Modelling and numerical and experimental investigations of contact phenomena and wear processes in a mechanical friction clutch

• Autorzy: Awrejcewicz J. , Grzelczyk D.

Warianty tytułu

PL

Modelowanie i badania numeryczne i eksperymentalne zjawisk kontaktowych i procesów w mechanicznym sprzęgle ciernym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This work presents numerical and experimental investigations of contact phenomena and wear processes occurring on the contact surface of linings of a mechanical friction clutch. These problems have already been studied earlier, but only simplified mathematical models have been used and applied. Our work takes into account elasticity and abrasive wear properties of material of friction linings rubbing themselves. A general non-linear differential model of wear and a wear model in the integral form are considered. Besides, we present results describing thermal phenomena (heat generation and its propagation) occurring in the considered system. Many interesting results are obtained, illustrated and discussed. Finally, numerical results are also compared with the experimental data.

PL

W pracy przedstawione zostały badania numeryczne i eksperymentalne zjawisk kontaktowych i procesów zużywania występujących na powierzchni styku okładzin mechanicznego sprzęgła ciernego. Rozważane zagadnienia badane były wcześniej, jednakże do ich opisu stosowane i wykorzystywane były wówczas uproszczone modele matematyczne. Przedstawiona praca uwzględnia sprężystość i właściwości ścierne materiałów trących się okładzin sprzęgła. Do symulacji procesów zużywania wykorzystany został zarówno nieliniowy różniczkowy model zużycia jak i model zużycia w postaci całkowej. Ponadto w pracy przedstawione zostały wyniki opisujące zjawiska cieplne (wytwarzanie i rozchodzenie się ciepła) w rozważanym układzie ciernym. Otrzymano wiele interesujących wyników, które zostały przedyskutowane i zilustrowane na wielu wykresach. Wyniki numeryczne porównane zostały z wynikami eksperymentalnymi.

Słowa kluczowe

EN

clutch; friction; heat generation; wear processes

PL

procesy zużywania; sprzęgło; tarcie; wytwarzanie ciepła

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe Sieci Badawczej Łukasiewicz - Przemysłowego Instytutu Motoryzacji
• Czasopismo: Archiwum Motoryzacji
• Rocznik: 2012
• Tom: Nr 1
• Strony: 5--22
• Opis fizyczny: 101--119,Bibliogr. 20 poz.,

Twórcy

autor

Awrejcewicz J.

autor

Grzelczyk D.

• Politechnika Łódzka, Katedra Automatyki i Biomechaniki, ul. Stefanowskiego 1/15, 90-924 Łódź,

Bibliografia

• [1] ALEXANDROV V.M., ANNAKULOVA G.K., Contact problem of the thermoelasticity with wear and frictional heat generation, Treniye i Iznos, 11, 1990, 24-28. (in Russian)
• [2] ARCHARD J.F., Contact and rubbing of flat surface, J. Applied Physics, 24(8), 1953, 981-988.
• [3] ASHRAF M.A., SOBHI-NAJAFABADI B., GOL O., SUGUMAR D., Numerical simulation of sliding wear for a polymer-polimer sliding contact in an automotive application, Int. J. Adv. Manuf. Technol., 41, 2009, 1118–1129.
• [4] BLAU P.J., Fifty years of research on the wear of metals, Tribology International, 30(5), 1997, 321–331.
• [5] CZEL B., VARADI K., ALBERS A., MITARIU M., Fe thermal analysis of a ceramic clutch, Tribology International, 42, 2009, 714–723.
• [6] EVTUSHENKO O.O., IVANYK E.H., HORBACHOVA N.V., Analytical methods for thermal calculation of brakes (review), Materials Science, 36(6), 2000, 857-862.
• [7] GAVRIKOV M.V., MAZING R.L., The hereditary-ageing model of wear and its application to problems with monotonically increasing contact zone, Treniye i Iznos, 9(2), 1988, 274-279. (in Russian)
• [8] GOLDSTEIN R.J., ECKERT E.R.G., IBELE W.E., PATANKAR S.V., SIMON T.W., KUEHN T.H., STRYKOWSKI P.J., TAMMA K.K., BAR-COHEN A., HEBERLEIN J.V.R., DAVIDSON J.H., BISCHOF J., KULACKI F.A., KORTSHAGEN U., GARRICK S., Heat transfer – a review of 1999 literature, International Journal of Heat and Mass Transfer, 44, 2001, 3579-3699.
• [9] GOLDSTEIN R.J., ECKERT E.R.G., IBELE W.E., PATANKAR S.V., SIMON T.W., KUEHN T.H., STRYKOWSKI P.J., TAMMA K.K., BAR-COHEN A., HEBERLEIN J.V.R., DAVIDSON J.H., BISCHOF J., KULACKI F.A., KORTSHAGEN U., GARRICK S., SRINIVASAN V., Heat transfer – a review of 2002 literature, International Journal of Heat and Mass Transfer, 48, 2005, 819-927.
• [10] GOLDSTEIN R.J., IBELE W.E., PATANKAR S.V., SIMON T.W., KUEHN T.H., STRYKOWSKI P.J., TAMMA K.K., BAR-COHEN A., HEBERLEIN J.V.R., DAVIDSON J.H., BISCHOF J., KULACKI F.A., KORTSHAGEN U., GARRICK S., SRINIVASAN V., Heat transfer – a review of 2003 literature, International Journal of Heat and Mass Transfer, 49, 2006, 451-534.
• [11] GRZELCZYK D., Dynamics and tribological processes in a mechatronic system with a friction clutch, Doctoral thesis, Promotor Jan Awrejcewicz, Technical University of Lodz, 2010, 133 pages. (in Polish)
• [12] KRAGELSKY I.V., DOBYCHIN M.M., KOMBALOV V.M., Fundamentals of the numerical analysis of friction and wear, Mashinostroenie, Moskwa, 1977. (in Russian)
• [13] KUZMENKO A.G., Contact problems allowing for wear for cylindrical sliding supports, Treniye i Iznos, 2(3), 1981, 502-512. (in Russian)
• [14] OLESIAK Z., PYRYEV YU., YEVTUSHENKO A., Determination of temperature and wear during braking, Wear, 210, 1997, 120-126.
• [15] PYRYEV YU., YEVTUSHENKO A., The influence of the brakes friction elements thickness on the contact temperature and wear, Heat and Mass Transfer, 36, 2000, 319-323.
• [16] PYRYEV YU., Dynamics of contact systems taking into consideration heat generation, friction and wear, Postdoctoral dissertation, Technical University of Lodz, Lodz, 2004. (in Polish)
• [17] WILLIAMS J.A., Wear and wear particles - some fundamentals, Tribology International, 38(10), 2005, 863–870.
• [18] YEVTUSHENKO A.A., KULCHYTSKY-ZHYHAILO R.D., Simplified solution for elliptical-contact problem with wear, Int. Engng Sci., 35(14), 1997, 1327-1334.
• [19] YEVTUSHENKO A., PYRYEV YU., The applicability of a hereditary model of wear with an exponential kernel in the one-dimensional contact problem taking frictional heat generation into account, J. Appl. Maths. Mechs., 63(5), 1999, 795-801.
• [20] ZHAO S., HILMAS G.E., DHARANI L.R., Behavior of a composite multidisk clutch subjected to mechanical and frictionally excited thermal load, Wear, 264, 2008, 1059–1068.