..::(Info)::..

Tytuł: Sprzężone modele numeryczne generacji ciepła w hamulcach tarczowych
Rok: 2019
Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Białostockiej
Format: pdf

..::(Opis)::..

W niniejszej monografii zawarto numeryczne, z wykorzystaniem metody
elementów skończonych (MES), rozwiązania osiowosymetrycznych i przestrzennych początkowo-brzegowych zagadnień przewodnictwa cieplnego
i zagadnień początkowych dla równania ruchu podczas hamowania. Obliczenia wykonano w oparciu o układ równań cieplnej dynamiki tarcia i zużycia
(CDTZ), uwzględniający prawo zmiany ciśnienia kontaktowego w czasie hamowania, doświadczalne zależności właściwości termofizycznych i twardo-
ści materiałów od temperatury, doświadczalne zależności współczynników
tarcia i intensywności zużycia masowego powierzchni roboczych elementów
pary ciernej od temperatury maksymalnej, prawo zużycia termomechanicznego elementów roboczych, zagadnienie początkowe dla równania ruchu, zagadnienie cieplne tarcia do wyznaczenia temperatury średniej ?? w nominalnym obszarze kontaktu nakładki z tarczą, analityczne wzory do wyznaczenia temperatury błysku – temperatury w rzeczywistym obszarze kontaktu ??,
hipotezę sumowania ?? i ?? w celu wyznaczenia temperatury maksymalnej
?
max. Symulacje generacji ciepła na skutek tarcia w obszarze kontaktu przeprowadzono przy założeniu idealnego kontaktu cieplnego oraz w wariancie
uproszczonym, wprowadzając współczynnik rozdzielenia strumieni ciepła.
W części wprowadzającej omówiono rozwój układów równań cieplnej dynamiki tarcia i zużycia. Następnie przedstawiono podstawy numerycznego
modelowania temperatury w hamulcach tarczowych na przykładzie nagrzewania tarczy strumieniem o znanym profilu czasowym podczas hamowania. Porównano odpowiednie rozwiązania osiowosymetryczne i trójwymiarowe z danymi literaturowymi. Kolejne rozdziały monografii dotyczą zagadnień sprzężonych. W początkowej części ujęto wyniki odnoszące się do wzajemnej zależności prędkości poślizgu i temperatury powierzchni kontaktu
w hamulcu tarczowym z uwzględnieniem wpływu cech geometrycznych hamulca tarczowego na zmiany pól temperatury podczas hamowania jednokrotnego. Symulacje hamowania przeprowadzono przy współczynniku tarcia zależnym od temperatury średniej obszaru kontaktu nominalnego. Następnie przeanalizowano modelowanie maksymalnej temperatury na przykładzie trójtarczowego nieliniowego termicznie układu hamulcowego, będą-
cego zgodnie hipotezą Chichinadze sumą temperatury średniej i temperatury błysku. W dalszej części przedstawiono rezultaty obliczeń numerycznych dla hamowania wielokrotnego. Druga część zagadnień sprzężonych dotyczyła odpowiednich trójwymiarowych modeli tarczowych układów hamulcowych, w której wyznaczono między innymi zużycie masowe elementów
pary ciernej, przy wykorzystaniu doświadczalnych zależności intensywno-
ści zużycia od temperatury. W ostatniej części monografii zaproponowano
trójwymiarowy model obliczeniowy tarczy wentylowanej hamulca pojazdu
do analizy wielokrotnego procesu hamowania. W przeprowadzonych obliczeniach numerycznych z wykorzystaniem metody elementów skończonych
uwzględniono wzajemny związek prędkości poślizgu, temperatury maksymalnej, wrażliwości termicznej materiałów oraz współczynnika wymiany ciepła na powierzchniach wolnych od nagrzewania. Analizie poddano pola temperatury w tarczy hamulcowej pojazdu dla czterech cykli hamowania. Na
podstawie otrzymanych rezultatów przeprowadzono analizę numeryczną pól
temperatury w elementach hamulca tarczowego, w tym temperatury średniej obszaru kontaktu nominalnego, temperatury błysku, temperatury maksymalnej i temperatury objętościowej.
Wykaz skrótów i oznaczeŗ
Wprowadzenie
Modelowanie procesu generacji ciepŇa w hamulcu tarczowym za pomocÄ– programu COMSOL Multiphysics®
RozkŇad siŇ w ukŇadzie nakŇadka-tarcza-koŇo-podŇoże i obliczenia wprowadzajĖce
Zagadnienie cieplne tarcia przy hamowaniu ze staŇym opóźnieniem
Opis moduŇu Heat Transfer w programie COMSOL Multiphysics®
PrzykŇad obliczeniowy
Wnioski
Osiowosymetryczny 2D model hamulca tarczowego z uwzglÄŽdnieniem wzajemnego wpŇywu temperatury i prÄŽdkoÅłci
Osiowosymetryczne zagadnienie cieplne tarcia przy hamowaniu jednokrotnym
Dyskretyzacja MES
WspóŇzależne zmiany prÄŽdkoÅłci i temperatury podczas hamowania
WpŇyw geometrycznych cech hamulca tarczowego na temperaturĎ
Wnioski
UwzglĎdnienie temperatury bŇysku przy wyznaczeniu temperatury maksymalnej w trójtarczowym nieliniowym termicznie ukŇadzie hamulcowym
Zmiana prÄŽdkoÅłci kÄ–towej w czasie hamowania
Åırednia temperatura nominalnego obszaru kontaktu
Temperatura bŇysku
Temperatura maksymalna
Rezultaty obliczeŗ dla tarczy kompozytowej wzmocnionej wŇóknami wĎglowymi
Wnioski
Zastosowanie 2D ukŇadu równaŗ cieplnej dynamiki tarcia i zużycia (CDTZ) do wyznaczenia temperatury maksymalnej w tarczowym ukŇadzie hamulcowym przy hamowaniu jednokrotnym
Model matematyczny hamulca tarczowego
Nagrzewanie tarciowe w nominalnym obszarze kontaktu
Temperatura w rzeczywistym obszarze kontaktu
Proces zużycia elementów trĖcych hamulca tarczowego
Badania symulacyjne rozkŇadów temperatury i analiza otrzymanych wyników
Wnioski
Przestrzenny 3D model hamulca tarczowego z uwzglÄŽdnieniem wzajemnego wpŇywu temperatury i prÄŽdkoÅłci
Zagadnienie cieplne tarcia dla ukŇadu nakŇadka-tarcza z uwzglÄŽdnieniem zależnoÅłci temperaturowej wspóŇczynnika tarcia
Zmiana temperatury, prÄŽdkoÅłci i zużycia masowego w czasie hamowania
Wnioski
Przestrzenny 3D model obliczeniowy do wyznaczenia temperatury w nieliniowym termicznie hamulcu tarczowym
Nieliniowy ukŇad równaŗ CDTZ
PrzykŇad badaŗ charakterystyk stanu temperaturowego hamulca tarczowego
Wnioski
WpŇyw temperatury bŇysku na temperaturÄŽ maksymalnÄ– tarczowego ukŇadu hamulcowego – nieliniowy model 3D
Temperatura bŇysku
Analiza porównawcza temperatury maksymalnej
Wnioski
SprzĎżone modele numeryczne procesu nagrzewania tarciowego w ukŇadzie nakŇadka-tarcza podczas hamowania wielokrotnego
Osiowosymetryczny model wrażliwej termicznie tarczy hamulcowej
RozwiĖzanie numeryczne ukŇadu równaŗ CDTZ
Generacja ciepŇa w obszarze kontaktu nakŇadki z tarczÄ– – model 2D
Przestrzenny model obliczeniowy wentylowanej tarczy hamulcowej
Wnioski
Podsumowanie
Streszczenie w jÄŽzyku polskim
Streszczenie w jÄŽzyku angielskim