Для нахождения давления в гидросистеме, при нажатии на тормозную ручку, необходимо найти усилие, которое действует на гидросистему посредством ручки. Рассмотрим тормозную ручку в качестве рычага:
С – точка приложения усилия F2 создаваемого пальцами
А – шарнир крепления тормозной ручки,
B – шарнир, к которому крепится шток, давящий на мастер–цилиндр, в нём возникает сила R, она и оказывает давление на мпстер-цилиндр.
l2 – плечо рычага или расстояние от точки действия усилия пальцев на ручку C до шарнира штока B.
P - сила возвратной пружины мастер цилиндра
При расчёте рычажности ручки для упрощения расчётов я опустил точные направления приложения сил (чтобы исключить я думаю лишние уточняющие, но малозначимые вычисления) и расставил в линию шарниры и точки приложения сил.
В тормозной ручке как известно имеется возвратная пружина
Также я рассматриваю не динамический, а стационарный процесс - тормозная ручка уже нажата с определённым усилием и не подвижна.
Теперь примем ориентировочные численные значения приведенных усилий и расстояний:
Пусть пальцы давят на ручку с усилием, ну скажем 650 граммов, что в Ньютонах равняется 6,5 Н (1 кгс (килограмм сила) = 9,8 Н).
Расстояние BC (l2) примем равным 4 см (конечно в разных моделях ручек это, как и другие далее принятые значения варьируются), или в метрах = 0,04м.
Расстояние AB (l1) примем равным 1 см = 0,01м.
Силу возвратной пружины (в сжатом состоянии при нажатии на ручку до сжатия диска колодками) равной 6Н
Приведенная выше схема является схемой рычага второго рода (рычаг с неподвижной осью вращения на конце A)
Из правила рычага известно что: R * l1 = F2 * l2, отсюда сила, с которой шток давит на поршень, учитывая силу возвратной пружины мастерцилиндра, равна: R = (( F2 * l2 ) / l1) - P = ((6,5Н * 0,04м) / 0,01м) - 6Н = 20Н или около 2 кгс (т.е. имеем увеличение усилия пальцев в 4 раза с помощью рычага, ну и минус усилие пружины в мастер цилиндре, которое при усилении нагрузки на ручку сходит на нет во влиянии на коэффициент усиления).
Теперь найдём давление, создаваемое в гидросистеме:
Давление – физическая величина, равная отношению силы, действующей перпендикулярно поверхности (сила R возникающая в шарнире B, и передающаяся через шток поршню), к площади этой поверхности (площади мастер цилиндра S1). P = R/S1 (Н / м2 = Па), (101325 Па = 1 атм.)
Примем радиус r1 мастер цилиндра равным 0,5см (0,005м), тогда площадь его S1 = pi * (r1 * r1) = 3,14 * (0,005м *0,005м) = 0,0000785 м2.
Pизбыточное = 20Н / 0,0000785м2 = 254777 Па
Абсолютное давление получается Pабс = Pатм + Pизб = 101325 + 159236 = 356102 Па = 3,51 атм
Нехилое давление получилось. (но его мне кажется всёже недостаточно для ощутимого раздувания гидролинии, т.к. диаметр её канала очень маленький а следовательно и площадь её стенок тоже, я к тому что качество гидролинии сказывается на мощности тормозов скорее чисто психологически)
Определим тогда силу с которой поршни калипера давят на колодки:
Давление в гидросистеме однородно во всех точках тормозной жидкости, т.е. какое оно у мастер-цилиндра, такое оно и у поршней калипера, а поршни давят на колодки с большей силой, так как их общая площадь гораздо больше площади мастер-цилиндра (кстати вот почему дисковая механика всегда будет уступать по мощности от гидравлики – в ней коэффициент усиления в рычагах механического калипера меньший чем коэффициент усиления по разности площадей поршней гидравлики)
пузырьки для красоты
Примем радиус поршней калипера r2 равным 2 см (0,02м), тогда его площадь равна S2 = pi * (r2 * r2) = 3,14 * (0,02м * 0,02м) = 0,001256м2
Тогда сила F3 оказываемая на колодки каждым поршнем составляет:
F3 = Pизб * S2 = 254777Па * 0,001256м2 = 320Н
А общее давление на колодки обоими поршнями составляет 320 * 2 = 640Н
Или 64 кгс
В итоге имеем усиления 0,5 килограммового давления пальцев до 64-х килограммов на диске (усиление в 128 раз!!!).
Сообщение от IUSius
Ответить с цитированием
