스프링 작동 산업 브레이크에서 토크는 모터나 밸브로 생성되지 않습니다—매우 기계적인 한 가지에서 시작합니다: 스프링 프리로드. 프리로드가 일관되지 않으면 다운스트림에서 고정 크리프, 불균일한 패드 마모, 해제 후 걸림, 또는 큰 단위 간 토크 산란으로 나타납니다.
이 문제는 실패 방지 브레이크에 가장 중요한 의미를 가집니다 (스프링 작동, 전력 해제), 유압식 실패 방지 디스크 브레이크 및 전자기식 실패 방지 브레이크를 포함합니다. 당사 제품군에서 예: SH 시리즈 유압 실패 방지 디스크 브레이크 및 SE 시리즈 전자기식 실패 방지 브레이크 . 많은 전기유압 드럼 브레이크도 적용력에 스프링에 의존합니다; 동일한 프리로드 로직은 안정성 및 마모 동작에 적용됩니다.
[이미지 자리 표시자] 스프링 작동 디스크 브레이크 컷어웨이: 스프링 팩 → 압력 판 → 패드 → 디스크.
1) 왜 스프링 프리로드가 제동 토크를 직접 제어하는가
스프링 작동 브레이크의 클램핑 힘은 스프링 압축에서 나옵니다. 간략한 관계식은 다음과 같습니다:
F_{total}=\sum_{i=1}^{n} k_i \, x_i그리고 제동 토크(축약)는 다음과 같습니다:
T \approx \mu \cdot F_{total} \cdot R_{eff}여기서 k는 스프링율(N/mm), x는 압축(mm), μ는 마찰계수, 그리고 Reff는 유효 반지름입니다. 프리로드가 달라지면 Ftotal도 달라지며, 다른 모든 것이 완벽하더라도 토크가 달라집니다.
구체적인 예(프리로드가 얼마나 민감한지 보여줌)
브레이크가 12개의 스프링을 사용하고 각각 k = 30 N/mm, 그리고 조립 시 각 스프링을 x = 20 mm 만큼 압축한다고 가정하십시오.
F_{spring}=k x = 30 \times 20 = 600\ \text{N} F_{total}=12 \times 600=7200\ \text{N}조립 편차로 인해 압축이 단지 ±1 mm만 이동해도 힘이 ±30 N per spring 변하고 전체로는 ±360 N(±5%)의 차이가 납니다. 이는 μ 변화를 고려하기 전의 토크 변동으로 거의 직접적으로 이어집니다.
2) 프리로드 불일치의 두 원인(스프링 편차 대 조립 편차)
A) 스프링간 변동(수입 부품)
동일 도면이라도 스프링은 와이어 직경 공차, 열처리, 코일 형상에 따라 달라집니다. 많은 “일반용” 스프링은 비교적 넓은 하중 공차를 제공합니다. 스프링이 매칭되지 않는 브레이크를 구성하면 다음과 같은 결과가 생길 수 있습니다:
- 비균일한 클램프 힘 분포 → 패드 마모 불균일
- 다른 스프링이 더 많은 하중을 지탱하는 경우 서로 다른 토크
- 감소된 릴리스 여유(일부 스프링은 액추에이터가 예상하는 것보다 실제로 더 강함)
B) 조립으로 인해 발생하는 편차(프로세스 제어)
완벽히 매치된 스프링이더라도 조립 프로세스가 제어되지 않으면 프리로드가 변동할 수 있습니다. 일반적인 원인으로는:
- 압축 높이가 제어되지 않음(스페이서 없음 / 조정 불일치)
- 압력판이 평행하지 않음(경사로 인해 일부 스프링이 다른 스프링보다 더 많이 압축됨)
- 프리로드의 대리점으로 사용되는 나사 토크(나사 산마찰로 인해 큰 산란 발생 가능)
- 잘못된 스트로크 또는 해제 설정으로 부분 해제가 발생하고 열 축적
[이미지 자리 표시자] Uneven plate tilt 그림: 같은 “너트 회전”, 다른 스프링 압축.
3) 수입 검사: 토크 산란을 줄이는 가장 빠른 방법
생산 배치 전체에서 일관된 브레이크 토크를 원한다면, 스프링을 하중이 지정된 길이에서 측정으로 측정하십시오(자유 길이만으로는 안 됨). 실용 도구는 디지털 판독이 있는 스프링 테스터입니다.
수입 측정 권고 (기록 가능하고, 감사 친화적):
- 자유 길이 L0
- 테스트 길이 L테스트 (도면/공정에 정의됨)
- 힘 F at L테스트 (N)
- 시각적 결함: 부식, 균열, 표면 손상
실용적 분류 규칙(간단하고 효과적): L에서 측정된 힘이 test 에 대해 매우 밀집되도록 스프링을 세트로 묶으십시오. 많은 공장은 안전-critical 브레이크에 대해 “세트 내” 확산을 목표로 합니다: max–min ≤ 3–5% . 실제 한계는 엔지니어링 사양을 따라야 합니다.
[이미지 자리 표시자] 스프링 테스트 스테이션: Ltest에서 스프링이 압축되고 힘이 표시됨; 분류 상자 사진은 힘 범위로 라벨링됩니다.
4) 조립 제어 포인트 #1: 압축 높이 제어(너트 토크가 아님)
조정 너트의 토크만 제어하면 나사 및 베어링 표면의 마찰이 달라므로 프리로드 산란이 커질 수 있습니다(윤활, 도금, 표면 상태). 프리로드 일관성을 위해서는 압축 높이 또는 프리로드 하에서의 스프링 길이 를 제어하는 것이 더 나은 접근입니다.
산업계에서 사용되는 세 가지 실용적 방법:
- 고정 스페이서/시침 기계적으로 셋 판 위치를 고정하십시오; 재현성이 매우 높습니다.
- 측정된 스프링 길이: 게이지 길이로 압축을 측정(진단 여부 판단)
- 직접력 확인(현장 점검): 샘플 기준으로 클램프 힘을 확인하기 위한 로드셀 고정구.
토크만으로는 위험합니다: 일반 볼트 관계
T_b \, \\approx K \, F \, d
나사 산출의 요인이 윤활 및 표면 상태에 따라 크게 변한다는 것을 보여줍니다. 이는 동일한 토크로도 동일한 프리로드를 보장하지 않는다는 것을 의미합니다.
5) 조립 제어 포인트 #2: 스프링 플레이트를 평행하게 유지(숨겨진 힘 불균형 피하기)
다중 스프링 브레이크에서 프리로드 일관성은 단지 “평균 힘”일 뿐 아니라 힘 분포이기도 합니다. 스프링 판이 기울면 일부 스프링은 더 많이 압축되고 다른 것은 덜 압축됩니다. 종이상으로는 여전히 총 압축에 도달했을지 모르지만 불균일한 패드 압력과 가속화된 마모를 초래할 수 있습니다.
실용적 제어:
- 프리로드 설정 시 교차 토크 패턴 사용(바퀴 너트처럼)
- 판과 하우징 사이의 거리를 원주 주변의 3–4 위치에서 측정
- 평행성 요건 설정(예시 실천: 위치 변 variation을 작은 범위로 유지; 최종 한계는 설계에 따라 달라짐)
[이미지 자리 표시자] 깊이 게이지로 판의 평행성 측정 지점.
6) 조립 제어 포인트 #3: 해제 여유 확인(프리로드 일관성이 브레이크가 끌리는 경우 무의미해짐)
실패 방지 브레이크에서 스프링은 토크를 적용하고, 전원은 브레이크를 해제합니다. 액추에이터 스트로크나 해제 압력이 프리로드에 비해 충분하지 않으면 부분 해제가 발생할 수 있습니다. 이는 끌림으로 이어져 열 증가 → 마찰 드리프트 → 토크 손실로 이어지며, 종종 “나쁜 패드”로 오진되곤 합니다.
EOL에서 확인할 사항
- 전체 해제 시 공극/패드 간극(기록 값)
- 브레이크 단자에서 해제 압력(유압) 또는 코일 전압(전자기)
- 사이클 안정성: 20–50 사이클 후 간극은 비정상적으로 변하지 않아야 합니다
예를 들어, 우리의 SH 유압 실패 방지 디스크 브레이크에서 올바른 프리로드는 올바른 유압 해제 동작과 짝지어져야 합니다. 압력이 게이지 값에 도달했지만 패드가 여전히 걸리면 근본 원인은 종종 기계적 요인: 정렬, 패드 캐리어 마찰, 또는 잘못된 조정이지 “더 많은 압력”이 아닙니다.
7) EOL 검증: 프리로드 일관성을 defensible하게 증명하는 최소 테스트
프리로드 일관성은 안정적인 토크와 안정적인 해제 동작으로 나타나야 합니다. 실용적인 최종 평가 패키지는 다음과 같습니다:
| 확인 | 방법 | 감지하는 것 | 레코드 기록 |
|---|---|---|---|
| 정적 유지 토크 | 레버 팔 또는 토크 고정구 | 스프링 힘이 너무 낮거나 클램프가 고르지 않음 | 토크 값 방향 미끄러짐 기준 |
| 해제 검증 | 공극/간극 측정 | 액추에이터에 대한 프리로드 과다 / 기계적 결합 | 지점에서의 간극 값(L/R) |
| 주기 반복성 | 20–50 회 적용/해제 사이클 | 정착, 판 기울기, 불안정한 조정 | 주기 전후의 간극 |
| 선열성 온도 검사(선택적) | 짧은 운전 IR 스캔 | 당김 / 국부적 과열밴드 | 표면 온도 메모 |
[내부 링크 자리 표시자] 다운로드: 스프링 프리로드 & EOL 검증 기록 시트(Excel/PDF).
8) 현장 징후가 프리로드 문제를 가리키는 경우(빠른 진단)
- 고정 크리프 시간이 지남에 따라 증가 → 스프링 피로, 잘못된 프리로드 설정, 오염된 패드, 또는 디스크 표면 문제.
- 패드 마모의 불균일성 (한쪽이 훨씬 빠름) → 판 기울기, 불균일한 스프링 분포, 정렬 부정합.
- 해제될 때 브레이크가 과열됨 → 해제 여유 문제(해제 스트로크/압력에 비해 프리로드가 너무 높음) 또는 기계적 끈적임.
- identical 유닛 간 토크 산란 → 매칭되지 않는 스프링 또는 프리로드 높이 제어 불일치.
비상 브레이크의 스프링 팩을 매칭된 세트로 다루십시오. 오래된 스프링과 새로운 스프링의 혼합은 불균형을 증가시키는 경우가 많습니다—“끼워 맞다” 하더라도.
[내부 링크 자리 표시자] 예비 부품: 실패 방지 브레이크용 OEM 스프링 세트 및 패드 세트.
브레이크 모델에 대한 프리로드 제어 계획이 필요하십니까?
브레이크 모델(SH / SE 또는 드럼 브레이크 유형), 필요한 유지 토크, 디스크/휠 크기 및 운전 주기에 대해 공유하시면, (1) 스프링 측정 지점(L테스트/F테스트), (2) 실용적인 조립 제어 방법(스페이서/높이 게이지), 그리고 (3) 토크 안정성을 재현 가능하게 만드는 EOL 검증 패키지.
[내부 링크 자리 표시자] 프리로드 일관성 지원을 위한 엔지니어링 팀에 문의하십시오.
