The issues of of hot-spots type in the railway disc brake

• Autorzy: Sawczuk Wojciech , Rilo Cañás Armando Miguel

Identyfikatory

DOI

10.53502/RAIL-138492

Warianty tytułu

PL

Problematyka gorących obszarów (hot-spots) w kolejowym hamulcu tarczowym

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

The article deals with the issues of hot areas occurring in friction disc brakesbased on the literature review. The results of stand tests of the railway disc brake in aspect of identifying the hot areas of hot-spots are presented. In addition, the test methodology with the use of a thermovision camera for observation and registration of hot areas is developed for the stand tests.Thermovision images from the various braking speeds, where there are hot-spots, are presented for the friction pair of cast-iron brake disc and organic friction lining according to the requirements of UIC 541-3 leaflet. A model to determine the number of macroscopic hot areas on the surface of the brake disc is developed on this basis.The model is verified for braking with a greater emphasis regarding the fundamental tests.

PL

W artykule poruszono problematykę gorących obszarów występujących w ciernych hamulcach tarczowych na podstawie przeglądu literaturowego. Zaprezentowano wyniki badań stanowiskowych kolejowego hamulca tarczowego w aspekcie identyfikacji gorących obszarów typu hotspots. Do badań stanowiskowych dodatkowo opracowano metodykę badań z zastosowaniem kamery termowizyjnej do obserwacji i rejestracji gorących obszarów. Dla pary ciernej żeliwna tarcza hamulcowa i organiczna okładzina cierna według wymagań karty UIC 541-3 przedstawiono obrazy termowizyjne z różnych prędkości hamowania, przy których występują hot-spots. Na tej podstawie opracowano model do wyznaczenia liczby makroskopowych gorących obszarów na powierzchni tarczy hamulcowej. Model został zweryfikowany dla hamowań z większym naciskiem względem badań zasadniczych.

Słowa kluczowe

EN

hot area; hot-spot; friction disc brake; thermal imaging camera; infrared image; macroscopic hot area; braking

PL

gorący obszar; hot-spot; cierny hamulec tarczowy; kamera termowizyjna; obraz termowizyjny; makroskopowy gorący obszar; hamowanie

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Poznański Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Pojazdy Szynowe
• Rocznik: 2021
• Tom: Nr 1
• Strony: 33--43
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys.

Twórcy

autor

Sawczuk Wojciech

• Politechnika Poznańska

autor

Rilo Cañás Armando Miguel

• DB Systemtechnik GmbH

Bibliografia

• [1] Abbasi S., Teimourimanesh S., Vernersson T., Sellgren U., Olofsson U., Lundén R.: Temperature and thermoelastic instability at tread braking using cast iron friction material. Wear, 2014, 314, s. 171-180.
• [2] Aranganathan N., Jayashree B.: Development of copper-free eco-friendly brake-friction material using novel ingredients. Wear, 2016, 352-353, s. 79-91.
• [3] Belhocine A., Bouchetara M.: Thermomechanical modelling of dry contacts in automotive disc brake. International Journal of Thermal Sciences, 2012, 60, s. 161-170.
• [4] Grzes P., Oliferuk W., Adamowicz A., Kochanowski K., Wasilewski P., Yevtushenko A.A.: The numerical-experimental scheme for the analysis of temperature field in a pad-disc braking system of a railway vehicle at single braking. International Communications in Heat and Mass Transfer, 2016, 75, s. 1-6.
• [5] Kasem H., Brunel J.F., Dufrénoy P., Siroux M., Desmet B.: Thermal levels and subsurface damage induced by the occurrence of hot spots during high-energy braking. Wear, 2011, 270, s. 355-364.
• [6] Kodeks UIC 541-3. Hamulec–Hamulec tarczowy i jego zastosowanie. Warunki dopuszczenia okładzin hamulcowych. Wydanie 7, czerwiec 2010.
• [7] Kumar M., Boidin X., Desplanques Y., Bijwe J.: Influence of various metallic fillers in friction materials on hot-spot appearance during stop braking. Wear, 2011, 270, s. 371-381.
• [8] Li Z., Han J., Yang Z., Li W.: Analyzing the mechanisms of thermal fatigue and phase change of steel used in brake discs. Engineering Failure Analysis, 2015, 57, s. 202-218.
• [9] Mackin T.J., Noe S.C., Ball K.J., Bedell B.C., Bim-Merle D.P. i in.: Thermal cracking in disc brakes. Engineering Failure Analysis, 2002, 9, s. 63-76.
• [10] Oder G., Reibenschuh M., Lerhe T., Šraml M., Šamec B., Potrč I.: Thermal and stress analysis of brake discs in railway vehicles. Advanced Engineering, 2009, 3, s. 95-102.
• [11] Panier S., Dufrénoy P., Weichert D.: An experimental investigation of hot spots in railway disc brakes. Wear, 2004, 256, s. 764-773.
• [12] Reibenschuh M., Oder G., ? u? F., Potrč I.: Modelling and Analysis of Thermal and Stress Loads in Train Disc Brakes – Braking from 250km/h to Standstill. Journal of Mechanical Engineering 2009, 55, 7-8, s. 494-502.
• [13] Sawczuk W., Kowalczyk J., Ulbrich D.: Zastosowanie kamery termowizyjnej w badaniach nieniszczących wybranych elementów kolejowego układu hamulcowego. Przegląd Spawalnictwa 2017, 89(4), s. 19-21.
• [14] Sawczuk W., Tomaszewski F.: Ocena rozkładu średniej temperatury pary ciernej tarcza hamulcowa–okładzina wraz z obsadą hamulcową w czasie hamowania ze stałą mocą. Pomiary Automatyka Kontrola PAK, 2013, 59(9), s. 938-941.
• [15] Trzmielowski S., Urbańczyk P.: Badania układów hamulcowych pojazdów szynowych w zakresie odporności na obciążenie cieplne. Czasopismo Techniczne Mechanika, 2011, z. 4.
• [16] Wirth X.: Improving the performance of disc brakes on high-speed rail vehicles with a novel types of brake pad: Isobar. RTR, 1998, 1, s. 24-29.
• [17] Wu S.C., Zhang S.Q., Xu Z.W.: Thermal crack growth-based fatigue life prediction due to braking for a high-speed railway brake disc. International Journal of Fatigue, 2016, 87, s. 359-369.
• [18] Wu S.C., Xu Z.W., Yu C., Kafka O.L., Liu W.K.: A physically short fatigue crack growth approach based on low cycle fatigue properties. International Journal of Fatigue, 2017, 103, s. 185-195.
• [19] Yan H.B., Zhang Q.C., Lu T.J.: Heat transfer enhancement by X-type lattice in ventilated brake disc. International Journal of Thermal Sciences, 2016, 107, s. 39-55.
• [20] Zagrodzki P., Truncone S.A.: Generation of hot spots in a wet multidisc clutch during short-term engagement. Wear, 2003, 254, s. 474-491.
• [21] Zagrodzki P.: Analysis of thermomechanical phenomena in multidisc clutches and brakes, Wear, 1990, 140, 2, s. 291-308.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).