Wpływ cech konstrukcyjnych hamulca tarczowego maszyny wyciągowej na jego niestabilność termosprężystą. Część II. Badania symulacyjne

• Autorzy: Ścieszka S. , Żołnierz M.

Warianty tytułu

EN

The effect of the mine winder disc brake's design feature on its thermoelastic instability. Part II. Finite element simulation

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono zastosowanie analizy MES do oceny wielkości i rozkładu temperatury na powierzchni tarcz hamulcowych. Analiza wykazała, że metoda elementów skończonych (MES) jest przydatna do badania zachowań tribologicznych dużych hydraulicznych hamulców tarczowych maszyn wyciągowych, w szczególności do badań: rozkładu temperatur na tarczy ciernej, zjawiska termosprężystej niestabilności (TEN) oraz osiowych deformacji tarczy. Modelowanie MES posłużyło do symulacji i wizualizacji generowanych gorących plam na powierzchni tarczy oraz do oceny odkształceń osiowych tarczy w funkcji cech konstrukcyjnych (geometrycznych i materiałowych) hamulca oraz parametrów jego pracy. W analizie wykorzystano pojęcie prędkości krytycznej, powyżej której system hamulcowy maszyny wyciągowej pracuje w strefie niestabilnej. Wartość prędkości krytycznej wyliczano stosując nowe kryterium w oparciu o wartości dopuszczalnego odkształcenia osiowego tarczy. Badania wykazały, że największy wpływ na wartość prędkości krytycznej ma współczynnik rozszerzalności cieplnej materiału tarczy. Wzrost współczynnika rozszerzalności i modułu Younga obniża wartość prędkości krytycznej, co oznacza, że wystąpienie niestabilności termosprężystej staje się bardziej prawdopodobne. Wzrost grubości tarczy natomiast powoduje zwiększenie wartości prędkości krytycznej, co oznacza zwiększenie obszaru stabilnej pracy.

EN

Prediction of the distribution and magnitude of brake disc temperature by utilizing finite element analysis (FEA) is presented in the paper. FEA has been proved as an effective method to study the behavior of big industrial friction brakes (winder disc brakes) in terms of: temperature distribution on disc brakes, thermoelastic instability (TEI) and its axial deformation. In this investigation the FE modeling technique was used to simulate and visualize the brake interface hot spotting and the brake disc distortion as function of geometrical and material properties as well as the operational conditions. The critical speed above which TEI would occur was applied and calculated for analysed mine winder brake system. The critical speed values were calculated using the new criterion based on maximum accaptable value of axial disc distortion. The investigation confirmed that the disc's material thermal expansion coefficient has strongest influence on the critical speed. Increase of the themal expansion coefficient and Young's modulus reduce value of the critical speed, what means that TEI occurence in brake system is more likely. Increase of disc thickness causes elevation of the critical speed value and reduces probability of TEI occurence.

Słowa kluczowe

PL

niestabilność termosprężysta; badania termowizyjne; charakterystyka tribologiczna; materiały cierne hamulcowe; deformacja tarczy; analiza metodą elementów skończonych; prędkość krytyczna

EN

thermoelastic instability; infrared mapping; tribological characteristics; brake friction materials; disc distortion; finite element analysis; critical speed

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN
• Czasopismo: Zagadnienia Eksploatacji Maszyn
• Rocznik: 2007
• Tom: Vol. 42, nr 4
• Strony: 183--193
• Opis fizyczny: Bibliogr. 4 poz., fot., rys.

Twórcy

autor

Ścieszka S.

autor

Żołnierz M.

• Politechnika Śląska w Gliwicach, ul. Akademicka 2, 44-100 Gliwice, tel.: [phone]

Bibliografia

• [1] Ścieszka S.F.: Hamulce cierne. Zagadnienia konstrukcyjne, materiałowe i tribologiczne. WZP - ITeE Radom, 1998.
• [2] Ji - Hoon, Choi Lee: Finite element analysis of transient thermoelastic behaviors in disc brakes, Wear, 2004, 257, 47-58.
• [3] Żołnierz M.: Praca doktorska pt. Symulacja wpływu cech konstrukcyjnych hamulca tarczowego maszyny wyciągowej na jego stabilność termosprężystą. Politechnika Śląska, Gliwice, 2006.
• [4] Stasiowski D., Maleska P.: Praca magisterska pt. Analiza obliczeń termicznych hamulca tarczowego maszyny wyciągowej na podstawie przeprowadzonych badań. Politechnika Śląska, Gliwice, 1997.