हम सभी जानते हैं कि ब्रेक पेडल को नीचे धकेलने से कार धीमी हो जाती है। लेकिन ऐसा कैसे होता है? आपकी कार आपके पैर से उसके पहियों तक बल कैसे पहुंचाती है? यह बल को कैसे गुणा करता है ताकि यह कार जितनी बड़ी चीज को रोकने के लिए पर्याप्त हो?
जब आप अपने ब्रेक पेडल को दबाते हैं, तो आपकी कार एक द्रव के माध्यम से आपके पैर से ब्रेक तक बल पहुंचाती है। चूंकि वास्तविक ब्रेक के लिए आपके पैर से लगाए जाने वाले बल की तुलना में बहुत अधिक बल की आवश्यकता होती है, इसलिए आपकी कार को आपके पैर के बल को भी गुणा करना चाहिए। यह दो तरह से करता है:
- यांत्रिक लाभ (उत्तोलन)
- हाइड्रोलिक बल गुणन
ब्रेक घर्षण का उपयोग करके बल को टायरों तक पहुँचाते हैं , और टायर घर्षण का उपयोग करके उस बल को सड़क तक पहुँचाते हैं। इससे पहले कि हम ब्रेक सिस्टम के घटकों पर अपनी चर्चा शुरू करें, हम इन तीन सिद्धांतों को शामिल करेंगे:
- लाभ लें
- जलगति विज्ञान
- टकराव
हम अगले भाग में उत्तोलन और हाइड्रोलिक्स पर चर्चा करेंगे।
- उत्तोलन और हाइड्रोलिक्स
- टकराव
- एक साधारण ब्रेक सिस्टम
उत्तोलन और हाइड्रोलिक्स
नीचे दिए गए चित्र में, लीवर के बायें सिरे पर F बल लगाया जा रहा है। लीवर का बायां सिरा दाएं सिरे (X) से दोगुना लंबा (2X) है। इसलिए, लीवर के दाहिने सिरे पर 2F का बल उपलब्ध होता है, लेकिन यह उस दूरी (Y) से आधी दूरी पर कार्य करता है जो बायां छोर (2Y) चलता है। लीवर के बाएँ और दाएँ सिरों की सापेक्ष लंबाई बदलने से गुणक बदल जाते हैं।
किसी भी हाइड्रोलिक प्रणाली के पीछे मूल विचार बहुत सरल है: एक बिंदु पर लगाया गया बल एक असंपीड्य द्रव का उपयोग करके दूसरे बिंदु पर प्रेषित होता है , लगभग हमेशा किसी प्रकार का तेल। अधिकांश ब्रेक सिस्टम भी प्रक्रिया में बल को गुणा करते हैं। यहां आप सबसे सरल संभव हाइड्रोलिक सिस्टम देख सकते हैं:
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सरल हाइड्रोलिक सिस्टम
ऊपर की आकृति में, दो पिस्टन (लाल रंग में दिखाए गए) तेल से भरे दो ग्लास सिलेंडर (हल्के नीले रंग में दिखाए गए) में फिट होते हैं और एक दूसरे से तेल से भरे पाइप से जुड़े होते हैं। यदि आप एक पिस्टन पर नीचे की ओर बल लगाते हैं (इस चित्र में बायां एक), तो बल पाइप में तेल के माध्यम से दूसरे पिस्टन को प्रेषित किया जाता है। चूंकि तेल असंपीड्य है, दक्षता बहुत अच्छी है - लगभग सभी लागू बल दूसरे पिस्टन पर दिखाई देते हैं। हाइड्रोलिक सिस्टम के बारे में सबसे अच्छी बात यह है कि दो सिलेंडरों को जोड़ने वाला पाइप किसी भी लंबाई और आकार का हो सकता है, जिससे यह दो पिस्टन को अलग करने वाली सभी प्रकार की चीजों के माध्यम से सांप कर सकता है। पाइप कांटा भी कर सकता है, ताकि एक मास्टर सिलेंडर वांछित होने पर एक से अधिक गुलाम सिलेंडर चला सके, जैसा कि यहां दिखाया गया है:
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दो दासों के साथ मास्टर सिलेंडर
हाइड्रोलिक सिस्टम के बारे में दूसरी साफ बात यह है कि यह बल गुणन (या विभाजन) को काफी आसान बनाता है। यदि आपने हाउ ए ब्लॉक एंड टैकल वर्क्स या हाउ गियर रेशियो वर्क पढ़ा है , तो आप जानते हैं कि मैकेनिकल सिस्टम में दूरी के लिए ट्रेडिंग फोर्स बहुत आम है। हाइड्रोलिक सिस्टम में, आपको बस एक पिस्टन और सिलेंडर के आकार को दूसरे के सापेक्ष बदलना है, जैसा कि यहां दिखाया गया है:
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हाइड्रोलिक गुणन
ऊपर की आकृति में गुणन कारक निर्धारित करने के लिए, पिस्टन के आकार को देखकर शुरू करें। मान लें कि बाईं ओर पिस्टन 2 इंच (5.08 सेमी) व्यास (1-इंच / 2.54 सेमी त्रिज्या) है, जबकि दाईं ओर पिस्टन 6 इंच (15.24 सेमी) व्यास (3-इंच / 7.62 सेमी त्रिज्या) है। . दो पिस्टन का क्षेत्रफल पाई * r 2 . है. इसलिए बाएं पिस्टन का क्षेत्रफल 3.14 है, जबकि दाईं ओर पिस्टन का क्षेत्रफल 28.26 है। दाईं ओर का पिस्टन बाईं ओर के पिस्टन से नौ गुना बड़ा है। इसका मतलब है कि बाएं हाथ के पिस्टन पर लगाया गया कोई भी बल दाहिने हाथ के पिस्टन पर नौ गुना अधिक निकलेगा। इसलिए, यदि आप बाएं पिस्टन पर 100-पाउंड नीचे की ओर बल लगाते हैं, तो दाईं ओर 900-पाउंड ऊपर की ओर बल दिखाई देगा। एकमात्र पकड़ यह है कि दाहिने पिस्टन को 1 इंच (2.54 सेमी) बढ़ाने के लिए आपको बाएं पिस्टन को 9 इंच (22.86 सेमी) दबाना होगा।
इसके बाद, हम ब्रेक सिस्टम में घर्षण द्वारा निभाई जाने वाली भूमिका को देखेंगे।
टकराव
घर्षण इस बात का माप है कि एक वस्तु को दूसरी वस्तु पर सरकाना कितना कठिन है। नीचे दिए गए चित्र पर एक नज़र डालें। दोनों ब्लॉक एक ही सामग्री से बने हैं, लेकिन एक भारी है। मुझे लगता है कि हम सभी जानते हैं कि बुलडोजर के लिए कौन सा धक्का देना कठिन होगा।
यह समझने के लिए कि ऐसा क्यों है, आइए किसी एक ब्लॉक और तालिका पर करीब से नज़र डालें:
भले ही ब्लॉक नग्न आंखों से चिकने दिखते हों, लेकिन सूक्ष्म स्तर पर वे वास्तव में काफी खुरदरे होते हैं। जब आप ब्लॉक को टेबल पर नीचे सेट करते हैं, तो छोटी चोटियाँ और घाटियाँ एक साथ सिकुड़ जाती हैं, और उनमें से कुछ वास्तव में एक साथ जुड़ सकती हैं। भारी ब्लॉक का वजन इसे एक साथ और अधिक निचोड़ने का कारण बनता है, इसलिए इसे स्लाइड करना और भी कठिन होता है।
विभिन्न सामग्रियों में अलग-अलग सूक्ष्म संरचनाएं होती हैं; उदाहरण के लिए, स्टील के खिलाफ स्टील को स्लाइड करने की तुलना में रबर के खिलाफ रबर को स्लाइड करना कठिन है । सामग्री का प्रकार घर्षण के गुणांक को निर्धारित करता है , ब्लॉक को ब्लॉक के वजन पर स्लाइड करने के लिए आवश्यक बल का अनुपात। यदि हमारे उदाहरण में गुणांक 1.0 था, तो 100-पाउंड (45 किग्रा) ब्लॉक को स्लाइड करने के लिए 100 पाउंड बल, या 400-पाउंड ब्लॉक को स्लाइड करने के लिए 400 पाउंड (180 किग्रा) बल लगेगा। यदि गुणांक ०.१ था, तो १००-पाउंड ब्लॉक में स्लाइड करने के लिए १० पाउंड बल या ४००-पाउंड ब्लॉक को स्लाइड करने के लिए ४० पाउंड बल लगेगा।
तो किसी दिए गए ब्लॉक को स्थानांतरित करने के लिए जितना बल लगता है वह उस ब्लॉक के वजन के समानुपाती होता है। जितना अधिक वजन, उतनी ही अधिक शक्ति की आवश्यकता होती है। यह अवधारणा ब्रेक और क्लच जैसे उपकरणों के लिए लागू होती है , जहां एक कताई डिस्क के खिलाफ पैड दबाया जाता है। जितना अधिक बल पैड पर दबाता है, उतना ही अधिक रोकने वाला बल होता है।
गुणांकों
घर्षण के बारे में एक दिलचस्प बात यह है कि किसी वस्तु को ढीला रखने के लिए उसे फिसलने से रोकने के लिए आमतौर पर अधिक बल लगता है। स्थैतिक घर्षण का एक गुणांक होता है , जहाँ संपर्क में आने वाली दो सतहें एक दूसरे के सापेक्ष खिसकती नहीं हैं। यदि दो सतहें एक-दूसरे के सापेक्ष खिसक रही हैं , तो बल की मात्रा गतिशील घर्षण के गुणांक द्वारा निर्धारित की जाती है , जो आमतौर पर स्थैतिक घर्षण के गुणांक से कम होती है।
एक के लिए कार टायर , गतिशील घर्षण के गुणांक ज्यादा स्थैतिक घर्षण के गुणांक से कम है। जब संपर्क पैच सड़क के सापेक्ष फिसल नहीं रहा हो तो कार का टायर सबसे बड़ा कर्षण प्रदान करता है। जब यह फिसल रहा होता है (जैसे स्किड या बर्नआउट के दौरान), कर्षण बहुत कम हो जाता है।
एक साधारण ब्रेक सिस्टम
वास्तविक कार ब्रेक सिस्टम के सभी भागों में जाने से पहले, आइए एक सरलीकृत प्रणाली को देखें:
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आप देख सकते हैं कि पेडल से धुरी तक की दूरी सिलेंडर से धुरी तक की दूरी का चार गुना है, इसलिए पेडल पर बल सिलेंडर तक पहुंचने से पहले चार गुना बढ़ जाएगा।
आप यह भी देख सकते हैं कि ब्रेक सिलेंडर का व्यास पेडल सिलेंडर के व्यास का तीन गुना है। यह आगे बल को नौ से गुणा करता है। कुल मिलाकर, यह प्रणाली आपके पैर के बल को 36 गुना बढ़ा देती है। यदि आप पेडल पर 10 पाउंड बल लगाते हैं, तो ब्रेक पैड को निचोड़ते हुए पहिया पर 360 पाउंड (162 किग्रा) उत्पन्न होगा।
इस सरल प्रणाली में कुछ समस्याएं हैं। क्या होगा अगर हमारे पास रिसाव है ? यदि यह एक धीमी गति से रिसाव है, तो अंततः ब्रेक सिलेंडर को भरने के लिए पर्याप्त तरल पदार्थ नहीं बचेगा, और ब्रेक काम नहीं करेगा। यदि यह एक बड़ा रिसाव है, तो पहली बार जब आप ब्रेक लगाते हैं तो सारा द्रव रिसाव को बाहर निकाल देगा और आपको पूरी तरह से ब्रेक फेल हो जाएगा।
आधुनिक कारों पर मास्टर सिलेंडर इन संभावित विफलताओं से निपटने के लिए डिज़ाइन किया गया है। अधिक जानने के लिए, मास्टर सिलिंडर और कॉम्बिनेशन वाल्व कैसे काम करते हैं , और ब्रेक श्रृंखला के बाकी लेख (अगले पृष्ठ पर लिंक देखें) पर लेख देखना सुनिश्चित करें।
