Введение к работе
Актуальность темы. Существующая тенденция постоянного увели-ения массы и скорости грузовых автомобилей, а также все более эсткие условия соответствующих стандартов, создают сложную проб-ему, которую трудно решить при помощи барабанных тормозов, наи-олее очевидное решение - замена барабанных торлозов на дисковые,
Применение дисковых тормозов в конструкциях тяжелых грузовых втомобилей и автобусов проходит значительно медленее по сравнении легковыми автомобилями, в связи с чем возникает вопрос о призах отставания.
Когда внутри обода колеса устанавливается однодисковый тор-оз, то поверхность трения и масса диска уменьшаются по сравнении барабанным тормозом и чем дальше будет вдвинут диск в обод ко-еса и закрыт грязезащитным щитком, тем сложнее осуществление ох-аждения диска. При повышении температуры диска в результате теп-опроводности, конвекции и излучения, тепло, аккумулируемое дис-эм, передается к смазке подшипников ступицы и шинам колеса, тем амым снижая жесткость шин и срок службы масел. Кроме того, с поменяем температуры диска наблюдается аксиальный перекос (экра-ярование) диска, который изменяет условия соприкосновения тормоз-fix накладок с диском, а температурная деформация в околореберной Зласти объязательно вызовет волнистость или бугристость поверх-эстн трения диска, тем самым увеличивая давление на фрикционные акладки и создавая местные (локальные) температурные пятна на эверхности трения диска.
Хотя многие считают, что дисковым тормозам принадлежит буду-39, тем не менее имеется ряд нерешенных проблем: нелрнешшш) ко-эткий срок службы накладок и растрескивание фракционной повврх-эсти диска, приводящее к отказу всего узла.
Удаление энергии торможения в виде тепла, путем применения системы жидкостного охлаждения в отдаленные места для отвода в ai ыооферу обеспечит приемлимые рабочие температуры для смазки подшипников и элементов пары трения, что увеличивает долговечності диска и фрикционного материала.
В связи с вышеизложеным, представленная работа является весі ма актуальной и посвящена исследование основных характеристик за] рытого дискового тормоза с обратной парой трения и с системой жш костного охлаждения.
Цель и задачи исследования. Целью представленной диссертацш является теоретическое и экспериментальное исследование температурного поля диска с рубашками жидкостного охлаждения в зависимо) ти от расхода жидкости и от энергонагруженности торлозного механ зма влияние интенсивности образования тепла и величины тепловоп потока на температурное состояние колодки и влияние последнего а изменение температуры жидкости в рубашках охлаждения.
Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи
-
Создать макетный образец экспериментальной конструкции закры того дискового тормоза с обратной парой трения и с принудительны жидкостным охлаждением кольцевых колодок.
-
Разработать на основе метода балансов энергии и вещества математическую модель и программу расчета температурного поля коло док с рубашками охлаждения и системы жидкостного охлаждения.
-
Провести теоретические и экспериментальные исследования темп ратурного поля тормозных колодок с жидкостным охлаждением.
Объект исследования. Объектом исследовавия является макетны образец закрытого дискового тормоза с обратной парой трения и жидкостным охлаждением, разработанный и созданий при участии авт ра на кафедре "Автомобили1* МАМИ. На данную конструкцию поданна з явка на патент "Колодка дискового тормоза с жидкостным охлаждая
5 ем", и получено положительное решение о выдаче патента по заявке N 5044703/11 "Система жидкостпого охлаждения тормозов".
Научная новизна. Разработана п создана работоспособная конструкция дискового торлоза с системой жидкостного охлаждения применительно к автотранспортному средству. Закрытый дисковый тормоз пшат меньшее давление на фрикционный материал, что уменьшает температуры на поверхности раздела накладки п кольцевой колодки и исключает пульсирующие тепловые воздействия на поверхность трения. Роль рубашек охлаждения выполняют плоские трубки, отлитые заодно с колодкой, что исключает возможность утечки жидкости из раковин, обычно появляющихся при отливке к трещин образуемых во время эксплуатации. Кроме того, применение плоских трубок уменьшает толщину колодки, что снижает металлоемкость конструкции.
На основе численного^метода балансов энергии и вещества созданы математическая модель и программа расчета температурного поля диска с рубашками охлаждения и ее системы.
Исследованы поверхностные температуры элементов пары трения, градиентов и скоростей температур по нормали к поверхности трения, изменения температуры, жидкости выходящей из рубашек охлаждения, по времени торможения и зависимость температур колодки и жидкости от расхода жидкости в системе и от мощности и работы сил трения.
Практическая ценность. Закрытый дисковый тормоз с обратной парой трения и с жидкостным охлаждением увеличивает долговечность фрикционного материала и чугуных колодок, срок службы масла ступиц колес, уменьшает металлоемкость конструкции и позволяет оснащать Золыпегрузные автомобили и автобусы дисковыми тормозами, что повы-иает их безопастность.
Разработанная математическая модель и программа расчета тем-іературного поля колодок с рубашками охлаждения и ее системы позволяет осуществлять поиск оптимальных параметров и наметить пути
уменьшения веса, габаритов и стоимости.
Методика расчета закрытого дискового торлоза и оптимальны; параметров системы охлаждения могут быть использованы в учебном процессе в вузах страны.
Реализация работы. Проведенный обзор и анализ патентов и авторских свидетельств конструкций дисковых тормозов с жидкостным охлаждением и систем кидкосгного охлаждения тормозов, а также да< ков с фрикционными материалами и разработанная математическая мо дель расчета температурного поля колодок с рубашками кидкостног< охлаждения и системы жидкостного охлаждения переданы в научно-исі ледовательский и конструктарско-технологический институт асбесто-во технических изделий (НИШИ) г. Ярославль.
' Апробация работы. Результаты работы были доложены на науч-но-технической и научно-методической конференции "Научно-технический прогесс в автотракторостроении и проблемы подготовки инженерных кадров" в 1992 г.; в ассоциации автомобильных инженеров России на научно-технической конференции "Активная безопастность автотранспортных средств" в 1993 г.; на кафедре " Автомобили " МАШ в 1992 и 1993 гг.
Публикации. Основное содержание диссертации отражено в четы рех опубликованных работах, в том числе в одном патенте.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глэе выводов и списка литературы и содержит 151 страниц машинописного текста, 10 таблиц, 20 рисунков и фотографий, 11 приложения. Cm сок литературы включает 95 источника.
