قطعت الفرامل ، بالإضافة إلى تصميمات الهيكل ونظام الوقود ، شوطًا طويلاً في السنوات الأخيرة. ما بدأ في أوائل الستينيات كتجربة لضمان الكبح المناسب في سيارات السباق عالية الأداء ، نما إلى صناعة تتراوح فيها الفرامل من الموثوقية إلى الهائلة.
ساهم تطوير وتنفيذ مكونات جديدة مثل ألياف الكربون والفولاذ الخفيف ، إلى جانب إدخال ABS ، في تقصير مسافات الكبح وتحسين سلامة المركبات بشكل عام (على الرغم من استمرار الجدل حول ABS).
جاء أحد الإنجازات الأولى لتحسين الكبح في أوائل السبعينيات ، عندما تحول المصنعون بشكل كبير من أجهزة الطبل إلى الأقراص. نظرًا لأن معظم قوة إيقاف السيارة تتركز في منطقة العجلات الأمامية ، فقد تمت ترقية الفرامل الأمامية فقط في البداية إلى فرامل قرصية. منذ ذلك الحين ، ذهب العديد من صانعي السيارات إلى أبعد من ذلك ، حيث قاموا بتقديمهم لجميع العجلات الأربع ، ليس فقط في الطرازات عالية الأداء ، ولكن أيضًا في الطرازات منخفضة التكلفة والفعالة في استهلاك الوقود.
لكن في بعض الأحيان ، كما كان الحال مع Mazda Protege 1999 ، يعود المصنعون من نظام القرص الكامل إلى أسطوانة الفرامل في الجزء الخلفي من السيارة من أجل تقليل تكاليف الإنتاج وسعر شراء السيارة.
لماذا تعتبر مجموعات الأقراص أفضل من مجموعات الأسطوانات وكيف تتغير الفرملة بشكل ملحوظ عند استخدام أحد المكابح أو المكابح الأخرى في سيارة حديثة؟ هذا ما سنناقشه في هذا المقال. سوف نستكشف نقاط القوة والضعف في كلا النوعين من الاختلافات في الاستخدام اليومي ، ونوضح لك كيف يعملان ، ثم نقارن بينهما.
الاحتكاك والحرارة
قبل تقييم الاختلاف بين فرامل الأسطوانة والقرص ، تحتاج إلى فهم المبادئ العامة التي تنطبق على كلا النظامين عند توقف السيارة: الاحتكاك والحرارة. من خلال تطبيق المقاومة (أو الاحتكاك) على عجلة دوارة ، فإن الفرامل تجبرها على الإبطاء والتوقف في النهاية ، وتوليد الحرارة كمنتج ثانوي.
يعتمد معدل التباطؤ على العديد من الجوانب ، بما في ذلك وزن السيارة ، وقوة الكبح المطبقة على الدواسة ، وإجمالي مساحة سطح الكبح. كما يعتمد بشكل كبير على مدى كفاءة نظام الكبح في تحويل حركة العجلة من خلال الاحتكاك إلى حرارة ، ومدى سرعة تبديدها من المكونات المعنية. هذا هو المكان الذي يصبح فيه الفرق بين بدائل الأسطوانة والقرص واضحًا.
طبلة الفرامل
استخدمت مجموعات المكابح المبكرة ، التي مرت في عصر الرافعات اليدوية للسيارات ، تصميمًا للأسطوانة على جميع العجلات الأربع. قبل إدخالها ، كانت الفرامل عبارة عن كتلة من الخشب موضوعة على رافعة تضغط على إطار (تُعرف أيضًا باسم فرملة اليد). تم إصدار أول مكابح أسطوانية في عام 1900 في مايباخ ، وبعد ذلك بعامين حصل على براءة اختراع من قبل مهندس السيارات الأسطوري لويس رينو.
سمي النظام بـ "الأسطوانة" لأن عناصره كانت موضوعة في أسطوانة - "أسطوانة" تدور مع العجلة. في الداخل ، كانت هناك مجموعة من الفوط التي تضغط على الأسطوانة بضغط الدواسة ، وبالتالي تبطئ العجلة. تم استخدام سائل زيتي لتحويل طاقة دواسة الفرامل إلى طاقة وسادة الفرامل ، وصُنعت الوسادات نفسها من مواد احتكاك مقاومة للحرارة مماثلة لتلك المستخدمة في أقراص القابض.
هذا التصميم الأساسي ، الذي يعمل بشكل جيد في معظم الحالات ، به عيب رئيسي واحد فقط. في ظل ظروف الكبح الشديد ، مثل النزول من منحدر كبير مع حمل ثقيل أو سلسلة من عمليات التباطؤ المتكررة بسرعات عالية ، غالبًا ما "تنفجر" مكابح الأسطوانة وتفقد كفاءتها. تستمر هذه الميزة حتى يومنا هذا.
عادة ما يكون البهوت ناتجًا عن ارتفاع درجة حرارة الحلة. لهذا السبب ، يمكن لمكونات الأسطوانة العمل فقط طالما أنها قادرة على امتصاص الحرارة المتولدة عندما تتباطأ العجلات ، وعندما ترتفع درجة حرارتها ، فإنها تفقد القدرة على إيقاف السيارة. قد يكون هذا مربكًا لمشغل السيارة.
تصبح العملية واضحة إذا كنت تتذكر مبدأ الكبح ، والذي يتمثل في تحويل الطاقة الحركية (دوران العجلة) إلى حرارة. عندما تصبح فرامل الأسطوانة ساخنة ، فإنها تفشل لأن العناصر الساخنة تخلق احتكاكًا أقل ، وكلما قل الاحتكاك ، كلما قلت فعالية العجلات في إبطاء السرعة. غالبًا ما يشار إلى هذا باسم تغير اللون أو تلاشي الفرامل. قطعت أنظمة الأسطوانات اليوم شوطًا طويلاً بشكل طبيعي من حيث التصميم والمواد ، ولكن لا يزال التلاشي يمثل عيبًا خطيرًا.
مكابح قرصية
حصل فريدريك وليام لانشيستر على براءة اختراع أفضل للمكابح في عام 1902 ، وهو نفس الوقت الذي حصل فيه لويس رينو على براءة اختراع "الطبول". على الرغم من أن هذا كان تصميمًا رائعًا ، فقد استغرق الأمر نصف قرن قبل أن يتمكن التقنيون من إنتاج الأجزاء المطلوبة بنجاح.
في عام 1953 ، طورت شركة جاكوار - وهي شركة صغيرة في ذلك الوقت - أول مكابح قرصية ذات فرجار موثوق من أجل سباقاتها من النوع C. ودخلوا معه سباق 24 ساعة في لومان عام 1953 وحصلوا على المركز الأول. في وقت لاحق من ذلك العام ، ستصبح Austin-Healey 100S أول سيارة إنتاج تُباع بجميع مكابح الأقراص.
على الرغم من أن بدائل الأقراص تعتمد على نفس المبادئ الأساسية لإبطاء السيارة (الاحتكاك والحرارة) ، فإن تصميمها وطريقة تشغيلها مختلفة. بدلاً من إرفاق المكونات الرئيسية في علبة معدنية مستديرة ، يستخدمون دوارًا رفيعًا وفرجارًا لتثبيت العجلة. يوجد داخل الأخير وسادات فرامل موجودة على كل جانب من الدوار وتضغط عند الضغط على الدواسة المقابلة. مرة أخرى ، يتم استخدام وسط سائل خاص لتحويل الطاقة - سائل الفرامل.
ولكن على عكس تصميمات الأسطوانة ، التي تسمح للحرارة بالتراكم داخل الأسطوانة أثناء الكبح الشديد ، فإن دوار الفرامل القرصية مفتوح تمامًا للهواء الخارجي. يساهم هذا في تبريده المستمر ، مما يقلل بشكل كبير من الميل إلى السخونة الزائدة أو التلاشي.
مما لا يثير الدهشة ، أن نقاط الضعف في مجموعات الطبول ونقاط القوة في الأقراص قد ظهرت في البداية في السباقات. تمكن الطيارون الذين يعملون مع أنظمة الفرملة القرصية من أخذ زوايا ضيقة في الثانية الأخيرة وتطبيق قوة كبح كبيرة دون المخاطرة بارتفاع درجة حرارة المكونات. بمرور الوقت ، تغلغلت هذه التكنولوجيا ، مثل العديد من التطورات المتقدمة الأخرى في صناعة السيارات ، في السيارات العادية التي يقودها الناس العاديون على الطرق العامة.
طبلة ضد القرص الليلة
في عالم السيارات اليوم ، لا تعد أنظمة الأقراص ذات العجلات الأربع الكاملة غير شائعة بين المعدات القياسية للنماذج متوسطة المدى التي لا تركز على أداء المسار. ومع ذلك ، فإن معظم الآلات الجديدة تستخدم مزيجًا من القرص الأمامي وفرامل الأسطوانة الخلفية. هل يعرض المصنعون سلامة المستخدم للخطر في محاولة لتوفير بعض المال من خلال عدم وضع مكابح قرصية في كل مكان ، ولكن فقط على زوج من العجلات الأمامية؟
في حين أن الإجابة هي نعم ، فمن المؤكد أنها تطرح حقيقة أن دوائر أسطوانة الأقراص اليوم جيدة لمعظم السيارات الجديدة. تحسنت تقنيات كلا النظامين بشكل ملحوظ منذ اعتمادها على نطاق واسع.توفر فرامل الأسطوانة الخلفية الحالية قوة إيقاف أفضل من أنظمة الأقراص الأمامية من السبعينيات.
هذه بدورها تطورت أيضًا ، وأصبحت رائعة حقًا من حيث كفاءة الكبح. مع 60 إلى 90 بالمائة من قوة فرملة السيارة تأتي من العجلات الأمامية ، فمن الواضح أن فرامل الأسطوانة المصممة جيدًا يمكنها التعامل مع معظم وظائف الكبح.
فرامل أسطوانية جيدة أو سيئة
يمكن اعتبارها معدات قديمة ، ولكن لا يزال بإمكانها الحفاظ على مكانتها في قطاع السيارات الذي يتحسن باستمرار. مزايا فرامل الأسطوانة:
- إنها غير مكلفة في التصنيع ، لأن الأجزاء التي تتكون منها تركيبتها سهلة الصنع إلى حد ما - وهذا يقلل من التكلفة الإجمالية للسيارة ؛
- نظرًا لمبدأ التشغيل الخاص ، يلزم بذل جهد أقل "لتشغيلها" ؛
- إصلاح أسطوانة العجلة أسهل من الفرجار القرصي ؛
- تسمح لك بوضع آلية فرملة الانتظار دون شغل مساحة إضافية.
سلبيات:
- تبديد الحرارة بشكل سيئ ، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة والتوسع الطفيف في الأجزاء المعدنية ؛
- يمكن أن تتجمع المواد غير المرغوب فيها داخل الهيكل المغلق ، مما قد يسبب مشاكل مثل الصدأ و / أو انخفاض أداء المكبس ؛
- نظرًا للكمية الكبيرة من الحرارة والاحتكاك العالي ، فإن هذه الفرامل تبلى بسرعة كبيرة ، ومعظم مكوناتها لا تتمتع بعمر خدمة طويل ؛
- المزيد من الأجزاء يزيد من احتمالية فشل بعضها.
إيجابيات وسلبيات بدائل القرص
تعتبر الفرامل القرصية ، مقارنة بفرامل الأسطوانة ، أحدث وأكثر كمالًا. لكن الشيء الرئيسي هو أنه بالنسبة لأي قطر يكون لديهم إلى حد ما قوة توقف عالية:
- حتى عندما تكون صغيرة ، فإنها توفر قوة توقف قوية ويمكنها إيقاف السيارات عالية السرعة بشكل أفضل من مكابح الأسطوانة ؛
- نظرًا لأن الأقراص مفتوحة ، فإنها تبدد الحرارة جيدًا ، مما يضمن عدم ارتفاع درجة الحرارة ؛
- مرة أخرى ، نظرًا لانفتاحها ، فإنها لا تحتفظ بالمواد غير المرغوب فيها ، وبالتالي ، فإنها تجف بشكل أسرع عندما تكون رطبة وتكون عمليًا غير معرضة للصدأ أو تدهور الأداء ؛
- لا تنغلق الفرامل القرصية المزودة بنظام ABS أثناء الكبح عالي السرعة. في السابق ، كانت لديهم مشكلة في الحجب ، مصحوبة بفقدان السيطرة على السيارة. مع نظام ABS ، تحولت أكبر نقاط ضعفهم الآن إلى ميزة.
سلبيات:
- مكلفة للغاية في التركيب والتصنيع ، مما يؤدي بدوره إلى زيادة التكلفة الإجمالية للسيارة ؛
- يمكن أن يؤدي دخول الهواء الخفيف إلى الأسطوانة الرئيسية إلى تعطيلها تمامًا ويؤدي إلى حوادث خطيرة ، لذلك ، عند صيانة السيارة ، من الضروري تسييل الفرامل ؛
- يحتاج سائل الفرامل إلى التغيير بشكل متكرر حتى لا يصبح أقل لزوجة ؛
- تتمتع الفرامل القرصية غير المزودة بنظام ABS بفرصة عالية غير سارة للانزلاق وإغلاق الإطارات.
أي خيار أفضل
على الرغم من حقيقة أن معظم السيارات تستخدم فرامل قرصية في الأمام والأسطوانة في الخلف ، لا تزال الفرامل القرصية هي الخيار الأفضل للسيارات عالية السرعة. ومع ذلك ، لا تقلل من شأن الطبول أيضًا. نظرًا لتكلفتها المنخفضة وسهولة صيانتها ، يمكن أن تكون خيارًا أكثر ذكاءً على المدى الطويل لمالكي وسائل النقل اليومية العادية.
إذن أي نوع هو الأفضل؟ كما هو الحال في معظم المواقف في الحياة ، فإن الإجابة ليست مباشرة. عند الاختيار بين النظامين ، يجب أن تسترشد ليس بالإشاعات القديمة واتجاهات الموضة ، ولكن بنوع السيارة وظروف القيادة.
تصميمات الأسطوانات لها عدد من العيوب الخطيرة: فهي تسخن بسرعة ، وتستغرق وقتًا أطول لتجف ، وتكون عمومًا أثقل من تصميمات الأقراص. في الوقت نفسه ، لا يمكن استخدام الفرامل القرصية كفرامل انتظار لأنها تتمدد عند السخونة وتتقلص عند البرودة. إذا استخدمناها كفرامل انتظار بعد عمل شاق ، فإنها في النهاية ستبرد وتتقلص وتفقد الاتصال. المشكلة واضحة.
الاثنان مختلفان فقط محركات الأقراص ، بالطبع ، أكثر كفاءة ، لكن لها حدودها الخاصة. تعتبر براميل الطبول أقل عملية ، ولكنها ضرورية لوقوف السيارات - ما لم ترغب بالطبع في العودة إلى الكتل الخشبية على العصي. تستخدم بعض الطرز الرياضية فرامل قرصية على جميع العجلات الأربع ، ولكن لديها آلية أسطوانة إضافية للوقوف.
استنتاج
السيارات عالية الأداء والسيارات الرياضية تبرر تمامًا استخدام نظام فرامل قرصي رباعي العجلات ، خاصة إذا شاركت في شكل من أشكال السباقات المصرح بها. من ناحية أخرى ، يستفيد مالكو الآلات الأكثر واقعية أكثر من مجموعات الأسطوانات غير المكلفة للشراء والإصلاح ، والتي يسهل صيانتها ومتينة عند استخدامها بعناية. إن التجهيز الإجمالي للمركبات التي يتم إنتاجها اليوم بمجموعة مكابح قرصية كاملة يستلزم زيادة كبيرة في أسعار الشراء ، وهذا يمكن أن يوقف المشترين بشكل أسرع بكثير من أي نظام فرملة.
|| قائمة |
- الاحتكاك والحرارة
- طبلة الفرامل
- مكابح قرصية
- طبلة ضد القرص الليلة
- فرامل أسطوانية جيدة أو سيئة
- إيجابيات وسلبيات بدائل القرص
- أي خيار أفضل
