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对不同的通风热结构行为在制动盘上的应用的研究梅苏特Duzgun汽车工程系,工学部,Gazi大学,06500,安卡拉,土耳其摘要一个制动盘有关的最常见的问题是经济过热,影响制动性能,尤其是在持续制动工况下的车辆。在制动盘通风应用可显著提高制动系统通过减少磁盘的加热性能。在这项研究中,使用三种不同结构的通风制动盘的热行为在热应力和热应力的有限元分析连续制动条件研究。结果进行了比较与固体盘。在坚实的制动盘减少到最大的通风应用24热发电。实研研究表明,有限元温度分析结果在1.13和10.87之间的范围。不过,热应力的形成是较高的通风刹车盘与固体片的比较。关键词制动盘发热热结构的行为通风中的应用1.引言通风式制动盘或转子被称为高性能制动器,并通过凹陷或产生的槽(或两者)对不同形状的盘表面和侧边缘。通风制动盘的最初测试赛车在上世纪60年代的汽车,他们已经被广泛应用在汽车和火车使用不同的设计1,2。在制动过程中的动能转换成热。周围的90的能量是由制动盘吸收,然后转移到周围的空气。固体的制动盘热消散较慢。因此,通风式制动盘,用于改善通过促进空气循环冷却3,4。他们一般具有对流换热系数约两倍那些实心圆盘5相关的大。有许多研究通风应用相关的在制动盘。尤伯和Heidenreich6制造三种不同的通风式制动盘的结构从碳纤维增强陶瓷基复合材料(CMC)和比较他们的优势。antanaitis和rifici7证明90洞交叉钻孔模式改进的散热能力该盘之间的8.8和20.1取决于车辆速度。aleksendric等人。8表现出的能力通风式制动盘转子散热的流动的有限有限元分析FEA,文基塔汉姆和maharudrappa9进行了六种不同的流动和传热分析采用计算流体动力学的盘配置类型(CFD)和推荐的通风制动盘高速车辆。公园等。10设计了一个螺旋面内用于通风制动盘叶片。他们优化的雷诺兹(Re),普朗特(Pr),和努塞尔数(Nu)他们设计并取得的44个最大的改进传热。改进的制动褪色性和更高的在潮湿的条件下的制动性能是其他一些有用的通风制动盘方面。然而,他们也有一些缺点。开裂,就是其中之一,这一现象这已与相关的应力在制动11。基姆等人。12显示的最大Von米塞斯应力的实际疲劳裂纹位于通风制动发电由热应力分析铁路车辆盘。同样的,巴尼奥利等人。13进行有限元分析,以确定温度分布和估计的von米塞斯应力分布在消防车制动产生的。黄吴14研究的温度和热应力在一个基于热机械耦合通风制动盘模型。降低制动温度和/或重新设计轮毂单元转子有相当的结论麦金等人。15消除制动转子裂纹。热一代也会影响制动热机械不稳定性盘16。以前的文献主要集中在热应力的形成在这项研究中,有限元法研究了三种不同的热行为的通风刹车设计交叉钻孔(CD),十字槽(CS),和横槽侧槽(CSSG)盘。然后对结果进行比较固体(SL)盘。也进行的实验研究为了验证有限元分析结果。表1制动盘和焊盘的机械和热性能。图1有限元网格模型。2.热结构的有限元分析有限元三维(3D)的制动结构盘,刹车片,和装配设计建模在软件程序的1/1规模,然后导入到对于互动的热结构的另一个软件程序分析。制动盘和制动片为蓝本,采用二次六面体网格类型。二次六面体网格代被称为他们的精度和计算效率17。摩擦具有二次四边形单元式接触对接触盘垫之间的口定义。图1显示盘垫系统的网格模型。灰铸铁,一种常用的椎间盘材料,用于制动盘。的机械和热性能制动盘和垫在表1中给出。通风式制动盘是根据螺旋桨设计形孔和槽的位置的方法。为CD盘,设置为五和5.2mm直径的孔在相等的时间间隔上的长度为60.54mm的弧。这些孔被复制在20组在磁盘表面的。因此,共100孔盘表面上钻孔CD盘。对于CS盘,20通道(6.9毫米宽和长67.3毫米)被放置在一个坚实的盘表面。最后,本CSSG盘的凹槽设计(4mm宽15mm深)在另一个CS圆盘的边缘。因此,路径开放外盘侧边得到提供更好的空气流通。2.1热分析环境温度为在22Co盘的表面温度为100Co前制动的热分析,并与冷制动性能相关的8。目前的研究认为,热耗散从制动盘的气氛是通过对流,也被称为牛顿冷却定律。对流管由式(1),其中Q是传热速率(W),H对流换热系数,一个是表面面积的转子(2m),TS是制动表面温度转子(Co),和T∞是环境空气温度(Co)。的对流换热系数应用到人体制动盘的边界条件。因此,增加从传热的制动盘和减少光盘表面在制动盘的总表面面积的温度,的传热系数采用逐渐增加通风中的应用。TThAQs(1)层流的传热系数固体或非通风由被制动盘(2)(5104.2Rex)5,其中d的外径光盘(mm),再是雷诺兹数,和aK是热空气的导电率(W/Cmo)。55.0Re/70.0DkhaR2同时,与传热系数通风制动盘层流近似方程(3)(层流状态,Re410)5,Pr在哪里普朗特数,hd的液压直径(mm),l是的冷却叶片的长度(mm)。水力直径(hd)被定义为四倍的横截面的比率流动区域(润湿面积)的孔和槽通风制动盘的润湿周长除以所示图2。//PrRe86.133.03/1hahRdkldh3在这种情况下,雷诺数与速度有关的在孔和槽形叶片,目前的空气流由式(4),其中一个是a空气的密度(3/mmkg),马是空气质量流量(sm/3),和vaverage是平均速度(sm/)。averageahaVmd/Re4平均速度可以计算由式(5),NT在哪里每分钟转数(min/1,rpm),D是外径该盘(mm),d盘的内直径(mm),outA是孔或槽状的叶片面积(2mm)的出口区域,和inA是孔或槽状的叶片面积(2mm)的入口区域。/0158.022outinoutnTaverageAAAdDV(5)此外,空气流量马是由方程(6)sec/00147.0322mAdDnminTa(6)图2。湿润地区(水力直径,DH),长孔和槽形冷却叶片,和入口和出口地区的空气流通风在这项研究中使用的制动盘。
编号:201311171912037822    大小:486.07KB    格式:DOC    上传时间:2013-11-17
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英文资料库上传于2013-11-17

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