“브레이크 토크”는 데이터 시트에서 단일 숫자처럼 보이지만 실제 기계에서는 제로 속도와 회전 조건에서 다르게 작동합니다. 그래서 많은 브레이크 분쟁이 커미셔닝 후에 발생합니다: 브레이크는 정적 유지 테스트를 통과하지만, 동적 정지가 약하게 느껴지거나(또는 거칠게), 과열되거나, 일관되지 않은 반복성을 보입니다.
이 문서에서는 산업 브레이크 토크를 측정하는 두 가지 실용적인 방법—정적 하중 토크 테스트 및 동적 브레이크 테스트—과 그 결과가 종종 다른 이유를 설명합니다. 제품 예제가 필요한 경우, 우리는 YWZ13 전기-유압 드럼(블록) 브레이크 및 SH 유압 페일세이프 디스크 브레이크와 같은 일반 크레인 및 중공업 브레이크 계열을 참조합니다.
[이미지 자리 표시자] 사진: 브레이크, 샤프트, 커플링, 인코더 및 데이터 수집을 보여주는 토크 테스트 벤치.
어떤 “토크”를 증명하려고 하십니까?
방법을 선택하기 전에 검증해야 할 토크를 정의하십시오. 산업 브레이킹에서는 이들이 서로 교환할 수 없습니다:
- 정적 유지 토크제로 속도에서 브레이크가 미끄러짐 없이 유지할 수 있는 토크(호이스트, 주차, 바람 하중에 중요).
- 이탈 토크: 잠긴 시스템이 움직이기 시작할 때의 피크 토크(종종 지속적인 슬라이딩 마찰보다 높음).
- 동적 브레이킹 토크: 감속 중 회전하는 동안의 토크(정지 시간 및 열을 결정하는 것).
- 뜨거운 토크 유지반복된 정지 후 높은 온도에서의 토크(감쇠/일관성 지표).
정적 테스트는 유지를 증명하는 데 탁월합니다. 동적 테스트는 정지 및 열 행동을 정량화하는 데 필요합니다. 많은 프로젝트가 둘 다 필요합니다.
정적 토크 테스트(죽은 하중 / 레버 암): 잘 측정하는 것
정적 하중 테스트는 브레이크 샤프트에 외부 토크를 적용하여 브레이크가 미끄러질 때까지(또는 지정된 테스트 토크에 도달할 때까지) 제로 속도에서 토크를 측정합니다. 이는 간단하고 안전하며 반복 가능하기 때문에 공장 수용 및 유지 보수 점검에 널리 사용됩니다—올바르게 설정된 경우.
가장 일반적인 설정은 알려진 길이의 레버 암과 알려진 힘(죽은 하중 또는 하중 셀)을 사용하는 것입니다. 핵심 관계는:
T = F \times L여기서:
- T = 토크 (N·m)
- F = 적용된 힘 (N)
- L = 유효 레버 암 (m), 힘 방향에 수직으로 측정됨
숫자 예제(전형적인 작업장 계산)
레버 암이 0.80 m이고 하중 셀의 판독값이 1.20 kN (1200 N)이라면, 적용된 토크는 960 N·m입니다.
[이미지 자리 표시자] 다이어그램: “유효 길이”(수직 거리) 및 코사인 오류를 보여주는 레버 암 기하학.
정적 테스트 절차(실용 체크리스트)
- 방향을 제어하십시오: 일부 드럼/블록 브레이크의 경우, 기하학 때문에 회전 방향에 따라 토크가 다를 수 있습니다. 방향을 기록하십시오.
- 미끄러짐 기준 정의: 예: “샤프트가 ≥ 1° 이동” 또는 “연속 회전 발생.” 명확한 정의가 없으면 결과는 운영자에 따라 달라집니다.
- 3–5회 반복: 최소/평균/최대 기록. 반복성이 좋지 않으면 라이닝 상태, 오염 또는 기계적 바인딩을 조사하십시오.
- 온도를 명시하십시오: 차가운 정적 토크는 정지 시퀀스 후 뜨거운 정적 토크와 다를 수 있습니다.
- 잠금 해제 준수: “감기” 및 에너지를 갑자기 방출하는 고무 커플링 또는 느슨한 고정 장치를 제거하십시오.
정적 테스트가 놓칠 수 있는 것
정적 토크 테스트는 하지 않습니다 동적 효과를 완전히 포착합니다: 마찰 계수는 속도에 따라 변화하고, 작동 행동이 중요하며, 열 발생이 중요하고, 토크에 도달하는 시간이 중요합니다. 또한 이탈 마찰이 높지만 슬라이딩 마찰이 낮은 경우 실제 정지 성능을 과대 평가할 수 있습니다.
동적 토크 테스트: 회전 중 정지 토크가 측정되는 방법
동적 테스트는 회전 중 브레이킹을 측정합니다. 두 가지 실용적인 접근 방식이 있습니다:
- 직접 토크 측정 인라인 토크 변환기와 함께(가장 좋음).
- 관성 감속 방법 속도-시간 데이터 및 알려진 관성을 사용하여(브레이크 다이너모미터에 매우 일반적).
방법 A: 토크 변환기(직접)
이 접근 방식은 정지 중 토크 곡선을 기록합니다. 작동 부드러움, 피크 토크 및 제어 타이밍을 평가하고 싶을 때 이상적입니다(특히 VFD 구동 크레인에서). 일반적인 샘플링 속도는 200–1000 Hz로 깨끗한 곡선을 위해.
로그할 추천 채널 (최소): 토크, 속도(인코더), 브레이크 명령 신호, 브레이크 열림 확인(가능한 경우), 및 마찰 인터페이스 근처의 온도. 이러한 것이 없으면 “좋음/나쁨” 결론을 방어하기 어렵습니다.
방법 B: 관성 감속(속도-시간)
브레이크 샤프트에서 총 등가 관성 J를 알고 각 감속 α를 측정하면 평균 브레이킹 토크를 추정할 수 있습니다.
T \approx J \times \alpha각속도 감속은 시간에 따른 속도 변화로부터 계산할 수 있습니다:
\alpha = \frac{\Delta \omega}{\Delta t}숫자 예제(산업 테스트 벤치에 현실적)
테스트 관성이 J = 25 kg·m²라고 가정합니다. 브레이크는 600 rpm (ω ≈ 62.83 rad/s)에서 적용되고 3.0 s에 정지합니다. 그러면 α ≈ 62.83 / 3.0 ≈ 20.94 rad/s²이므로 평균 브레이킹 토크는 약 523 N·m입니다.
브레이크가 정지할 때 열로 변환되는 에너지를 추정하고 싶다면(토크 테스트와 온도 상승 테스트를 연결하는 데 유용), 다음과 같이 계산할 수 있습니다:
E_{stop}=\frac{1}{2}J\omega^2위의 숫자로, Estop ≈ 0.5 × 25 × 62.83² ≈ 49 kJ당 정지.
[이미지 자리 표시자] 플롯: 정지에 대한 속도 대 시간 곡선, 강조된 “브레이크 지연” 및 “유효 감속 창.”
중요: 관성 감속은 감속에 필요한 “시스템 토크”를 제공합니다. 상당한 베어링 손실, 기어박스 손실 또는 공기역학적 하중 토크가 있는 경우, 이를 정량화해야 하며(브레이킹 없이 코스트 다운 테스트로) 높은 정확도가 필요한 경우 결과를 수정해야 합니다.
정적 및 동적 토크 결과가 다른 이유(그리고 이것이 정상인 이유)
정적 토크 결과가 동적 토크 결과와 일치하지 않는 경우, 자동으로 테스트 오류가 아닙니다. 세 가지 실제 효과가 차이를 유도합니다:
1) 이탈 마찰 대 슬라이딩 마찰
제로 속도에서 마찰은 종종 움직임이 시작되기 전에 더 높은 “이탈” 값을 보입니다. 회전 중에는 마찰 계수가 일반적으로 다릅니다(종종 낮음). 정적 테스트는 따라서 “강하게” 보일 수 있지만, 동적 정지는 더 약하게 느껴질 수 있습니다. 그래서 동적 테스트는 정지 시간 검증에 필수적입니다.
2) 정지 시퀀스 중 온도 및 감쇠
동적 테스트는 열을 발생시킵니다. 온도가 상승함에 따라 마찰 재료는 행동을 변경할 수 있습니다. 브레이크는 차가운 토크를 통과할 수 있지만, 라이닝 재료, 작업 주기 및 공기 흐름에 따라 높은 온도에서 10–20%의 토크를 잃을 수 있습니다. 귀하의 응용 프로그램이 고주파수(크레인 이동, 호이스트 인칭)인 경우, 뜨거운 토크 유지가 중요합니다.
3) 기하학적 효과(특히 드럼/블록 브레이크에서)
일부 드럼/블록 브레이크 기하학은 방향 의존적 행동(자기 강화 경향)을 보일 수 있습니다. 즉, 브레이크 휠이 회전하려고 할 때 토크가 다를 수 있습니다. 잘 설계된 테스트는 토크 방향을 지정해야 하며, 관련이 있을 경우 두 방향 모두를 검증해야 합니다—이는 특히 크레인 이동 및 특정 컨베이어 드라이브에 실용적입니다.
실용적인 테스트 매트릭스(많은 공장 및 프로젝트에서 실제로 필요한 것)
엔지니어링 및 고객에게 유용한 토크 데이터를 원하신다면, 차가운 및 뜨거운 조건에서 테스트하고 정적 동적 검사를 결합하십시오.
| 테스트 포인트 | 방법 | 일반적인 목적 | 기록할 사항 |
|---|---|---|---|
| 차가운 유지 토크 | 정적 하중 | 주차/유지 검증, 수용 기준선 | T, 방향, 미끄러짐 기준, 주변 |
| 차가운 정지 성능 | 동적 | 정지 시간 / 평균 토크 기준선 | 속도-시간, 토크(가능한 경우), 브레이크 지연 |
| 열 조건화 | 반복된 동적 정지 | 열 침투를 대표적인 작동 온도로 | 온도, 정지 수, 공기 흐름 |
| 뜨거운 토크 유지 | 동적 | 현실적인 열 상태에서의 감쇠/일관성 | T_hot/T_cold, 정지 시간 드리프트 |
| 뜨거운 유지 확인 | 정적 하중 | 열 후 크리프가 없음을 확인하십시오(호이스트에 중요) | 유지 시간, 미끄러짐, 온도 |
[내부 링크 자리 표시자] 다운로드: 토크 테스트 시트(정적 및 동적) 데이터 로깅 체크리스트.
제품 중심의 노트: 이러한 테스트가 일반 브레이크 유형에 어떻게 적용되는지
YWZ13 전기-유압 드럼(블록) 브레이크
YWZ13 스타일 전기-유압 드럼 브레이크의 경우, 정적 테스트는 유지 토크를 확인하고 기계적 문제(조정 불량 간격, 바인딩 피벗, 불균형 신발 접촉)를 감지하는 데 유용합니다. 그러나 실제 정지 동작—특히 크레인 이동 메커니즘에서는—동적 테스트가 정적 테스트로는 알 수 없는 것을 드러냅니다: 작동 부드러움, 정지 시간 반복성, 열 드리프트.
실용적인 권장 사항: 정적 테스트 계획에 두 개의 토크 방향을 포함하고 뜨거운 사이클 전후에 신발 간격 설정을 기록하십시오. 토크가 가열 후 급격히 변화하면, “라이닝 품질”을 먼저 가정하기보다는 끌림 또는 링크 기하학을 조사하십시오.
[내부 링크] YWZ13 시리즈 전기유압 드럼 브레이크
SH 유압 페일세이프 디스크 브레이크
안전-critical holding(호이스트, 바람, 윈치)을 위해 종종 선택되는 페일세이프 디스크 브레이크. 여기서 정적 토크는 협상할 수 없지만, 브레이크가 비상 정지를 수행할 것으로 예상되는 경우 동적 테스트도 중요합니다. 좋은 결합 계획은: 차가운 정적 유지 → 열 조건 정지 → 뜨거운 정적 유지(크리프 체크) → 비상 정지 검증(응용 프로그램에서 요구되는 경우 및 브레이크가 이를 위해 평가된 경우).
또한 유압 압력 및 방출 행동을 기록하십시오. 브레이크는 토크를 통과할 수 있지만, 방출이 불완전(끌림)하면 실제 작동에서 실패하여 시간이 지남에 따라 토크를 낮추는 열을 발생시킬 수 있습니다.
[내부 링크] SH 시리즈 유압 실패 방지 디스크 브레이크
전자기 브레이크(모터 브레이크 / 컴팩트 유닛)
전자기 브레이크는 코일 전압, 공기 간격 및 온도에 강한 민감성을 보일 수 있습니다. 정적 유지 확인은 유용하지만, 동적 테스트는 종종 문제가 처음 나타나는 곳입니다: 지연된 방출, 지연된 작동 또는 반복 사이클에서의 토크 불안정성. 의미 있는 결과를 얻으려면 브레이크 단자에서 코일 전압을 기록하고(캐비닛에서만이 아님) 공기 간격이 사양 내에 있는지 확인하십시오.
일반적인 토크 테스트 실수(및 잘못된 결론을 피하는 방법)
- 레버 암 “코사인 오류”: 힘이 수직이 아닐 경우, 계산된 토크가 잘못됩니다. 수직 거리를 측정하십시오.
- 미끄러짐 정의 없음: “조금 움직였다”는 기준이 아닙니다. 측정 가능한 미끄러짐 임계값을 정의하십시오.
- 브레이크 지연 시간을 무시하기: 동적 테스트에서 토크는 즉각적이지 않습니다. 명령 지연을 효과적인 감속 창과 분리하십시오.
- 잘못된 관성: J가 잘못 추정되면, 계산된 토크는 의미가 없습니다. 관성을 측정하거나 코스트 다운으로 검증하십시오.
- 온도 맥락 없음: 차가운 토크 수치는 고주파수 동작을 예측하는 경우가 드뭅니다.
원하신다면, 귀하의 브레이크 모델 및 응용 프로그램에 적합한 테스트 방법을 선택하는 데 도움을 드릴 수 있습니다.
브레이크 모델(예: YWZ13 / SH), 장착 위치(호이스트, 트롤리, 브리지 이동), 목표 속도, 추정 관성 및 작업 주기를 알려주시면, 실용적인 토크 테스트 계획(정적 동적)과 방어 가능한 결과를 생성하는 데 필요한 계측 장비를 제안할 수 있습니다.
[내부 링크 자리 표시자] 엔지니어링 팀에 문의하여 응용 기반 토크 테스트 추천을 받으세요.
