Analiza numeryczna i eksperymentalna procesu wymiany ciepła w hamulcach samochodowych

• Autorzy: Wolff A.

Warianty tytułu

EN

Numerical and experimental analysis of heat transfer process in automotive brakes

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono dwuwymiarowy, osiowo-symetryczny model nieustalonego przewodnictwa cieplnego w hamulcach samochodowych, wprowadzając stosowne warunki brzegowe opisujące wywiązywanie się ciepła w hamulcu oraz odpływu ciepła do otoczenia. Zagadnienie rozwiązano metodą elementów skończonych i podano wyniki symulacji cyfrowych dla samochodu osobowego średniej klasy. Opisano ponadto badania eksperymentalne temperatur par ciernych hamulca tarczowego na szybkoobrotowym stanowisku rolkowym. Badania te były podstawą przeprowadzonej weryfikacji modelu matematycznego wymiany ciepła w hamulcu (w fazie generowania ciepła). Następnie przedstawiono zastosowaną metodę identyfikacji współczynnika przejmowania ciepła między hamulcem i otoczeniem (w fazie chłodzenia hamulca po zakończonym hamowaniu). Polegała ona na rozwiązaniu tzw. odwrotnego zagadnienia nieustalonego przewodnictwa cieplnego.

EN

In the paper the two-dimensional, axi-symmetrical model of transient heat conduction in automotive brakes has been introduced. The relevant boundary conditions, that describe the heat generated in the brake and the heat transferred to ambient air, have been used. The problem was solved by the use of the finite element method and computational results for a middle-class automobile have been presented. Experimental temperature tests of a disc brake at the high-speed roll-stand have been also described. These tests made the base for verification of the mathematical model of heat transfer in brakes (during the period of heat generating). Then the identification method of the convective heat transfer coefficient with ambient air (during the period of brake cooling after the finished brake application) was introduced. It was based on the solution of the inverse transient heat conduction problem.

Słowa kluczowe

PL

hamulce samochodowe; modelowanie wymiany ciepła; weryfikacja eksperymentalna modelu; identyfikacja parametrów modelu

EN

automotive brakes; heat transfer modelling; experimental verification of the model; identification of model parameters

• Wydawca: Oddział SIMP w Lublinie
• Czasopismo: Postępy Nauki i Techniki
• Rocznik: 2012
• Tom: Nr 14
• Strony: 250--261
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Wolff A.

• Wydział Transportu, Politechnika Warszawska, ul. Koszykowa 75, 00-662 Warszawa,

Bibliografia

• 1. Eriksson M., Bergman F., Jacobson S.: On the nature of tribological contact in automotive brakes, Wear 252, pp. 26–36, 2002.
• 2. Hwang P., Wu X., Jeon Y. B.: Thermal–mechanical coupled simulation of a solid brake disc in repeated braking cycles, Proc. Inst. Mech. Eng., Vol. 223, Part J: J. Engineering Tribology, pp. 1041-1048, 2009.
• 3. Jung S.P., Park T.W., Lee J.H., Kim W.H., Chung W.S.: Finite element analysis of thermoelastic instability of disc brakes, Proceedings of the World Congress on Engineering, 2010, Vol II, London, June 30 - July 2, 2010.
• 4. Lozia Z., Wolff A.: Thermal state of automotive brakes after braking on the road and on the roll-stand, SAE Special Publication No 1229 / SAE Technical Paper No 971040, pp. 107-115, Detroit (USA), 1997.
• 5. Mackin T.J., et al.: Thermal cracking in disc brakes, Engineering Failure Analysis 9, pp. 63-76, 2002.
• 6. Nisonger R.L., Yen Chih-Hung, Antanaitis D.: High temperature brake cooling – characterization for brake system modeling in race track and high energy driving conditions, SAE Paper No. 2011-01-0566, 2011.
• 7. Palmer E., Mishra R., Fieldhouse J., Layfield J.: Analysis of air flow and heat dissipation from a high performance GT car front brake, SAE Paper No. 2008-01-0820, 2008.
• 8. Shahzamanian M.M., Sahari B.B., Bayat M., Ismarrubie Z.N., Mustapha F.: Transient and thermal contact analysis for the elastic behavior of functionally graded brake disks due to mechanical and thermal loads, Materials and Design 31, pp. 4655–4665, 2010.
• 9. Schuetz T.: Cooling analysis of a passenger car disk brake, SAE Paper 2009-01-3049, 2009.
• 10. Tonchev A., Hirschberg W., Jagsch S.: Investigation of the thermal vehicle brake behavior during the vehicle’s development phase by co-simulation, SAE Paper No. 2007-01-3935, 2007.
• 11. Wiśniewski S.: Wymiana ciepła. WNT (wyd. 6), Warszawa 2009.
• 12. Wolff A.: Teoretyczno-eksperymentalna analiza procesu wymiany ciepła w hamulcach samochodowych, praca doktorska, Wydz. Transportu, Polit. W-wska, Warszawa 1992.
• 13. Wolff A.: A method to achieve comparable thermal states of car brakes during braking on the road and on a high-speed roll-stand, Archives of Transport, Vol. XXII, No.2, pp. 259-273, 2010.
• 14. Yildiz Y., Duzgun M.: Stress analysis of ventilated brake discs using the finite element method, Intern. Journal of Automotive Technology, Vol. 11, No. 1, pp. 133−138, 2010.
• 15. Zienkiewicz O.C., Morgan K.: Finite Elements and Approximation. John Wiley & Sons, Inc. New York, 1983.