Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Efficiency and Fatigue/Endurance Laboratory Tests of Aviation Friction Brakes

Skorupka Zbigniew

Fatigue of Aircraft Structures

|

2022

|

Iss. 14

104--113

EN

Brakes are one of the most important safety systems in moving vehicles and machines. In vehicles such as cars or motorcycles brakes are used for stopping, controlling speed, and sometimes changing direction of travel. In aircraft, the main function of brakes is to reduce landing speed. As landing is one of the most dangerous maneuvers in aircraft operation, brakes must be efficient and reliable in order to ensure safety of the crew, passengers, and cargo. The most efficient brakes nowadays are friction brakes where velocity is controlled by friction of a pair of specially designed materials, which ensure stable and high friction coefficient over the course of the required braking process. The process itself is the dissipation of energy during aircraft movement which generates very high temperatures in friction materials during the time of the braking process. The materials and the whole brakes have to be temperature resistant, and we must ensure braking parameters are stable during the whole process. The same principle relates to the endurance/fatigue of the brake assemblies which must be durable enough to survive as high number of braking cycles as possible without any failure, which can result in fatal consequences. Every friction pair and every newly designed brake assembly must be laboratory tested for efficiency and endurance/fatigue in order to be used in an aircraft or vehicle. In this paper, we present the basic set of laboratory tests in the scope of friction materials and brake assemblies. Results of the tests are used as confirmations/proofs of proper and safe operation of the brakes for use in vehicles, especially in aircraft but also in land-based vehicles.

2

Evaluation of the influence of the percentage of copper content on the physical and chemical properties of the friction material

Borawski Andrzej, Tarasiuk Wojciech, Borawska Eliza, Szczucka-Lasota Bożena, Krzysztoforski Michał

Transport Problems

|

2020

|

T. 15, z. 4, cz. 1

29--38

EN

Copper is one of the main components of friction materials used in vehicles’ brake systems. It is mainly used due to two features: good thermal conductivity and lubricity. Unfortunately, it is harmful no only to humans but also more to aquatic life. For this reason, there is an attempt to minimize its use. This paper presents the results of testing four groups of samples with different Cu contents (5, 10, 15, and 20%). Laboratory tests were performed using calorimetry, hot wire method, and pin-on-disc method. This allowed to determine selected physico-chemical material properties of samples, which were then used for simulation studies. They were intended to check how the heating process of friction materials with a chemical composition such as made samples will proceed in real conditions, in real brake pads.

3

Badania i rozwój materiałów ciernych przeznaczonych do wykorzystania w wysokoobciążonych hamulcach lotniczych

Parafiniak M.

Logistyka

|

2014

|

nr 6

8352--8372

PL

W opracowaniu omówiono budowę, rozwój i parametry współczesnych konstrukcji wysokoobciązonych hamulców kół przeznaczonych do środków transportu, na przykładzie konstrukcji lotniczych ciernych hamulców kół. Omówiono kompletację i podstawowe funkcje układów hamowania kół samolotu oraz ich wpływ na parametry hamulców, postać okładzin hamulcowych i wymagania stawiane materiałom na pary cierne. Zestawiono parametry współczesnych hamulców lotniczych w powiązaniu z parametrami samolotów do których są przeznaczone oraz w zależności od klasyfikacji i grup zastosowanych materiałów ciernych, oraz przedstawiono i omówiono cechy wybranych konstrukcji współczesnych hamulców. W dalszej części omówiono materiały do budowy par ciernych w hamulcach lotniczych, wymagania stawiane materiałom ciernym na hamulce kół, ich podstawowe własności i parametry oraz dokonano przeglądu współczesnych lotniczych materiałów ciernych przeznaczonych do wysokoobciążonych hamulców kół. Prezentując zagadnienie eksperymentalnych metod określania cech i parametrów materiałów ciernych do zastosowania w układach hamowania, omówiono cel takich badań, charakterystyczne parametry oraz napotykane ograniczenia, klasyfikację badań i opis uzyskiwanych parametrów charakterystycznych. Prezentacji dokonano dla szerokiego zakresu prób: od badań laboratoryjnych materiałów i par ciernych, eksperymentalnych badań modelowych, badań i analiz symulacyjnych, badań laboratoryjnych kompletnych urządzeń aż do badań funkcjonalnych i eksploatacyjnych rzeczywistych układów w kompletnych instalacjach na samolocie prezentując wybrane przykłady realizacji i stanowisk badawczych., We wnioskach, powołując się na literaturę i własne opracowania autora, omówiono próby systematyzacji prac badawczych oraz podsumowano przedstawioną w pracy zaproponowaną przez autora metodykę postępowania przy realizacji prac badawczych na potrzeby wsparcia procesu projektowania hamulców kol.

XX

In the paper author presents the way of investigation and development of design wheel brakes and improvements of modern friction materials for wheel brakes, dedicated to high-loaded brakes used for aircrafts, sport cars and high-speed trains. Author describe structure and functions of brakes in connection with parameters of airplanes to which that are implemented, parameters of friction materials and wheel brakes, and, in tables, specification of modern friction materials. In next part of paper, author specified range of tests and areas of research, dedicated to define necessary parameters for design new wheel brakes, and describe methodology to them. Range of the tests starts from material and tribology tests, laboratory tests, through simulation and model tests up to tests of real brakes in real working condition. Some examples of test stands and possible area of their implementation are presented. In conclusions, refer to literature and own research, author summarize proposed in paper methodology of testing wheel brake with modern friction material and prepared for improving design of high-loaded wheel brakes used for aircrafts.

4

Tests and selection methodology for brake linings friction material

Grygorcewicz P., Tywoniuk A.

Journal of KONES

|

2014

|

Vol. 21, No. 1

91--97

EN

This article presents selected issues related to the selection methodology of the brake linings during the research process. It is a very important issue due to effect on the vehicle safety. Safety concerns are applicable to both road/track vehicles and aircraft. Scientific institutions and research centers make continuous efforts in order to improve brake lining materials and full-scale brakes. Analytical prediction of the friction material properties and behavior is not accurate enough due to complexity of the physical phenomena. Analysis of the friction materials is difficult due to scarce of data given by the manufacturers. Every friction material needs to be tested in order to prove its properties. First stage of the selection is the tests made in laboratory using both model and full-scale techniques. Because of the laboratory tests, following parameters are obtained: weight and geometrical brake wear, braking torque, friction coefficient and brake temperature. All of these factors must be taken into account for linings selection and design a prototype of the brake. Selection of the friction material can be performed in consideration of various requirements of the brake system users and law defined factors. Authors of the paper base on the extensive experience of the Institute of Aviation, Landing Gear Laboratory tests of brake linings.

5

Braking moment comparison and analysis for various brake designs using results from sample and full scale friction material tests

Skorupka Z.

Journal of KONES

|

2013

|

Vol. 20, No. 1

303--308

EN

Brake is one of the most important safety feature in every mechanical vehicle from bikes to airplanes. Brakes have to be designed in order to meet safety, reliability, efficiency and economical requirements. One has to remember that not only design of brake is important but also friction material used in its construction. Without proper materials, brakes are not able to generate proper braking moment. Braking moment is the most important parameter of brake from operation point of view. It is directly connected to braking distance as well with amount of force needed to achieve assumed braking parameters for the mechanical vehicle. Stability of braking moment is important in order to get optimized characteristics of the braking process itself. Most of the brake characteristics and efficiency calculations base on assumption that braking moment should be stable during braking process. During years of tests made on full scale brakes and friction material sample tests, author observed that real braking moment curve is not stable during braking process. This phenomenon is likely to affect braking efficiency and in result slightly change braking distance. In this paper author would like to address this issue by showing brake moment curves made for different brakes and friction materials. Tests, which were author’s base for paper contents, were made using full scale brake testing and friction material sample testing. All of the tests described in the paper were performed in Landing Gear Laboratory of Warsaw Institute of Aviation in which author works on daily basis

6

Wpływ wybranych smarów stałych stosowanych w kompozytowych materiałach ciernych na skuteczność hamowania i zużycie

Nosal S., Orłowski T.

Tribologia

|

2012

|

nr 3

119-126

PL

Siarczek antymonu jest powszechnie wprowadzany do kompozytowych materiałów jako środek smarujący. Ze względów ekologicznych dąży się do wyeliminowania go z materiałów ciernych. W pracy przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych dotyczących wpływu siarczku antymonu na stabilność cieplną materiału ciernego oraz możliwości jego zastąpienia innymi zamiennikami w postaci mieszanin różnych środków smarujących. Badano materiały cierne zawierające siarczek antymonu (III), mieszaninę siarczków cyny, żelaza, miedzi i tytanu oraz mieszaninę siarczków cyny (II), cyny (IV) i grafitu. Badania skuteczności hamowania wykonano na stanowisku bezwładnościowym wg ISO 26865. Najlepsze wyniki w całym zakresie temperatury uzyskano dla materiału zawierającego siarczek antymonu (III). Stwierdzono, że żaden z testowanych materiałów nie może być bezpośrednio użyty jako zamiennik siarczku antymonu. Prawdopodobnie należy testowane zamienniki użyć w większej ilości lub też konieczne są inne modyfikacje składu materiału ciernego.

EN

The following materials are generally used as lubricants that are added to composite friction materials: graphite, petroleum coke, and metal sulphides. Other agents are used rather infrequently. Their purpose is to limit wear and improve braking performance. Many of this components stabilise the friction factor, reducing it in a selected temperature range and increasing it in another temperature range. Therefore, selection of these components requires expertise. The first test in friction material development is the braking performance test according to ISO 26865. It is performed on a dynamometer with mass simulation falling on the braked axle with following variable parameters: pressure in the braking system, speed, and initial braking temperature. During the tests, optimum quantities and temperatures of activation can be found. Additional aspects to be considered in the choice of the solid lubricant are ecological requirements. There is a tendency to eliminate antimony from friction materials. Antimony sulphide is a widely used solid lubricant that oxidises under the influence of temperature. Antimony oxides have a higher friction factor than antimony sulphides and work better against fading. One of the most popular alternatives to antimony sulphide is the tin sulphide, but its disadvantage is the 300% higher price. The paper presents test bench, test description and test results of selected solid oils used as alternatives to antimony sulphide.

7

On the Identification of Dynamic Friction Material Properties under Brake Squeal Relevant Loading Conditions

Hornig S. A., Wagner U. v.

Machine Dynamics Research

|

2012

|

Vol. 36, No. 3

29-44

EN

Brake squeal is a disruptive high frequency noise generated by friction-induced self excited vibrations of the brake system. Great effort is spent on the improvement of brake squeal prediction reliability, using mathematical-mechanical simulation models. In this context friction material properties are one of the decisive factors for the successful brake squeal simulation. Because of the nonlinear and load dependent friction material behavior, it is mandatory to identify friction material properties under squeal typical loading conditions. For this reason a measurement method reproducing squeal typical operating conditions is under development by the authors’ research group. The present paper shows the actual development stage of this measuremet method, presenting the dynamic compression test rig, estimated friction material characteristics, and emphasizing important influence factors on the dynamic compression measurement results. In this context a particular focus is set on the derivation of correction factors when converting the measured stiffness of specimens with restriced dimensions and boundary conditions into material stiffness.

8

Ustalanie receptury kompozytowego ciernego materiału hamulcowego

Nosal S., Orłowski T.

Tribologia

|

2010

|

nr 5

75-84

PL

Stosowane obecnie kompozytowe materiały cierne zawierają ponad 20 składników. Wyeliminowano z nich azbest i ołów. W nowych recepturach nie używa się też rtęci, kadmu, antymonu i chromu VI. Materiały cierne projektowane są w oparciu o wymagania klienta lub wymagania rynku. W artykule omówiono procedurę projektowania kompozytowego materiału ciernego na nakładki hamulcowe.

EN

Composite friction materials used today contain over 20 components. Asbestos and lead has been eliminated from their contents. New formulas contain no mercury, cadmium, antimony, and chrome VI. Friction materials are designed based on the customers' or the market's requirements. The article elaborates the designing procedure for composite friction material for brake linings.

9

Wpływ wybranych napełniaczy na właściwości ciernych materiałów hamulcowych

Nosal S., Orłowski T.

Tribologia

|

2009

|

nr 2

119-126

PL

W referacie przedstawiono wpływ wybranych napełniaczy proszkowych -smarów stałych, na właściwości fizykomechaniczne i tarciowo-zużyciowe klocków hamulcowych do samochodów ciężarowych. Próbki kompozytowe różniły się zawartością i rodzajem napełniacza dodanego do materiału bazowego. Dodawano 2%, 4% i 8% następujących środków smarujących: siarczku antymonu o różnej zawartości metalu, siarczków: molibdenu, żelaza (II), manganu, żelaza i miedzi, smaru na bazie siarczku cynku oraz stearynianu wapnia. Badania tribologiczne wykonano ze stałym momentem hamowania na stanowisku Kraussa typu RWDC 136B z zamontowanym hamulcem (opisanym w Regulaminie 90 ECE, załącznik 8). Tarcza hamulcowa była wykonana z żeliwa szarego. Test tribologiczny trwał 4 godziny. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że rodzaj oraz ilość napełniacza dodanego do materiału bazowego ma istotny wpływ na właściwości ciernych materiałów hamulcowych. Najlepsze właściwości tribologiczne, zwłaszcza odporność na zużycie, wykazał materiał cierny zawierający dodatek siarczku molibdenu.

EN

The paper presents the influence of the selected fillers - solid lubricants on the physics-mechanics and the tribological properties of friction materials for brake pads for commercial vehicles. The composite materials were different in contents and the kind of solid lubricants added to the base material. There were added 2%, 4% and 8% the following solid lubricants: Sb2S3 (with a various content of metal), MoS2, FeS, MnS, Cu2S-FeS, lubricant on the base of the zinc sulphide, calcium stearate. All studies have been carried out on a Krauss Type RWDC 136B machine equipped with a special brake (described in Regulation 90 ECE, annex 8). The disc brake was made of grey iron. Wear test were conducted for 4 hours. Based on the carried out tests, it has been shown that the art and the quantity of the filler added to the basic material has an significant influence on the brake friction materials properties. It has been proved that the friction materials with an addition of molybdenum sulphide show a much higher wear resistance than friction materials without this lubricant.

10

Wpływ parametrów technologicznych na właściwości hamulcowych materiałów ciernych

Nosal S., Orłowski T.

Tribologia

|

2007

|

nr 3-4

39-46

PL

W referacie przedstawiono wpływ parametrów technologicznych prasowania klocków hamulcowych do samochodów ciężarowych na ich właściwości fizykomechaniczne i tribologiczne. W tym celu przygotowano próbki zmieniając: ciśnienie prasowania co 30 daN/cm2 w zakresie od 290-470 daN/cm2, czas prasowania w przedziale od 17-23 s/1 mm grubości wypraski oraz stosując temperaturę prasowania wynoszącą 135-155°C. Próbki zostały utwardzone w piecu komorowym w temperaturze 180°C przez 10 godzin. Ponadto sprawdzono wpływ temperatury i czasu wygrzewania próbek na ich właściwości. Badano: gęstość, twardość, wytrzymałość na ścinanie materiału ciernego oraz jego połączenia z blachą, ściśliwość i właściwości tribologiczne na stanowisku Kraussa. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że dobór parametrów prasowania ma istotny wpływ na funkcjonowanie końcowego wyrobu. Materiał cierny uzyskiwał najlepsze właściwości dla następujących parametrów prasowania: ciśnienie w zakresie od 380-440 daN/cm2, czas - 21 s/1 mm grubości wypraski i temperatury wynoszącej 135°C.

EN

Influence of the technological pressing parameters for braking pads used in commercial vehicles on the physics-mechanics and tribological properties has been presented in that paper. Prepared samples were subjected to: variable pressing load from 290-470 daN/cm2 with interval 30 daN/cm2, pressing time from 17-23 s/1 mm thickness and finally changing pressing temperature from 135 to 155°C. Samples have been hardened in chamber furnace (180°C, 10 hours). In addition, influence of the temperature and heating time on the samples properties have been tested (density, hardness, shear strength of the friction material and its adhesive force to the backing plate, friction behavior - Krauss testing machine). It turned out that mentioned pressing parameters have great influence on the final product. Satisfying results have been obtained for pressure range from 380-440 daN/cm2, time 21 s/1mm thickness and temperature 135°C.

11

Wpływ temperatury na właściwości tribologiczne skojarzenia: modyfikowany materiał cierny-żeliwo szare

Nosal S., Orłowski T.

Tribologia

|

2005

|

nr 3

257-265

PL

W referacie przedstawiono wpływ temperatury na zużycie elementów skojarzenia okładzina cierna-żeliwna tarcza hamulcowa. Do ciernego materiału bazowego jako napełniacze wprowadzono 5% (wag.) miedzi lub mosiądzu w postaci wiórów oraz pył cierny modyfikowany borem. Badania tribologiczne wykonano na stanowisku Kraussa typu RWDC 136B z zamontowanym hamulcem. Tarcza hamulcowa była wykonana z żeliwa szarego. Test tribologiczny trwał 14 godzin i zawierał 5-sekundowe zahamowania przy stałej prędkości obrotowej (660 lub 850 obr./min) i ze stałym momentem hamowania (355 Nm), rozpoczynające się od temperatury: 100°C, 200°C, 300°C i 400°C. Niezawodne funkcjonowanie hamulców zależy w dużym stopniu m.in. od przyrostu grubości okładzin ciernych pod wpływem temperatury, dlatego wykonano także badania w tym zakresie. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że wprowadzone dodatki kilkakrotnie zmniejszyły zużycie materiału ciernego, zwłaszcza w temperaturze 300°C i 400°C. Zmniejszyło się także zużycie żeliwnej tarczy hamulcowej. Zdecydowanie najkorzystniej zachował się materiał cierny zawierający 5% miedzi, do którego dodano pyłu ciernego modyfikowanego borem. Opisane w tym referacie badania są kontynuacją badań przedstawionych w pracy [L. 1].

EN

The paper presents the influence of the temperature on the wear of the friction pair elements: brake lining - cast iron brake disc. Gravimetrical 5% copper or brass in form of chips and boron modified friction dust have been brought into the basis friction materials as fillers. Tribological tests have been carried out on the machine Krauss type RWDC 136B with a equipped with a brake. The brake disc is made of grey cast iron. The tribological test took 14 hours und consisted 5 sec. brakings with constant rotational speed (660 or 850 rotations per minute) and a constant brake braking couple (355 Nm), starting with the temperature: 100°C, 200°C, 300°C i 400°C. A reliable function of the brakes depends to a large extent on the linings thickness increase under temperature, therefore there have been also tests on this field carried out. On the basis of this tests it's been proved, that the brought in additives have decreased the friction material wear several times, especially in the 300° C and 400° C. the wear of the cast iron drake disc has also decreased. Definitely best behavior showed the friction material with 5% copper, consisting boron modified friction dust.

12

Badania właściwości trybologicznych materiałów ciernych hamulców samochodowych

Krupa M., Witaszek M.

Zeszyty Naukowe. Transport / Politechnika Śląska

|

2002

|

z. 44

85-91

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych tarcia i zużycia materiałów stosowanych w parach ciernych hamulców samochodowych. Badania prowadzono na stanowisku typu trzpień - tarcza. Stwierdzono występowanie zależności współczynnika tarcia od temperatury.

EN

This paper presents results of laboratory wear and friction tests of materials for automotive brakes. These tests were carried out on pin-on-disk machine. Dependence between coefficient of friction and temperature has been detected.

13

Stick-slip modelling by SOM (self-organising map): towards the intelligent design and selection of friction surface and material in machine tool design

Naude J., Nel N., Kruger J.

Prace Naukowe Instytutu Technologii Maszyn i Automatyzacji Politechniki Wrocławskiej. Konferencje

|

2000

|

Vol. 76, nr 35

69-80

EN

In the designing of machine tools the absence of a detailed design procedure for selecting friction material on slideways often results in the stick-slip phenomena causing tolerance defects and undesirable motion properties. The paper describes the use of self-organising maps (SOM) to capture the tendencies of the stick-slip phenomena, according to predefined parameters, from experimental data. These tendencies are presented graphically to the designer through which the designer can analyse and predict the stick-slip properties for a given slideway set-up. Due to the intelligent data grouping properties of the SOM the graphical interface produces areas of "acceptable" and "unacceptable" stick-slip properties according to the designer's stick-slip criteria for the current slideway design. The above results in the correct friction material selection and slideway surface finish for a certain stress on the friction material. The system tested in industry proved to be very successful and is currently under further development to include an expert system for more detailed design by various graphical interfaces.