Способ контроля теплонагруженности тормозных механизмов при влиянии нагрузочных режимов автоматизированной тормозной системы

Введение (постановка задачи и актуальность). Большая часть кинетической энергии автомобиля с антиблокирочной системой (АБС) гасится за счёт работы трения в тормозном механизме. Помимо функции АБС, автоматизированная тормозная система реализует множество функций активной безопасности и систем помощи водителю, используя в качестве исполнительного механизма штатные тормозные механизмы. Перегрев тормозного механизма, а именно его пар трения, приводит к возникновению явления критического фединга, сопровождающегося резким снижением тормозного момента. Уменьшение влияния данного явления – очень сложная задача как с точки зрения учёта стоимости тормозного механизма, так и его минимального усложнения. Предложенная методика позволяет оценить влияние работы различных систем активной безопасности и помощи водителю на теплонагруженность тормозных механизмов, а также рассмотрена перспектива её увеличения при создании новых конструкций транспортных средств.
Цель исследования – повышение надёжности тормозных механизмов, стабильности тормозных характеристик путём совершенствования методики расчёта и уменьшения теплонагруженности тормозных механизмов колёсных транспортных средств, оснащённых автоматизированной тормозной системой.
Методология и методы. В работе проводились теоретические и экспериментальные исследования. В теоретическом исследовании основной расчётный инструмент – метод конечных элементов (МКЭ) с использованием лицензионных программных комплексов Abaqus CAE и SolidWorks Simulink.
Результаты и научная новизна. Создана методика оценки теплонагруженности тормозных механизмов автомобилей, оснащённых автоматизированной тормозной системой. В разработанной методике расчёта учитывается увеличение доли кинетической энергии автомобиля, гасящейся в тормозном механизме автомобиля, оснащённого функциями различных подсистем.
Практическая значимость. Применение разработанной комплексной методики расчёта с любыми комплексами теплового расчёта на основе МКЭ позволит разработчику тормозной системы на стадии проектирования сократить затраты на промежуточные испытания на теплонагруженность, при этом будет учтено влияние функциональных подсистем автоматизированной тормозной системы. Применение предлагаемого усовершенствования системы контроля и управления автоматизированной тормозной системы снизит вероятность возникновения такого явления, как фединг

1. Автомобильный справочник Bosch. Пер. с англ. / 3-е изд., перераб. и доп. – М.: ООО «Книжное издательство «За рулём», 2012. – 1280 с.

2. Дыгало В.Г., Жуков И.С. Методика оценки термонагруженности тормозного механизма грузового автомобиля / Безопасность колёсных транспортных средств в условиях эксплуатации: материалы 110-й Международной научно-технической конференции, Иркутск, 2–4 июня 2021 г. – Иркутск: Иркутский национальный исследовательский технический университет, 2021. – С. 207–215.

3. Дыгало В.Г., Жуков И.С. Оценка тепловой нагруженности пар трения автоматизированной тормозной системы автомобиля / Прогресс транспортных средств и систем – 2018: материалы междунар. науч.- практ. конф. (г. Волгоград, 9–11 октября 2018 г.) / редкол.: И.А. Каляев, Ф.Л. Черноусько, В.М. Приходько [и др.]; ВолгГТУ, РФФИ, «ФНПЦ «Титан–Баррикады». – Волгоград, 2018. – C. 103–105.

4. Джанахмедов А.Х., Вольченко А.И., Криштопа С.И., Стадник О.Б. Энергонагруженность фрикционных узлов тормозных устройств при различных режимах их испытаний // Вестник Азербайджанской Инженерной Академии. – 2015. – Т. 7. – № 4. – С. 18–35.

5. Limpert R. Brake Design and Safety / 3rd ed. – S.A.E. International, U.S.A., 2011. – 415 p.

6. Adamowicz A., Grzes P. Finite element analysis of thermal stresses in a pad-disc brake system (a review) // Acta mechanica et automatica. – 2013. – V. 7. – No. 4. – P. 191–195. DOI: 10.2478/ama-2013-0032.

7. Orthwein W.C. Clutches and brakes. Design and selection / Second edition. – New York: Basel, 2004. – 337 p.

8. Emery A.F. Measured and predicted temperatures of automotive brakes under heavy or continuous braking // SAE Transactions. – 2003. – V. 112. – P. 2338–45.

9. Буше Н.А. Трение, износ и усталость в машинах (Транспортная техника): учебник для вузов. – М.: Транспорт, 1987. – 223 с.

10. Jonner W.-D., Winner H., Dreilich L., Schunck E. Electrohydraulic brake system – The first approach to brake-by-wire technology // SAE Transactions. – 1996. – V. 105. – P. 1368–75.

11. Анфиногенов С.Б., Балакин В.А. Тепловой расчёт тормозов самолётов // Вестник ГГТУ им. П.О. Сухого. – 2004. – № 3 (16). – С. 27–32.

12. Lee K. Numerical prediction of brake fluid temperature rise during braking and heat soaking / International Congress and Exposition Detroit, Michigan March 1–4, 1999 // SAE Technical Papers Series. – 1999.

13. Voloaca S., Fratila G. Concerns regarding temperature distribution obtained by experiments and finite element analyses for types of brake discs // U.P.B. Sci, Bull., Series D. – 2012. – V. 74. – Iss. 3. – P. 33.

14. Mackin T.J., Noe S.C., Ball K.J. et al. Thermal cracking in disc brakes // Engineering Failure Analysis 9. – 2002. – No. 1. – P. 63–76. DOI: 10.1016/S1350-6307(00)00037-6.