Kap. 5 - Bremser og clutcher

Brems og clutch virkemåte

En slags friksjonsforbindelse som reduserer hastighet til en maskin.
De transformerer bevegelsesenergi til varme gjennom mekanisk friksjon.

Hva er noen typiske bremser/clutcher?

-Skivebrems
-Trommel/bakkebrems
-Båndbrems

Hva er forskjellen mellom en brems og en clutch?

Clutch: Kobler sammen to roterende deler for å overføre dreiemoment og rotasjon fra en drivende til en drevet aksling.

Brems: Kobler en roterende del sammen med en stasjonær del for å redusere rotasjonshastigheten eller stanse bevegelsen.

Begge baserer seg på friksjonsloven: Ff​ = nu⋅FN​

Hvordan funker en skivebrems?

Klosser presses aksialt.

En bremseskive roterer sammen med akslingen.
Bremseklosser presses aksialt mot hver side av skiven ved hjelp av et kaliper. Friksjonen mellom klossene og skiven skaper et bremsemoment. Når bremsetrykket fjernes, avtar klemkraften.

Vanligvis ikke selvbelastende.

Hva er en sentrifugalclutch?

Dette er en clutch ikke en brems. Sentrifugalkraft presser sko utover.

Clutchen har sko som roterer sammen med en drivende aksling. Når turtallet (rpm) øker, vil sentrifugalkraften presse skoene utover. Ved tilstrekkelig turtall kommer skoene i kontakt med innsiden av en trommel.
Friksjonen overfører dreiemoment til den drevne akslingen.
Når turtallet synker, trekker fjærene skoene tilbake og clutchen kobles ut.

Selvbelastende? Ikke nødvendigvis. Sentrifugalkraften skaper normalkraften, mens selvbelastning bare oppstår dersom friksjonskraften bidrar til å øke denne ytterligere.

Hva er en trommelbrems/bakkebrems?

Sko presses utover.

En trommel roterer sammen med akslingen eller hjulet. To bremsesko (bakker) presses utover mot innsiden av trommelen.
Friksjonen mellom trommelen og bremseskoene skaper et bremsemoment som reduserer rotasjonshastighet. Når bremsekraften fjernes, trekker fjærer skoene tilbake.

Med 2 bremsesko kan den konstrueres med to selvbelastende, to selvavlastende og mange andre varianter avhengig av hvor man påfører kraft og hvor mang hengsler bremseskoene.

Hvordan funker en båndbrems?

Bånd strammes rundt trommelen.

Et fleksibelt bånd ligger rundt deler av en roterende trommel. Når båndet strammes, presses det mot trommelen.
Friksjonen mellom båndet og trommelen skaper et bremsemoment. Båndet får en stram side og en slakk side.

Selvbelastende? Ja, i enkelte konstruksjoner. Friksjonen kan bidra til å stramme båndet ytterligere, avhengig av rotasjonsretning og hvordan båndet aktiveres.

Hva er forskjellen mellom en sentrifugalclutch og en trommelbrems?

Bremseskoene roterer i en sentrifugalclutch, mens i en trommelbrems er bremseskoene stasjonære.

Trommelbrems og sentrifugalclutch kan se ganske like ut fordi begge bruker sko som presses utover mot en trommel. Forskjellen er at trommelbremsen bruker friksjon til å motvirke rotasjon, mens sentrifugalclutchen bruker friksjon til å overføre rotasjon mellom to akslinger.

Hva vil det si at en clutch eller brems er selvbelastende?

I en selvbelastende brems vil friksjonskraften skape et moment som presser bremseskoen enda hardere mot trommelen eller bremseskiven. Dermed øker normalkraften N og deretter friksjonskraften. Dette betyr at mindre aktiveringskraft er nødvendig. Du trenger altså mindre tre kraft for å oppnå samme bremsemoment.

Om rotasjonsretning skaper et friksjonsmoment som trekker skoene vekk fra trommelen vil den være selvavlastende.

Hvilke clucther og bremser er hovedsakelige selvbelastende?

1. Trommelbrems med bremsesko - avhengig av rotasjonsretning. Dette er avhengig av hvor bremseskoen er festet og hvor friksjonskraften og dens moment virker.

2. Båndbrems - friksjonskraften bidrar til å stramme båndet rundt trommelen.

3. Trommelclutch med sko i enkelte konstruksjoner

Hva er formelen for nødvendig bremsemoment og bremsekraft?

Hva er formel for jevnt fordelt trykk?

Hva er formel for jevnt fordelt slitasje?

Hva er formel for moment på trommelbrems?

Hva er noen fordeler og ulemper ved en trommelbrems?

Fordeler:

• Høy servovirkning gir kraftig bremsemoment med lav aktiveringskraft.

• Lukket hus som beskytter friksjonsbelegget mot smuss og vann.

• Enkel og billig mekanisk integrasjon av parkeringsbrems.

Ulemper:

• Dårlig varmeavledning fører raskt til overoppheting og fading.

• Ujevn bremserespons ved fuktighet og temperatursvingninger.

• Mer komplisert justering og vedlikehold.

Hva er noen fordeler og ulemper ved en skivebrems?

Fordeler:

• Utmerket varmeavledning og høy motstandskraft mot bremsefading.

• Jevn og lineær bremserespons (ingen servovirkning gjør den forutsigbar og lett å dosere).

• God selvrensing for vann og partikler på grunn av rotasjonen.

• Lettvint inspeksjon og raskt bytte av slitasjebelegg.

Ulemper:

• Ingen selvforsterkende effekt; krever høy klemkraft og servoforsterker.

• Friksjonsflatene er åpne for ytre korrosjon og veisalt.

• Mer krevende håndbremsmekanisme.

Hva er Euler - Eytelwein formel for båndbrems og hva beregner den?

Beskriver sammenhengen mellom kreftene i et friksjonsbånd over en trommel: F1F2=eμ⋅βF2​F1​​=eμ⋅β der:

• F1F1​ er kraften i den stramme parten

• F2F2​ er kraften i den slakke parten

• μμ er friksjonskoeffisienten

• ββ er omslutningsvinkelen i radianer

Bremsemomentet er: Tb=(F1−F2)⋅r=F2⋅(eμ⋅β−1)⋅rTb​=(F1​−F2​)⋅r=F2​⋅(eμ⋅β−1)⋅r

Begrepet bremsefading (fading) og årsak til svikt

En markant reduksjon av friksjonskoeffisienten μμ som oppstår når friksjonsbelegget overopphetes under hard eller langvarig bremsing.

• Fører til drastisk redusert bremsemoment til tross for uendret aktiveringskraft.

• Kan forårsake koking av bremsevæske (damplås) og termisk vridning av bremseskiven.

• Motvirkes ved ventilasjon, bedre legeringer og varmebestandige bremsebelegg.

Selvlåsing (self-locking) i bremser

En tilstand i en selvbelastende brems der friksjonskraftens moment er like stort som eller større enn normalkraftens moment.

• Fører til at nødvendig aktiveringskraft blir null eller negativ:   Fa=MN−Mfc≤0Fa​=cMN​−Mf​​≤0

• Bremsen biter seg fast automatisk og låser rotasjonen fullstendig uten mulighet for dosering eller utkobling før rotasjonen stanser.

• Unngås ved å sikre tilstrekkelig geometrisk sikkerhetsmargin slik at MN>MfMN​>Mf​ selv for teoretisk maksimal friksjonskoeffisient (μmax⁡μmax​).