기계설계레포트

목차

1.축

2.캠

본문내용

브레이크의 회전력(마찰력)
: 브레이크 축과 브레이크 블록과의 사이압력 , : 브레이크봉의 끝에 가하는 힘 ,
: 브레이크 축과 브레이크 블록과의 마찰계수라 하면 토크 는
브이(V) 블록 브레이크
브레이크 레버에 가하는 작은 힘Q로 큰 제동력을 얻기 위해, 앞서의 평블록보다 쐐기작용을 할 수 있는 V블록을 사용한다.
홈의 각이 인 V홈에 쐐기형 블록을 힘 Q로 브레이크 드럼에 밀어붙이고, 경사면에 수직한 힘을 , 마찰 계수를 라고 하면
쐐기형 블록을 미는 힘Q는
블록 경사면에 수직한 힘
은
마찰력으로 인한 브레이크 제동력는
복식 블록 브레이크(double block brake)
제2형식의 블록 2개를 대칭으로 배치하여 양쪽에서 브레이크 드럼을 밀어 붙여서 제동력이 균형을 이루게 하여, 축과 베어링에 굽힘 모멘트와 하중이 작용하지 않도록 한 것을 복식 블록 브레이크라 한다.
브레이크 제동력 이므로
밴드 브레이크
회전 드럼 주위에 부분적으로 감싸고 있는 강 밴드로 구성되며 마모되면 교환하는 마찰재 라이닝을 가지고 있다. 힘 P를 레버에 가하면 드럼 주위의 밴드를 조여서 운동에 대한 저항력을 준다.
- 단일 밴드 브레이크(simple band brake) : 밴드 브레이크는 풀리 - 벨트 시스템과 유사한 방법으로 작동한다. 과 를 각각 긴장 밴드와 이완 밴드라고 부르며 저항 토크는 마찰력에 의해 공급된다.
: 드럼 반경(mm)
과 의 관계는 원심력 요소가 없는 평 벨트 풀리 시스템에서 사용했던 것과 같다.
: 밴드의 드럼에 대한 접촉각
: 마찰계수
모멘트의 합
드럼의 회전이 반시계방향으로 바뀌면 마찰력은 반대이며 힘, 는 역이 된다. 큰 힘 을 점 D에 가해야 하며, 이는 P가 커져야 한다는 의미이다. 실제에서 치수 a는 지름과 거의 같지 않으며 레버 암 부분에서 길이 l은 길이 a의 약 10배로 한다.
- 차동 밴드 브레이크(differential band brake) : 레버가 힘 P에 의해 시계 방향으로 움직이며 레버의 단면 b로 움직이기 때문에 이 형상은 단일 밴드 브레이크보다 덜 효과적이다. 은 P를 도우며 는 P를 방해한다. 실제로 비 는 같으며 그 효과는 마찰력은 동일하지만 과 는 작아진다.
a : 지주(핀 A)로부터 이완측 힘 까지의 거리
b : 핀 A로부터 긴장측 힘 까지의 거리
: 핀 A로부터 적용력 P까지의 거리
치수 a/b는 힘 혹은 보다 커야 하며 그렇지 않을 경우 브레이크는 록-업 된다. 레버 암에서의 힘에 대한 모멘트의 합은
* 자동차 드럼 브레이크
브레이크의 가장 일반적인 사용은 자동차의 휠 브레이크에서이다.
- 듀오 서보 드럼 브레이크
1. 단 하나의 앵커 핀이 사용되며 작동 실린더 부근에 위치한다.
2. 경첩식인 부동 링크가 라이닝 재료가 부착되어 있는 두 개의 브레이크 슈의 하부 앤드를 연결한다.
3. 실린더가 회전하는 드럼에 대하여 전진 슈를 움직일 때 마찰은 슈를 드럼 주위로 잡아당긴다.
4. 회전 마찰력은 부동 링크를 통과하여 다른 슈로 가며, 드럼 반대쪽으로 힘을 가한다.
5. 부동 링크를 통한 운동을 서보작용(servo action)이라고 한다.
브레이크 페달을 밟으면 실린더는 오일을 각각의 휠 실린더로 보내고, 휠 실린더가 확장되어 브레이크 슈를 작동시키고, 슈는 각 휠의 드럼에 대하여 힘을 가하여 지연 토크를 만든다. 브레이크 페달을 놓으면 긴장 스프링이 실린더를 원래의 위치로 수축시킨다.
현대 자동차는 하나의 마스터 실린더로 두 개의 리어 휠 실린더를 작동시키고 또 하나의 마스터 실린더로 두 개의 프런트 휠 실린더를 작동시키는 복 유압 제동 계통을 사용한다. 이 시스템은 독립적인 작동이 가능하여 안전성이 높다.
나사 브레이크
하중에 의한 치차 a의 피치원주 상에 걸리는 힘을 , 치차 a의 피치원의 지름을 , 스러스트 하 중을 , 나사의 평균 반지름을 , 마찰면의 수를 , 마찰면의 평균 반지름을 , 마찰계수를 , 나사의 리드각을 ,나사의 마찰각을 라고하면 감아올릴 때 필요한 토르크 이라하면
이다.
또 마찰력이 충분히 작용하여 하중이 자유낙하하지 않기 위한 필요조건은 아래와 같다.
감아 내릴 때 필요한 토르크는 이다.
캠 브레이크
하중의 자유낙하를 방지하면서 감아 내릴 수 있는 브레이크이다.
원심 브레이크
감아 내리기 속도를 자동적으로 일정하게 하기 위하여 사용되는 감아 내리기용 브레이크이다.
전자기 브레이크
조작력은 스프링의 힘이 지만, 전자석에 의하여 스프링의 힘을 완화시켜 브레이크를 푸는 것이다. 따라서 정전의 경우에는 자동적으로 브레이크가 작용하게 되므로 윈치, 크레인, 엘리베이터 등에 사 용된다.
래칫 휠
래칫 휠은 회전 운동 또는 병진 운동을 일정한 간격이나 주기를 가지는 회전이나 병진 운동으로 바꾸는데 이용되며, 역전을 방지하기 위하여 일방향 클러치, 분할 작용 등에도 이용된다.
외측 래칫 휠
래치 휠의 바깥쪽에 이를 가진 외측 래칫 휠을 나타낸 것으로 A는 래칫 휠, B는 포올이며 래칫 휠 이 화살방향으로 회전하는 것은 허용하고, 그 역전은 방지한다.
이의각도 는 마찰각 보다 크게 하여, 포올이 이 뿌리에 확실하게 미끄러져 들어가도록 한다. 포 올은 하중에 충분히 견딜수 있고, 확실히 작용하여 포올이 래칫 휠에 잘 걸려 있어야 한다. =0.15~0.20이라하면, 는 15정도가 되어야 한다.
여기서, 포올에 걸리는 힘을 , 래칫 휠에 걸리는 토르크를 , 래칫 휠의 잇수를 , 래칫 휠의 이 의 피치를 , 이의 높이를 , 래칫 휠 외접의 지름을 , 래칫 휠의 폭을 , 이에 걸리는 면 압력을 라하면, 이다.
이뿌리의 굽힘 모멘트를 , 허용 굽힘 응력을 , 이뿌리의 두께를 , 이 끝의 두께를 c 라고 할 때
보통 로 잡고, 이것을 위 식에 대입하여 정리하면,
라고 하면 이다.
내측 래칫 휠
래칫 휘의 내측에 이를 가지므로 소형으로 된다. 이것은 큰 장소를 필요하지 않아서 편리하나, 포 올을 래칫 휠의 이끝원의 접선 상에 놓을 수 없으므로 접선과 이루는 각 로 하고, 이의 모 양은 접촉각 만큼 반지름 방향으로부터 경사 시킨다.
내측 래칫 휠의 경우에는 이 끝의 두께 로 하여 계산하면 이다.

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기계설계,   캠,   축