Finite element analysis of the thermal behaviour of single-disc clutches during repeated engagements

• Autorzy: Abdullah O. I. , Sabri L. A. , Al-Sahb W. A.

Warianty tytułu

PL

Analiza MES zachowań termicznych sprzęgieł jednotarczowych podczas powtarzanych załączeń

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Most of the failures in the sliding systems occur due to the high thermal stresses, which generated at the interface between the contacting surfaces due to sliding between parts, such as friction clutches and brakes. In this paper, the thermal behaviour of a single-disc clutch is investigated. The surface temperatures of the friction clutch disc will be increased during repeated engagements, in some cases, will lead to premature failure of the clutch disc. In order to avoid this kind of failure, it the surface temperature should be calculated with high accuracy to know the maximum working temperature of the friction system. In this work, the temperature distributions are computed during four repeated engagements at regular intervals (5 s) for the same energy dissipation. Three-dimensional finite element models are used to simulate the typical friction clutch disc.

PL

Większość uszkodzeń systemów ślizgowych jest spowodowana wysokimi naprężeniami termicznymi generowanymi na powierzchniach styku, takich elementów jak części sprzęgieł i hamulców. W tej pracy zbadano zachowania cieplne jednotarczowego sprzęgła ciernego. Temperatury powierzchni tarczy sprzęgła wzrastają podczas powtarzanych załączeń, co w niektórych przypadkach prowadzi do przedwczesnych uszkodzeń tarcz sprzęgłowych. W celu uniknięcia tego rodzaju uszkodzeń temperatura powierzchni powinna być obliczona z wysoką dokładnością dla wyznaczenia maksymalnej temperatury pracy systemu tarciowego. W tej pracy wyznaczono rozkłady tempratury podczas czterech powtórzonych załączeń dla regularnych interwałów (5 s) przy identycznym rozpraszaniu energii. Do symulacji typowego sprzęgła ciernego zastosowano trójwymiarowe modele.

Słowa kluczowe

EN

thermal analysis; friction clutches; dry condition; FEM

PL

analiza termiczna; sprzęgła cierne; MES

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2016
• Tom: nr 2
• Strony: 9--24
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Abdullah O. I.

• System Technologies and Mechanical Design Methodology, Hamburg University of Technology, Germany

autor

Sabri L. A.

• Department of Mechatronics, AL-Khwarizmi college of Engineering, University of Baghdad, Iraq

autor

Al-Sahb W. A.

• Department of Mechanical Engineering, College of Engineering, University of Baghdad, Iraq

Bibliografia

• 1. Oday I. Abdullah and Josef Schlattmann, An Investigation into the Thermal Behavior of the Grooved Dry Friction Clutch, Journal of Tribology, 136(3): 1–6, 2014.
• 2. Oday I. Abdullah and Josef Schlattmann, Stresses and Deformations Analysis of a Dry Friction Clutch System” Journal of Tribology in Industry, 35(2): 155–162, 2013.
• 3. Akhtar Muhammad Mumtaz Jamil, Oday I. Abdullah and Josef Schlattmann. Transient thermoelastic analysis of dry clutch system, Machine Design, 5.4: 141–150, 2013.
• 4. Oday I. Abdullah and J. Schlattmann, Computation of Surface Temperatures and Energy Dissipation in Dry Friction Clutches for Varying Torque with Time, International Journal of Automotive Technology, 15(5): 733–740, 2014.
• 5. Abdullah Oday I., Mumtaz Jamil Akhtar, and Josef Schlattmann. Investigation of Thermo-elastic behavior of multidisk clutches. Journal of Tribology 137.1 (2015): 011703.
• 6. Abdullah O.I., J. Schlattmann, and A.M. Al-Shabibit. Thermo-mechanical Analysis of the Dry Clutches under Different Boundary Conditions. Tribology in Industry 36.2 (2014).
• 7. Abdullah O.I., J. Schlattmann, and A.M. Al-Shabibi. Transient Thermoelastic Analysis of Multi-Disc Clutches. Proceedings of 9th Arnold Tross Colloquium, Hamburg, Germany. 2013.
• 8. Abdullah O.I., Schlattmann J., Al-Shabibi, A.M., & Akhtar M.J., Investigation of Thermoelastic Behaviour of the Dry Clutches Under Different Boundary Conditions, Journal of the Balkan Tribological Association, 20(3), 2015.
• 9. Yevtushenko A.A., M. Kuciej and O. Yevtushenko, Three-element model of frictional heating during braking with contact thermal resistance and time-dependent pressure. International Journal of Thermal Sciences 50.6 (2011): 1116–1124.
• 10. Seo H., Zheng C., Lim W., Cha S. W., and Han S., Temperature prediction model of wet clutch in coupling, In the Proceedings of the Vehicle Power and Propulsion Conference (VPPC), Chicago, USA, September 2011.
• 11. Adam Adamowicz and Piotr Grzes, Three dimensional fe model of frictional heat generation and convective cooling in disc brake, In the Proceedings of the International Conference Computer Methods in Mechanics (CMM), Warsaw, Poland, May 2011.
• 12. Yevtushenko Aleksander and Michal Kuciej, Temperature and thermal stresses in a pad/disc during braking. Applied Thermal Engineering 30.4 (2010): 354—359.
• 13. Lewis R.W., Nithiarasu P. and Seetharamu K.N., Fundamentals of the finite element method for Heat and Fluid Flow, John Wiley and Sons, Chichester, 2004.
• 14. ANSYS, “Contact Technology Guide,” ANSYS, Inc, 13, 2010.
• 15. Hua Fu, Li Fu, Ai-ping Liu and Guan-Lei Zhang, Finite Element Analysis of temperature field of clutch in Tunnel Boring Machine, 2010 WASE International Conference on Information Engineering, pp. 166–169.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.