От чего зависит "мощность" тормоза?

[Сильный Стрелок]

Призадумался тут давеча...

Вот говорят, дескать, железо совершенствуется, становится легче, прочнее. У тормозов модуляция улучшается, мощность увеличивается...А от чего же, собственно, зависит мощность тормоза? А модуляция? Ну диски можно разного диаметра ставить...Колодки менять...Но разница же заметна и в самих тормозах, то есть связки ручки и калипера разных моделей! Типа Авиды резкие, Хаесы с модулцией, Формулы вообще идеальные, Хопы пафосные, Авид говно, Хаес не тормозит, Хопы красивые, но не тормозят и так далее))

Смотрю, значит, на тормоз, а он, оказывается, представляет собой простейшую гидромеханическую систему, состоящую из рычага и гидравлического пресса! Вспомнил законы рычага и гидравлического пресса и решил заняться расчётами)) Размеры дисков, фирму, колодки и их засранность приняв за прочие равные условия.

Вообще, для начала надо сформулировать для чего же нужен тормоз на велосипеде. Точнее часть тормозной системы между пальцем и колодками.
Эта тормозная система нужна для передачи и увеличения силы, передаваемой на колодки пальцем, на некоторый коэффициент, который и хотелось посчитать, чтоб выяснить, какой тормоз насколько "мощный". А точнее сильный. Во сколько раз он увеличивает силу пальца)
Назовём этот коэффициент КУП - коэффициент усиления пальца, значит))
Он состоит из произведения коэффициента усиления рычагом(КУР) и коэффициента усиления гидротрансформацией (КУГ).
КУР равен отношению длин рычагов в тот момент, когда мы тормозим, а КУГ - отношению площадей поршней в калипере и в ручке.
Так же введём понятия длины рычага пальца(РП) и длины рычага поршня(РПШ).
А также диаметра поршня в ручке(ПР) и диаметра поршня в калипере(ПК)
Число Пи будет обозначаться П.
Количество поршней КП

КУР=РП/РПШ

КУГ=(((П*ПК^2)/4)*КП)/((П*ПР^2)/4)

КУП=КУР*КУГ=(РП/РПШ)*((((П*ПК^2)/4)*КП)/((П*ПР^2)/4))

Черт2.jpgЧертёж типа.jpg
На картинках я нарисовал просто чтоб понятно было, что меряем, без особой точности


Как мы видим рычаги надо измерять при нажатой ручке, тк рычаги на протяжении хода ручки изменяются. Вроде всё просто, у нас есть одно положение, в котором мы считаем КУП. ОДНАКО! Мы ведь можем прожимать ручку после касания колодками диска! Вот откуда берётся разная модуляция различных тормозов! Вообще, я смотрю, под модуляцией разные люди понимают совершенно разные вещи, а потому непонятно что это такое)) В моём понимании, модуляция это плавность нарастания тормозного усилия. То есть, чем плавнее оно нарастает, тем модуляции больше и наоборот. То есть в зависимости от характера изменения отношения РП и РПШ(то есть КУР) мы получаем разную модуляцию! У Авида КУР увеличивается с течением хода ручки(если проводить аналогию с подвеской это будет регрессивная характеристика, если поршень брать как аналогию аморту), у Хаеса уменьшается(прогрессивная) . Ну на глаз. Можно ещё смоделировать эту тему в Линкэйдже и полюбоваться на графики, но мне не охота пока. В совокупности с увеличением силы нажатия пальцем это даёт разные ощущения тормоза.

А теперь расчётная часть или какой тормоз сильнее))
Из-за погрешностей измерения рычагов результаты тоже имеют некоторую погрешность. Длины рычагов можно мерить по картинкам в произвольном масштабе, тк для расчёта нам нужны не реальные длины рычагов, а их отношение.


1. Avid Juicy.
Они все одинаковые по силе и модуляции в силу одинаковости поршней и рычагов. Вообще у всех Авидов ручки одинаковые по размерам поршней и рычагов, поэтому авидовские ручки можно ставить с любыми авидовскими калиперами без опасений. Мне по конструкции больше всего нравятся ручки от Джусей, тк самые надёжные и с самыми большими бачками.

ПР 10
ПК 20
КП 2
РП 53
РПШ 7,5

КУР 7,07
КУГ 7,99


КУП 56,46


2. Avid Elixir.
Тоже все одинаковые, за исключением расцветок и наличия лишних крутилок.

ПР 10
ПК 21
КП 2
РП 53
РПШ 7,5

КУР 7,07
КУГ 8,82


КУП 62,35


3. Avid Code старые.


ПР 10
ПК 15
КП 4
РП 53
РПШ 7,5

КУР 7,07
КУГ 8,99


КУП 63,56


4. Avid Code новые.


ПР 10
ПК 15
КП 2
ПК 16
КП 2
РП 53
РПШ 7,5

КУР 7,07
КУГ 9,61


КУП 68,01


5. Avid X0 Trail.
Новейшая разработка от фирмы Говно! Специальные четырёхпоршневые тормоза для трейла, кому много Кодов, но мало Эликсиров! Уменьшаем два поршня на миллиметр и получаем идеальную работу для трейла! Как у старого Кода))

ПР 10
ПК 14
КП 2
ПК 16
КП 2
РП 53
РПШ 7,5

КУР 7,07
КУГ 9,04


КУП 63,91


6. Hayes Nine и Mag


ПР 10
ПК 24
КП 2
РП 90
РПШ 17,5

КУР 5,14
КУГ 11,52


КУП 59,25


7. Hayes Stroker Ryde
Хитрые сволочи сделали бюджетную нетормозящую модель всего лишь уменьшив поршни в калипере

ПР 10
ПК 22
КП 2
РП 96
РПШ 17,5

КУР 5,48
КУГ 9,6


КУП 53,12


8. Hayes Stroker Trail


ПР 10
ПК 24
КП 2
РП 96
РПШ 17,5

КУР 5,48
КУГ 11,52


КУП 63,24


9. Hayes Stroker Ace


ПР 10
ПК 17
КП 4
РП 100
РПШ 17,5

КУР 5,71
КУГ 11,56


КУП 66,06


10. Hayes Prime
Товарищи из Хаеса увеличили поршни и укоротили ручку. По расчёту моща, надо брать))

ПР 10
ПК 26
КП 2
РП 26
РПШ 5

КУР 5,2
КУГ 13,52


КУП 70,3

11. BrakeForceOne
Наделавшие много шума, теоретически не работающие(), дорогие, гиперлайтовые да ещё и с пластмассовыми ручками тормоза от немецкой школоты)))
Первый раз смотрел на этот "усилитель" с полчаса, наверно)) Как работает понятно, токо, если там золотник будет, как в колесе. Как оно работает без пружинки непонятно мне...Как этот клапан будет закрываться. Из-за инерции золотника, бредово...давлением не получится, вроде, тк клапан открыт пока. Хотя, может на том рисунке просто недорисовали её.
Гидра там такая хилая потому, что поршень в ручке большой очень и давление в первом контуре не такое высокое, как в обычных тормозах. Хотя меня она тоже смущает. Как и пластмассовая ручка)
А расширительным бачком там является тот поршень из усилителя, под которым воздушная камера. При нагреве поршень прожмётся и компенсирует расширение тормозухи. Хотя тогда непонятно, как компенсировать износ колодок. Я думаю, увеличение хода ручки будет незаметно из-за большого поршня в ручке, который очень быстро подводит колодки.

В общем этот тормоз я тоже посчитал

ПР 16
ПК 22
КП 2
РП 54
РПШ 8
По отношению площадей поршней в усилителе в нём усиление идёт на коэффициент 4,2

КУР 6,75
КУГ 15,876


КУП 107,16
Дохрена, однако...На 58% больше, чем у новых Кодов! Если я всё правильно посчитал))) Было б неплохо, чё) Вообще, весьма занятная конструкция, надо до ума дошлифовать весь тормоз и это прорыв будет) Хотя в других областях это уже сто раз как используется, походу




Расчётная часть подошла к концу) Ещё хотелось бы отметить несколько моментов.

1. Зависимость силы трения от площади соприкосновения.
Точно так и не удалось выяснить эту зависимость, препод сказал незначительно всё же зависит даже для гладких тел. Так что пофиг на неё))

2. Кто-то утверждает, что в четырёхпоршневых тормозах поршни делают разного диаметра для улучшения пресловутой модуляции, типа сначала маленькие поршни давят, потом большие подключаются.
По-моему, это не так, тк поршни могут давить только все одновременно. Если какой-то коснулся раньше, то, до тех пор, пока все поршни не станут давить на колодки, он будет оказывать незначительное давление, недостаточное для сколь нибудь ощутимого торможения. Разными поршни делают для более равномерного износа колодок в продольном направлении, тк при торможении возникает момент, из-за которого задняя часть колодки прижимается сильнее к диску. Для этого же в двухпоршневых тормозах колодки сдвигают чуть назад относительно центров поршней.

3. Придумал новую маркетинговую уловку для производителей тормозов))
Рычаг ручки это ж тупая однорычажка, собственно! Всего один рычаг передаёт усилие от пальца к поршню в ручке. Надо сделать больше звеньев! Даёшь четырёхрычажные ФСР ручки!))) Или с мотолинками, на худой конец, если в лом будет покупать патент у того, что первым из производителей прочитает эту тему с сделает ФСР тормозную ручку))) Шимано уже на верном пути))

4. Ещё есть забавная тема про скрещивание разные ручек и калиперов. Нам же хочется помощнее, правда ведь?))

К примеру присобачить к трейловской ручке калипер от Прайма! КУП 74,22!

К эйсовской - КУП 77,2!

А к любой авидовской так вообще 95,59!!! Почти БФО))

У меня ещё была идея удлинить ручку у 9ок)) Чёто руки не дошли тогда..

Интересно, а сколько у Густавов КУП? Надо чтоб кто-нибудь померил поршни и ручку. Из этого ещё интересная вещь:

5. Давайте сюда кидать померенные вами КУПы разных тормозов! Это типа как есть же базы по весу железок, можно сделать базу по КУПам и радоваться))

Ваш Сильный Стрелок)

[митрий]

ышо мощность тормоза зависит от качества гидролинии. И состава колодок.

[Razard]

ышо мощность тормоза зависит от качества гидролинии. И состава колодок.

Поправка. От состава колодок, как и от материала и формы роторов, зависит сила трения, но не мощность тормоза. Можно сказать, от состава колодок зависит мощность торможения.

Вообще стоит сразу разделить эти понятия: мощность тормоза и мощность торможения.
Если первое вполне определяется чисто рычажно-гидравлической системой, то второе уже более комплексное, потому как включает ротор и колодки, и в некотором смысле колесо и сам велосипед с райдером, и покрытие дороги.

У Авида КУР увеличивается с течением хода ручки(если проводить аналогию с подвеской это будет регрессивная характеристика, если поршень брать как аналогию аморту...

Не совсем верно, скорее даже наоборот. В зоне работы модуляции, когда сила пальца практически перпендикулярна рычагу ручки, можно принять силу давления на ручку постоянной. Тогда:

Avid angular power.png
Заштрихована область модуляции.

При одинаковой силе Fo, силы Fa, Fb и Fc, действующие на поршень, будут различными:
Fangle = k*Fo*cos(angle)
Fb = k*Fo*cos(b)
Fc = k*Fo*cos(c)
где k - КУР, равный соотношению рычагов.
При c>b, Fc<Fb. Т.е. чем сильнее повернута ручка, тем меньше сила давления на поршень при той же силе давления на ручку (при условии, что она направлена касательно к окружности рычага). Это повышает модуляцию за счет уменьшения силы при увеличении угла поворота. Но КУП при этом падает.

Конечно, полный расчет сложнее, поскольку начальный (когда касаются колодки и ротор) и конечный (когда блокируется колесо) углы модуляции, могут быть различными: в зависимости от степени прокачки, состояния колодок и ротора, температуры тормозной жидкости, материала и длины гидролинии и т.д. А также и сама сила давления на ручку меняет свой угол приложения. И конечно, конструктивно различны точки начала и окончания модуляции.
Это касательно Avid. В отношении других тормозов в расчетах также свои нюансы.

[Razard]

Много букав, нифига не понятно. Температура не учтена! Вязкость масла не учтена! Атм. давление не учтено!

Автор купи два тензоризистора, один всунь вместо диска, второй на ручку и сдавливай струбциной,
Рисуй график функции: Зависимость давления на калипере и ручки от длинны хода ручки.

ЧОрт! Опередил.

[Гепатромбин]

Надо сделать больше звеньев! Даёшь четырёхрычажные ФСР ручки!))

Надо в другом месте копаться так как рычага ручки и силы в пальцах рук достаточно.

[Razard]

Надо в другом месте копаться так как рычага ручки и силы в пальцах рук достаточно.

Иногда даже слишком. Эта идея интересна тем, что можно управлять передачей усилия при модуляции. Будет похоже на ABS. Но согласен, реализовывать это лучше не через рычаги.
Хорошо было бы иметь крутилку максимальной мощности торможения. Ждем ABS для велосипеда!

[Сильный Стрелок]

ышо мощность тормоза зависит от качества гидролинии. И состава колодок.

Да зависит. Я ж написал, что это принимаем за прочие равные условия, тк на любой тормоз можно поставить любые колодки и диск. И маслом залить тоже можно)) А что до гидролиний, так от них особо не зависит, на мой взгляд, тк в гидре на растяжение работает только пластиковая трубочка внутри неё. А остальная оплётка просто защищает эту трубочку. Ну трубочка тоже разной толщины и материала может быть, но на КУП это мало влияет.

Не совсем верно, скорее даже наоборот. В зоне работы модуляции, когда сила пальца практически перпендикулярна рычагу ручки, можно принять силу давления на ручку постоянной. Тогда:

У меня ручки чуть дальше стоят, поэтому при торможении РП приближается к максимальному, а РПШ уменьшается, поэтому КУР увеличивается.

[Razard]

У меня ручки чуть дальше стоят, поэтому при торможении РП приближается к максимальному, а РПШ уменьшается, поэтому КУР увеличивается.

Возможно. Зависит от того, какой именно момент у вас на картинке с Avid Juicy: начало, середина или конец модуляции.
Здесь нужно дать определения:
- начало модуляции - колодки контактируют с ротором;
- конец модуляции - точка блокировки колес.
Если точка начала модуляции зависит только от параметров тормоза: рычагов, объема тормозной жидкости, толщин колодок и ротора и т.д., то точка конца модуляции может быть различной: скорость и вес системы байк-райдер, тип и однородность покрытия дороги, формы и материала шин, материалов колодок и ротора и др. Более адекватным можно принять положение ручки в конечной точке модуляции таким, когда вы (что индивидуально) сжимаете ручку с предельной силой (не до разрушения, конечно).
В идеальной системе положение ручки во всех точках модуляции будет неизменно - КУП и КУР будут постоянны и будут зависеть только от точки начала модуляции и положения рычагов в этот момент.
На вашей картинке положение практически точно соответствует максимальным КУП и КУР, потому как рычаг поршня перпендикулярен оси поршня, а сила пальца перпендикулярна рычагу ручки относительно оси ручки. При дальнейшем нажатии и движении ручки КУР и КУП будут уменьшаться.
Скорее всего по вашей картинке их можно принять постоянными, поскольку они находятся вблизи своих максимумов.

Avid Juicy Modulation.jpg

Понятно, что холостой ход ручки рассматривать бессмысленно для определения коэффициентов.
В любом случае, КУП и КУР не постоянная величина для Avid и других тормозов. В том числе они зависят от степени прокачки тормоза, поскольку меняются точки модуляции.

Этим я хочу уточнить, что именно вы описываете. Думаю, в вашем контексте правильнее было бы указывать коэффициенты как максимальные, что-то типа максимального потенциала тормоза по рычагам при условии что гидравлическая система у нас идеальная и несжимаемая/нерасширяемая, а положение рычагов соответствует максимумам КУР и/или КУП, поскольку индивидуально у каждого это не так - банальное стирание колодок сдвигает эти параметры относительно положения ручки.

Поэтому название темы не совсем в тему. Если вы хотите описать зависимость мощности тормоза и/или торможения для различных тормозов - то это обширная задача со многими условиями. Если же показать максимальные возможности тормоза по усилению силы пальцев - стоило бы сменить названия темы и описываемых величин. Хотя сам по себе максимальный КУП без учета способности модуляции не имеет никакого смысла - кому нужен тормоз "On/Off"?.

Вообще говоря, тема не раскрыта, особенно о модуляции. Но задумка отличная!

[ivanov_andrey]

Простыню не читал. Наверняка фигня написано. Туполев утверждал, что некрасивый самолёт летать будет плохо, а длинные посты содержат плохую правду.
Мощность зависит от двух вещей:
1. Площади соприкасающихся поверхностей
2. КПД (зависит от материала и от замасленности).
Все остальные параметры (длина рычага, цвет жидкости, фаза Луны) заведомо превышают необходимые и достаточные условия, поэтому ими можно нужно пренебречь.

[Olymp]

Чувак, ты только что Архимеда с его рычагом послал!

---------- Добавлено в 01:46 ---------- Предыдущее сообщение было в 01:24 ----------

поэтому ими можно нужно пренебречь.

А если бы ты и еще прочёл, то понял, что ваще не по теме написал.