캘리퍼 브레이크

A Caliper Brake는 디스크 브레이크 시스템의 핵심 구동 메커니즘입니다. 이는 회전하는 브레이크 디스크(또는 로터)를 가로질러 놓인 기계적 어셈블리로서 압력유체, 공압 또는 기계적 에너지를 디스크의 양축 압착력으로 변환하여 제동 토크를 생성하는 역할을 합니다. 작동 원리는 이 힘을 제동 패드 세트에 적용하여 패드가 디스크의 양면에 맞붙어 마찰을 생성하고 회전을 감속 또는 정지시키는 것입니다.

캘리퍼 브레이크는 현대 고성능 제동 애플리케이션의 기술적 기초로, 효율성, 제어력 및 우수한 열 관리로 높이 평가됩니다.

공학 분석: 분류 및 특성

공학적 관점에서 캘리퍼 브레이크는 구동 방식과 더 중요하게는 기능 원리에 따라 분류됩니다.

1. 구동 방식에 의한 분류:

• 유압 캘리퍼: 이들은 피스톤을 작동시키기 위해 고압 유압 유체를 사용하여 소형 패키지에서 아주 높은 클램핑 힘을 발생시킵니다. 풍력 터빈, 광산 장비 및 중장비 자동차와 같은 중장비 및 고에너지 애플리케이션의 표준입니다.
• 공압 캘리퍼: 압축 공기에 의해 작동하는 이 캘리퍼는 매우 빠른 반응 시간, 정밀 제어 및 깨끗한 작동으로 유명합니다. 종이, 와이어 및 컨버팅 산업의 인장 시스템과 같이 연속적이고 변조된 토크 제어가 필요한 애플리케이션에 이상적입니다.
• Mechanical Calipers: These employ levers, cables, or screw mechanisms to apply force. While less powerful, their simplicity makes them suitable for parking brake functions or basic, low-energy service brakes.

2. 기능 원리에 따른 분류(중요한 구별):

• Active (Service) Brakes: 이 구성에서 제동 힘은 전력(유압 또는 공압 압력)이 가해질 때만 생성됩니다. 제동 토크는 적용 압력에 비례합니다. 표준 동적 정지 및 제어에 사용됩니다.
• Spring-Applied (Fail-Safe) Brakes: 이것은 중요한 안전 설계입니다. 캘리퍼에는 기본적으로 브레이킹 힘을 지속적으로 적용하는 강력하고 선압된 기계 스프링이 포함되어 있습니다. 피스톤을 되돌리고 브레이크를 해제하는 데 사용되는 유압 또는 공압 압력은 피스톤을 수축시키고 브레이크를 해제하는 데 사용됩니다. 전원 손실 또는 시스템 장애가 발생하면 압력이 소멸하고 스프링이 즉시 브레이크를 작동시켜 안전하게 정지하도록 보장합니다. 이 폴리 스홀프 원리는 비상 정지 및 정적 유지용 애플리케이션(예: 엘리베이터, 크레인, 경사 컨베이어)에 필수적입니다.

주요 공학적 이점:

• 우수한 열 관리: 이는 드럼 또는 블록 브레이크에 비해 캘리퍼 브레이크의 가장 큰 이점입니다. 개방형 아키텍처와 통풍 디스크의 사용으로 매우 효율적인 대류 냉각이 가능합니다. 이 설계는 고온에서의 제동 성능 저하(thermal fade)에 대한 탁월한 저항을 제공하여 고주파나 고에너지 동적 제동에 이상적입니다.
• 모듈성 및 확장성: 시스템의 총 제동 토크는 단일 디스크에 더 많은 캘리퍼를 추가하거나 디스크 직경을 늘림으로써 쉽게 선형으로 증가시킬 수 있어 큰 설계 유연성을 제공합니다.
• 정밀하고 비례 제어: 출력 제동 토크는 입력 압력에 매우 비례하므로 감속 및 장력 제어를 부드럽고 정밀하며 자동화하기 쉽게 만듭니다.
• 서비스 가능성: 제동 패드 점검 및 교체는 일반적으로 주요 해체가 필요하지 않은 간단한 프로세스이며 유지보수 다운타임을 크게 줄입니다.

주요 한계점:

• 환경 취약성: 표준 개방형 설계는 냉각에 뛰어나지만 더러운 먼지, 물, 부식성 오염 물질의 침입에 취약할 수 있습니다. 극도로 거친 환경에서는 완전히 밀폐된 캘리퍼 설계나 보호 커버를 사용하여 이를 완화합니다.

공업 제동의 어휘에서 캘리퍼 브레이크는 고성능 동적 제동의 동의어입니다. 애플리케이션의 주요 요구가 열 용량, 정밀 제어, 빠른 반응 및 설계 유연성인 경우, 캘리퍼 브레이크는 벤치마크 기술입니다. 오염된 환경에서 완전히 밀폐된 드럼 브레이크만큼은 강인하지 않지만, 지속적인 설계 진화로 거의 모든 현대의 까다로운 산업 제동 작업에서 지배적이고 종종 우수한 선택이 되었습니다.