A method to achieve comparable thermal states of car brakes during braking on the road and on a high-speed roll-stand

• Autorzy: Wolff A.

Warianty tytułu

PL

Metoda osiągania porównywalnych stanów cieplnych hamulców samochodowych podczas hamowania na drodze i na szybkoobrotowym stanowisku rolkowym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The temperature of a brake friction surface influences significantly the braking effectiveness. The paper describes a heat transfer process in car brakes. Using a developed program of finite element method, the temperature distributions in brake rotors (disc and drum brake) of a light truck have been calculated. As a preliminary consistency criterion of the brake thermal state in road and roll-stand braking conditions, a balance of the energy cumulated in the brake rotor has been taken into account. As the most reliable consistency criterion an equality of average temperatures of the friction surface has been assumed. The presented method allows to achieve on a roll-stand the analogical thermal states of automotive brakes, which are observed during braking in road conditions. Basing on this method, it is possible to calculate the braking time and force for a high-speed roll-stand. In contrast to the previous papers of the author, new calculation results have been presented.

PL

Temperatura powierzchni ciernej hamulca w istotny sposób wpływa na skuteczność hamowania. Artykuł opisuje proces wymiany ciepła w hamulcach samochodowych. Stosując opracowany program metody elementów skończonych, wyznaczono rozkłady temperatur w wirnikach hamulców (tarczy i bębna) lekkiego samochodu dostawczego. Jako wstępne kryterium zgodności stanów cieplnych hamulca w warunkach hamowania na drodze i na stanowisku rolkowym założono bilans energii akumulowanej w wirniku hamulca. Jako bardziej wiarygodne kryterium zgodności przyjęto równość średnich temperatur powierzchni ciernej hamulca. Przedstawiona metoda umożliwia uzyskiwanie na stanowisku rolkowym analogicznych stanów cieplnych hamulców samochodowych, jakie występują w warunkach hamowania na drodze. W oparciu o tę metodę możliwe jest obliczenie czasu trwania i siły hamowania na szybkoobrotowym stanowisku rolkowym. W odróżnieniu od poprzednich artykułów autora, przedstawiono tu nowe wyniki obliczeń.

Słowa kluczowe

EN

automative brakes; heat transfer; thermal state of brakes; diagnostics tests

PL

hamulce samochodowe; skuteczność hamowania; wymiana ciepła; diagnostyka

• Wydawca: Warsaw University of Technology, Faculty of Transport
• Czasopismo: Archives of Transport
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 22, iss. 2
• Strony: 259--273
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Wolff A.

• Warsaw University of Technology, Faculty of Transport, ul. Koszykowa 75, 00-662 Warsaw, Poland,

Bibliografia

• 1. Brebbia C.A.: The Finite Element Method for Engineers. Pontech Press. Plymouth 1978.
• 2. Fensel P. A.: An axisymmetric finite element analysis of the mechanical and thermal stresses in brake drums, SAE Paper 740321, 1974.
• 3. Fukano A., Matsui H.: Development of Disc-Brake Method Using Computer Simulation of Heat Phenomena. SAE Paper 860634, 1986.
• 4. Garro A., Gavello E., Rossi E: Thermal Transient Analysis of Disk Brake Problems Concerning a Mathematical Model. SAE Transactions 811328, 1981.
• 5. Hartter L., Schwartz H., Rhee S.: Evaluating copper alloy break discs by thermal modeling, SAE Transactions, Paper 740560, 1974.
• 6. Hinton E., Owen D.R.I.: Finite Element Programming. Academic Press, London, 1977.
• 7. Idogaki T., Kwai H., Harada H., Ioue H.: Measuring System of Transient Temperature Distribution on the Brake Disc Rotor. SAE Paper 870256, 1987.
• 8. Kays W., Bjorklund I.: Heat transfer from a rotating cylinder with and without crossflow, ASME Transactions, No 1, 1958.
• 9. Limpert R.: The thermal performance of automotive disc brakes, SAE Transactions, Paper 750873, 1975.
• 10. 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, p. 107-115, Detroit (USA), 1997.
• 11. Lozia Z., Wolff A.: Warunki odtwarzalności na stanowisku kontrolnym stanu termicznego hamulców występującego w czasie hamowania na drodze, Materiały międzynarodowej konferencji hamulcowej, Łódź, wrzesień 1991.
• 12. Newcomb T. P.: Temperatures reached in disc brakes, Jour. of Mech. Eng. Science, No 2, 1960.
• 13. Newcomb T. P.: Transient temperatures brake drums and linings, Proc. Auto. Div. Inst. Mech. Eng., No 7, 1958-59.
• 14. Regulation No 13 E/ECE/TRANS/ 505 of the United Nations, Economic Commission in Geneva.
• 15. Saumweber E.: Temperaturberechnung in Bremsscheiben fuer ein beliebiges Fahrprogramm, Leichtbau der Verkehrsfahrzeuge 13, Nr 3, 1969.
• 16. Staniszewski B.: Wymiana ciepła. Podstawy teoretyczne, PWN, Warszawa, 1980
• 17. Timtner K.: Calculation of disc brake components using the finite element method with emphasis on weight reduction, SAE Transactions, Paper 790396, 1979.
• 18. Wiśniewski S.: Wymiana ciepła, WNT (wyd. 6), Warszawa, 2009.
• 19. Wolff A.: Teoretyczno-eksperymentalna analiza procesu wymiany ciepła w hamulcach samochodowych, (Theoretical and Experimental Analysis of the Heat Transfer Process in Automotive Brakes). Doctoral Thesis, Warsaw University of Technology, Faculty of Transport, Warsaw 1992 (in Polish).
• 20. Wolff A., Zagrodzki P.: Porównanie modeli symulacyjnych nieustalonej wymiany ciepła w hamulcach samochodowych, Materiały 5-tej Międzynarodowej Konferencji Naukowej: Simulation Research in Automobile Technology, Kazimierz Dolny, 22-24.05.1995.
• 21. Wolff A., Zagrodzki P.: Three-dimensional analysis of thermal processes in automotive brakes, Materiały Międzynarodowej Konferencji Naukowej pt. Inżynieria Systemów Transportowych, Wydział Transportu Politechniki Warszawskiej i Komitet Transportu Polskiej Akademii Nauk, Warszawa, 26-28.09.1995.
• 22. Zienkiewicz O.C., Morgan K.: Finite Elements and Approximation. John Wiley & Sons, Inc. New York, 1983.