Hoe remmen werken

  • Gyles Lewis
  • 0
  • 2661
  • 599
De indeling van een typisch remsysteem. Zie meer foto's van remmen.

We weten allemaal dat een auto tot stilstand komt door het rempedaal in te drukken. Maar hoe gebeurt dat? Hoe brengt uw auto de kracht van uw been over op zijn wielen? Hoe vermenigvuldigt het de kracht zodat het voldoende is om zoiets groots als een auto te stoppen??

Wanneer u uw rempedaal intrapt, brengt uw auto de kracht van uw voet via een vloeistof over op de remmen. Omdat de eigenlijke remmen een veel grotere kracht vereisen dan u met uw been zou kunnen uitoefenen, moet uw auto ook de kracht van uw voet vermenigvuldigen. Het doet dit op twee manieren:

  • Mechanisch voordeel (hefboomwerking)
  • Hydraulische krachtvermenigvuldiging

-De remmen brengen de kracht met behulp van wrijving, en de banden brengen die kracht ook met behulp van wrijving over op de weg. Voordat we onze bespreking over de componenten van het remsysteem beginnen, zullen we deze drie principes behandelen:

  • Hefboomwerking
  • Hydraulica
  • Wrijving

We bespreken hefboomwerking en hydraulica in de volgende sectie.

Inhoud
  1. Hefboomwerking en hydrauliek
  2. Wrijving
  3. Een eenvoudig remsysteem
Het pedaal is zo ontworpen dat het de kracht van je been meerdere keren kan vermenigvuldigen voordat er zelfs maar enige kracht wordt overgebracht op de remvloeistof.

-In onderstaande figuur wordt een kracht F uitgeoefend op het linker uiteinde van de hefboom. Het linker uiteinde van de hendel is twee keer zo lang (2x) als het rechter uiteinde (X). Daarom is aan de rechterkant van de hendel een kracht van 2F beschikbaar, maar deze werkt over de helft van de afstand (Y) die de linkerkant beweegt (2Y). Door de relatieve lengtes van de linker- en rechterkant van de hendel te veranderen, worden de vermenigvuldigers gewijzigd.

Het basisidee achter elk hydraulisch systeem is heel eenvoudig: kracht die op een bepaald punt wordt uitgeoefend, wordt overgebracht naar een ander punt met een onsamendrukbare vloeistof, bijna altijd een soort olie. De meeste remsystemen vermenigvuldigen ook de kracht in het proces. Hier ziet u het eenvoudigst mogelijke hydraulische systeem:

Deze inhoud is niet compatibel op dit apparaat.

Eenvoudig hydraulisch systeem

In de bovenstaande afbeelding zijn twee zuigers (rood weergegeven) in twee met olie gevulde glazen cilinders (lichtblauw weergegeven) en met een met olie gevulde buis met elkaar verbonden. Als je een neerwaartse kracht uitoefent op één zuiger (de linker, in deze tekening), dan wordt de kracht via de olie in de leiding op de tweede zuiger overgebracht. Omdat olie onsamendrukbaar is, is de efficiëntie erg goed - bijna alle uitgeoefende kracht verschijnt op de tweede zuiger. Het mooie van hydraulische systemen is dat de buis die de twee cilinders verbindt elke lengte en vorm kan hebben, waardoor hij door allerlei dingen kan slingeren die de twee zuigers van elkaar scheiden. De buis kan ook worden gevorkt, zodat één hoofdcilinder indien gewenst meer dan één hulpcilinder kan aandrijven, zoals hier weergegeven:

Deze inhoud is niet compatibel op dit apparaat.

Hoofdcilinder met twee slaven

Het andere leuke van een hydraulisch systeem is dat het krachtvermenigvuldiging (of -deling) vrij eenvoudig maakt. Als je hebt gelezen hoe een blok en aanpak werkt of hoe overbrengingsverhoudingen werken, dan weet je dat het ruilen van kracht voor afstand heel gebruikelijk is in mechanische systemen. In een hydraulisch systeem hoeft u alleen de grootte van de ene zuiger en cilinder ten opzichte van de andere te wijzigen, zoals hier wordt weergegeven:

Deze inhoud is niet compatibel op dit apparaat.

Hydraulische vermenigvuldiging

Om de vermenigvuldigingsfactor in de bovenstaande afbeelding te bepalen, kijkt u eerst naar de grootte van de zuigers. Stel dat de zuiger aan de linkerkant een diameter van 2 inch (5,08 cm) heeft (straal van 1 inch / 2,54 cm), terwijl de zuiger aan de rechterkant een diameter heeft van 6 inch (15,24 cm) (een straal van 3 inch / 7,62 cm) . De oppervlakte van de twee zuigers is Pi * r2. Het oppervlak van de linker zuiger is dus 3,14, terwijl het oppervlak van de rechter zuiger 28,26 is. De zuiger aan de rechterkant is negen keer groter dan de zuiger aan de linkerkant. Dit betekent dat elke kracht die op de linker zuiger wordt uitgeoefend, negen keer zo groot wordt op de rechter zuiger. Dus als u een neerwaartse kracht van 100 pond op de linkerzuiger uitoefent, verschijnt er aan de rechterkant een opwaartse kracht van 900 pond. De enige vangst is dat je de linkerzuiger 9 inch (22,86 cm) moet indrukken om de rechterzuiger 1 inch (2,54 cm) omhoog te brengen.

Vervolgens kijken we naar de rol die wrijving speelt in remsystemen.

Wrijvingskracht versus gewicht

-Wrijving is een maatstaf voor hoe moeilijk het is om het ene object over het andere te schuiven. Bekijk de onderstaande afbeelding. Beide blokken zijn gemaakt van hetzelfde materiaal, maar één is zwaarder. Ik denk dat we allemaal weten welke het moeilijker zal zijn voor de bulldozer om te duwen.

Om te begrijpen waarom dit zo is, laten we een van de blokken en de tabel eens nader bekijken:

Omdat wrijving op microscopisch niveau bestaat, is de hoeveelheid kracht die nodig is om een ​​bepaald blok te verplaatsen evenredig met het gewicht van dat blok.

Hoewel de blokken er met het blote oog glad uitzien, zijn ze eigenlijk vrij ruw op microscopisch niveau. Wanneer u het blok op de tafel legt, worden de kleine pieken en dalen samengeperst, en sommige kunnen zelfs aan elkaar lassen. Het gewicht van het zwaardere blok zorgt ervoor dat het meer samenklemt, dus het is nog moeilijker om te schuiven.

Verschillende materialen hebben verschillende microscopische structuren; Zo is het moeilijker om rubber tegen rubber te schuiven dan om staal tegen staal te schuiven. Het type materiaal bepaalt de wrijvingscoëfficiënt, de verhouding tussen de kracht die nodig is om het blok te schuiven en het gewicht van het blok. Als de coëfficiënt in ons voorbeeld 1,0 was, zou er 100 pond kracht nodig zijn om het blok van 100 pond (45 kg) te verschuiven, of 400 pond (180 kg) kracht om het blok van 400 pond te verschuiven. Als de coëfficiënt 0,1 was, zou het 10 pond kracht kosten om naar het blok van 100 pond te glijden of 40 pond kracht om het blok van 400 pond te schuiven.

Dus de hoeveelheid kracht die nodig is om een ​​bepaald blok te verplaatsen, is evenredig met het gewicht van dat blok. Hoe meer gewicht, hoe meer kracht er nodig is. Dit concept is van toepassing op apparaten als remmen en koppelingen, waarbij een blokje tegen een draaiende schijf wordt gedrukt. Hoe meer kracht er op het kussen wordt gedrukt, hoe groter de remkracht.

Coëfficiënten

-Een interessant aspect van wrijving is dat er meestal meer kracht nodig is om een ​​voorwerp los te maken dan om het te laten glijden. Er is een coëfficiënt van statische wrijving, waarbij de twee contactvlakken niet ten opzichte van elkaar verschuiven. Als de twee oppervlakken ten opzichte van elkaar verschuiven, wordt de hoeveelheid kracht bepaald door de dynamische wrijvingscoëfficiënt, die meestal lager is dan de statische wrijvingscoëfficiënt.

Voor een autoband is de dynamische wrijvingscoëfficiënt veel lager dan de statische wrijvingscoëfficiënt. De autoband biedt de meeste tractie wanneer het contactvlak niet verschuift ten opzichte van de weg. Wanneer het glijdt (zoals tijdens een slip of een burn-out), wordt de tractie sterk verminderd.

Voordat we ingaan op alle onderdelen van een echt autoremsysteem, laten we eens kijken naar een vereenvoudigd systeem:

Deze inhoud is niet compatibel op dit apparaat.

Je kunt zien dat de afstand van het pedaal tot het draaipunt vier keer de afstand van de cilinder tot het draaipunt is, dus de kracht op het pedaal wordt met een factor vier vergroot voordat deze op de cilinder wordt overgebracht.

Je kunt ook zien dat de diameter van de remcilinder driemaal de diameter van de pedaalcilinder is. Dit vermenigvuldigt de kracht verder met negen. Alles bij elkaar verhoogt dit systeem de kracht van uw voet met een factor 36. Als u 10 pond kracht op het pedaal zet, wordt 360 pond (162 kg) gegenereerd op het wiel dat de remblokken samenknijpt..

Er zijn een aantal problemen met dit eenvoudige systeem. Wat als we een lek? Als het een langzaam lek is, zal er uiteindelijk niet genoeg vloeistof over zijn om de remcilinder te vullen en zullen de remmen niet werken. Als het een groot lek is, zal de eerste keer dat u op de rem trapt, alle vloeistof uit het lek spuiten en is de rem volledig defect..

De hoofdcilinder van moderne auto's is ontworpen om met deze mogelijke storingen om te gaan. Lees het artikel over hoe hoofdcilinders en combinatiekleppen werken, en de rest van de artikelen in de remserie (zie de links op de volgende pagina) voor meer informatie..

-Gerelateerde artikelen

  • Hoe hoofdcilinders en combinatiekleppen werken
  • Hoe trommelremmen werken
  • Hoe schijfremmen werken
  • Hoe rembekrachtiging werken
  • Hoe antiblokkeerremmen werken
  • Hoe hydraulische machines werken



Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.

De meest interessante artikelen over geheimen en ontdekkingen. Veel nuttige informatie over alles
Artikelen over wetenschap, ruimte, technologie, gezondheid, milieu, cultuur en geschiedenis. Duizenden onderwerpen uitleggen, zodat u weet hoe alles werkt