【기계설계】브레이크의 이해 2 - 내확브레이크

 마찰력의 방향에 대해 궁금하시거나 식을 세우는 방법을 보고 싶으시면 이전 글을 참고해주시기 바랍니다.

 http://engineershelp.tistory.com/431

 (브레이크 개요 및 블록브레이크)

 이번 글에서는 내확 브레이크를 다루어보겠습니다. 블록 브레이크를 잘 이해하셨다면 어렵진 않을 것이라고 생각됩니다. 캠이나 실린더 등이 추가되어 복잡해보일 수 있지만 힘의 방향과 기준점만 잘 설정한다면 블록 브레이크와 다를 바가 없습니다. 우선 그림을 보겠습니다.

 라이닝(Lining)은 마찰력을 극대화하기 위해 표면처리가 되어있는 부분입니다. 슈(Shoe)는 각각 O1, O2에 고정되어 있고 실린더(또는 캠)에 의해 밀리면서 라이닝부와 맞닿으면서 마찰력을 발생시킵니다. 이 마찰력이 곧 제동력이고 이는  가 됩니다. 제동토크(T )는 제동력에 드럼의 반지름(D/2)를 곱한 값으로 입니다.

 이제 식을 세워보겠습니다. 식을 세우는 방법은 아래와 같습니다.

1. 자유물체도를 그린다.
2. 기준이 되는 점을 정한다.
3. 시계방향이나 반시계방향 중 하나를 (+) 방향을 정한다.
4. 기준점에 대한 모멘트의 합=0으로 평형방정식을 세운다.

 이 때, 블록 브레이크와 다른 점은 슈의 고정점이 다르므로 따로 식을 세워줘야 한다는 점입니다. 이 점을 유의하며 아래를 봐주세요.

ⅰ) 기준점 O1에 대한 평형방정식

 1에서, 자유물체도는 위에 첨부한 그림으로 대체하겠습니다.

 2에서, 기준이 되는 점은 O1입니다.

 3에서, 편한 방향으로 (+)방향을 정합니다. 이 글에선 시계방향을 (+)방향으로 합니다.

 4에서, 각 힘에 의한 모멘트를 구하는 과정은 아래와 같습니다.

실린더를 통해 슈를 밀어내는 힘 F 는 시계방향이므로 부호는 (+), 기준점으로부터의 거리는 a. 따라서 Fa.

제동력 f1(=μP1)는 시계방향이므로 부호는 (+), 기준점으로부터의 거리는 c. 따라서 f1c.

브레이크를 누르는 힘 P1 는 반시계방향이므로 부호는 (-), 기준점으로부터의 거리는 b. 따라서 -P1b.

   

ⅱ) 기준점 O2에 대한 평형방정식

 1은 ⅰ과 같습니다.

 2에서, 기준이 되는 점은 O2입니다.

 3은 ⅰ과 같습니다.

 4에서, 각 힘에 의한 모멘트를 구하는 과정은 아래와 같습니다.

실린더를 통해 슈를 밀어내는 힘 F 는 반시계방향이므로 부호는 (-), 기준점으로부터의 거리는 a. 따라서 -Fa.

제동력 f2(=μP2)는 시계방향이므로 부호는 (+), 기준점으로부터의 거리는 c. 따라서 f2c.

브레이크를 누르는 힘 P2 는 시계방향이므로 부호는 (+), 기준점으로부터의 거리는 b. 따라서 P2b.

   

 블록 브레이크에서와 마찬가지로 F 에 대해 따로 정리하지 않겠습니다. 블록 브레이크에 비해 출제빈도는 떨어지지만 간혹 나온다는 점에서 한번쯤은 이해할 필요가 있다고 생각합니다.

 궁금하시거나 잘못된 것이 있다면 댓글 남겨주시기 바랍니다!