Engineering
Барабанный тормоз и самоусиление
Тормозите колесо с 72 км/ч и прочтите нормальные силы двух колодок: ведущая колодка прижимается трением сама и несёт большую часть момента; без трения усиление исчезает, а когда μ достигает c/b, колодка самозаклинивается. Пустите барабан назад на тормозе с двумя ведущими колодками и потеряйте большую часть момента; затем держите спуск минутами и смотрите, как барабан греется, накладка слабеет и машина разгоняется.
Что происходит
Две колодки на шарнирах внизу опорного щита прижимаются к барабану одним колёсным цилиндром. Баланс моментов колодки относительно шарнира, F·a ± μ·N·b = N·c, даёт ведущей колодке N = F·a/(c − μ·b), а ведомой N = F·a/(c + μ·b): трение само прижимает ведущую колодку — самоусиление — и заклинивает её, когда μ·b достигает c. Симплексный тормоз сохраняет момент в обе стороны; дуплексный имеет обе колодки ведущими вперёд и обе ведомыми назад. Барабан останавливает долю 300 кг автомобиля через колесо 0,3 м или держит её на спуске: трение греет барабан 8 кг, конвекция его охлаждает, а выше 150 °C накладка линейно теряет до половины трения, так что долгий спуск уходит в разгон.
Что попробовать
Прочтите нормальные силы ведущей и ведомой колодок при одном усилии цилиндра, затем задайте трение нулём и выше c/b. Попробуйте дуплексную схему назад и подержите спуск три минуты.
Модель и её ограничения
Статика коротких колодок с постоянными плечами, трение независимо от скорости, кроме теплового ослабления, сосредоточенная температура барабана, без проскальзывания шины. Не паспорт тормоза.
Уравнения модуля
Уравнения N_lead = F·a/(c − μ·b), N_trail = F·a/(c + μ·b) T = μ·(N_lead + N_trail)·R, μ_lock = c/b J·dω/dt = T_g − T, s = v_0²/(2a) m_d·c_p·dΘ/dt = T·ω − h·(Θ − Θ_0)
