Modelowanie i symulacja numeryczna procesu wymiany ciepła w hamulcach samochodowych

• Autorzy: Wolff A.

Warianty tytułu

EN

Modelling and numerical simulation of heat transfer process in automotive brakes

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono 2 rodzaje 2-wymiarowych osiowo-symetrycznych modeli nieustalonego przewodnictwa cieplnego w hamulcach (tarczowych i bębnowych): model klasyczny i z tzw. pulsującym źródłem ciepła. Zastosowano stosowne warunki brzegowe zagadnienia, opisujące ciepło generowane w hamulcu oraz odprowadzane do otoczenia. Zagadnienie rozwiązano przy użyciu metody elementów skończonych. Przedstawiono przykładowe wyniki obliczeń uzyskane z użyciem 2 wspomnianych rodzajów modeli. W przypadku modelu z pulsującym źródłem ciepła zobrazowano zjawisko wahań temperatury na powierzchni ciernej, wynikające z kontaktu okładzin z wirnikiem hamulca tylko na części jego obwodu. W odróżnieniu od poprzednich artykułów autora, przedstawiono tu nowe wyniki obliczeń.

EN

In the paper two kinds of two-dimensional axisymmetric models of the transient heat conduction in brake rotors (discs and drums) are presented: classical one and so called model with pulsating heat source. The relevant boundary conditions, that describe the heat generated in the brake and the heat transferred to ambient air, have been used. The problem has been solved by the use of the finite element method. Exemplary results of simulation using two mentioned kinds of models and the differences between them are presented. Especially the effect of temperature pulsation on friction surface, resulting from intermittent contact, has been shown in the case of the model with pulsating heat source. In contrast to the previous papers of the author, new calculation results have been presented.

Słowa kluczowe

PL

hamulec samochodowy; wymiana ciepła; modelowanie wymiany ciepła; obliczenia metodą elementów skończonych

EN

automotive brakes; heat transfer; heat transfer modelling; finite element method calculation

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej
• Czasopismo: Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Transport
• Rocznik: 2016
• Tom: z. 112
• Strony: 411--421
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab. wykr.

Twórcy

autor

Wolff A.

• Politechnika Warszawska, Wydział Transportu

Bibliografia

• 1. Eriksson M., Filip 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, Proc. of the World Congress on Engineering, 2010, Vol II, London, 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. Noyes R., Vickers P.: Prediction of Surface Temperatures in Passenger Car Disc Brakes, SAE Transactions 690457, 1969.
• 8. 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.
• 9. Regulamin nr 13 Europejskiej Komisji Gospodarczej Organizacji Narodów Zjednoczonych (EKG ONZ), Jednolite przepisy dotyczące homologacji pojazdów kategorii M, N i O w zakresie hamowania.
• 10. 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.
• 11. Schuetz T.: Cooling analysis of a passenger car disk brake, SAE Paper 2009-01-3049, 2009.
• 12. Tonchev A., Hirschberg W., Jagsch S.: Investigation of the thermal vehicle brake behaviour during the vehicle's development phase by co-simulation, SAE Paper No. 2007-01-3935, 2007.
• 13. Wiśniewski S.: Wymiana ciepła, WNT (wyd. 6), Warszawa, 2009. H.Wolff A.: Teoretyczno-eksperymentalna analiza procesu wymiany ciepła w hamulcach samochodowych, praca doktorska, Wydz. Transportu, Politechnika Warszawska, Warszawa 1992.
• 15. Wolff A., Zagrodzki P.: Porównanie modeli symulacyjnych nieustalonej wymiany ciepła w hamulcach samochodowych, Materiały V międzynarodowej konferencji naukowej: Simulation Research in Automobile Technology, Kazimierz Dolny, 22-24.05.1995.
• 16. Wolff A., Zagrodzki P.: Three-dimensional Analysis of Thermal Processes in Automotive Brakes, Materiały międzynar. konferencji naukowej: Inżynieria Systemów Transportowych, Wydział Transportu Politechniki Warszawskiej i Komitet Transportu Polskiej Akademii Nauk, Warszawa, 26-28.09.1995.
• 17. 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.
• 18. Wolff A.: Analiza numeryczna i eksperymentalna procesu wymiany ciepła w hamulcach samochodowych, Postępy Nauki i Techniki, nr 14, s. 250-261, Lublin 2012.
• 19. 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.
• 20. Zienkiewicz O.C., Morgan K.: Finite Elements and Approximation, John Wiley & Sons, Inc. New York, 1983.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.