Pobierz streszczenie

Analityczne i numeryczne modelowanie procesu
nieustalonej generacji ciepła w elementach
tarciowych układów hamulcowych
Monografia zawiera analizę pól temperatury, generowanych na skutek tarcia
w układach hamulcowych typu nakładka-tarcza. Do wyznaczenia rozkładów temperatury w takich elementach stosuje się analityczne lub numeryczne, rozwiązania
odpowiednich zagadnień cieplnych tarcia – początkowo-brzegowych zagadnień
przewodnictwa cieplnego, w których pola temperatury nakładki i tarczy są sprzężone poprzez warunki brzegowe na powierzchniach kontaktu. Opracowane zostały
metody otrzymywania takich rozwiązań dla przypadków jednowymiarowych,
osiowosymetrycznych i trójwymiarowych rozkładów nieustalonej temperatury.
Zaprezentowane rozwiązania uwzględniają zmianę prędkości poślizgu oraz ciśnienia kontaktowego podczas jedno- lub wielokrotnego hamowania, konwekcyjną
wymianę ciepła ze środowiskiem otaczającym, zależności właściwości termofizycznych materiałów oraz współczynników tarcia i intensywności zużycia
termomechanicznego od temperatury.
W wyniku przeprowadzonej analizy numerycznej ustalono wpływ na temperaturę ważnych parametrów wejściowych do jakich należą prędkość początkowa
pojazdu, charakter jej zmiany w procesie hamowania, czas zwiększenia ciśnienia
kontaktowego do wartości nominalnej, właściwości termofizyczne materiałów oraz
współczynniki: rozdziału strumieni ciepła między nakładką a tarczą, kontaktowej
przewodności cieplnej, konwekcyjnej wymiany ciepła.
Otrzymane w monografii rezultaty mogą wspomóc dobór materiałów tarciowych układów hamulcowych maszyn, zwiększyć efektywność, trwałość oraz
bezpieczeństwo ich pracy.
Zaprezentowane rozwiązania nie wyczerpują problematyki dotyczącej obliczeń temperaturowych elementów tarciowych układów hamulcowych. Nie
rozpatrywano na przykład problemu znalezienia temperatury błysku, naprężeń
termicznych inicjowanych nierównomiernością rozkładów pól temperatury, niestabilności termosprężystej itd.
235
Analytical and numerical modelling of process of
transient heat generation in friction components of
brake systems
The monograph contains the analysis of temperature fields, generated due to
friction in pad-disc brake systems. To evaluate distributions of temperature in such
elements, analytical or numerical solutions of the corresponding thermal problems
of friction are used – boundary-value heat conduction problems, in which the temperature fields of the pad and the disc are coupled through the boundary conditions
on the contact surfaces. The methods of obtaining of such solutions for the cases of
one-dimensional, axisymmetric, and three-dimensional distributions of transient
temperature were developed. The presented solutions include the change in the slip
speed and contact pressure during a single- and a multiple braking, convective heat
transfer with the surrounding air, dependencies of thermophysical properties of
materials as well as the coefficients of friction and intensity of thermomechanical
wear on the temperature.
As a result of the carried out numerical analysis an influence on the temperature of the important input parameters to which belong the initial velocity of a
vehicle, the nature of its change during braking, time of the increase in contact
pressure to nominal value, thermophysical properties of materials and the coefficients of: heat partition between the pad and the disc, contact thermal conductivity,
convective heat transfer was found.
Obtained in the monograph results may improve selection of the friction materials of brake systems of machines, increase the efficiency, longevity and safety
of work.
The presented solutions do not deplete the problems of temperature calculations in friction elements of brake systems. There was not for instance a question
of finding a flash temperature, thermal stresses initiated by the non-uniformity of
temperature distributions, thermoelastic instability, etc.
236