[go: up one dir, main page]

RU2522663C1 - Method for disc braking device parameters optimisation - Google Patents

Method for disc braking device parameters optimisation Download PDF

Info

Publication number
RU2522663C1
RU2522663C1 RU2012154232/11A RU2012154232A RU2522663C1 RU 2522663 C1 RU2522663 C1 RU 2522663C1 RU 2012154232/11 A RU2012154232/11 A RU 2012154232/11A RU 2012154232 A RU2012154232 A RU 2012154232A RU 2522663 C1 RU2522663 C1 RU 2522663C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
friction lining
friction
determined
resource
length
Prior art date
Application number
RU2012154232/11A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Оксана Юрьевна Елагина
Кирилл Олегович Томский
Багаудин Мухтарович Гантимиров
Александр Владимирович Мурадов
Александр Константинович Прыгаев
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина"
Priority to RU2012154232/11A priority Critical patent/RU2522663C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2522663C1 publication Critical patent/RU2522663C1/en

Links

Landscapes

  • Braking Arrangements (AREA)

Abstract

FIELD: transport.
SUBSTANCE: method consists in determination of mechanical component of friction power at initial parameters of friction pad form which component pad's volume wear rate is found. Actual lifetime of friction pad is determined from found value of wear rate. Then, lifetime increment value is assigned and optimal values of area, length of friction pad and brake disc roughness radius are determined.
EFFECT: increasing friction pad lifetime due to consideration of friction pad and brake disc geometrical parameters impact on the value of friction power mechanical component and to selection of efficient ratio of their geometrical parameters.

Description

Изобретение относится к области машиностроения, преимущественно к области автомобилестроения, и предназначено для поиска оптимальных параметров дисковых тормозных устройств.The invention relates to the field of mechanical engineering, mainly to the field of automotive industry, and is intended to search for optimal parameters of disk brake devices.

Известен способ оптимизации параметров дискового тормозного устройства путем определения геометрических параметров фрикционной накладки тормозных колодок, основанный на расчете площади поверхности фрикционной накладки путем получения отношения полной работы трения к произведению продолжительности единичного торможения и допустимой удельной мощности трения и длины фрикционной накладки путем получения произведения среднего радиуса фрикционной накладки на центральный угол, выраженный в радианах.A known method of optimizing the parameters of a disk brake device by determining the geometric parameters of the friction lining of brake pads, based on the calculation of the surface area of the friction lining by obtaining the ratio of the total friction work to the product of the duration of a single braking and the allowable specific friction power and the length of the friction lining by obtaining the product of the average radius of the friction lining at the central angle, expressed in radians.

[Александров М.П., Лысяков А.Г., Федосеев В.Н., Новожилов М.В. Тормозные устройства, М.: Машиностроение, 1985, с.298 - 312].[Alexandrov M.P., Lysyakov A.G., Fedoseyev V.N., Novozhilov M.V. Braking devices, M.: Mechanical Engineering, 1985, S. 298 - 312].

Указанный способ не позволяет определять срок службы тормозного устройства и получать рациональные значения геометрических параметров тормозных колодок, которые обеспечивают повышение ресурса фрикционной накладки тормозного устройства.The specified method does not allow to determine the service life of the brake device and to obtain rational values of the geometric parameters of the brake pads, which provide an increase in the resource of the friction lining of the brake device.

Известен также способ оптимизации ширины фрикционной накладки тормозного устройства, который заключается в определении эффективной площади трения фрикционной колодки по отношению тормозного момента к произведению радиуса, коэффициента трения и удельной нагрузки и затем определении ширины фрикционной колодки по отношению найденного значения эффективной площади трения фрикционной колодки на произведение коэффициента взаимного перекрытия и периметра центральной линии фрикционной накладки [Трение, изнашивание и смазка. Справочник в 2-х томах, том 2, под редакцией И.В.Крагельского и В.В.Алисина, 1979. М.: Машиностроение, с.253].There is also a method for optimizing the width of the friction lining of the brake device, which consists in determining the effective friction area of the friction pad in relation to the braking torque to the product of the radius, friction coefficient and specific load and then determining the width of the friction pad in relation to the found value of the effective friction area of the friction pad to the product of the coefficient mutual overlap and the perimeter of the center line of the friction lining [Friction, wear and lubrication. Handbook in 2 volumes, volume 2, edited by I.V. Kragelsky and V.V. Alisin, 1979. M.: Mechanical Engineering, p.253].

Недостатком указанного способа является также невозможность получения рациональных значений геометрических параметров тормозных колодок, обеспечивающих повышение ресурса фрикционной накладки тормозного устройства.The disadvantage of this method is the inability to obtain rational values of the geometric parameters of the brake pads, providing increased resource friction lining brake device.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа оптимизации параметров дискового тормозного устройства, обеспечивающего повышение ресурса фрикционной накладки за счет учета влияния геометрических параметров фрикционной накладки и тормозного диска на величину механической составляющей мощности трения и выбора рационального соотношения их геометрических параметров.The objective of the present invention is to develop a method for optimizing the parameters of a disk brake device, providing an increase in the friction lining resource by taking into account the influence of the geometric parameters of the friction lining and the brake disk on the value of the mechanical component of the friction power and choosing a rational ratio of their geometric parameters.

Поставленная задача достигается тем, что определяют механическую составляющую мощности трения при исходных параметрах фрикционной накладки, по которой находят ее объемную интенсивность изнашивания, по найденной величине интенсивности изнашивания определяют фактический ресурс фрикционной накладки, затем задают величину приращения ресурса и определяют оптимальные значения площади, длины фрикционной накладки и радиуса шероховатости тормозного диска по следующим зависимостямThe task is achieved in that they determine the mechanical component of the friction power with the initial parameters of the friction lining, by which its volume wear rate is found, the actual friction lining life is determined from the found wear intensity, then the increment of the resource is set and the optimal values of the area and length of the friction lining are determined and radius of roughness of the brake disc according to the following relationships

F = 0,6 10 4 I w R ν N 2 n ( t ) t S H

Figure 00000001
F = 0.6 10 - four I w R ν N 2 n ( t ) t S H
Figure 00000001

R = F 2 S H n ( t ) t 0,6 10 4 I w ν N 2

Figure 00000002
R = F 2 S H n ( t ) t 0.6 10 - four I w ν N 2
Figure 00000002

H = 0,6 10 4 I w R ν N 2 n ( t ) t F 2 S

Figure 00000003
H = 0.6 10 - four I w R ν N 2 n ( t ) t F 2 S
Figure 00000003

где F - площадь фрикционной накладки, м2; Iw - энергетическая интенсивность изнашивания, R - радиус микронеровности поверхности тормозного диска, м; ν - скорость скольжения, м/с; N - нормально направленная прижимная нагрузка, Н; n(t) - коэффициент требуемого приращения ресурса; t - фактический ресурс фрикционной накладки, с; S - высота фрикционной накладки, м; Н - длина фрикционной накладки, м.where F is the area of the friction lining, m 2 ; I w is the energy intensity of wear, R is the radius of microroughness of the surface of the brake disc, m; ν is the sliding velocity, m / s; N - normally directed clamping load, N; n (t) is the coefficient of the required increment of the resource; t is the actual resource of the friction lining, s; S is the height of the friction lining, m; N - the length of the friction lining, m

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что повышение ресурса тормозного устройства обеспечивается посредством снижения величины механической составляющей мощности трения, идущей на разрушение фрикционной накладки, при сохранении неизменными таких характеристик тормозного устройства, как прижимная нагрузка и скорость скольжения.The essence of the proposed method lies in the fact that the increase in the resource of the brake device is achieved by reducing the value of the mechanical component of the friction power, which goes to the destruction of the friction lining, while maintaining such characteristics of the brake device as the clamping load and sliding speed.

Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.

Определяют механическую составляющую мощности трения при исходных параметрах фрикционной накладки по следующей зависимостиThe mechanical component of the friction power is determined at the initial parameters of the friction lining according to the following dependence

W м е х = 0,6 10 4 R ν N 2 F H

Figure 00000004
W m e x = 0.6 10 - four R ν N 2 F H
Figure 00000004

где R - радиус микронеровности поверхности тормозного диска, м;where R is the radius of microroughness of the surface of the brake disc, m;

ν - скорость скольжения, м/с;ν is the sliding velocity, m / s;

N - нормально направленная прижимная нагрузка, Н;N - normally directed clamping load, N;

F - площадь фрикционной накладки, м2;F is the area of the friction lining, m 2 ;

Н - длина фрикционной накладки, м.N - the length of the friction lining, m

По найденной величине механической составляющей энергетического баланса определяют объемную интенсивность изнашивания фрикционной накладки по формулеBy the found value of the mechanical component of the energy balance, the volumetric wear rate of the friction lining is determined by the formula

I V = I w W м е х = i h W м е х f H B

Figure 00000005
I V = I w W m e x = i h W m e x f H B
Figure 00000005

где Iw - энергетическая интенсивность изнашивания Дж/м3,where I w is the energy intensity of wear J / m 3 ,

Wмех - механическая составляющая энергетического баланса, Дж/сW fur - mechanical component of the energy balance, J / s

ih - удельная линейная интенсивность изнашивания, м/м;i h is the specific linear wear rate, m / m;

f - коэффициент трения;f is the coefficient of friction;

НВ - твердость, МПа.HB - hardness, MPa.

Затем по величине объемной интенсивности изнашивания определяют фактический ресурс фрикционной накладки по следующей формулеThen, by the value of the volumetric wear rate, the actual friction lining life is determined by the following formula

t = H B S I ν

Figure 00000006
t = H B S I ν
Figure 00000006

где B - ширина фрикционной накладки; where B is the width of the friction lining;

H - длина фрикционной накладки;H is the length of the friction lining;

S - высота фрикционной накладки, м.S - the height of the friction lining, m

Определение механической составляющей мощности трения, объемной интенсивности изнашивания фрикционной накладки и фактического ресурса фрикционной накладки может быть осуществлено по любой известной аналитической зависимости.The determination of the mechanical component of the friction power, volumetric wear rate of the friction lining and the actual resource of the friction lining can be carried out by any known analytical dependence.

Затем в зависимости от планируемой продолжительности межремонтного пробега тормозного устройства задают величину требуемого приращения ресурса фрикционной накладки n(t).Then, depending on the planned duration of the overhaul run of the brake device, the value of the required increment of the friction lining resource n (t) is set.

Так, например, согласно Регламенту Открытого Чемпионата и Кубка России 2012 года по ралли протяженность единичного участка ралли по специальным трассам изменяется от 10 до 50 км и может быть пройдена от 1 часа 30 минут до 2 часов 30 минут, что определяет разную продолжительность межремонтного пробега тормозного устройства на каждом этапе. Например, для этапа с максимальной продолжительностью необходимо увеличить ресурс фрикционной накладки до 1,5 раз по сравнению с коротким этапом.So, for example, according to the Rules of the Russian Open Championship and Cup of 2012 for rally, the length of a single section of the rally along special routes varies from 10 to 50 km and can be covered from 1 hour 30 minutes to 2 hours 30 minutes, which determines the different duration of the overhaul distance of the brake devices at every stage. For example, for a stage with a maximum duration, it is necessary to increase the friction lining resource up to 1.5 times in comparison with a short stage.

Определение оптимальных значений площади, длины фрикционной накладки и радиуса шероховатости тормозного диска осуществляют по эмпирическим формулам, полученным в ходе экспериментальных исследований дисковых тормозных устройств.The determination of the optimal values of the area, length of the friction lining and the radius of roughness of the brake disc is carried out according to empirical formulas obtained in the course of experimental studies of disc brake devices.

Площадь фрикционной накладки, обеспечивающую планируемый ресурс, определяют по следующей формулеThe area of the friction lining, providing the planned resource, is determined by the following formula

F = 0,6 10 4 I w R ν N 2 n ( t ) t S H

Figure 00000001
, F = 0.6 10 - four I w R ν N 2 n ( t ) t S H
Figure 00000001
,

Шероховатость тормозного диска, обеспечивающую планируемый ресурс фрикционной накладки определяют следующим образом:The roughness of the brake disc, providing the planned life of the friction lining is determined as follows:

R = F 2 S H n ( t ) t 0,6 10 4 I w ν N 2

Figure 00000002
R = F 2 S H n ( t ) t 0.6 10 - four I w ν N 2
Figure 00000002

Длину фрикционной накладки, обеспечивающую планируемый ресурс определяют по следующей зависимостиThe length of the friction lining that provides the planned resource is determined by the following relationship

H = 0,6 10 4 I w R ν N 2 n ( t ) t F 2 S

Figure 00000003
H = 0.6 10 - four I w R ν N 2 n ( t ) t F 2 S
Figure 00000003

где F - площадь фрикционной накладки, м2; Iw - энергетическая интенсивность изнашивания, R - радиус микронеровности поверхности тормозного диска, м; ν - скорость скольжения, м/с; N - нормально направленная прижимная нагрузка, H; t - фактический ресурс фрикционной накладки, с; S - высота фрикционной накладки, м; H - длина фрикционной накладки, м.where F is the area of the friction lining, m 2 ; I w is the energy intensity of wear, R is the radius of microroughness of the surface of the brake disc, m; ν is the sliding velocity, m / s; N - normally directed clamping load, H; t is the actual resource of the friction lining, s; S is the height of the friction lining, m; H - the length of the friction lining, m

Ниже приведен пример реализации предлагаемого способа для тормозного устройства со следующими исходными характеристиками:The following is an example implementation of the proposed method for a brake device with the following initial characteristics:

радиус микронеровности поверхности тормозного диска - 0,0000001 м;radius of microroughness of the surface of the brake disc - 0.0000001 m;

скорость скольжения - 100 м/с;sliding speed - 100 m / s;

нормально направленная прижимная нагрузка - 300 H;normally directed clamping load - 300 H;

площадь фрикционной накладки - 0,005 м2;the friction lining area is 0.005 m 2 ;

длина фрикционной накладки - 0,1 м;friction lining length - 0.1 m;

удельная линейная интенсивность изнашивания - 10-7;specific linear wear rate - 10 -7 ;

коэффициент трения - 0,4;coefficient of friction - 0.4;

твердость - 400 МПа;hardness - 400 MPa;

ширина фрикционной накладки - 0,05 м;friction lining width - 0.05 m;

высота фрикционной накладки - 0,01 м.friction lining height - 0.01 m.

По заданным значениям были определены следующие фактические характеристики тормозного устройства:Based on the given values, the following actual characteristics of the brake device were determined:

1) механическая составляющая мощности трения - 1,08 Дж/с:1) the mechanical component of the friction power is 1.08 J / s:

2) объемная интенсивность изнашивания фрикционной накладки - 6,75*10-11 м3/с;2) the volumetric intensity of wear of the friction lining - 6.75 * 10 -11 m 3 / s;

3) фактический ресурс - 205,76 ч;3) actual resource - 205.76 hours;

4) для увеличения в 1,5 раза ресурса фрикционной накладки необходимо выполнить одно из перечисленных ниже действий:4) to increase the friction lining life by 1.5 times, one of the following actions must be performed:

- в 1,22 раза увеличить площадь фрикционной накладки при сохранении неизменным отношения ее длины к ширине. При этом она составит 0,0061 м2;- 1.22 times increase the area of the friction lining while maintaining the ratio of its length to width unchanged. In this case, it will be 0.0061 m 2 ;

- в 1,5 раза увеличить длину фрикционной накладки за счет уменьшения ее ширины при сохранении площади на прежнем уровне. Новые геометрические параметры составят: длина 0,15 м, ширина 0,033 м;- 1.5 times increase the length of the friction lining by reducing its width while maintaining the area at the same level. The new geometric parameters will be: length 0.15 m, width 0.033 m;

- в 0,67 раза уменьшить радиус выступов шероховатостей тормозного диска за счет повышения чистоты его обработки.- 0.67 times reduce the radius of the protrusions of the roughness of the brake disc by increasing the purity of its processing.

Таким образом, предлагаемый способ определения параметров дискового тормозного устройства позволяет определить по механической составляющей мощности трения и объемной интенсивности изнашивания существующий ресурс фрикционной накладки, а затем путем изменения радиуса шероховатостей тормозного диска, площади фрикционной накладки и ее длины обеспечить повышение этого показателя до требуемого значения.Thus, the proposed method for determining the parameters of a disk brake device allows one to determine the existing friction lining resource by the mechanical component of the friction power and volumetric wear rate, and then by changing the radius of the roughness of the brake disc, the area of the friction lining and its length, increase this indicator to the required value.

Claims (1)

Способ оптимизации параметров дискового тормозного устройства, заключающийся в том, что определяют механическую составляющую мощности трения при исходных параметрах фрикционной накладки, по которой находят ее объемную интенсивность изнашивания, по найденной величине интенсивности изнашивания определяют фактический ресурс работы фрикционной накладки, затем задают величину приращения ресурса и определяют оптимальные значения площади, длины фрикционной накладки и радиуса шероховатости тормозного диска по следующим зависимостям:
Figure 00000007

Figure 00000008

Figure 00000009

где F - площадь фрикционной накладки, м2; I w - энергетическая интенсивность изнашивания, R - радиус микронеровности поверхности тормозного диска, м; ν - скорость скольжения, м/с; N - нормально направленная прижимная нагрузка, H; n(t) - коэффициент требуемого приращения ресурса; t - фактический ресурс фрикционной накладки, с; S - высота фрикционной накладки, м; H - длина фрикционной накладки, м.
A method for optimizing the parameters of a disk braking device, namely, that the mechanical component of the friction power is determined at the initial parameters of the friction lining, by which its volume wear rate is found, the actual wear life of the friction lining is determined by the found wear intensity, then the resource increment is set and the resource increment is determined and determined the optimal values of the area, length of the friction lining and the radius of roughness of the brake disc according to the following relationships:
Figure 00000007

Figure 00000008

Figure 00000009

where F is the area of the friction lining, m 2 ; I w is the energy intensity of wear, R is the radius of microroughness of the surface of the brake disc, m; ν is the sliding velocity, m / s; N - normally directed clamping load, H; n (t) is the coefficient of the required increment of the resource; t is the actual resource of the friction lining, s; S is the height of the friction lining, m; H - the length of the friction lining, m
RU2012154232/11A 2012-12-14 2012-12-14 Method for disc braking device parameters optimisation RU2522663C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012154232/11A RU2522663C1 (en) 2012-12-14 2012-12-14 Method for disc braking device parameters optimisation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012154232/11A RU2522663C1 (en) 2012-12-14 2012-12-14 Method for disc braking device parameters optimisation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2522663C1 true RU2522663C1 (en) 2014-07-20

Family

ID=51217457

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012154232/11A RU2522663C1 (en) 2012-12-14 2012-12-14 Method for disc braking device parameters optimisation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2522663C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3227195A1 (en) * 1982-07-21 1984-01-26 Alfred Teves Gmbh, 6000 Frankfurt Brake shoe for a spot-type disc brake
WO2006077227A1 (en) * 2005-01-18 2006-07-27 Continental Teves Ag & Co. Ohg Partially lined disk brake
RU2454577C1 (en) * 2010-12-30 2012-06-27 Александр Юрьевич Романов Motorcycle brake disc rotor

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3227195A1 (en) * 1982-07-21 1984-01-26 Alfred Teves Gmbh, 6000 Frankfurt Brake shoe for a spot-type disc brake
WO2006077227A1 (en) * 2005-01-18 2006-07-27 Continental Teves Ag & Co. Ohg Partially lined disk brake
RU2454577C1 (en) * 2010-12-30 2012-06-27 Александр Юрьевич Романов Motorcycle brake disc rotor

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Справочник в 2-х томах, "Трение, изнашивание и смазка", том 2, под редакцией И.В.Крагельского и В.В.Алисина, 1979. М.: Машиностроение, с. 253. Александров М.П. и др., "Тормозные устройства", Справочник, М.: Машиностроение, 1985, с. 298 - 312. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Seo et al. Rolling contact fatigue and wear of two different rail steels under rolling–sliding contact
RU2522663C1 (en) Method for disc braking device parameters optimisation
RU2013147623A (en) METHOD FOR DAMAGE MONITORING IN FAN CASES
RU2017112699A (en) DIAGNOSTIC OF THE STATE OF THE WHEELS OF THE RAIL VEHICLE
RU2011125350A (en) SLOPE FEEDBACK DEVICE
JP5884121B2 (en) Factor analysis method for outer-rail derailment coefficient
RU2561400C2 (en) Method and system for assessment of behaviour of driver's braking
CN104751534B (en) A kind of road based on GPS and vehicle use information acquisition method
CN107677488A (en) The system and traction power method of testing loaded using fixed loading device to tested vehicle
RU154624U1 (en) SNOWMOBILE WHEEL
CN207923057U (en) A kind of automobile brake drum detection instrument
Chunkawan et al. Static structural analysis of crane hook
RU2017128819A (en) METHOD FOR CONTROL OF THE CROSS-CUT RESONANCE IN THE CATENARIC PART, THE DRUM CONTROL SYSTEM OF THE LIFTING WINCH AND THE DRUM SYSTEM OF THE SHAFT DRUM LIFTING WINCH
BR112023020092A2 (en) PLANT AND PROCESS FOR REMOVING SUSPENDED SOLIDS, OILS AND GREASES FROM COOLING WATER IN THE STEEL AND METALLURGICAL SECTOR.
Zhou et al. Application of the nonlinear fatigue damage cumulative on the prediction for rail head checks initiation and wear growth
Al-Grafi et al. Analysis of Vehicle Friction Coefficient by Simulink/Matlab
Dąbski Determining rock surface micro-roughness and search for new method of relative dating of glacial landforms: A case study from Fláajökull (SE Iceland) and Biferten glacier (Swiss Alps) forefields
RU40085U1 (en) BRAKE SHOE
RU2012146229A (en) METHOD FOR DETERMINING TURNING MATTER OF HYDROMECHANICAL TRANSMISSION
CN108507770A (en) A kind of SC building hoists driving mechanism testboard
RO131236A2 (en) Method of calculating real skidding coefficient in braking systems test stands
RU2594044C1 (en) Method of determining surface areas of metal discs of various power consumption in disc-drum brakes
RU2451267C1 (en) Method of determining weight of cargo carried by wheeled vehicle
CN103466403B (en) Elevator height automatic determining device
RU28212U1 (en) BRAKE SHOE