(Clutches & Brakes) 1 · +)4 'V 9:˙˛D˚ ˙ #ˇ ) * –( ) F b˛)K O + (% ˜˛ % 0* ( lining ) '+ aJ) K*) ? @˚ `)2 ˛ •: ˛ ˙˛D˚ $ &) * – ˙ ,3 ˚ c $0 V ( 7# '+ &

(Clutches & Brakes)كالچ ها و ترمزها 1

از لحاظ نقش دستگاه و عملكرد، كالچ •

براي وصل كردن تدريجي دو : كالچ محور همراستا كه داراي سرعت هاي دوراني

. مختلف هستنديا (براي كاهش سرعت دوراني : ترمز و غالبا رساندن سرعت دوراني به ) خطي

در ترمز يك طرف اتصال (سرعت صفر !)ساكن است

از لحاظ نقش دستگاه و عملكرد، كالچ •.و ترمز تقريبا يكي هستند

سرعت نسبي دو طرف كالچ و ترمز، •.پس از درگيري كامل، صفر است

ترمز در حالت عادي آزاد : يك تفاوت•است و هنگام ترمزگيري درگير مي شود،

.ولي كالچ برعكس است

كاربردهاي كالچ و ترمز2

خودروها، ماشين هاي ابزار، : سيستم هاي انتقال قدرت –باالبرها، انتقال قدرت تدريجي از موتورهاي الكتريكي به

)كالچ(جعبه دنده ها براي قطع و وصل كردن حركت به : سيستم هاي اتوماسيون –

صورت خودكاربراي كاهش سرعت ) : ترمزها(سيستم هاي جاذب انرژي–

، امكان جذب انرژي مفيد )خودروها يا محورهاي دوراني(توسط ترمزهاي مغناطيسي

Clutch-Brake

انواع كالچ ها و ترمزها3

: تقسيم بندي كالچ ها و ترمزها از دو نظر صورت مي گيرد –.قانون فيزيكي كه عامل انتقال گشتاور در كالچ يا ترمز است1.كالچ يا ترمز) درگيري و خروج از درگيري(روش تحريك 2.

:انواع كالچ ها و ترمزها از لحاظ قانون فيزيكي حاكم –.عامل انتقال گشتاور بين دو طرف كالچ يا ترمز، اصطكاك است: اصطكاكي•درگيري فرورفتگي ها و برآمدگي ها دو صفحه ي كالچ يا : (positive contact)تماس مثبت •

ترمز در حالت سكون: شدن دو صفحهدرگير– در حالت سكون: شدن دو صفحهدرگير–.در حالت دوران هم ممكنست: جدا شدن دو صفحه–.خيلي ساده و كم هزينه اند–

عامل انتقال گشتاور نيروي مغناطيسي بين : مغناطيسي•قطب هاي مغناطيسي

براي به حركت درآوردن آرميچر مانند گشتاور الزم–يك دوچرخه

.روغن، عامل انتقال قدرت بين دو طرف كالچ است: كالچ هاي هيدروليكي•روغن در فضاي بين صفحات دو طرف كالچ قرار مي گيرد و دو طرف كالچ مثل پمپ و –

.توربين عمل مي كنند. حركت را به نرمي منتقل مي كند و ضربه ها را مي گيرد–

4(Mott , 2004)انواع تحريك كالچ و ترمز

) : اهرمي يا سيمي(تحريك مكانيكي –

) : مغناطيسي(تحريك الكتريكي –

)ادامه(انواع تحريك كالچ و ترمز 5) : روغني(تحريك هيدروليك –

) :بادي(تحريك پنوماتيك –

انواع كالچ ها و ترمزهاي اصطكاكي6

: و ترمز اصطكاكي كه متداول ترين نوع است، مي پردازيمدر اين درس، فقط به بررسي كالچ–

: (Drum or Rim type)نوع طبلي •.بيشتر در ترمزها استفاده مي شود–در ترمزهاي چرخ عقب خودرو ها استفاده مي شوند، به عنوان ترمزدستي در خودروها استفاده –

.مي شوند. قابليت جذب انرژي زيادي در هر بار ترمز كردن را دارند–

)ادامه(انواع كالچ ها و ترمزهاي اصطكاكي7

: (Cone type)نوع مخروطي•قابليت انتقال گشتاور باالتر نسبت به ترمزهاي –

ديسكي در يك فضاي مشخص

: (Disk type)نوع ديسكي•.هم براي ترمز و هم براي كالچ، استفاده مي شوند–قابليت اعمال گشتاور هاي زياد در فضاي كم–به علت سطح خارجي زياد، قابليت انتقال –

.حرارت ايجاد شده به هواي اطراف را دارد

ديسكي در يك فضاي مشخص .به نيروي تحريك كمتري نيز نياز دارد–.امكان ايجاد پديده خودقفلي در آن وجود دارد–

:(Band type)نوع نواري •بيشتر به عنوان ترمز دستي براي متوقف –

كردن حركت محورهاي ماشين هاي ابزار .يا توليد استفاده مي شوند

طراحي كالچ ها و ترمزها8

: در طراحي اين تجهيزات بايد، موارد زير برآورد شوند –مورد نياز براي (torque capacity)يا ظرفيت گشتاور (transmitted torque)گشتاور انتقالي •

ترمز يا كالچ نيرويي كه بايد روي سطوح اصطكاكي عمل كند تا گشتاور : (actuating force)نيروي تحريك •

. الزم ايجاد شودمحدوديت هاي موجود در وسيله از لحاظ ماكزيمم فشار، استحكام، سايش يا افزايش درجه حرارت •انرژي ايجاد شده و انتقال آن به بيرون براي جلوگيري از افزايش نامطلوب درجه حرارت•

مودهاي مهم ناكارآيي كالچ ها و ترمزها9

:مود اصلي ناكارآيي–).كالچ و ترمز بايد به تناوب تعويض شود) lining(معموالً لنت (سايش سطوح درگير •

:مودهاي ناكارآيي ديگر–در اثر تغييرات درجه حرارت، كفشك ها، لنت و صفحه فلزي دچار خستگي : خستگي حرارتي•

.ناشي از تنش هاي حرارتي مي شوند.در درجه حرارت هاي باال، خاصيت اصطكاكي خود را از دست مي دهند: تغيير خواص مواد لنت•

مواد تركيبي لنت كه معموالً داراي رزين هاي پليمري هستند، حالت خميري شكل پيدا مي كنند و –.مانند يك ماده روغن كاري عمل مي كنند.مانند يك ماده روغن كاري عمل مي كنند

(fading of brake)بريدن ترمز : كاهش شديد ضريب اصطكاك ناشي از افزايش درجه حرارت –

مواد مورد استفاده در كالچ ها و ترمزها10

كالچ ها و ترمزها، مواد آنها بايد داراي با توجه به مودهاي ناكارآيي و نيز عملكرد مورد نظر –:خواص زير باشند

مقاومت سايشي•قابليت تحمل درجه حرارت باال•)بين زوج ماده مورد استفاده(ضريب اصطكاك باال •مقاومت در برابر خستگي حرارتي•رسانايي حرارتي براي دفع انرژي ترمز•

(twist resistance)تاب بر نداشتن در اثر حرارت •

:زوج مواد مورد استفاده–(composite)مواد تركيبي :لنت غير فلزيمثل كاسه چرخ يا ديسك كالچ، :صفحه فلزي •

لنت ترمز . معموالً لنت ترمز را از جنس نرمتري انتخاب مي كنند تا باعث ساييدگي ديسك نشود•. بايد به تناوب تعويض شود

چند نمونه از مواد مورد استفاده در لنت ها11

:نمونه مواد مورد استفاده–آغشته به رزين هاي مقاوم به درجه حرارت) پنبه اي يا پليمري(الياف آلي •(fiber glass)، پشم شيشه )سرطان زا(الياف معدني مانند آزبست •

مناسب براي درجه حرارت و فشار باال: مانند پودر آهن و مس (sintered)فلزات تف پخت شده •توانايي كار در درجه حرارت هاي باالتر و قابليت دفع : (cermets)تركيب فلزات و سراميك ها •

)برابر مواد آلي 20تا 10(حرارت بيشتر

:روش هاي توليد لنت ها–تحت فشار و درجه حرارت (molding)ريخته گري در قالب •به رزين ها و پخت آنها تحت فشار (woven)آغشتن الياف بافته شده •تحت فشار و درجه حرارت هاي باال) و گاهي در تركيب با سراميك ها(تف پخت پودر فلزات •

مشخصات چند نمونه مواد مورد استفاده در لنت ها12

مراحل طراحي كالچ و ترمز اصطكاكي13

انتخاب نوع مناسب ترمز يا كالچ با توجه به ماهيت بارها، انرژي الزم براي جذب توسط 1.ترمز يا كالچ و فضاي موجود براي نصب آن

انتخاب زوج مواد مورد استفاده با توجه به فشار، سرعت و ضريب اصطكاك و سرعت ترمز 2.يا كالچ گيري

برآورد ظرفيت گشتاور الزم براي ترمز يا كالچ با توجه به اينرسي محورها و شتاب مورد 3.)بر اساس يك تحليل ديناميكي(نظر

)كه بايد دفع شود(برآورد انرژي و توان حرارتي ناشي از اصطكاك 4.)كفشك ترمز يا كالچ(برآورد چگونگي توزيع فشار روي سطح اصطكاكي

)كه بايد دفع شود(برآورد انرژي و توان حرارتي ناشي از اصطكاك )كفشك ترمز يا كالچ(برآورد چگونگي توزيع فشار روي سطح اصطكاكي 5.محاسبه فشار هرنقطه از كفشك بر حسب بيشترين فشار ايجاد شده روي كفشك6.محاسبه نيروي الزم براي تحريك و گشتاور ترمز يا كالچ و نيروهاي تكيه گاه ها7.، بررسي ميزان 3مقايسه گشتاور ترمز يا كالچ طراحي شده با ظرفيت مورد نياز در مرحله 8.

و مطابقت دادن آن با ) 4مرحله (افزايش درجه حرارت كفشك ها ناشي از اصطكاك در صورت نياز 1و تكرار محاسبات از مرحله 2مشخصات مواد انتخاب شده در مرحله

. براي تأمين ظرفيت الزم و انتخاب جنس مناسب

مفاهيم پايه در طراحي ترمزها و كالچ ها 14

:بررسي يك سيستم ترمز ساده براي آشنايي با مفاهيم–توزيع بار روي سطح اصطكاكي•(Actuating force)نيروي تحريك ترمز •

(Self-energizing)) خود انرژي دهي(خود تحريكي • (Self-locking)خود قفلي•