Rational Design of Vehicle Braking Systems with Reduced Wear of Friction Lining
The wear of the friction lining and break drum of a vehicle is uneven. It is, therefore, advisable to reduce wear where it matters most. Knowing the optimal microgeometry of the friction pair surface, this problem can be solved by design-technological methods at the design and manufacturing stages....
Збережено в:
| Дата: | 2020 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English Russian |
| Опубліковано: |
Journal of Mechanical Engineering
2020
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://journals.uran.ua/jme/article/view/214522 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Journal of Mechanical Engineering |
Репозитарії
Journal of Mechanical Engineering| id |
journalsuranuajme-article-214522 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Journal of Mechanical Engineering |
| collection |
OJS |
| language |
English Russian |
| topic |
friction pair friction lining drum even wear roughness optimal microgeometry of the friction surface UDC 621.891 622.87 фрикційна пара накладка барабан рівномірне зношування шорсткість оптимальна геометрія поверхні тертя УДК 621.891 622.87 фрикционная пара накладка барабан равномерный износ шероховатость оптимальная микрогеометрия поверхности трения УДК 621.891 622.87 |
| spellingShingle |
friction pair friction lining drum even wear roughness optimal microgeometry of the friction surface UDC 621.891 622.87 фрикційна пара накладка барабан рівномірне зношування шорсткість оптимальна геометрія поверхні тертя УДК 621.891 622.87 фрикционная пара накладка барабан равномерный износ шероховатость оптимальная микрогеометрия поверхности трения УДК 621.891 622.87 Velizade, Evren S. Rational Design of Vehicle Braking Systems with Reduced Wear of Friction Lining |
| topic_facet |
friction pair friction lining drum even wear roughness optimal microgeometry of the friction surface UDC 621.891 622.87 фрикційна пара накладка барабан рівномірне зношування шорсткість оптимальна геометрія поверхні тертя УДК 621.891 622.87 фрикционная пара накладка барабан равномерный износ шероховатость оптимальная микрогеометрия поверхности трения УДК 621.891 622.87 |
| format |
Article |
| author |
Velizade, Evren S. |
| author_facet |
Velizade, Evren S. |
| author_sort |
Velizade, Evren S. |
| title |
Rational Design of Vehicle Braking Systems with Reduced Wear of Friction Lining |
| title_short |
Rational Design of Vehicle Braking Systems with Reduced Wear of Friction Lining |
| title_full |
Rational Design of Vehicle Braking Systems with Reduced Wear of Friction Lining |
| title_fullStr |
Rational Design of Vehicle Braking Systems with Reduced Wear of Friction Lining |
| title_full_unstemmed |
Rational Design of Vehicle Braking Systems with Reduced Wear of Friction Lining |
| title_sort |
rational design of vehicle braking systems with reduced wear of friction lining |
| title_alt |
Решение задачи снижения износа фрикционной накладки тормозной системы автомобиля Розв’язання задачі зниження зношення фрикційної накладки гальмівної системи автомобіля |
| description |
The wear of the friction lining and break drum of a vehicle is uneven. It is, therefore, advisable to reduce wear where it matters most. Knowing the optimal microgeometry of the friction pair surface, this problem can be solved by design-technological methods at the design and manufacturing stages. This paper theoretically solves the problem of finding the friction surface microgeometry, which ensures the uniform wear of a friction lining. A model of a rough friction surface is adopted. To solve the optimization problem posed, the wear-contact problem of the indentation of the friction lining into the brake drum surface is first considered. Temperature functions, contact pressure, stresses, and displacements both in the friction lining and in the brake drum are sought in the form of expansions in a small parameter. For simplicity, the terms containing small parameter degrees that are higher than one are discarded. Each approximation satisfies the system of differential equations of plane thermoelasticity. The solution to the boundary-value problem of the theory of thermal conductivity in each approximation is found by the method of separation of variables. In each approximation, the thermoelastic displacement potential and the power series method are used to solve the thermoelasticity problem. Using the least-squares method, a closed system of algebraic equations is constructed, which allows one to obtain a solution to the problem of optimal design of the drum-lining friction pair, depending on the geometric and mechanical characteristics of both the brake drum and the friction lining. The found microgeometry of the friction surface provides an increase in the wear resistance of the friction lining. |
| publisher |
Journal of Mechanical Engineering |
| publishDate |
2020 |
| url |
https://journals.uran.ua/jme/article/view/214522 |
| work_keys_str_mv |
AT velizadeevrens rationaldesignofvehiclebrakingsystemswithreducedwearoffrictionlining AT velizadeevrens rešeniezadačisniženiâiznosafrikcionnojnakladkitormoznojsistemyavtomobilâ AT velizadeevrens rozvâzannâzadačíznižennâznošennâfrikcíjnoínakladkigalʹmívnoísistemiavtomobílâ |
| first_indexed |
2024-06-01T14:44:26Z |
| last_indexed |
2024-06-01T14:44:26Z |
| _version_ |
1800670351464595456 |
| spelling |
journalsuranuajme-article-2145222020-10-16T09:28:05Z Rational Design of Vehicle Braking Systems with Reduced Wear of Friction Lining Решение задачи снижения износа фрикционной накладки тормозной системы автомобиля Розв’язання задачі зниження зношення фрикційної накладки гальмівної системи автомобіля Velizade, Evren S. friction pair friction lining drum even wear roughness optimal microgeometry of the friction surface UDC 621.891 622.87 фрикційна пара накладка барабан рівномірне зношування шорсткість оптимальна геометрія поверхні тертя УДК 621.891 622.87 фрикционная пара накладка барабан равномерный износ шероховатость оптимальная микрогеометрия поверхности трения УДК 621.891 622.87 The wear of the friction lining and break drum of a vehicle is uneven. It is, therefore, advisable to reduce wear where it matters most. Knowing the optimal microgeometry of the friction pair surface, this problem can be solved by design-technological methods at the design and manufacturing stages. This paper theoretically solves the problem of finding the friction surface microgeometry, which ensures the uniform wear of a friction lining. A model of a rough friction surface is adopted. To solve the optimization problem posed, the wear-contact problem of the indentation of the friction lining into the brake drum surface is first considered. Temperature functions, contact pressure, stresses, and displacements both in the friction lining and in the brake drum are sought in the form of expansions in a small parameter. For simplicity, the terms containing small parameter degrees that are higher than one are discarded. Each approximation satisfies the system of differential equations of plane thermoelasticity. The solution to the boundary-value problem of the theory of thermal conductivity in each approximation is found by the method of separation of variables. In each approximation, the thermoelastic displacement potential and the power series method are used to solve the thermoelasticity problem. Using the least-squares method, a closed system of algebraic equations is constructed, which allows one to obtain a solution to the problem of optimal design of the drum-lining friction pair, depending on the geometric and mechanical characteristics of both the brake drum and the friction lining. The found microgeometry of the friction surface provides an increase in the wear resistance of the friction lining. Изнашивание накладки и барабана тормозного механизма автомобиля происходит неравномерно, поэтому целесообразно уменьшать износ там, где он имеет наибольшее значение. Зная оптимальную микрогеометрию поверхности трения фрикционной пары, эту задачу возможно решить конструкторско-технологическими методами на этапах проектирования и изготовления. В работе теоретически решается задача по нахождению микрогеометрии поверхности трения, обеспечивающей равномерный износ фрикционной накладки. Принята модель шероховатой поверхности трения. Для решения поставленной задачи оптимизации сначала рассматривается износоконтактная задача о вдавливании накладки в поверхность тормозного барабана. Температурные функции, контактное давление, напряжения и перемещения в накладке и барабане ищутся в виде разложений по малому параметру. Для упрощения члены, содержащие степени малого параметра выше первой, отбрасываются. Каждое приближение удовлетворяет системе дифференциальных уравнений плоской термоупругости. Решение краевой задачи теории теплопроводности в каждом приближении находится методом разделения переменных. В каждом приближении для решения задачи термоупругости используются термоупругий потенциал перемещений и метод степенных рядов. С помощью метода наименьших квадратов построена замкнутая система алгебраических уравнений, позволяющая получить решение задачи оптимального проектирования пары трения «барабан-накладка» в зависимости от геометрических и механических характеристик тормозного барабана и накладки. Найденная микрогеометрия поверхности трения обеспечивает повышение износостойкости фрикционной накладки. Зношування накладки і барабана гальмівного механізму автомобіля відбувається нерівномірно, тому доцільно зменшувати знос там, де він має найбільше значення. Знаючи оптимальну мікрогеометрію поверхні тертя фрикційної пари, цю задачу можна розв’язувати конструкторсько-технологічними методами на етапах проектування і виготовлення. В роботі теоретично розв’язується задача зі знаходження мікрогеометрії поверхні тертя, що забезпечує рівномірний знос фрикційної накладки. Прийнята модель шорсткої поверхні тертя. Для розв’язання поставленої задачі оптимізації спочатку розглядається зносоконтактна задача щодо вдавлювання накладки в поверхню гальмівного барабана. Температурні функції, контактний тиск, напруження і переміщення в накладці і барабані шукаються у вигляді розкладів по малому параметру. Для спрощення члени, що мають ступінь малого параметра вище першого, відкидаються. Кожне наближення задовольняє систему диференціальних рівнянь плоскої термопружності. Розв’язок крайової задачі теорії теплопровідності в кожному наближенні знаходиться методом розділення змінних. У кожному наближенні для розв’язання задачі термопружності використовуються термопружний потенціал переміщень і метод степеневих рядів. За допомогою методу найменших квадратів побудована замкнута система алгебраїчних рівнянь, що дозволяє отримати розв’язок задачі оптимального проектування пари тертя «барабан-накладка» в залежності від геометричних і механічних характеристик гальмівного барабана і накладки. Знайдена геометрія поверхні тертя забезпечує підвищення зносостійкості фрикційної накладки. Journal of Mechanical Engineering Проблемы машиностроения Проблеми машинобудування 2020-10-16 Article Article application/pdf application/pdf https://journals.uran.ua/jme/article/view/214522 Journal of Mechanical Engineering; Vol. 23 No. 3 (2020); 46-55 Проблемы машиностроения; Том 23 № 3 (2020); 46-55 Проблеми машинобудування; Том 23 № 3 (2020); 46-55 2709-2992 2709-2984 en ru https://journals.uran.ua/jme/article/view/214522/214636 https://journals.uran.ua/jme/article/view/214522/214638 Copyright (c) 2020 Evren S. Velizade https://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0 |