بطانة الفرامل

تُعد بطانات الفرامل هي الأسطح القابلة للاستهلاك في أنظمة الفرامل ، مثل فرامل الأسطوانة وفرامل القرص المستخدمة في مركبات النقل.

ابتكرت بيرثا بنز (زوجة كارل بنز ، مخترع أول سيارة حاصلة على براءة اختراع) بطانات الفرامل خلال رحلتها الطويلة بالسيارة ، الأولى من نوعها في العالم، في أغسطس 1888، عندما طلبت من صانع أحذية تثبيت الجلد على وسادات الفرامل. وطُوّرت أولى بطانات الفرامل المصنوعة من الأسبستوس عام 1908 على يد هربرت فرود . ^{[ 1 ]} ورغم أن فرود كان أول من استخدم بطانات الفرامل المصنوعة من الأسبستوس، فقد اختُبرت خصائص تبديد الحرارة للألياف من قبل علماء مختلفين، من بينهم كيميائي المواد جويليم برايس، الذي أجرى معظم أبحاثه واختباراته في كامبريدج بالمملكة المتحدة، وفي مؤسسات مختلفة ممولة من كامبريدج.

تتكون بطانات الفرامل من مادة ناعمة نسبيًا ولكنها متينة ومقاومة للحرارة، ذات معامل احتكاك ديناميكي عالٍ (ويُفضل أن يكون لها معامل احتكاك سكوني مماثل)، وتُثبّت عادةً على دعامة معدنية صلبة باستخدام مواد لاصقة أو مسامير مقاومة للحرارة العالية. يُطلق على المجموعة الكاملة (بما في ذلك البطانة والدعامة) اسم وسادة الفرامل أو حذاء الفرامل . يتراوح معامل الاحتكاك الديناميكي "μ" لمعظم وسادات الفرامل القياسية عادةً بين 0.35 و0.42. هذا يعني أن قوة 1000 نيوتن على الوسادة ستُنتج قوة كبح تقارب 400 نيوتن. توجد بعض وسادات السباق ذات معامل احتكاك ديناميكي عالٍ جدًا يتراوح بين 0.55 و0.62، وتتميز بأداء ممتاز في درجات الحرارة العالية. تحتوي هذه الوسادات على نسبة عالية من الحديد، وعادةً ما تتفوق في الأداء على أي وسادة أخرى تُستخدم مع أقراص الفرامل الحديدية. على الرغم من أن هذه الوسادات ذات معامل الاحتكاك الديناميكي العالي تتآكل هي والأقراص بشكل أسرع، إلا أنها تُعد بديلاً جيدًا واقتصاديًا للمواد الأكثر تكلفة.

باستخدام مكابح الدراجات الهوائية كمثال، يكون الغلاف المعدني هو الدعامة الميكانيكية، بينما تكون البطانة هي الجزء المطاطي الذي يلامس حواف العجلات عند الضغط على المكابح. في معظم تطبيقات المركبات الحديثة، يكون النظام متطابقًا من حيث المبدأ، باستثناء استبدال حواف العجلات بأقراص فولاذية صلبة (أو أحيانًا من معادن أخرى) . علاوة على ذلك، يُدمج عادةً لسان معدني في مجموعة الوسادات. يلامس هذا اللسان الأقراص الدوارة عندما تتآكل البطانات، مُصدرًا صوتًا مزعجًا يُنبه السائق إلى ضرورة صيانة المكابح.

بما أن البطانة هي جزء من نظام الفرامل الذي يحول الطاقة الحركية للمركبة إلى حرارة، فيجب أن تكون البطانة قادرة على تحمل درجات الحرارة العالية دون تآكل مفرط (مما يؤدي إلى استبدال متكرر) أو انبعاث غازات (مما يسبب تلاشي الفرامل ، أي انخفاض قوة التوقف للفرامل).

نظراً لفعاليته، كان الأسبستوس الكريسوتيلي يُستخدم غالباً كمكون في بطانات الفرامل. مع ذلك، أظهرت دراسات، منها دراسة صادرة عن المعاهد الوطنية للصحة عام ١٩٨٩، أن نسبةً مرتفعةً بشكلٍ غير معتاد من ميكانيكيي الفرامل مصابون بورم المتوسطة الجنبي والبريتوني ، وكلاهما مرتبط بالتعرض للكريسوتيلي والأسبستوس. ^{[ ٢ ]} توصي سلطات الصحة العامة عموماً بتجنب استنشاق غبار الفرامل، ^{[ ٣ ]} وقد حُظر الكريسوتيلي في العديد من الدول المتقدمة، مثل أستراليا في أواخر عام ٢٠٠٣، ^{[ ٤ ]} كما استُبدل الكريسوتيلي تدريجياً في معظم بطانات ووسادات الفرامل بألياف أخرى مثل الأراميدات الاصطناعية . تحظر معظم دول العالم الآن استخدام بطانات الفرامل المصنوعة من الأسبستوس حفاظاً على صحة الإنسان وحمايةً للبيئة. وتُعدّ التركيبات الخالية من الأسبستوس الخيار الأمثل لمعظم الناس.

عند تآكل بطانة الفرامل، يلامس الجزء الخلفي أو المسامير الدوارات أو الأسطوانات أثناء الكبح، مما يُسبب غالبًا تلفًا يستدعي إعادة تشكيل أو استبدال الأسطوانات أو الدوارات. صُمم صوت صرير مزعج صادر عن لسان التحذير كإشارة صوتية نموذجية تدل على ضرورة استبدال تيل الفرامل؛ وقد تحتوي بعض المركبات أيضًا على مؤشرات كهربائية لتآكل الفرامل. في حال تجاهل صوت الصرير أو مؤشر التآكل لفترة طويلة، سيؤدي ذلك إلى تلف الأسطوانة أو الدوار (عادةً ما يكون مصحوبًا بصوت أو إحساس طحن مزعج) بالإضافة إلى انخفاض كفاءة الكبح.

قد تتلوث بطانة الفرامل بالزيت أو سائل الفرامل المتسرب. من الأعراض الشائعة اهتزاز الفرامل، حيث تهتز الوسادات نتيجة احتكاك البطانة بسطح القرص وانفصالها عنه. الحل هو إصلاح مصدر التلوث وتنظيفه، واستبدال الوسادات التالفة، وربما إعادة تسوية سطح الأقراص أو استبدالها إذا كانت تالفة.

في مجال إصلاح السيارات، يمكن للمستهلكين شراء وسادات فرامل بضمان مدى الحياة. تتميز هذه الوسادات ببطانة أكثر صلابة من وسادات الفرامل التقليدية، مما قد يؤدي إلى تآكل مفرط في أقراص أو أسطوانات الفرامل، التي تُعدّ أغلى ثمناً. لذا، ينبغي على المستهلكين التأكد من أن وسادات الفرامل الجديدة المُركّبة هي تلك المُحددة أو المُورّدة من قِبل الشركة المُصنّعة للسيارة.

يُنصح دائمًا باستبدال وسادات الفرامل في أزواج على جانبي السيارة، لأن اختلاف سماكة البطانة (وربما أنواع المواد) يُسبب فرملة غير متساوية، مما يجعل السيارة تنحرف باتجاه الفرامل الأكثر فعالية. في معظم السيارات، يُعد استبدال الوسادات (وبالتالي البطانات) أمرًا سهلاً بالنسبة للميكانيكي، إذ يتطلب الحد الأدنى من الأدوات والوقت ، فالبطانات مصممة لتكون قابلة للاستهلاك، وبالتالي يسهل صيانتها.

توجد بطانات الفرامل في كل مكان تقريبًا توجد فيه أنظمة فرامل وقوابض، بدءًا من فرامل الأمان في المصاعد وصولًا إلى فرامل المغزل داخل جهاز تسجيل الفيديو . غالبًا ما يختلف شكلها وموادها، لكن المبدأ واحد.

توجد أنظمة مختلفة لتصنيف بطانات الفرامل. النظام الأكثر استخداماً في أوروبا هو نظام ترقيم WVA . ^{[ 5 ]}

• قائمة قطع غيار السيارات

• بطانات الفرامل للمركبات النموذجية