Evaluation of Possibilities to Improve Functionality of Brake Pads Through Modification of the Heat Dissipation Method

• Autorzy: Tuszyński Waldemar , Moszumański Ryszard , Szczerek Marian , Steinhof Marek

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0015.9729

Warianty tytułu

PL

Ocena możliwości poprawy funkcjonalności nakładek hamulcowych poprzez modyfikację sposobu odbioru ciepła

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

From a social perspective, providing motor vehicle users with high quality brake lining assemblies, which additionally help to prevent the braking system from overheating by dissipating heat into the atmosphere, is a matter of great importance. Overheated brakes may cause failure of the braking system and, as a result, lead to a car accident. Heat dissipation during operation helps to cool the braking system and prevent overheating. The article presents two patented brake pad structural solutions – anisotropic and ventilated brake pads – designed to boost the effectiveness of heat dissipation. The tests described in the article were performed using the T-33 inertia dynamometer developed at the Łukasiewicz – Institute for Sustainable Technologies in response to a demand presented by a Polish brake pad manufacturer. As part of the tests, various functional properties of the newly-designed and classic brake pads (i.e. the friction coefficient, the temperature of the brake pad, and the wear of the brake pad and brake disc) were compared. From the tests it follows that the new pads with the heat dissipation system have an advantage over classic pads, depending on the method of brake pad’s material and structural modification.

PL

Ze społecznego punktu widzenia bardzo istotnym zagadnieniem jest zapewnienie użytkownikom samochodów wszystkich typów wysokiej jakości zespołów okładzin hamulcowych, które dodatkowo zapobiegają przegrzewaniu się układu poprzez odprowadzanie ciepła do atmosfery. Przegrzanie hamulców może doprowadzić do nieskuteczności układu hamulcowego, a w następstwie do katastrofy samochodowej. Zdolność układu do odprowadzania ciepła w trakcie jego funkcjonowania wpływa na chłodzenie układu hamulcowego i zapobiega jego przegrzewaniu się. W artykule przedstawiono dwa opatentowane rozwiązania konstrukcyjne nakładki hamulcowej, które mają umożliwić lepsze odprowadzanie ciepła: ze strukturą anizotropową oraz dodatkową wentylacją. Do badań wykorzystano stanowisko bezwładnościowe T-33, opracowane w Łukasiewicz – Instytucie Technologii Eksploatacji dla potrzeb jednego z krajowych producentów klocków hamulcowych. Dokonano porównania szeregu cech funkcjonalnych nowych nakładek do cech wykazywanych przez nakładki hamulcowe o konstrukcji klasycznej. Były to: współczynnik tarcia, temperatura klocka hamulcowego, zużycie klocka i zużycie tarczy hamulcowej. W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono, że nowe nakładki z systemem odbioru ciepła wykazują przewagi nad klockami klasycznymi, przy czym jest to uzależnione od sposobu modyfikacji klocka, zarówno materiałowej, jak i konstrukcyjnej.

Słowa kluczowe

EN

anisotropic brake pad; ventilated brake pad; brake disc; wear; inertia dynamometer

PL

anizotropowa nakładka hamulcowa; wentylowana nakładka hamulcowa; tarcza hamulcowa; tarcie; zużycie; stanowisko bezwładnościowe

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2022
• Tom: nr 2
• Strony: 101--110
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab., wykr., wz.

Twórcy

autor

Tuszyński Waldemar

• Łukasiewicz – Institute for Sustainable Technologies, Tribology Centre, K. Pułaskiego 6/10 Street, 26-600 Radom, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-1022-9621

autor

Moszumański Ryszard

• https://orcid.org/0000-0003-2112-0100

autor

Szczerek Marian

• Łukasiewicz – Institute for Sustainable Technologies, Tribology Centre, K. Pułaskiego 6/10 Street, 26-600 Radom, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-1049-7853

autor

Steinhof Marek

• Steinhof Group Ltd., Rozwojowa 47a Street, 33-100 Tarnów, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-3088-2572

Bibliografia

• 1. Wojciechowski A., Sobczak J.: Kompozytowe tarcze hamulcowe pojazdów drogowych (in Polish). Instytut Transportu Samochodowego. Warsaw 2001.
• 2. Ganaway G.: Air Disc Brake Production, Use & Performance Archived at the Wayback Machine. NDIA Tactical Wheeled Vehicles Conference. Monterey, California, 2002.
• 3. Fancher P., Winkler C., Campbell M.: The influence of braking strategy on brake temperatures in mountain descents. The University of Michigan Transportation Research Institute. Retrieved, 2017.
• 4. https://alconkits.com/drmassets/Brake-Fade-Solved.pdf.
• 5. Technical information, Textar in particulars. Leverkusen 2007.
• 6. Moszumański R., Waśko A., Steinhof M.: Anisotropic brake pad. Patent No. 230804, 2015.
• 7. Moszumański R., Waśko A., Steinhof M.: Ventillated brake pad. Patent No. 230803, 2015.
• 8. Nagesh S.N. et al.: Characterization of brake pads by variation in composition of friction materials. Procedia Materials Science, vol. 5, 2014, pp. 295–302.
• 9. Barros L.Y. et al.: Influence of copper on automotive brake performance. Wear 2019, vol. 426–427, pp. 741–749.
• 10. Polajnar M. et al.: Friction and wear performance of functionally graded ductile iron for brake pads. Wear 2017, vol. 382–383, pp. 85–94.
• 11. EL-Tayeb N.S.M., Liew K.W.: On the dry and wet sliding performance of potentially new frictional brake pad materials for automotive industry. Wear 2009, vol. 266, No. 1–2, pp. 275–287.
• 12. Shi L.B. et al.: Study of the friction and vibration characteristics of the braking disc/pad interface under dry and wet conditions. Tribology International 2018, vol. 127, pp. 533–544.
• 13. Wahlström J. et al.: A pin-on-disc investigation of novel nanoporous composite-based and conventional brake pad materials focussing on airborne wear particles. Tribology International 2011, vol. 44, No. 12, pp. 1838–1843.
• 14. Abdul Hamid M.K. et al.: Effect of brake pad design on friction and wear with hard particle present. Jurnal Teknologi 2014, vol. 71, No. 2, pp. 135–138.
• 15. Dąbrowski T. et al.: The influence of the brake pad surface machining and finishing on its friction performance – examined by inertia brake dynamometer testing. Eksploatacja i testy – Autobusy 2018, vol. 6, pp. 399–404.
• 16. Mahale V., Bijwe J., Sinha S.: A step towards replacing copper in brake-pads by using stainless steel swarf. Wear 2019, vol. 424–425, pp. 133–142.
• 17. Martinez A., Echeberria J.: Towards a better understanding of the reaction between metal powders and the solid lubricant Sb2 S3 in a low-metallic brake pad at high temperature. Wear 2016, vol. 348–349, pp. 27–42.
• 18. Matějka V. et al.: On the running-in of brake pads and discs for dyno bench tests. Tribology International 2017, vol. 115, pp. 424–431.
• 19. Collignon M. et al.: Failure of truck brake discs: A coupled numerical–experimental approach to identifying critical thermomechanical loadings. Tribology International 2013, vol. 59, pp. 114–120.
• 20. Oleksowicz S.: Modelowanie procesu tarcia w hamulcach tarczowych pojazdów (in Polish). PhD Thesis. Cracow University of Technology. Cracow 2009.
• 21. Moszumański R.: Przenikalność cieplna izotropowych i anizotropowych materiałów ciernych (in Polish). Napędy Pojazdów: Modelowanie Komputerowe Konstrukcji i Układów Technologicznych, pp. 168–184. Rzeszów University. Rzeszów 2019.
• 22. Tuszyński W., Gibała M., Gospodarczyk A., Kozioł S., Matecki K., Piekoszewski W., Siczek M., Szczerek M., Wojutyński J.: The new inertia dynamometer for friction and wear testing of brake pads and brake discs. Tribologia 2019, No. 4, pp. 113–119.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).