لنت ترمز
لنت ترمز بخشی از سیستم ترمز مورد استفاده در خودروها و سایر وسایل نقلیه است. آنها از هستههای فلزی و قطعات انعطافپذیر ترکیبشده روی صفحات فولادی ساخته شدهاند که روی یک دیسک ترمز چرخان نصب شدهاند.
لنتهای ترمز، انرژی اصطکاکی حرکت خودرو را از طریق اصطکاک به انرژی گرمایی تبدیل میکنند. در سیستمهای ترمز دیسکی، روی هر چرخ دو لنت ترمز نصب میشود که هر دو با دیسکهای ترمز تماس دارند.مفهوم کلی لنت ترمز یا ترمز دیسکی، به عنوان جایگزینی برای ترمزهای کاسهای، از سال ۱۹۰۲ وجود داشته است، زمانی که فردریک لنکستر در همان سال حق ثبت اختراع خود را ثبت کرد. با این حال، هزینه بالای ترمزهای کاسهای با کاستیهای سیستمهای قدیمی مورد استفاده در جنگ جهانی دوم مقایسه میشود. در گذشتههای دور که فناوری ترمز دیسکی وجود داشت، عملکرد ترمزهای بادامکی پایینتر از ترمزهای کاسهای بود. دلیل این تغییر، ظهور ترمزهای خودروی مسابقهای جگوار در سال ۱۹۵۳ و در زمان آمادهسازی لنت ترمزهای آمتا در مسابقه استقامت ۲۴ ساعته لمانز بود.موفقیت این جگوار عموماً به ترمزهای دیسکی آن نسبت داده میشد که به رانندگان اجازه میداد سریعتر وارد پیچها شوند و نسبت به سایر رقبا، آرامتر ترمز کنند و در نهایت منجر به پیروزی آن شد. قبل از سال ۱۹۶۳، اکثر خودروهای دارای ترمز دیسکی ساخت اروپا بودند؛ خودروهای آمریکایی در اواخر دهه ۱۹۶۰، پس از اختراع کالیپرهای ثابت، به این ترمزها روی آوردند که نصب این سیستم را ارزانتر و جمعوجورتر کرد.
لنتهای ترمز باید هر ۸۰۰۰ کیلومتر (۵۰۰۰ مایل) بررسی شوند تا اطمینان حاصل شود که بیش از حد ساییده نشدهاند یا نامنظم نیستند. اگرچه میزان ساییدگی لنت ترمز در خودروهای مختلف متفاوت است، اما توصیه میشود لنتهای ترمز را هر 80 هزار کیلومتر (50 هزار مایل) تعویض کنید.
مهمترین ویژگیهایی که باید هنگام انتخاب ماده برای تولید لنت ترمز در نظر بگیرید عبارتند از:
احتمال خرابی مواد، عملکرد ترمز را کاهش میدهد که این امر با افزایش دمای مواد از طریق تبدیل انرژی جنبشی به انرژی حرارتی رخ میدهد.
تأثیر رطوبت بر کاهش عملکرد ترمز. تمام سیستمهای اتصال به گونهای طراحی شدهاند که حداقل به طور موقت در برابر آب مقاوم باشند.
توانایی پخت سریع در برابر افزایش دما یا رطوبت و ایجاد سطح اصطکاک تقریباً برابر در هر نقطهای در طول فرآیند خشک کردن یا پخت.
ضریب اصطکاک لنتهای ترمز امروزی باید به اندازهای پایین باشد که از قفل شدن چرخها جلوگیری کند، اما به اندازهای بالا باشد که نیروی توقف کافی را فراهم کند. ضریب اصطکاک برای مواد ترمز از 0.3 تا 0.5 متغیر است.
آنها در برابر سایش اصطکاکی بسیار مقاوم هستند، اما در برابر سایش و پارگی شتابدار لنتهای ترمز مقاوم نیستند و عمر لنتهای ترمز را به خطر میاندازند.
برای مثال، جنس رینگ این قابلیت را دارد که به طور صاف و هموار روی سطح دیسک یا رینگ خراش ایجاد کند. برخی از مواد مورد استفاده به مرور زمان باعث کشیدگی یا آسیب به الیاف در تماس میشوند.
توانایی تولید توان کافی ضمن حفظ کارایی و بیصدا بودن.
یکی دیگر از عواملی که باید هنگام انتخاب ماده مورد استفاده برای ایجاد پوشش در نظر گرفته شود، قابلیت فشرده سازی آن است. اگر این مواد بیش از حد فشرده شوند، مسافت توقف خودرو به طور قابل توجهی طولانیتر خواهد شد.
موادی که برای ساخت لنت ترمز استفاده میشوند نیز باید متخلخل و نفوذپذیر باشند تا آب نتواند ضریب اصطکاک آنها را تحت تأثیر قرار دهد.
پس از جنگ جهانی اول، با افزایش سرعت خودروها، آزبست به مادهای رایج در لنت ترمز تبدیل شد. زیرا تحقیقات نشان داده است که مواد تشکیل دهنده آن به آن اجازه می دهد گرما را (که می تواند به ۲۶۰ درجه سانتیگراد (۵۰۰ درجه فارنهایت) برسد) پخش کند و در عین حال اصطکاک لازم برای توقف خودرو را فراهم کند. با این حال، از آنجایی که خطرات ناشی از نتیجه معکوس بر سلامت انسان به تدریج آشکار میشود، یافتن جایگزینی برای اعمال ترمز ضروری است. در کشورهای جهان اول، از مواد آلی بدون آزبست (NAO) برای جایگزینی پنبه مقاوم در برابر شعله در تولید لنت ترمز استفاده شده است.
امروزه مواد مورد استفاده در ساخت ترمزها به چهار دسته اصلی تقسیم میشوند:
مواد غیرفلزی – این مواد از ترکیبی از مواد مصنوعی ساخته میشوند که ساختار پیچیدهای را تشکیل میدهند، عمدتاً به شکل سلولز، آرامید، پلیآکریلونیتریل و شیشه نفوذپذیر. این عناصر آسیب کمی به دیسک وارد میکنند، اما گرد و غبار زیادی ایجاد میکنند و بنابراین طول عمر کوتاهی دارند.
نیمه هادی ها – اجزای محصول با عناصر مختلف درج فلزی ترکیب می شوند. این مواد قویتر، مقاومتر در برابر مواد شیمیایی ترمز و عمر طولانیتری نسبت به لنتهای غیرفلزی دارند؛ اما آسیب بیشتری به دیسک یا کاسه ترمز وارد می کنند، بنابراین دیسک یا کاسه ترمز زودتر نیاز به تعویض پیدا می کند. علاوه بر این، این الزامات انرژی باعث میشود که آنها نسبت به لنتهای غیرفلزی، احتمال بیشتری برای ایجاد سایش ترمز داشته باشند.
مواد تمام فلزی – این لنتها فقط در ماشینهای مسابقهای استفاده میشوند و از فولاد سوراخدار و بدون هیچ گونه افزودنی مصنوعی دیگری ساخته شدهاند. این نوع لنت ها طول عمر بسیار بالایی دارند، اما علاوه بر اینکه نیروی زیادی برای کاهش سرعت خودرو نیاز دارند، باعث ساییدگی سریعتر دیسک های ترمز نیز می شوند. علاوه بر این، صدای تولید شده توسط این نوع پدها بسیار زیاد است.
مواد سرامیکی – این مواد که از خاک رس و چینی همراه با برادهها و الیاف مس ساخته شدهاند، دوام بلوکهای فلزی را با چسبندگی و مقاومت در برابر محو شدن بلوکهای مصنوعی ترکیب میکنند. با این حال، عیب اصلی این نوع لنت این است که برخلاف سه نوع دیگر، با وجود استفاده از مس (که رسانایی حرارتی بالایی دارد)، لنتهای سرامیکی عموماً گرما را به خوبی دفع نمیکنند که در نهایت میتواند باعث تغییر شکل لنتها یا سایر اجزای سیستم ترمز شود. با این حال، از آنجا که مواد سرامیکی صدای ترمز را به پایینتر از محدوده شنوایی انسان کاهش میدهند، فوقالعاده بیصدا در نظر گرفته میشوند.