Повышение эффективности тяжелонагруженных фрикционных узлов тормозных устройств

• Автор: Поляков, Павел Александрович
• Шифр специальности: 05.02.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Краснодар
• Количество страниц: 157 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

1 СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Конструктивные особенности и условия работы пар трения в тормозных

механизмах барабанно-колодочного типа

1-2 Энергонагружепность фрикционных узлов тормозов автотранспортных

средств в различных условиях эксплуатации

1.3 Влияние энергонагруженности фрикционных узлов тормозов на их износофрикционные свойства

1.4 Пути повышения эффективности работы пар трения расчетными методами

и конструктивными усовершенствованиями
1.5 Цель и задачи исследований
2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОНАГРУЖЕННОСТИ
ПАР ТРЕНИЯ ТОРМОЗА
2.1 Энергетический баланс во фрикционном узле тормозного механизма
2.2 Аналитический метод определения температуры тормозного барабана, при
различных видах охлаждения
2.3 Оценка интенсивности процессов теплопередачи через фрикционные узлы
тормозов
2.4 Математическое моделирование траекторий охлаждающих потоков
воздуха
2.5 Определение объема и расхода теплоносителя при охлаждении
2.6 Выводы
3 ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПАР ТРЕНИЯ ТОРМОЗОВ
3.1 Разработка алгоритма и рабочей программы для рационального
проектирования фрикционных узлов тормозов
3.2 Проектные расчеты рациональных конструктивных параметров тормозных
барабанов
3.3 Эффективность пар трения тормозов барабанно-колодочного типа
3.4 Выводы

4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОВОЙ НАГРУЖЕННОСТИ ПАР ТРЕНИЯ ТОРМОЗОВ
4.1 Требования к техническому состоянию реальных узлов и агрегатов
тормоза, а также экспериментальному оборудовани
4.2 Методика проведения экспериментальных исследований
4.3 Рабочий узел для стендовых и натурных испытаний
4.4 Экспериментальные исследования тепловой нагруженное серийных и
усовершенствованных пар трения
4.5 Оценка энергоемкости и эффективности фрикционных узлов тормозов
барабанно-колодочного типа
4.6 Выводы
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕР АТУ PH ЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
Наименование Обозначение Размерность
Коэффициенты теплоотдачи от: межконтактной среды к рабочей (полированной) поверхности металлического элемента трения; внешней (матовой) его поверхности к омывающему воздуху; матовой поверхности основания тормозной колодки к омывающему воздуху а, а.г, аз Вт/(К-м2)
Объемная температура обода тормозного барабана тоб К
Температура на поверхности трения тормозного барабана Тпов К
Температура боковой стенки тормозного барабана Тс,с К
Температуры: воздуха, поступающего и выходящего из зазора между фрикционными парами; абсолютная температура воздуха в полости тормоза Твх5 Тцых, Тц К
Температура окружающей среды Т 1 О К
Коэффициенты теплопроводности: металла элемента трения; приповерхностного слоя накладки; собственно накладки и основания тормозной колодки й-1, й,,, й,,, Й.; Вт/(К-м)
Масса: обода тормозного барабана; боковой стенки барабана Маб(бс) кг
Теплоемкость материала: обода тормозного барабана; боковой стенки Сыщ Д>1с/(к1-К).
Тепловой поток и Дж/с
Время торможения т с
Объем боковой стенки барабана Ус,с мл
Плотность материала тормозного барабана Р кг/лг
Длина боковой стенки к м
Площадь поверхности конвективного теплообмена тормозного барабана Рб м
Площадь сечения Р м
Коэффициент уточнения, согласующий характер искомой зависимости с результатами математического моделирования и эксперимента V -
Температуры: внутренней и внешней поверхности основания тормозной колодки *К, *К1 к
Температуры: внутренней, рабочей поверхности фрикционной накладки и её приповерхностного слоя (Н] > к 12 К
Термические сопротивления: основания тормозной колодки, фрикционной накладки и её приповерхностного слоя, а также барабана Ть Ъ, Тз, К / Вт/(К-м2)
Толщины: металлического элемента трения; приповерхностного слоя фрикционной накладки; собственно накладки и основания тормозной колодки <5ь 8п, дн, 8Л м

В отечественных разработках тормозов барабанно-колодочного типа используется в качестве рабочего тела применяется 25-ти процентный водный раствор аммиака, который находился в камерах тормозных колодок. Для охлаждения пар трения тормоза используются устройства замкнутого и разомкнутого типа.
К жидкостным системам охлаждения относятся испарительно-конденсационные системы, по принципу которых работают разного рода теплообменники, в том числе и тепловые трубы [4-8, 20]. Последние представляют собой герметичное устройство (в виде корпуса 1, рисунок 1.8), работающее по замкнутому циклу. Передача теплового потока (д) производиться теплоносителем при незначительных перепадах температуры между зонами испарения 2 и конденсации 3. Они представляют собой части тепловой трубы [35], в которых под действием подведенной и отведенной теплоты происходят процессы кипения, испарения и конденсации теплоносителя.
Рисунок 1.8 - Конструктивные элементы тепловой трубы.
1- корпус; 2,3,6- зоны: испарения, конденсации и транспорта; 4- внутренняя поверхность; 5 - капиллярная структура; 7 - паровой канал
Принцип работы тепловой трубы базируется на том, что теплоноситель, испаряясь на одном ее конце, поглощает теплоту, а затем, конденсируясь на другом конце, отдает ее [86, 87]. Внутренняя поверхность трубы 4 покрыта капиллярной структурой 5, обеспечивающей циркуляцию теплоносителя по ее артериям в разных фазах под действием капиллярных сил и силы тяжести. Между зонами испарения 2 и конденсации 3 трубы находится транспортная зона 6. Внутренняя полость трубы имеет паровой канал 7, по которому пар перемещается от зоны испарения 2 к зоне конденсации 3 за счет разности давлений. Обзор конструкций тормозных механизмов с охлаждением типа «тепловая труба» приведен в приложении Б.
Одним из основных недостатков тепловой трубы является необходимость обеспечения закрытого вакуумированного объема. Кроме того, тепловая труба