هزار سال پیش مردم چگونه ترمز می کردند؟ سیر تکاملی سیستم ترمز

هزار سال پیش مردم چگونه ترمز می کردند؟ سیر تکاملی سیستم ترمز

گفته می‌شود هزار سال پیش، وقتی کهن‌ها کالسکه‌های اسبی را می‌راندند، اساساً برای همه چیز به تلاش دستی تکیه می‌کردند: برای سوخت‌گیری پمپ می‌کردند، می‌کشیدند تا بچرخند، با دهان خود بوق می‌زدند، و با پاهای خود ترمز می‌کردند. پاهای اسب سرانجام پس از درس‌های بی‌شماری که از خون و اشک آموختند، مردم متوجه شدند که در هنگام سرازیری، تنها تکیه بر پاهای اسب نه تنها اسب را فرسوده می‌کند، بلکه راننده را نیز به خطر می‌اندازد.

بنابراین، اولین سیستم ترمز متولد شد. مردم از یک تکه چوب به عنوان لنت ترمز برای ایجاد اصطکاک با چرخ و ایجاد نیروی ترمز استفاده می کردند. اگرچه گاهی اوقات هنگام ترمز کردن، چوب دود می‌کرد، اما برای کالسکه‌های آهسته کافی بود. در واقع سیستم های ترمز با ساختار مشابه هنوز هم امروزه دیده می شوند. به عنوان مثال، ترمزهای رینگ دوچرخه از آسیاب کردن سطح لاستیک تا آسیاب کردن رینگ چرخ تکامل یافته اند، اما این اصل یکسان است.

از زمانی که موتور بخار در قرن هجدهم پدیدار شد، نیروی وسیله نقلیه از انسان و حیوان به ماشین تغییر کرد و سرعت‌ها افزایش یافت، اما سیستم‌های ترمز تغییر چندانی نداشتند. در اوایل قرن بیستم، خواه کالسکه اسبی، قطار یا خودروهای اولیه، سیستم ترمز مشابه آنچه در واگن های قبلی استفاده می شد، عمل می کرد. نتیجه؟ حتی در زمین های هموار، حوادث هنوز اتفاق می افتاد. خوشبختانه در سال 1900 نابغه ای به نام ویلهلم مایباخ اولین ترمز درام خودرو را طراحی کرد. آشنا به نظر می رسد؟ حتی امروزه، برخی از کامیون ها و خودروهای سواری ارزان قیمت هنوز از ترمز درام استفاده می کنند.

به طور تصادفی، تنها دو سال بعد در سال 1902، نابغه دیگری به نام فردریک ویلیام لانچستر، اولین ترمز دیسکی را طراحی کرد که سیستم ترمز مورد استفاده در بیش از 80 درصد خودروهای امروزی از جمله شیائومی SU7 است. ممکن است فکر کنید ترمزهای دیسکی خیلی دیرتر از ترمزهای درام به وجود آمدند، اما اینطور نیست. ترمزهای دیسکی برای مواد لنت ترمز نیاز بیشتری دارند. دیسک های اولیه از آهن و لنت هایی از مس ساخته شده بودند که به سرعت فرسوده می شدند. تصور کنید به یک سفر خانوادگی خانوادگی با تنقلات، آبجو، ورق بازی و سه مجموعه لنت ترمز می روید که ناامید کننده است، درست است؟ بنابراین، به دلیل محدودیت در تکنولوژی مواد، ترمزهای دیسکی محبوب نشدند.

ترمزهای درام نیز مشکلات خود را دارند. طراحی آنها ذاتاً اتلاف گرما را محدود می کند و آنها را مستعد فروپاشی حرارتی می کند. این حتی برای ترمزهای درام مدرن نیز صادق است. اما با پیشرفت تکنولوژی مواد، ترمزهای دیسکی دوباره مورد توجه قرار گرفتند. لنت های ترمز اولیه از آزبست ساخته شده بودند، اما آزبست یک نقص کشنده داشت: سازگار با محیط زیست نبود. الیاف آزبست ناشی از سایش می تواند استنشاق شود و باعث آسیب غیرقابل برگشت ریه شود، به همین دلیل است که کاشی های آزبست سقفی که زمانی در دوران کودکی من رایج بود، دیگر استفاده نمی شوند. علاوه بر این، آزبست رسانای ضعیفی برای گرما است، بنابراین خنک شدن آن پس از اصطکاک ناشی از ترمز دشوار بود.

بعداً لنت های ترمز نیمه فلزی ساخته شدند که برای افزایش سختی، پشم فولادی را جایگزین آزبست کردند. اما حالا انتقال حرارت خیلی خوب بود. دما به سرعت بالا رفت و سیستم ترمز داغ باقی ماند و باعث شد قطعات لاستیکی مانند مهر و موم و شیلنگ زودتر پیر شوند. دمای بالا همچنین باعث تبخیر آب در روغن ترمز شده و باعث می شود ترمزها نرم شوند. علاوه بر این، اصطکاک فلز روی فلز باعث ایجاد صدا در سرعت های پایین می شد و ترمزها به راحتی هنگام بارندگی زنگ می زدند.

با توجه به این اشکالات، نسل جدیدی از لنت های ترمز ساخته شد: مواد کم فلز. همانطور که از نام آن پیداست، این پدها محتوای فلزی کمتری داشتند. در حالی که آنها به اندازه کافی بادوام نبودند، عملکرد ترمز آنها بهتر از لنت های نیمه فلزی بود، و کم صداتر بودند و اغلب در خودروهایی که راحتی را در اولویت قرار می دهند استفاده می شود. در نهایت، لنت های ترمز بر پایه سرامیکی ظاهر شدند که از الیاف سرامیکی برای تقویت استفاده می کردند. این لنت های سطح بالاتر در برابر حرارت مقاوم هستند و اصطکاک پایدار و کاهش نویز را ارائه می دهند. به علاوه، چون فاقد فلز هستند، گرد و غبار ترمز که به سختی تمیز می شوند روی چرخ ها باقی نمی گذارند. جنبه منفی؟ آنها گران هستند.

اما ترمزهای سرامیکی حتی گرانترین آنها نیستند. یک گزینه حتی بالاتر وجود دارد: ترمزهای مبتنی بر کربن. اینها در دو نوع هستند: کربن-سرامیک و کربن-کربن. یکی ترکیبی از کربن و الیاف سرامیکی است، در حالی که دیگری کاملاً از کربن ساخته شده است. هر دو رسانایی حرارتی عالی، مقاومت در برابر دمای بالا، نیروی ترمز قوی و وزن سبک را ارائه می‌دهند که دوام بیشتری دارند. به همین دلیل است که ترمزهای مبتنی بر کربن معمولاً در اتومبیل های مسابقه ای، اتومبیل های اسپرت سطح بالا و هواپیماها یافت می شوند. با این حال، برای رانندگان روزمره، آنها به دلیل هزینه واقعاً مرتبط نیستند.

پس از این همه بحث در مورد ترمزهای دیسکی، ممکن است تعجب کنید که آیا ترمزهای درام هنوز هم شانس بازگشت دارند یا خیر. پاسخ این است که خیر، آنها به سادگی از کلاس خارج شده اند. ترمزهای درام سنگین هستند، اتلاف حرارت ضعیفی دارند و در ایجاد ترمز سریع و مداوم کمتر موثر هستند. آنها همچنین با فناوری مدرن مانند ABS سازگار نیستند. همانطور که گفته شد، ترمزهای درام نقاط قوت خود را دارند. یکی از مزیت ها نیروی ترمز قوی آنها است. از دو کفش ترمز، یکی از چرخش درام ترمز پیروی می کند و دیگری خلاف آن است. هنگام ترمزگیری، کفشی که برخلاف چرخش حرکت می کند، یک اثر ترمز خودکار ایجاد می کند و با فشار دادن بیشتر، ترمز را سفت می کند. این یک مزیت ساختاری است. ترمزهای درام نیز مقرون به صرفه هستند، زیرا طراحی آنها در سال های اخیر نیاز به تغییرات قابل توجهی نداشته است. به غیر از به روز رسانی در مواد اصطکاکی، تولید آنها نسبتاً ارزان باقی مانده است.