Numerical analyzes and a comparative study of an automotive standard brake disc with a disc drilled along the Archimedes spiral

• Autorzy: Sawczuk W. , Jüngst M.

Identyfikatory

DOI

1014669/AM.VOL79.ART6

Warianty tytułu

PL

Analizy numeryczne oraz badanie porównawcze samochodowej standardowej tarczy hamulcowej z tarczą nawiercaną po spirali Archimedesa

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

The article presents the concept of a new friction surface of the brake disc with holes made along the Archimedes spiral. In the brake technology we can meet brake discs with a friction surface that is perforated in a different way. It can be a perforation on the friction surface using holes, cuts, holes and combinations thereof. Despite the many advantages of such disks, the modification of the friction surface increases the wear of the friction material. In the newly designed shield, only one cut was made on the disc radius, which was converted into a series of holes arranged in the Archimedes spiral line beginning at the inner radius of the target and ending on the outer radius of the target forming only one scroll. For such a developed concept of friction surface, numerical simulations were carried out referring to a smooth disc without perforation in the scope of determining the temperature rise characteristics as a function of braking time, distribution of reduced stresses and disc deformation. Then, after carrying out a prototype disc with Archimedes spiral drillings there was carried out bench testing of it and of a perforated disk. On this basis, the type of braking at which the drilled disc was characterized by better frictional characteristics against the smooth disc without perforation was determined.

PL

W artykule przedstawiono koncepcję nowej powierzchni ciernej tarczy hamulcowej z otworami wykonanymi wzdłuż spiralni Archimeresa. W technice hamulcowej spotyka się tarcze hamulcowe z perforowaną w różny sposób powierzchnią cierną. Może być to perforacją na powierzchni ciernej za pomocą otworów, nacięć, nawierceń oraz ich kombinacji. Mimo wielu zalet takich tarcz, modyfikacja powierzchni ciernej wpływa na wzrost zużycia materiału ciernego. W nowo projektowanej tarczy założono tylko jedno nacięcie wykonane na promieniu tarczy, które zostało zamienione na ciąg otworów ułożonych w linii spirali Archimedesa rozpoczynającej się przy promieniu wewnętrznym tarczy i kończącym się na promieniu zewnętrznym tarczy tworząc tylko jeden zwój. Dla tak opracowanej koncepcji powierzchni ciernej przeprowadzono symulacje numeryczne odniesione do tarczy gładkiej bez perforacji w zakresie wyznaczenia charakterystyki przyrostu temperatury w funkcji czasu hamowania, rozkładu naprężeń zredukowanych oraz odkształceń tarczy. Następnie po wykonaniu prototypowej tarczy z nawierceniami po spirali Archimedesa oraz dla tarczy bez perforacji przeprowadzono porównawcze badania stanowiskowe. Na tej podstawie określono typ hamowań przy których tarcza wiercona charakteryzowała się lepszymi charakterystykami cierno-termicznymi względem tarczy gładkiej bez perforacji.

Słowa kluczowe

EN

brake disc; Archimedes spiral; numerical simulations; bench tests

PL

tarcza hamulcowa; spirala Archimedesa; symulacje numeryczne; badania stanowiskowe

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe Sieci Badawczej Łukasiewicz - Przemysłowego Instytutu Motoryzacji
• Czasopismo: Archiwum Motoryzacji
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 79, nr 1
• Strony: 79--94
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys.

Twórcy

autor

Sawczuk W.

• Poznan University of Technology, Faculty of Machines and Transport, Institute of Combustion Engines and Transport, Piotrowo 3 Street, 60-965 Poznan, Poland

autor

Jüngst M.

• Poznan University of Technology, Faculty of Machines and Transport, Institute of Combustion Engines and Transport, Piotrowo 3 Street, 60-965 Poznan

Bibliografia

• [1] Kasem H, Brunel J F, Dufrenoy P, Siroux M, Desmet B. Thermal levels and subsurface damage induced by the occurrence of hot spots during high-energy braking. “Wear”. 2011; (270): 355-364.
• [2] Leszek W. Wybrane zagadnienia metodyczne badań empirycznych. Instytut Technologii Eksploatacji, Radom. 2006: 142-153.
• [3] Mackin T J. Thermal cracking in disc brakes, Engineering Failure Analysis 9. (2002): 63–76.
• [4] Panier S, Dufrénoy P, Weichert D. An experimental investigation of hot spots in railway disc brakes. “Wear”. 2004; 256: 764-773.
• [5] Sawczuk W. Tarcza hamulcowa. Application for granting a patent marked with number P.418361 from 16.08.2016.
• [6] Sawczuk W. Koncepcja nowej tarczy hamulcowej do pojazdów szynowych. Technika Transportu Szynowego.2016; 12.
• [7] Website: http://www.iparts.pl/czesc/tarcza-hamulcowa-ate-24012802541,0-3-24012802541-985783.html
• [8] Website: http://www.rgarage.pl/index.php/modyfikacje/brakes/tarcze-wiercone-czy-nacinane8.
• [9] Website: http://mojafirma.infor.pl/moto/eksploatacja-auta/uklad-hamulcowy/271667,Co-daja-nawiercane-tarczehamulcowe-czy-mozna-je-montowac-w-kazdym-aucie.html
• [10] Website: http://lumag.pl/inwestycje-w-urzadzenia-badawcze/
• [11] Website: http://motofocus.pl/technika/14036/lumag-inwestuje-w-urzadzenia-badawcze-do-klockow-breck
• [12] Website: https://webstore.ansi.org/RecordDetail.aspx?sku=SAE+J+2520-2013+(SAE+J2520-2013)20
• [13] Website: http://www.autoexpert.pl/aktualnosci/Te-elementy-najczesciej-sie-psuja-w-naszych-autach,9417,1
• [14] Wu S C, Zhang S Q, Xu Z W. Thermal crack growth-based fatigue life prediction due to braking for a high-speed railway brake disc. “International Journal of Fatigue” 87. 2016: 359-369.
• [15] Yan H B, Zhang Q C, Lu TJ. Heat transfer enhancement by X-type lattice in ventilated brake disc. “International Journal of Thermal Sciences” 107. 2016: 39-55.
• [16] Yan H B, Zhang Q C, Lu T J. An X-type lattice cored ventilated brake disc with enhanced cooling performance. “International Journal of Heat and Mass Transfer” 80. 2015: 458–468.
• [17] Yan H B, Feng S S, Yang X H, Lu T J. Role of cross-drilled holes in enhanced cooling of ventilated brake discs. “Applied Thermal Engineering” 91. 2015: 318-333.