Wstęp
Hamulce są to podzespoły, które służą do wytracania energii mechanicznej maszyny poprzez
zamianę na inny rodzaj energii, np.: energię elektryczną, cieplną. Najczęściej spotykanym
hamulcem w budowie maszyn jest hamulec cierny, który zamienia energię mechaniczną
w energię cieplną. Człon hamujący jest dociskany do członu hamowanego za pomocą
różnego typu mechanizmu wspomagającego, np.: mechanicznego, hydraulicznego czy
pneumatycznego. Jest wiele klasyfikacji hamulców, oparte na różnych kryteriach, m.in.
można podzielić hamulce ze względu na rodzaj sterowania hamulców (np.: sterowane
mechanicznie, hydraulicznie, pneumatycznie czy samoczynne), funkcję, jaką pełnią one
w mechanizmie (zatrzymujące, trzymające, wstrzymujące, pomiarowe) czy ze względu na
kierunek działania siły hamującej (promieniowe, osiowe, specjalne).
W rowerach zastosowanie znalazły tylko hamulce cierne. Wyróżnić można: systemy
pedałowe, mechaniczne systemy ręczne i hydrauliczne systemy ręczne. Najczęściej
spotykane są hamulce z mechanicznym systemem ręcznym, jednak dużym zainteresowaniem
cieszą się również te z hydraulicznym systemem ręcznym. Różnią się one sposobem
przekazywania sterowania, odpowiednio za pomocÄ… stalowych linek bÄ…dz
przewodów
hydraulicznych. Najczęściej stosuje się hamulce szczękowe, które są łatwe w obsłudze,
niezawodne i gwarantują odpowiednią siłę hamowania. Do rowerów górskich stosuje się
hamulce tarczowe, które są bardziej precyzyjne, niezależne od warunków pogodowych czy
stanu obręczy. Zapewniają też większą siłę hamowania i łatwość jej dozowania. Siła docisku
jest tu wywierana osiowo. Konstrukcja i materiał muszą być tak dobrane by umożliwić
szybkie odprowadzenie ciepła. Mocuje się je do piasty, co powoduje konieczność
wzmocnienia tego elementu, wskutek czego hamulce tarczowe są droższe od hamulców
szczękowych
Rysunek 1. 1-tłoczek 2-tarcza hamulcowa 3,4- wkładki cierne 5- korpus zacisku 6-pierścień uszczelniający
1 2 3
Dane Wzory, schematy, obliczenia Wyniki
1. Obliczenie opóz
nienia hamowania
5ØcÜ
Rower męski 28 
5ØNÜ =
5ØaÜ
{
25Ø`Ü
Sumaryczny ciężar
5ØNÜ =
5ØaÜ2
G=900 N,
stÄ…d
droga hamowania
5ØcÜ2 6,942 48,1636 5ØZÜ
s=5 m,
5ØNÜ = = = = 4,81
25Ø`Ü 2 " 5 10 5Ø`Ü2
prędkość a=4,81 m/s2
v=25 km/h=6,94m/s
Obliczenie współczynnika tarcia, przy którym nie wystąpi poślizg
5ØNÜ 4,81
g=9,81 m/s2 ź=0,49
5Øß = = = 0,49
5ØTÜ 9,81
Obliczenie czasu hamowania
5ØcÜ 6,94
t=1,44 s
5ØaÜ = = = 0,72 5Ø`Ü
5ØNÜ 4,81
2. Wyznaczenie sił reakcji
-5Ø5Ü + 5ØGÜ1 + 5ØGÜ2 = 0
5ØEÜ1 + 5ØEÜ2 - 5Ø:Ü = 0
{
( )
5Ø5Ü! + 5Ø:Ü 5Ø4Ü - 5Ø4Ü1 - 5ØEÜ15Ø?Ü1 = 0
należy uwzględnić, że
5ØGÜ1 = 5Øß5ØEÜ1
A=1,063 m
5ØGÜ2 = 5Øß5ØEÜ2
A =0,72 m {
1
5Ø:Ü5ØNÜ
5Ø5Ü =
h=0,57 m
5ØTÜ
5Ø:Ü5ØNÜ
- + 5Øß5ØEÜ1 + 5Øß5ØEÜ2 = 0
5ØTÜ
5ØEÜ1 + 5ØEÜ2 - 5Ø:Ü = 0
5Ø:Ü5ØNÜ
( )
! + 5Ø:Ü 5Ø4Ü - 5Ø4Ü1 - 5ØEÜ15Ø4Ü1 = 0
{ 5ØTÜ
Wynika z tego, że 5ØEÜ2 = 5Ø:Ü - 5ØEÜ1
5ØEÜ2 = 5Ø:Ü - 5ØEÜ1
5Ø:Ü5ØNÜ
- + 5Øß5ØEÜ1 + 5Øß(5Ø:Ü - 5ØEÜ1) = 0
5ØTÜ
5Ø:Ü5ØNÜ
( )
! + 5Ø:Ü 5Ø4Ü - 5Ø4Ü1 - 5ØEÜ15Ø4Ü1 = 0
{ 5ØTÜ
5Ø:Ü 5ØNÜ!
5ØEÜ1 = ( + 5Ø4Ü - 5Ø4Ü1)
5Ø4Ü 5ØTÜ
5Ø:Ü 5ØNÜ!
5ØEÜ2 = 5Ø:Ü - ( + 5Ø4Ü - 5Ø4Ü1)
5Ø4Ü 5ØTÜ
{
1 2 3
900 4,81 " 0,57
5ØEÜ1 = ( + 1,063 - 0,71) = 236,04 5ØAÜ
1,063 9,81
900 4,81 " 0,57
( + 1,063 - 0,71) = 163,96 5ØAÜ
R =535,49 N
1
{5ØEÜ2 = 900 - 1,063 9,81
R =364,50 N
2
3. Obliczenie momentów hamowania
D =28  =71,12 cm
k Koło przednie
D =22  =55,88 cm
w 5Ø@Ü!1 = 0,55ØEÜ15Øß5Ø7Ü5ØXÜ = 0,5 " 535,49 " 0,49 " 0,7112 = 93,30 5ØAÜ5ØZÜ
Koło tylnie
M =93,30 5ØAÜ5ØZÜ
5Ø@Ü!2 = 0,55ØEÜ25Øß5Ø7Ü5ØXÜ = 0,5 " 364,50 " 0,49 " 0,7112 = 63,51 5ØAÜ5ØZÜ h1
PrzyjÄ™cie M =63,51 5ØAÜ5ØZÜ
h2
hydraulicznego 4. Obliczenie nacisku N na wkładki cierne
hamulca tarczowego;
5Ø@Ü!2 63,51
Ilość wkładek
5ØAÜ = = = 992,3 5ØAÜ
ciernych z
5ØgÜ5Øß5ØEÜ! 2 " 0,3 " 0,08
z=2;
Åšredni promieÅ„ 5. Obliczenie ciÅ›nienia pÅ‚ynu hamulcowego N=1323,1 5ØAÜ
5ØAÜ 4 " 1323,1
tarcia hamulca
5Ø]Ü = = = 1,375 5Ø@Ü5ØCÜ5ØNÜ
5Øß
R =80 mm=0,08 m
h
5ØQÜ5ØaÜ2 5Øß " 0,0352
4
materiał na wkładki p=1,375 MPa
6. Obliczenie powierzchni wkładki ciernej
cierne- spiek
Z warunku na nacisk dopuszczalny wyznaczamy najmniejszÄ…
metalowy
powierzchnię wkładki ciernej
Przyjęto
5ØAÜ
p =4 MPa 5Ø]Ü = d" 5Ø]Ü5ØQÜ5Ø\Ü5Ø]Ü
dop
5Ø9Ü
ź=0,3
stÄ…d
Założenie średnicy
5ØAÜ 1323,1
5Ø9Ü e" = = 330 5ØZÜ5ØZÜ2
tłoczka d
t
5Ø]Ü5ØQÜ5Ø\Ü5Ø]Ü 4
d =35 mm Fe"330 mm2
t
Przyjęto
przyjmujÄ™ F=400 mm2 i b= 14mm
F=400 mm2 F=400 mm2
b=14 mm
Kąt, na którym oparty jest wycinek można wyznaczyć ze wzoru
360° " 5Ø9Ü
5ØüÞ = = 12,8° Ä…=12,8o
25Øß5ØEÜ!5ØOÜ
Obliczenie długości wkładki ciernej
5ØüÞ 12,8
5ØYÜ = 25Øß5ØEÜ! = 25Øß " 80 " = 17,9 5ØZÜ5ØZÜ l=18 mm
360° 360
PrzyjmujÄ™ l=18 mm
1 2 3
Obliczenie średnicy zewnętrznej tarczy
5Ø7Ü! = 25ØEÜ! + 5ØOÜ = 160 + 14 = 174 5ØZÜ5ØZÜ
PrzyjmujÄ™ D =180 mm D =180 mm
h h
7. Obliczenie prędkości kątowej i prędkości liniowej tarczy
hamulcowej
Prędkość kątową liczymy ze wzoru
5ØcÜ 1
5Øß = = 8,42
0,55Ø7Ü5ØXÜ 5Ø`Ü É=8,42 s-1
gdzie
v- prędkość liniowa koła
D
k- średnica zewnętrzna koła.
5Ø]Ü5Øß5ØcÜ-jednostkowa PrÄ™dkość kÄ…towa jest taka sama wewnÄ…trz koÅ‚a, stÄ…d można
praca tarcia; wyznaczyć prędkość liniową tarczy:
5ØZÜ
(5Ø]Ü5Øß5ØcÜ)5ØQÜ5Ø\Ü5Ø]Ü-wartość
5ØcÜ! = 5Øß " 0,55Ø7Ü! = 8,42 " 0,5 " 0,18 = 0,76
5Ø`Ü
v =0,76 m/s
dopuszczalna h
8. Wytrzymałość cieplna
(5Ø]Ü5Øß5ØcÜ)5ØQÜ5Ø\Ü5Ø]Ü
Obliczamy z warunku równowagi cieplnej
5ØZÜ
= 0,755Ø@Ü5ØCÜ5ØNÜ "
5Ø]Ü5Øß5ØcÜ d" (5Ø]Ü5Øß5ØcÜ)5ØQÜ5Ø\Ü5Ø]Ü
5Ø`Ü
m
s-grubość okładziny,
( )
(5Ø]Ü5Øß5ØcÜ)5ØQÜ5Ø\Ü5Ø]Ü e" 0,457 " 0,49 " 0,76 = 0,135 5Ø@Ü5ØCÜ5ØNÜ "
s
s=12 mm
s
z-grubość okładziny,
Zależność jest spełniona.
która ulegnie zużyciu
s =0,8s=9,6 mm
z
9. Obliczenie zużycia okładziny ciernej
1
5Øß = 8,42 ,
5Ø`Ü Wyznaczenie objÄ™toÅ›ci, która może ulec zużyciu ze wzoru
5Ø7Ü!
5ØIÜ = 2 " 5ØOÜ5ØüÞ5Ø`Ü5ØgÜ

2
stÄ…d
12,8
w-ilość hamowań na
5ØIÜ = 180 " 14 " " 9,6 = 860 5ØZÜ5ØZÜ3
godzinÄ™
360
V=860 mm3
w=60 h-1
Obliczenie pracy hamowania
q =10 mm3/(kW"h)
v
5Ø?Ü! = 0,55Ø@Ü!5Øß5ØaÜ = 0,5 " 63,51 " 8,42 " 0,72 = 64 5Ø=Ü
L =64 J
h
Obliczenie trwałości godzinowej wkładek ciernych
5ØIÜ 3,6 " 903,2
5Ø?Ü5ØTÜ = 3,6 " 106 " = " 106 = 80625 !
5Ø?Ü!5ØdÜ5Ø^Ü5ØcÜ 64 " 60 " 10
L =80625 h
g
Wnioski
Hydrauliczny hamulec tarczowy jest dobrym wyborem w rowerze górskim. Przy zadanych
parametrach czas hamowania jest niewielki, jedynie 1,44 s.
Dobrano tarczę ze stali nierdzewnej X12Cr13, na okładzinę cierną - spiek metalowy. Do mocowania
okładziny wybrano klej wysokotemperaturowy MEGA 77. Można zauważyć, że trwałość godzinowa,
przy założeniu, że ilość hamowań na godzinę jest równy w=60 h-1, jest bardzo duża. Wynosi 80625 h.
Rysunek 1 Rower męski, przykład z hamulcem tarczowym przednim i tylnim
Bibliografia
1. Osiński Zbigniew, Sprzęgła i hamulce, Warszawa, PWN, 1996
2. Mazanek Eugeniusz, Podstawy konstrukcji maszyn, cz. 2, Warszawa, WNT, 2004
3. Dietrich Marek, Podstawy konstrukcji maszyn, cz.3, Warszawa, WNT, 1999
4. Poradnik Mechanika, pod red. Stanisława Grzybka, Warszawa, Rea, 2008.
5. Dobrzański Tadeusz, Rysunek techniczny maszynowy, wyd. 24, Warszawa, WNT,
2004.
6. http://www.zssplus.pl/publikacje/publikacje45.htm
7. http://pl.wikipedia.org/wiki/System_hamulcowy_roweru
8. http://ataszek.pl/katalog/kleje-specjalistyczne-przemyslowe.pdf