Κυριακή, 22 Απριλίου 2012

ΠΕΔΗΣΗ: ΔΙΣΚΟΦΡΕΝΑ disc brakes


 Δισκόφρενα
Η διάταξη των δισκοφρένων αποτελείται από ένα δίσκο (rotor/disc brake) που περιστρέφεται μαζί με τον τροχό και περνάει μέσα από μια δαγκάνα η οποία κα­λύπτει μόνο ένα μικρό τμήμα του δίσκου. Στην δαγκάνα υπάρχει ένας ή δύο ή και περισσότεροι υδραυ­λικού κύλινδροι με έμβολα που καταλήγουν σε μια μεταλλική βάση επάνω στην οποία είναι κολλημέ­νο το υλικό τριβής. Αυτό το σύστημα βάσης-επένδυσης υλικού τριβής είναι το επονομαζόμενο τακάκι (brake pad). Επομένως ο δίσκος κινείται ανάμεσα σε τακάκια. Με το πάτημα του πεντάλ του φρένου το υδραυλικό υγρό ωθεί τα έμβολα των κυλίνδρων που υπάρχουν στο περίβλημα (γνωστό γενικότερα σα δαγκάνα) ώστε ία τακάκια να πιέσουν τον δίσκο επιβραδύνοντάς τον ή και ακινητοποιώντας τον. Το με­γαλύτερο πλεονέκτημα όμως των δισκοφρένων είναι ότι ψύχονται πολύ καλύτερα από τα ταμπούρα κά­τι που επιτρέπει την εξάσκηση πολύ μεγαλύτερων δυνάμεων πέδησης. Πώς θα ήταν δυνατή άλλωστε η ψύξη των ταμπούρων αφού στην ουσία είναι εγκλωβισμένα μέσα στο τύμπανο! Υπάρχουν διάφορες δαγκάνες και ο διαχωρισμός δεν είναι μόνο ανάλογα με το πόσα έμβολα έχει. Αντίθετα υπάρχουν πολλές διαφορετικές διατάξεις ανάλογα με το είδος της δαγκάνας, τον τρόπο πίε­σης των τακακιών και ένα σωρό άλλες παραμέτρους. Ενδεικτικά αναφέρονται ορισμένα αντιπροσωπευ­τικά είδη ενώ για πιο ακριβές λύσεις θα πρέπει να κάνετε υπομονή λίγο ακόμα.


Δισκόφρενο με σταθερή δαγκάνα: υπάρχουν δύο τακάκια εκατέρωθεν της δαγκάνας ενώ δεν υπάρχει περιορισμός στον αριθμό των κυλίνδρων που χρησιμοποιούνται. Σε παλιότερα αυτοκίνητα ή αυτοκίνη­τα χαμηλών επιδόσεων όπου δεν υπάρχει ανάγκη για πολύ μεγάλες δυνάμεις πεδήσεως υπήρχαν μονοπίστονες δαγκάνες με κύριο χαρακτηριστικό τους ότι έχουν ένα μόνο τακάκι από την μια πλευρά της δισκόπλακας. Σε περίπτωση όπου τέτοια αυτοκίνητα άλλαζαν μοτέρ και διπλασίαζαν ία άλογά τους χω­ρίς να αλλάξουν φρένα αποτελούσαν την χαρά του φαναρτζή...

Δισκόφρενα με αιωρούμενη δαγκάνα: το "αιωρούμενη" δεν σημαίνει ότι η δαγκάνα είναι στον αέρα άλλο απλά ότι αρθρώνεται από ένα πείρο έχοντας μια πολύ μικρή ελευθερία κίνησης. Το έμβολο που υπάρχει σε αυτή τη διάταξη επενεργεί μόνο στο ένα τακάκι ενώ το άλλο πιέζεται πάνω στο δίσκο από την αιώρηση της δαγκάνας, εξ ου και το όνομα.

Δισκόφρενα με ολισθαίνουσα δαγκάνα: και σε αυτή την περίπτωση υπάρχει έμβολο μόνο από την μια πλευρά της δαγκάνας και επομένως επενεργεί στο ένα τακάκι. Λόγω δράσης - αντίδρασης στη δαγκάνα ασκούνται αντίθετες δυνάμεις που τη σπρώχνουν προς την αντίθετη πλευρά μετατοπίζοντας και ίο εξωτερικό τακάκι το οποίο σφίγγει και αυτό ίο δίσκο. Δισκόφρενα με ολισθαίνουσα δαγκάνα με οδηγούς: αυτή η περίπτωση είναι σχεδόν ίδια με την προηγούμενη αλλά στη βιβλιογραφία αναφέρεται σαν ξεχωριστή κατηγορία. Η μό­νη διαφορά έγκειται στο ότι η κίνηση της δαγκάνας είναι καθορισμένη αφού υπάρχουν διαμορφωμένα αυλάκια πάνω στα οποία κινείται.
Μια άλλη ταξινόμηση των δισκοφρένων είναι ανάλογα με τον αριθμό των εμβόλων που χρησιμοποιούνται. Ουσιαστικά με βάση αυτό τον διαχωρισμό υπάρχουν οι τετραπίστονες ή εξαπίστονες δαγκάνες, δηλαδή έχουν αντίστοιχα τέσσερις ή έξι υδραυλικούς κυλίν­δρους, δηλαδή τέσσερα ή έξι εμβολάκια (πιστόνια) που σπρώχνουν το τακάκι πάνω στο δίσκο. Το ερώτημα που τίθεται πλέον είναι γιατί κάτι τέτοιο θεωρείται καλύτερο από τις απλές διπίστονες ή μονοπίστονες δαγκάνες.
Η επιφάνεια του πιστονιού του κυλίνδρου δεν είναι μεγάλη. Για την ακρίβεια είναι αρκε­τά μικρότερη από το μέγεθος της επιφάνειας ενός τακακιού. Επομένως η πίεση που ασκεί ίο έμβολο δεν κατανέμεται σε όλη την επιφάνεια του αλλά μόνο σε ένα μέρος αυτής. Αυ­τό έχει ως αποτέλεσμα την ανομοιόμορφη εξάσκηση πίεσης πάνω στο δίσκο που σημαί­νει και ανομοιόμορφη φθορά στο τακάκι. Η δυσμενής αυτή κατάσταση ενισχύεται από άλ­λον ένα παράγοντα. Επειδή το τακάκι έχει κάποιο πάχος, υφίσταται διάτμηση, δηλαδή πα­ραμορφώνεται λίγο ως προς το πάχος του. Ο συνδυασμός των δυνάμεων που ασκούνται στην μια επιφάνεια που πιέζεται από το έμβολο και στην άλλη επιφάνεια που πιέζει τον δίσκο, τείνει να κάμψει το τακάκι. Αποτέλεσμα αυτής της μικρής παραμόρφωσης είναι η οδηγός άκρη του τακακιού ( ορίζεται κατ' αναλογία με τις οδηγούς σιαγόνες ), να δέχεται μεγαλύτερες καταπονήσεις από την άλλη άκρη. Άμεση συνέπεια είναι η μεγαλύτερη φθο­ρά της μιας άκρης του τακακιού. Λύσεις που έχουν εφαρμοστεί για την μείωση τέτοιων φαινομένων έχουν να κάνουν με την τοποθέτηση του εμβόλου όχι στην μέση της επιφά­νειας του τακακιού αλλά ελαφρά μετατοπισμένο προς τα πίσω. Η πιο διαδεδομένη λύση όμως είναι το τακάκι να έχει σχήμα σφυριού, κάτι που η πράξη απέδειξε ότι έχει καλύτε­ρα αποτελέσματα ως προς την κατανομή της δύναμης άρα και της καταπόνησης που δέ­χεται το τακάκι.


Με τη χρήση περισσότερων εμβόλων αυτά τα φαινόμενα είναι λιγότερο έντονα. Κυρίως επειδή έχουμε καλύτερη κατανομή της δύναμης που ασκούν τα έμβολα πάνω στο τακά­κι. Λογικό, αφού τώρα πολλαπλασιάζονται η επιφάνεια που ασκείται η δύναμη εφόσον υπάρχουν δύο ή περισσότερα έμβολα. Εξάλλου με πολλά έμβολα μπορούμε να χρησι­μοποιήσουμε ακόμα μεγαλύτερο τακάκι ώστε αυτό να καλύπτει μεγαλύτερο μέρος της ε­πιφάνειας τού δίσκου. Προσοχή τώρα γιατί ία μεγέθη μπερδεύονται. Η πίεση που ασκεί κάθε έμβολο είναι η ίδια. Αυτό προκύπτει εύκολα από την αρχή του Pascal για τα ρευστά. Η συνολική δύναμη πέδησης όμως είναι το άθροισμα ίων δυνάμεων που οφείλονται σε κάθε έμβολο ξεχωριστά, αφού η δύναμη είναι πίεση επί την επιφάνεια στην οποία ασκεί­ται. Πιο απλά οι δαγκάνες με πολλά έμβολα είναι ικανές να προσφέρουν μεγαλύτερη δύ­ναμη πέδησης, άρα καλύτερο φρενάρισμα!

Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου