وینچ به سازه ای اطلاق می شود که توسط سیم و قرقره کار می کند و کاربرد فراوانی در صنایع و مصارف مختلف دارد. یکی از عملگرهای پرکار در ماشین آلات سنگین مانند جرثقیل، وینچ ها هستند. چراکه به وسیله قرقره های مرکب میتوان مزیت مکانیکی را افزایش داد. از وظایف اصلی وینچ در جرثقیل های هیدرولیکی، انتقال نیروی پمپ هیدرولیکی به هیدرو موتور و گیربکس توسط قرقه اصلی یا درام وینچ در دو جهت می باشد. همچنین از طریق اتصال یک سیم بکسل به سازه میتوان یک حرکت خطی به وجود آورد.

برای افزایش قدرت کششی در این سیستم از قرقره های مرکب استفاده می شود. به این صورت که سیم را دولا و یا بیشتر به قلاب متصل می کنند. این عمل موجب بالا رفتن قدرت می شود. برای مثال در جرثقیل های 3 تن قدرت کشش وینچ به طور معمول 750 کیلو است. این در حالی است که با 4 لا شدن سیم، قدرت کشش 4 برابر شده و ممکن است به 3 تن نیز برسد. یکی از موارد بسیار حائز اهمیت در جرثقیل های هیدرولیکی، ایمن بودن وینچ هاست. چراکه سقوط و یا نزول بار میتواند خطرات جدی ای را رقم بزند. به همین جهت در وینچ ها با سیستم ترمز و کلاچ اتوماتیک بارها ایمن می شوند و سالم بودن و ایمنی سازه تضمین می گردد.

گاهی برای بالا بردن سطح ایمنی سازه یک سیستم ترمز مکانیکی نیز به عنوان مکمل ترمز اصلی نصب می شود که این عمل باعث عدم سقوط بار می گردد. در اکثر جرثقیل های سنگین و نیمه سنگین از دو وینچ استفاده می شود یک مورد به صورت تک لا و دیگری به صورت چندلا.

به طور کلی میتوان وینچ را به عنوان یکی از پرکاربردترین سازه ها در انواع جرثقیل و ماشین آلات صنعتی دانست که نقش اساسی در عملکرد کاری این دستگاه ها دارد.

قطار شهری یا مترو یکی از سیستم های حمل و نقل شهری است که امروزه در بسیاری از شهرهای بزرگ دنیا کاربرد فراوان دارد. از منافع مهمی که مترو در مقایسه با سایر وسایل نقیله عمومی برای مردم و محیط زیست دارد، میتوان به کاهش آلودگی هوا، کاهش آلودگی صوتی، کاهش مصرف انرژی، اشغال کمتر زمین و بالا رفتن ایمنی اشاره کرد. همچنین به دلیل مسیر اختصاصی برای مترو، آمار تصادفات و در پی آن مرگ و میر به صورت واضح کاهش می یابد. به طور کلی تحقیقات نشان می دهد که میزان آلاینده هایی که مترو در مقابل با وسایل مسافربری در جاده ها تولید می کند، 8 برابر کمتر است. حمل و نقل ریلی با قابلیت جا به جایی سیل عظیمی از مسافر، تنها یک هفتم حمل و نقل جاده ای سوخت مصرف می کند. تجهیزات تشکیل دهنده مترو باید دارای استانداردهای لازم و کافی باشد تا بتواند به نحوی صحیح عمل کرده و سلامت مسافران را حفظ نماید.

یکی از مهمترین اجزای تشکیل دهنده مترو، ترمزهای بکار رفته در این وسیله می باشد. سیستم ترمز مترو به دو دسته تقسیم می شوند:

ترمز پنوماتیک

ترمز پنوماتیک عمل توقف قطار را به وسیله فشار هوایی که به داخل سیلندر ترمز متصل به لنت ترمز وارد می شود، انجام می دهد و شامل دو قسمت الکترونیکی و پنوماتیکی می باشد.

ترمز الکترودینامیکی

ترمز الکترودینامیکی نوع دوم ترمز قطار می باشد که در سرعت بالای 300  Km/h عمل کرده و ترمزگیری را به وسیله تبدیل حالت موتوری ترکشن ها به حالت ژنراتوری انجام می دهد.

ترمز ایمنی آسانسور یا پاراشوت به تجهیزاتی گفته می شود که روی یوک آسانسور نصب می گردد. زمانی که سرعت آسانسور از حد مجاز بیشتر شود، ترمز ایمنی که مانند یک پدال عمل می کند، فعال شده و کابین را از حرکت باز می دارد. هنگامی که سرعت آسانسور از حد تعریف شده برای آن بیشتر می شود، به معنی سقوط کابین می باشد و وظیفه سیستم ترمز ایمنی آسانسور جلوگیری از سقوط کابین آسانسور می باشد.

یکی از مهمترین اختراعات بشر در صنعت ساختمان سازی، بدون شک ابداع ترمز ایمنی آسانسور یا پاراشوت است. چراکه با بکارگیری پاراشوت در سیستم ترمز ایمنی آسانسورهای ساختمان های چند طبقه و مرتفع، میزان سقوط این آسانسورها را تا حد قابل ملاحظه ای کاهش یافت. از زمان اختراع پاراشوت تا به الان تحولات زیادی برای ایمنی هرچه بیشتر این وسیله مهم صورت گرفته است. از پیشرفته ترین سیستم های ترمز ایمنی میتوان به هدایت کننده انعطاف پذیر گیره ای و سیستم تدریجی اشاره کرد.

از جمله اجزای تشکیل دهنده هر آسانسور، کفشک آن می باشد که در زیر به صورت مختصر به تعریف انواع آن پرداخته شده است.

کفشک آسانسور

کفشک محل قرارگیری لنت است و با توجه به طراحی سازنده اشکال متفاوتی دارد. کفشک راهنمای آسانسور در بالا و پایین کابین آسانسور و وزنه تعادل نصب می گردند و با حرکت در امتداد ریل های راهنما، نقش هدایت کننده را ایفا می کند. عملکرد و کیفیت کفشک های راهنما و ریل ها بیشتر از هر وسیله دیگری در سیستم آسانسور، بر روی راحتی حرکت تأثیر دارند.

انواع کفشک آسانسور

کفشک ثابت

برای سرعت های پایین تر از۱ متر بر ثانیه کفشک کابین باید از نوع ثابت یا دارای مفصل قابل حرکت باشد که فشار فنر را نیز داراست.

کفشک لغزشی

برای سرعت تا ۱ متر بر ثانیه از کفشک های لغزشی قابل تنظیم برای کابین و کفشک لغزشی ثابت برای قاب وزنه استفاده میکنیم.

کفشک رولر یا غلطکی

کفشک رولر دارای طراحی ویژه ای است که دارای بدنه فلزی محکم که غلطک ها روی آن نشسته که پشت هر یک از این غلطک ها، فنرهای جلو برنده ای که باعث می شود غلطک ها دايم به سه مقطع ریل بچسبد و حرکت کابین را بدون استرس گرداند، وجود دارد. جنس رولر ها پلی اورتان می باشد و غلطک ها بر روی بلبرینگ های روغن کاری شده می چرخند. کفشک رولر روی ریل های خشک حرکت می نمایند و گارد فلزی روی رول ها، غلطک ها را محافظت می کند. برای سرعت های بیش از 1 متر برثانیه باید از کفشک های غلطکی یا همان کفشک رولر استفاده می کنید. وجود کفشک رولر سبب کاهش صدای حرکت می شود و نیز کفشک های غلطکی کیفیت حرکت را بالا می برد. کفشک رولر باعث کاهش اصطکاک شده و همین امر نیز موجب صرفه جویی انرژی می شود.

ترمزهای کاسه‌ای به علت سادگی و هزینه تولید پایین، مدت زمان زیادی است که مورد استفاده قرار می‌گیرد. با وجود اینکه ترمزهای دیسکی عملکرد بهتری دارند ولی ترمزهای کاسه‌ای نیز بدون کارایی نیستند.

ساختار ترمزهای کاسه‌ای

• ترمزهای کاسه‌ای از چدن ساخته شده‌اند و به علت شکل کاسه‌ای به ترمز کاسه‌ای معروف هستند.
• تمامی قطعات ترمز در محدوده کاسه (درام) قرار دارند.
• تا اوایل دهه 70 میلادی شما قادر به خریداری اتومبیلی بودید که برای تمامی چرخ‌های آن ترمز کاسه‌ای درنظر گرفته شده بود، ولی در حال حاضر از این سیستم برای چرخ‌های عقب خودروها و کامیون‌های ارزان قیمت استفاده می‌شود.

ترمزهای کاسه‌ای چگونه کار می‌کنند؟

ترمزهای کاسه‌ای با فشار دادن دو کفشک (لنت ترمز) درون درام کار می‌کنند. شما با فشردن پدال ترمز با استفاده از نیروی هیدرولیکی و گریز از مرکز، این دو لنت را به دیواره داخلی درام در حال چرخش فشار می‌دهید. اقدام بالا باعث ایجاد اصطکاک شده و سرعت درام را کاهش می‌دهد که در نهایت باعث ایستادن خودرو می‌شود.

مزایای ترمزهای کاسه‌ای

طراحی بسته و یکپارچه این سیستم باعث کاهش هزینه نگهداری آن می‌شود و اکثر قطعات نیز در یکجا قرار دارند. برای تعویض لنت‌ها تنها لازم است با استفاده از تجهیزات مخصوص، کفشک‌ها را باز کرده و لنت‌های جدید را جایگزین قبلی کنید. برای بیرون آوردن پیستون‌ها نیازی به کمپرسور یا مایع خاصی نیست. در حقیقت باید بگوییم که تعویض لنت ترمزهای کاسه‌ای برخی خودروها تنها نیاز به 2 دقیقه زمان دارند. تعویض لنت‌های ترمز‌ کاسه‌ای هزینه کمی را برای صاحب خودرو در پی دارد.

 با افزایش سرعت خودروها، ترمزهای کاسه‌ای دیگر قادر به توقف آن‌ها نبودند. ترمزهای کاسه‌ای به علت نحوه طراحی در هنگام ترمزهای شدید، به سرعت داغ شده و قدرت بازدارندگی خود را از دست می‌دهند. برای رفع این مشکل، ترمزهای دیسکی در اوایل دهه 60 میلادی طراحی شدند تا ترمز اتومبیل‌ها عملکرد بهتری از خود نشان دهند.

ساختار ترمزهای دیسکی

• ترمزهای دیسکی شامل یک روتور فلزی بزرگ، 2 لنت ترمز و یک گیره هیدرولیکی به نام کالیپر است.
• روتورهای ترمز معمولا از آهن ساخته می‌شوند، البته برخی از آن‌ها با توجه به کاربردشان از جنس متفاوتی بهره می‌برد، برای مثال خودروهای مسابقه‌ای دارای ترمزهای سرامیکی و یا کامپوزیتی از کربن هستند.
• معمولا حفره‌هایی بر روی روتور درنظر گرفته می‌شود تا خنک‌سازی آن راندمان بیشتری داشته باشد.
• کالیپر ترمزهای دیسکی از 8 پیستون استفاده می‌کنند که نیروی بازدارندگی عظیمی را فراهم می‌آورند.

ترمزهای دیسکی چگونه کار می‌کنند؟

• فشردن پدال ترمز در ماشین‌های مجهز به این سیستم، باعث پر شدن کالیپر توسط روغن ترمز می‌شود.
• سپس پیستون فلزی داخل کالیپر، باعث ایجاد فشار در پشت هر لنت شده که نزدیکی آن‌ها به روتور را در پی دارد.
• این فشار ایجاد شده توسط لنت‌ها، تولید اصطکاک کرده و باعث کاهش سرعت چرخش روتور می‌شود که در نهایت ایستادن خودرو را به همراه دارد.

مزایای ترمزهای دیسکی

• افزایش قدرت بازدارندگی نسبت به ترمزهای کاسه‌ای
• مدیریت بهتر گرما نسبت به سیستم ترمز کاسه‌ای
• ترمزهای دیسکی را بدون نیاز به باز کردن چرخ خودرو، می‌توان مورد بررسی قرار داد.
• برخلاف ترمزهای کاسه‌ای، ترمزهای دیسکی به‌ طور کامل خودشان تنظیم می‌شوند.
• در این سیستم فشردن پدال ترمز حس بهتری به راننده منتقل می‌کند.

در حال حاضر ترمزهای دیسکی در بازار بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند، بنابراین شما قادر به انتخاب لنت از میان چندین لنت ترمز تولید شده براساس عملکرد آن هستید.

زمانی که سرعت لاستیک ها با آهنگی تندتر از سرعت خودرو کاهش یابد، لاستیک ها روی سطح زمین سر می خورند. یکی از روش هایی که به وسیله آن می توان از سرخوردن لاستیک ها بر روی زمین پیشگیری کرد، جلوگیری از قفل شدن ترمز هاست. سیستم ترمز ABS (Anti-lock Braking System) دقیقا هیمن کار را انجام می دهد. زمانی که شما به طور معمول از سیستم ترمز عادی استفاده می کنید، سیستم ترمز ABS هیچ اثری بر ترمز پایی ندارد. اما به محض آنکه راننده به شدت ترمز می گیرد، سیستم ترمز ABS مانع قفل شدن چرخ ها می شود. این سیستم ترمز فشار روغن ترمز هر چرخ را تغییر می دهد. به این صورت پمپ کردن سریع موجب می شود که آهنگ کاهش سرعت چرخ، کمتر از آهنگی که باعث قفل شدن چرخ ها می شود، بماند.

اجزای تشکیل دهنده سیستم ترمز ABS

سنسورهای سرعت: سیستم ترمز ABS برای تشخیص قفل شدن ناگهانی ترمز ها نیاز به اطلاعات کافی دارد. این اطلاعات از طریق سنسورهایی که معمولا در هر چهار چرخ یا در بعضی خودروها در بخش دیفرانسیل قرار دارند، فراهم میگردد.

سوپاپ ها: در هر لوله ترمز یک سوپاپ وجود دارد که به طور معمول در سه وضعیت قرار می گیرند:

• اول وضعیتی است که سوپاپ باز است. در این مورد فشار از طریق سیلندر اصلی به طور مستقیم و بی واسطه به ترمز می رسد.
• دوم وضیعتی است که سوپاپ ارتباط بین رمز و سیلندر اصلی رو بلوکه می کند. در این مورد وقتی به پدال ترمز بیش از حد فشار و نیرو وارد شود، از فشار زیاد به ترمز جلوگیری می گردد.
• سوم وضعیتی است که در آن سوپاپ نقش دفع کننده دارد. یعنی سوپاپ موجب کاهش فشار ترمزها می شود.

پمپ: به طور کلی کار پمپ، برگشت دادن فشار در سیستم می باشد. زمانی که این فشار توسط سوپاپ ها کاهش یافته است.

کنترل کننده: کنترل کننده سیستم ترمز ABS همان کامپیوتر سیستم است که وظیفه آن نظارت بر سنسورهای سرعت و همچنین کنترل کردن پمپ ها می باشد.

انواع ترمز ABS

سیستم های ترمز ضد قفل بر اساس ترمز های مختلف موجود در آنها به سه دسته تقسیم میشوند:

سیستم چهار کاناله به همراه چهار سنسور سرعت: این سیستم بهترین طرح ترمز ABS می باشد. چراکه در هر چهار چرخ سنسور سرعت و سوپاپ جداگانه وجود دارد. کنترل کننده سرعت در هر چرخ به صورت مجزا عمل کرده و همین امر سبب می شود تا قدرت ترمزگیری به حداکثر خود برسد.

سیستم سه کاناله به همراه سه سنسور سرعت: در این سیستم، سنسور سرعت و سوپاپ در هر دو چرخ جلو وجود دارد و برای دو چرخ عقب فقط یک سنسور سرعت و یک سوپاپ قرار گرفته است. در این طرح سرعت هر دو چرخ جلو به صورت مجزا مورد بررسی قرار می گیرد و به همین خاطر است که حداکثر قدرت ترمزگیری در محور جلو وجود دارد. ولی سرعت چرخ های عقب در کنار یکدیگر بررسی می شوند. بنابراین احتمال قفل شدن یکی از چرخ های عقب هنگام ترمزگیری افزایش میابد. 

سیستم یک کاناله به همراه یک سنسور سرعت: در سیستم یک کاناله، یک سوپاپ و یک سنسور برای کنترل هر دو چرخ عقب وجود دارد. بنابراین احتمال قفل شدن یکی از چرخ های عقب هنگاهم ترمزگیری وجود دارد.

به طور کلی سیستم ترمز ABS یکی از بهترین سیستم های ترمز برای رانندگان معمولی می باشد.

1. لنت های سرامیکی

لنت سرامیکی از ترکیب مواد سرامیکی و مواد ارگانیک و ذرات برنج و مس تشکیل شده اند. اگر سرامیک به کار رفته بیش از اندازه باشد، صدای تولید شده در هنگام ترمز گیری با این لنت ها بیش از اندازه خواهد بود و اگر مقدار سرامیک کمتر از حد مجاز باشد، قدرت ترمزگیری به اندازه توقع نخواهد بود. لنت های سرامیکی جز لنت های بی صدا محسوب می شوند و به دلیل قیمت بالایی که دارند، مناسب خودروهای پر رفت و آمد درون شهری مانند تاکسی ها نمی باشند.

2. لنت های نیمه متالیک

از رایج ترین لنت های مصرفی می توان به لنت نیمه متالیک اشاره کرد که از ترکیب ذرات آهن و استیل و همچنین مقادیر بالایی گرافیت تشکیل شده اند. این نوع لنت ها حرارت را به خوبی به دیسک انتقال می دهند و در نتیجه خنک تر از لنت های ارگانیک کار میکنند. بنابراین ترمزهایی با این نوع لنت، از قدرت گیرایی بالایی برخوردار هستند. لنت های نیمه متالیک مناسب خودروهای پر رفت و آمد درون شهری همچون خودروهای پلیس، آمبولانس و تاکسی ها می باشند.

3. لنت های کم متالیک

در لنت کم متالیک، تقریباً 20٪ وزن لنت مربوط به فلزات تشکیل دهنده آن مانند آهن و استیل می باشد. به جای گرافیت، از روان کننده های کامپوزیت در این نوع لنت استفاده می شود و معولاً خودرو های لوکس دارای چنین لنت هایی هستند. قدرت بالای ترمزگیری یکی از محاسن این نوع می باشد و از معایب این لنت ها میتوان به ایجاد صدای زیاد و گرد حاصل از لنت نام برد.

4. لنت های بدون آزبست ارگانیک

در ساخت این نوع لنت از الیاف مصنوعی شیشه، الیاف آرامید و الیاف ارگانیک طبیعی استفاده می شود. این مواد به عنوان مواد اصلاح کننده، برای بالا بردن قدرت ترمزگیری و کارایی لنت به آن اضافه می شود. لنت های بدون آزبست جز لنت های بدون صدا محسوب می شوند و مناسب برای ماشین آلات صنعتی می باشند. دوام این نوع لنت ها نسبت به لنت متالیک و نیمه متالیک کمتر است و علت آن نرم بودن و قدرت گیرایی بالا می باشد.

5. لنت های زینتری

از ذرات استیل و الیاف کامپوزیتی برای ساخت این نوع لنت ها استفاده می شود. بیشترین مصرف این نوع لنت در مقاصد آفرود، مسابقه و هواپیما می باشد. لنت زینتری حتما باید گرم شود تا کارایی مطلوب را داشته باشد. دیسک های ترمز این گونه لنت ها به دلیل سایش بالا عمر کوتاهی دارند.

گروه بندی لنت های ترمز از نظر نظرسنجی

لنت ترمز منعطف: لنت هایی هستند که بتوان آنها را روی کفشک های هلالی با قطرهای مختلف نصب کرد.

لنت ترمز غیرمنعطف: این نوع لنت ترمز برای جلو خودرو استفاده می شود و برای لنت دیسکی و هلالی مورد استفاده قرار می گیرد که می تواند به صورت قالب ریزی شده باشد.

گروه بندی لنت ترمز از نظر کاربرد

وسایل نقلیه سبک: در این وسایل از لنت های دیسکی و هلالی استفاده می شود که شامل موتور و ماشین با وزن پایین 2 تن است.

وسایل نقلیه نیمه سنگین: وسایل نیمه سنگین شامل مینی بوس و کامیونت می شوند که وزن آنها بین 2 تا 5 تن می باشد. در این وسایل از لنت های دیسکی و هلالی استفاده می شود.

وسایل نقلیه سنگین: برای ماشین های 5 تا 10 تن مثل اتوبوس استفاده می شود. نوع لنت این وسایل هم هلالی می باشد.

وسایل نقلیه فوق سنگین: استفاده از لنت های هلالی در ماشین های 10 تن به بالا.

لنت های ورق معمولی در بازار به نام لنت های گرافیتی شناخته می شوند. این نوع لنت ها به دلیل سازگاری با محیط های روغنی بسیار پرکاربرد بوده و در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. از جمله محصولاتی که در کارخانه صنعتی ترمز ماشین با ابعاد و ضخامت های متفاوت تولید می شود، لنت ورق معمولی می باشد.

لنت ورق در ابعاد و ضخامت های مختلف قابل تولید است و مصرف آن بیشتر در صنعت می باشد. این نوع لنت به صورت های گرافیتی، معمولی- سراميكي و بافته ای (فردو) تولید میشود.

لنت های ورق بافته ای یا فردو معمولا در مواردی مورد استفاده قرار میگیرد که مشکل تهیه لنت مورد نظر بروز کند و مصرف کنندگان، لنت ورق بافته ای را جایگزین میکنند. از مصارف این گونه لنت ها می توان به ترمز تسمه در انواع آسانسور، جرثقیل، بالابر، ماشین های ضربه زن، مخلوط کننده های بتون، خاک بردار ها و وسائل حرکتی در محیط های خشک و روغنی اشاره کرد. در ترمز دستگاه کاغذ سازی معمولا از لنت بافته شده یا اصطلاحا فردو استفاده میشوند. این لنت با سطح اصطکاک بالا و سایش کم و با کارکرد در داخل روغن و خشک، یکی از بهترین گزینه های لنت ترمز صنعتی در دنیا میباشد. در کاخانه صنعتی ترمز ماشین لنت ورق بافته ای در ابعاد و ضخامت های مختلف قابل تولید است.