Development of Methodology for Evaluating the Brake Disc Cooling System

Abstract

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.

Development of Pressure Distribution Model in Ventilation Ducts of the Brake Disc with Forced Cooling

“…Криволинейные вентиляционные каналы в тормозных дисках встречаются все чаще, но наибольшее распространение получил вентиляционный аппарат с радиальными каналами. В работе [9] предложена методика оценки системы охлаждения тормозных дисков. Целесообразно было бы рассмотреть, как изменяются ее параметры в разрезе одного вентиляционного канала тормозного диска.…”