개념 한 쪽
브레이크는 회전부나 하중을 제어하여 기계의 안전을 확보하는 장치로서, 작동 원리와 형태에 따라 자동 하중 브레이크와 마찰식 브레이크로 구분한다고 이해한다.
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출제기준 단원 「브레이크」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 자동 하중 브레이크 판별 | 1 | 웜 기어의 자속 특성과 자동 하중 고정 기능을 연결하여 장치를 가려내기 |
| 재료별 특성 판단 | 1 | 합금의 첨가 원소가 내마모성·고탄성 등 특성에 미치는 영향을 가리기 |
| 제동 토크 계산 | 1 | 마찰계수·하중·반경 또는 평균 반경을 이용한 토크 계산 절차 적용하기 |
웜 브레이크는 웜 기어의 자속(self-locking) 특성을 이용한 제동 장치로서, 웜이 웜휠을 회전시키는 것은 가능하나 웜휠이 웜을 역구동하기 어려운 특징으로 자동 하중 브레이크로 쓰인다고 설명한다. 전원이 끊기거나 장치가 정지했을 때 하중이 아래로 떨어지지 않도록 자동으로 고정하는 용도로 엘리베이터 등에 적용한다고 기억한다.
단식 블록 브레이크의 제동 토크는 마찰계수와 블록이 드럼을 누르는 수직력, 그리고 드럼 반지름의 곱으로 결정된다고 한다. 즉 제동력 F는 μN으로 표현되고, 토크 T는 F에 반지름을 곱한 값으로 구한다고 숙지한다.
다판 클러치·다판 브레이크 등 다면 마찰계 장치는 토크 계산에서 마찰면 수와 평균 반경을 고려해야 한다고 한다. 다판 클러치의 토크 공식은 T = μ × W × Rm × n이며, 여기서 평균 반경 Rm은 (D + d) / 4로 정의된다고 암기한다.
브레이크 라이닝은 제동 성능의 안정성을 위해 내마멸성, 내열성, 기계적 강성 등을 갖추고 마찰계수가 작업 환경에서 일정하게 유지되는 것이 구비조건이라고 기억한다.
예1) 단식 블록 브레이크에서 직경 D=400 mm, 밀어붙이는 힘 W=150 kgf, 마찰계수 μ=0.3일 때 토크를 구하면 반지름 R=D/2=200 mm이므로 T = μ × W × R = 0.3 × 150 × 200 = 9000 kgf·mm라는 계산 절차를 적용한다.
예2) 다판 클러치에서 안지름 d=50 mm, 바깥지름 D=90 mm, 스러스트 하중 W=70 N, 마찰계수 μ=0.3, 마찰면 수 n=4일 때 평균 반경 Rm = (D + d) / 4 = (90 + 50) / 4 = 35 mm를 대입하여 T = μ × W × Rm × n = 0.3 × 70 × 35 × 4 = 2940 N·mm라는 계산 절차를 적용한다.
다음 중 자동 하중 브레이크 라고도 하는 것은?
정답 ③ · 문제는 자동 하중 브레이크로 불리는 장치를 묻고 있다. 웜기어 계열은 자기 역구동이 어려운 특성(self-locking)이 있어 정지 시 하중이 역으로 움직이는 것을 자동으로 억제하므로 자동 하중 브레이크로 간주된다.
웜 기어는 웜과 웜휠의 마찰력을 이용해 회전력을 전달하며, 역구동이 불가능해 자동 하중 브레이크 역할을 한다.
공압 요소 중회전 및 왕복운동 등의 운동부분의 밀봉에 사용되는 실의 총칭으로 정의되는 용어는?
정답 ② · 문제는 공압 요소에서 회전 및 왕복 운동의 밀봉에 사용되는 실을 총칭하는 용어를 묻고 있다. 회전축이나 왕복축의 밀봉에 사용되는 실 형태의 재료는 패킹이라고 부르며 펌프나 실린더의 축씰 등에 적용된다.
블록 브레이크 드럼 직경이 D=400[mm]이고 단식 브레이크블록을 밀어 붙이는 힘이 W=150[kgf]일 때 마찰계수가 μ=0.3이면 제동 토크는 몇[kgfㆍmm]인가?
정답 ④ · 블록 브레이크의 제동 토크(T)는 브레이크 블록이 드럼을 밀어 붙이는 힘(N 또는 W)과 마찰계수(μ), 그리고 드럼의 반경(R)의 곱으로 계산됩니다. 주어진 조건에서 밀어 붙이는 힘 W = 150[kgf], 마찰계수 μ = 0.3, 드럼 직경 D = 400[mm]이므로 반경 R = 200[mm]입니다.
제동 토크 T=μWR 공식에 마찰계수, 밀어붙이는 힘, 드럼 반경을 대입하여 계산한다.
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