشک دوم آن حول محور
تحلیل استاتیکی اجزای ترمز کاسه ای
۲ـ۵ ترمزهای لنتی (shoe brakes)
B ـ ترمز دولنتی (double shoe brakes)
طرح دستگاه ترمز دو لنتی
مثال عددی محاسبه ترمز ـ دو لنتی(Dounle shoe brake)
۴ـ کنترل عمر صنعتی لنت ترمز
۵ـ محاسبه و تعیین هوا دهنده ترمز
۶ـ نسبت انتقال برای فاصله (۰٫۸)(۵)=۴cm بایستی برای ترمز دو لنتی باشد
۷ـ تعیین فنر برای ترمز
۲ـ۷ دستگاه ترمز هیدرولیکی مضاعف
هواگیری ترمز
روغن ترمز
۲ـ۹ـ طراحی سیستم ترمز هیدرولیک
۹ـ۲ طراحی سیستم ترمز هیدرولیک پرقدرت ( مجهز به بوستر خلأئی )
۲ـالف) مزیت مکانیکی بوستر
راه حل دیگر
۹ـ۳ـ طراحی بوستر با استفاده از دیاگرام
۲ـ بدست آوردن نسبت بوستر
۳ـ بدست آوردن قطر و خلاء نسبی در بوستر
۹ـ۴ـ طراحی حجم مخزن ذخیره روغن پمپ اصلی
۱ـ روغن مورد نیاز کفشک و لقمه های ترمز
۲ـ انبساط خطوط ارتباطی روغن
۳ـ انبساط در لوله های لاستیکی
۴ـ تلفات پمپ اصلی
۵ـ تلفات در اثر تغییر شکل کاسه چرخ و محفظه سیستم ترمز دیسکی
۶ـ تراکم در لنت لقمه ای و کفشک ترمز
۷ـ تراکم در سیال ترمز
۸ـ تلفات حجم در سوپاپها
۹ـ تلفات حجم در سیستم بوستر
۱۰ـ تلفات حجم در اثر وجود بخارات گازی یا هوا در سیستم ترمز
محاسبه کورس پدال
۱ـ لقی در لقمه های ترمز
۲ـانبساط در خطوط ارتباطی
۳ـ انبساط در شیلنگهای ترمز
۴ـ پمپ اصلی
۵ـ تغییر شکل در سیستم ترمز دیسکی
۶ـ تراکم در لقمه های ترمز
۷ـ تراکم پذیری در سیال ترمز
۸ـ هوای باقیمانده در سیتم ترمز
نتیجه
« فصل هفتم »
نتیجه گیری و مقایسه بین
سیستم های ترمز و عیب یابی
۱ـ۳ـ کلیات
۲ـ۳ـ چگونگی انجام آزمایش
الف بر روی یخ (On the ice )
ببرروی برف فشرده شده On Hard – pack snow
جبر روی مسیری که قبلاً اتومبیل برف روب
دمسیری که برف در شرف باریدن می باشد
ه در آب و هوای گرمتر
وحرکت در مسیر شن و ماسه ای
ز عبور از مسیر خیس و مرطوب
ح توقف در مسیر خشک
جمع بندی
۳ـ۳ـ نتیجه گیری نهائی
۱ـ۳ـ۳ـ معایب سیستم ترمز معمولی
۲ـ۳ـ۳ـ مزایای سیستم ترمز ضد قفل ABS
مقایسه ترمزهای دیسکی و کاسه ای
الف)مزایا
ب) معایب
اصطکاک و سائیدگی
جدول ۶ – ضرایب ثابت اصطکاک برای اتصالات مواد گوناگون
مراجع