Разработка методики оценки системы охлаждения тормозных дисков
DOI:
https://doi.org/10.22213/2413-1172-2020-1-14-22Ключевые слова:
вентиляционный аппарат, расход воздуха, тормозной диск, вихреобразование, эффект РанкаАннотация
При эксплуатации фрикционного узла в процессе замедления вращения привода на фрикционных парах выделяется большое количество энергии, которая рассеивается в окружающую среду. Через вентиляционный канал благодаря разнице давлений между внутренними и внешними отверстиями проходят потоки охлаждающего воздуха. Габаритные параметры тормозного диска являются определяющими критериями при проектировании, тогда как эксплуатационные показатели вентиляционного аппарата тормозного диска отходят на второй план.
Исследования, посвященные определению параметров работы вентиляционного аппарата и разработки критериев его оценки эффективности, практически отсутствуют. На основании обзора литературы по данному вопросу была теоретически обоснована зависимость критерия системы охлаждения, а именно расхода воздуха от конструктивных параметров вентиляционных каналов и эксплуатационных факторов омываемой среды.
Одной из разновидностей математического моделирования является метод численного моделирования. С помощью метода конечных элементов в программном продукте ANSYS представлено моделирование работы вентиляционного аппарата с прямыми вентилируемыми каналами и дана оценка эффективности работы вентиляционного аппарата тормозного диска.
При изменении геометрических параметров вентилируемых каналов тормозного диска (углы входа и выхода воздушного потока, количество ребер, радиус скругления ребер) оценивались изменения эксплуатационных показателей работы вентиляционного аппарата. В процессе исследований было установлено, что с увеличением угла выхода воздушного потока скорость воздушного потока возрастает и, соответственно, возрастает расход воздуха, проходящего через вентиляционный аппарат. Помимо этого моделировались траектории движения воздушного потока в вентиляционном аппарате тормозного диска. Недостатком данного исследования является отсутствие учета вихреобразования.
На основании теоретических исследований и численного моделирования работы вентиляционного аппарата можно сделать вывод, что вынужденного охлаждения недостаточно для эффективного функционирования фрикционного узла в устойчивом тепловом диапазоне. Для этого необходимо определить критерии оценки работы вентиляционного аппарата тормозного диска, выяснить степень влияния конструктивных и эксплуатационных факторов на критерии оценки. В качестве критериев оценки исследователями приводятся такие факторы, как скорость на входе и выходе из вентилируемого канал и расход воздуха, проходящего через вентиляционный аппарат.Библиографические ссылки
Nosko O. [Partition of friction heat between sliding semispaces due to adhesion-deformational heat generation]. International Journal of Heat and Mass Trans-fer, 2013, vol. 64, pp. 1189-1195. DOI: 10.1016/
j.ijheatmasstransfer.2013.05.056.
Nosko O. [Analytical Study of Sliding Instability due to Velocity- and Temperature-Dependent Friction]. Tribology Letters, 2016, vol. 61, pp. 35-42.
Mortazavi V. [Chuanfeng Wang, Nosonovsky M. Stability of Frictional Sliding With the Coefficient of Friction Depended on the Temperature]. Journal of Tribology, 2012, vol. 134, p. 7. DOI: 10.1115/1.4006577.
Чебаков М. И., Данильченко С. А, Ляпин А. А. Моделирование износа на контакте двух упругих тел с учетом тепловыделения от трения // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. 2017. № 4-1 (196-1). С. 51–57.
Энергонагруженность дисково-колодочного тормоза с воздушным охлаждением типа многоструйный эжектор / Н. А. Вольченко, П. А. Поляков, А. В. Ввозный, О. Б. Стаднык, В. С. Витвицкий // Транспортные и транспортно-технологические системы : материалы междунар. науч.-техн. конф. (Тюмень, 19 апреля 2018 г.). Изд-во Тюменского индустриального ин-та, 2019. С. 69–73.
Volchenko N., Volchenko A., Volchenko D., Polyakov P., Malyk V., Zhuravlev D., Vitwickbq V., Krasin P. [Features of the estimation of the intensity of heat exchange in selfventilated disk-shoe brakes of vehicles]. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2019, vol. 1, no. 5, pp. 47-53. DOI: 10.15587/
-4061.2019.154712.
Panelli M. [Thermal fluid dynamics analysis of vented brake disc rotor with ribs turbulators]. International conf. “Thermal and Enviromental Issues in Ener-gy Systems”, ASME-UIT-ATI (Sorrento, Italy, 10 may 2010). DOI: 10.13140/2.1.3525.7122.
Ерофеев А. И., Фридлендер О. Г. Медленные течения газа при сильной теплопередаче // Вестник нижегородского университета имени Н. И. Лобачевского. 2011. № 4-3. С. 768–770.
Интенсификация теплопередачи в пластинчатом теплообменнике за счет пульсации потока теплоносителя / С. Ф. Кудашев, О. В. Кудашева, О. В. Душутина, Р. Р. Равилов // Современные наукоемкие технологии. 2019. № 10-2. С. 262–267.
Chungpyo Hong, Shinichi Matsushita, Yutaka Asako, Ichiro Ueno. [Characteristics of Turbulent Gas Flow in Microtubes]. ASME 2012 International Mechanical Engineering Congress and Exposition, vol. 7 : Fluids and Heat Transfer, Parts A, B, C and D (Houston, Texas, USA, 9-15 November 2012), pp. 993-998. DOI: 10.1115/IMECE2012-89272.
Гимранов Э.Г., Свистунов А.В. Газодинамика активного канала струйного сверхзвукового усилителя системы управления положением корпуса летательного аппарата // Вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. 2013. № 1 (54). С. 21–26.
Пиралишвили Ш. А. Вихревой эффект. Теория, эксперимент, численное моделирование // Сборник научных трудов SWORLD. 2013. № 3. С. 79–99.
Johnson D.A., Sperandei B.A., Gilbert R. [Analy-sis of flow through a vented automotive brake rotor]. Journal of Fluids Engg, 2014, vol. 125, pp. 979-986.
Разработка модели вентиляционного аппарата дисково-колодочных тормозов автомобилей / П. А. Поляков, Н. А. Вольченко, Е. С. Федотов, Р. С. Тагиев, В. А. Денисенко // Механика, оборудование, материалы и технологии : материалы междунар. науч.-практ. конф. (Краснодар, 29–30 октября 2019 г.). Изд-во Принт Терра, 2019. С. 252–261.
