فرمول یک ایران –  به منظور درک بهتر از گرمای تولید شده در سیستم ترمز و درک کردن در نیاز به خنک کاری  دست به آنالیز حرارتی دیسک ترمز خودروی فرمول یک میزنیم:

لازم به ذکر می باشد برای استفاده بهتر از این نوشته ؛ قسمت اول مقاله را مطالعه بفرمایید.

بدین ترتیب شبیه سازی دیسک ترمز و پدهای دو طرف ترمز (لنت ترمز) را با مشخصات جنس و ضرایب الاستیسیته و اصطکاک حرارتی کامل میکنیم.

دیسک ترمز کربنی CARBON BRAKE DISC:

با توجه به نقشه های منتشر شده از شرکت BREMBO میتوان متریال شبیه ساز را به هندسه نسبت داد.

 جنس دیسک ترمز از کربن یا مشخصات زیر می باشد که میتوان این مشخصات را به دیسک شبیه سازی شده نسبت داد.

جنس دیسک ترمز

لنت ترمز کربنی CARBON BRAKE PAD:

حال به شبیه ساز لنت ترمز مشخصات جنس را نسبت می دهیم.

شبیه ساز لنت ترمز:

شبیه ساز لنت ترمز

در لنت ترمز نیز حفره هایی به منظور حرکت هوا تعبیه شده است که هوا با عبور از داخل این حفره ها گرمای سطح تماسی لنت را با خود به بیرون می برد.

حفره های لنت ترمز

جنس لنت ترمز نیز از کربن می باشد.

وزن هر حلقه دیسک ترمز خودروهای فرمول یک کمتر از 1 کیلو گرم و وزن هر جفت لنت ترمز آنها به میزان 500 گرم میباشد.این اعداد برای خودروهای شهری به ترتیب 12 کیلوگرم و 2 کیلوگرم است.

شبیه ساز را به محیط CFD به منظور آنالیز حرارتی وارد میکنیم:

شبیه ساز دیسک در محیط CFD

شبیه ساز لنت در محیط CFD

متریال جنس و چگالی دیسک و لنت و همچنین مشخصات ضرایب مقاومت حرارتی مدول الاستیسیته و ضریب پواسون به دیسک و لنت شبیه سازی شده نسبت داده شده است.حال باید شرایط اولیه و ثانویه تماسی را بین دیسک و لنت معادل سازی کنیم.

تماس میان دو لنت ترمز با دو طرف دیسک به میزان 20 کیلوگرم از هر طرف از نوع فشاری می باشد که عینا در صورت مساله نرم افزار وارد می کنیم.بنابر این بر دیسک از هر طرف 20 کیلوگرم وزن فشاری وارد میشود که تماس میان لنت ها و ترمز را در پی دارد.میزان فشار از طرف لنت ها به دیسک با توجه به مساحت سطح تماس (که مساحت سطوح لنت خواهد بود) توسط نرم افزار محاسبه میشود.

سطوح تماسی از طرف لنت به سطح دیسک:

سطوح تماسی لنت ها در تصویر مشخص شده است

میزان فشار از سوی پیستون ها بر لنت و فشار دادن سطح لنت به سطح دیسک:

به معادل سازی نیرو در شکل زیر دقت کنید:

معادل سازی نیرو در پیستون ها

دیسک در جهت ساعتگرد در چرخش می باشد و بنابراین جفت پیستون اول که کوچکترین پیستون هستند در پایین هندسه لنت قرار می گیرند و هر پیستون نیروی معادل وزن فشاری 4 کیلوگرم بر سطح لنت وارد می کند که در مجموع جفت پیستون اول می شود 8 کیلوگم و جفت پیستون دوم نیروی معادل وزن فشاری 7 کیلوگرم برای هر پیستون که در مجموع این نیرو از طرف جفت پیستون متوسط 14 کیلوگرم وزن فشاری می باشد و در نهایت 9 کیلوگرم برای هر پیستون بزرگ که در مجموع جفت پیستون بزرگ 18 کیلوگرم نیروی معادل وزن فشاری بر دیسک وارد میشود.حال نیروی معادل کل از طرف هر لنت به دیسک 20 کیلوگرم و با احتساب دو لنت در دوطرف 40 کیلوگرم نیروی معادل وزن فشاری بر دیسک وارد میشود.

با وارد کردن مشخصات اعمال نیرو به ترتیب فوق نرم افزار  نیروی معادل غیر همگن در سطح تماسی را محاسبه می کند و منتظر شرط اولیه سرعت چرخشی دیسک می ماند.

سرعت چرخشی دیسک را 60 دور در ثانیه و در جهت ساعتگرد انتخاب کرده و فشار را با شرط عدم پیدایش لغزش اعمال می کنیم.

در این سیستم ترمز رسیدن سرعت چرخشی60 دور بر ثانیه (حدود 360 کیلومتر بر ساعت سرعت خطی) به سرعت چرخشی 20 دور در ثانیه (حدود 100 کیلومتر بر ساعت سرعت خطی) به مدت 3 ثانیه زمان برد که دمای دیسک را در فریم های اول و دوم و سوم بررسی میکنیم.لازم به ذکر می باشد از آنجا که دمای مورد نیاز برای عملکرد مناسب سیستم ترمز 500 درجه سانتیگراد می باشد لذا دمای اولیه در فریم صفر ترمز گیری (لحظه ی قبل از فشرده شدن لنت به دیسک) را 500 درجه سانتیگراد انخاب کرده ایم.

فریم قبل از اعمال فشار لنت به دیسک:(دمای دیسک 500 درجه سانتیگراد)

فریم قبل از ترمزگیری

فریم پایان ثانیه اول ترمزگیری:(رسیدن دمای دیسک به 750 درجه سانتیگراد)

فریم پایان ثانیه اول ترمزگیری

فریم پایان ثانیه دوم ترمزگیری:(رسیدن دمای دیسک به 925 درجه سانتیگراد)

فریم پایان ثانیه دوم ترمزگیری

فریم پایان ثانیه سوم ترمزگیری:(رسیدن دمای دیسک به 1175 درجه سانتیگراد)

فریم پایان ثانیه سوم ترمزگیری

حال میتوان نتایج بدست آمده از نرم افزار را با نتایج آزمایشگاهی شرکت BREMBO  مقایسه کرد تا اختلاف میان نتایج آزمایشگاهی با نتایج نرم افزاری را دانست.

شرایط ترمزگیری رسیدن سرعت چرخشی60 دور بر ثانیه (حدود 360 کیلومتر بر ساعت سرعت خطی) به سرعت چرخشی 20 دور در ثانیه (حدود 100 کیلومتر بر ساعت سرعت خطی) به مدت 3 ثانیه می باشد.

فریم قبل از اعمال فشار لنت به دیسک:(دمای دیسک 500 درجه سانتیگراد)

قبل از اعمال فشار لنت به دیسک

فریم لحظه شروع ترمزگیری:(شروع افزایش دما و رسیدن دمای دیسک به 580 درجه سانتیگراد در لحظات اول)

لحظه شروع ترمزگیری

فریم پایان ثانیه اول ترمزگیری:(رسیدن دمای دیسک به 790 درجه سانتیگراد)

فریم پایان ثانیه اول ترمزگیری

فریم پایان ثانیه دوم ترمزگیری:(رسیدن دمای دیسک به 905 درجه سانتیگراد)

فریم پایان ثانیه دوم ترمزگیری

فریم پایان ثانیه سوم ترمزگیری:(رسیدن دمای دیسک به 1140 درجه سانتیگراد)

فریم پایان ثانیه سوم ترمزگیری

لازم به ذکر می باشد که اختلاف در نتایج آزمایشگاهی با نتیایج تئوری و نرم افزاری همیشه وجود دارد و به همین علت می باشد که تیم های مهندسی بودجه های زیادی را صرف بدست آوردن نتایج آزمایشگاهی می کنند تا به دقیق ترین نتایج دست پیدا کنند و از همان نتایج دقیق برای بهبود بخشیدن به قطعات مهندسی استفاده کنند.

در پایان به نکاتی در مورد ترمز خودرو فرمول یک اشاره می کنم که دانستن آن خالی از لطف نمی باشد:

عدد مناسب برای توان ترمز خودرو فرمول یک  برابر با توان خروجی موتور خودرو فرمول یک می باشد.(یعنی اگر توان خروجی کل موتور خودرو فرمول یک را 750 اسب بخار بدانیم حداقل توان مناسب برای ترمز 750 اسب بخار  می باشد)

دیسک ترمز  به دمای 1200 درجه سانتیگراد نیز خواهد رسید (در ترمزگیری های شدید) و آستانه تحمل این دیسک ها تا دمای 1350 درجه سانتیگراد می باشد.

قبل از حرکت خودرو تیم ها در گاراژ دمای سیستم ترمز را همانند تایر به وسیله گرمکن هایی خاص بالا میبرند و رانندگان نیز در طول دور گرم کردن با ترمزگیری های متوالی همراه با گرم کردن تایر ها  دمای ترمز را به درجه سانتیگراد مناسب می رسانند.

در ترمزگیری های بسیار شدید رطوبت چشم رانندگان به سمت ویزور مقابل چشمشان پرتاب میشود.

هر دیسک ترمز خودروی فرمول یک میتواند عمر مفید 1000 کیلومتر را داشته باشد و تا 5000 کیلومتر قابل استفاده باشد در حالی که این اعداد برای خودروی شهری به ترتیب 100000 و 200000 کیلومتر می باشد.

لنت ترمز خودروی فرمول یک می تواند عمر مفید 300 کیلومتر را داشته باشد و تا 500 کیلومتر قابل استفاده باشد در حالی که این اعداد برای خودرو شهری به ترتیب 50000 و 80000 کیلومتر می باشد.

با سپاس

۵ دیدگاه

قابل توجه تمام کاربران سایت فرمول یک ایران : از این پس جهت برخورد با کاربران متخلف جرایمی در نظر گرفته شده است که لازم است کاربران در هنگام ارسال دیدگاه خود نهایت دقت را فرمایند ، در بیان دیدگاه ها از توهین به دیگران و رانندگان و ... خودداری کنید ، در صورت مشاهده بدون در نظر گرفتن هر ملاکی IP فرد متخلف مسدود خواهد شد و دیگر نمیتواند وارد سایت شود .
  1. امیر

    0

    0

    دوستان سایت شبکه ورزش در مورد پخش فرمول ۱ نظرسنجی گذاشته لطفا اگه مایل به پخش زنده هستید شرکت کنید

    پاسخ دادن
  2. محمد زهیری

    0

    0

    بسیار بسیار مفید بود . خسته نباشید به شما و به همکارانتون با تشکر از زحماتی که میکشید .
    اگر امکانش هست در مورد روش رسیدن رانندگان مختلف به فرمول یک مثلا اینکه ورشتپن با این سن کم راننده میشه و خیلیا شاید با استعداد تر از اون تو صف میمونن و تیم های فرمول یک و هزینه هایی که اسپانسر ها ازشون طلب میکنن توضیح بدین .
    با سپاس فراوان .

    پاسخ دادن
  3. علی

    0

    0

    واقعا مطلب عالی و اموزنده ای قرار میدید.حیف که افراد مهندس مثل شما در ایران هستند اما فرمول یک در ایران نیست.

    پاسخ دادن

Leave a Reply

Your email address will not be published.