Špalková brzda

Špalkové brzdy je typ brzdového systému jízdního kola. Brzdy jsou jednou z nejdůležitějších částí kola. Umožňují zpomalení nebo zastavení pohybu. Je mnoho druhů brzd, např. špalkové, kotoučové brzdy. Oba typy se dále dělí na hydraulické a mechanické. Zde je popsána funkce mechanických špalkových brzd. Skládají se z jednoduchého systému pák a kladky. Ten umožní přenést a zvýšit sílu působenou na páčku, umístěnou na řídítkách, na spodní páku se špalíčky. Samotné zpomalení pohybu je způsobeno přimáčknutím gumových špalků na ocelový ráfek kola.

Fyzika a brzdy

Fyzikální popis

Zmáčknutí páčky, která funguje jako nerovnoramenná páka, silou 1 N, se na druhém, 6× kratším rameni, vytvoří síla 6× větší. Ta potom působí na volnou kladku, přes kterou se rozdělí na dvě síly o poloviční velikosti. Každá z těchto sil působí na jednoramennou páku, kde se velikost zvýší 2×, protože působiště síly je v polovině této kladky. Na ráfek je tedy vyvíjena z každé strany síla o velikosti 6 N, takže na každé straně vzniká síla třecí a tím dochází k brzdění a zastavení.

Příklad

Na nerovnoramennou páku působí síla 1 N. První rameno působení je 6× delší, než druhé rameno. Vztahem, relevantním pro výpočet, je: F₁d₁ = F₂d₂. Po dosazení 1·6 = F₂·1 → F₂ = 6 N. Lanko vede sílu k volné kladce a ta rovnoměrně rozděluje sílu F₂ na F₃ a F₄ (F₃ = 3 N, F₄ = 3 N). Každá z těchto dvou sil působí na jednoramennou páku. Síla se zvětší 2×, protože působiště druhé síly je v polovině této páky. Vychází se ze vztahu F₃d₃=F₅d₅. Po dosazení 3·2 = F₅·1 → F₅ = 6 N. Na ráfek působí síla 6 N. Zde dochází k tření mezi povrchem ráfku (ocel) a povrchem špalků (guma). Třecí síla se vypočte ze vztahu: F₅ = F_t·f → F_t = (F₅ je síla vyvolaná zmáčknutím páčky, F_t je síla třecí, f je součinitel smykového tření – ten se rovná, mezi gumou a ocelí, 0,28). Po dosazení F_t = 6/0,28 → F_t = 21,4 N. Podle odhadů by měla mít vzniklá třecí síla 21,4 N. Působí z každé strany. 2 × 21,4 = 42,8. Vzniká tedy síla 42,8 N.

Související články

• špalíková brzda