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1[7급 국가직 기계설계] 23년 1회차

그림과 같은 밴드 브레이크에서 레버에 힘  ${\rm F}_a = 100$  N을 가하여 시계방향으로 회전하는 드럼을 제동할 때, 브레이크의 제동토크[Nㆍm]는? (단, L ＝ 300 mm, c ＝ 30 mm, r ＝ 100 mm,  ${\rm e}^{\mu\theta} = 4.11$ 이고,  $\mu$ 는 마찰계수,  $\theta$ 는 접촉각이다)

해설

브레이크의 제동토크는 311 N·m이다.
F1은 레버 지점에 연결돼 모멘트가 없으므로 지점 모멘트 평형은  $F_2 c = F_a L$ ,  $F_2 = \dfrac{100 \times 300}{30} = 1000\ \mathrm{N}$ 이다.
시계방향 회전에서는 드럼 표면이 F2 쪽으로 밴드를 끌므로 지점 쪽 F1이 긴장측이다.  $F_1 = 4.11 \times 1000 = 4110\ \mathrm{N}$ 
 $T = (F_1 - F_2) r = 3110 \times 0.1 = 311\ \mathrm{N\cdot m}$ 
411 N·m: 긴장측 장력 전체를 제동력으로 본 값이다.
511 N·m: 장력차 3110 N과 반지름 0.1 m의 곱과 맞지 않는다.
611 N·m: 장력차 3110 N과 반지름 0.1 m의 곱과 맞지 않는다.

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