制动盘的热分析.docx

制动盘的热分析.docx制动盘的热分析摘要制动是一个把车辆的动能转变成机械能并必将以热的形式耗散的过程。制动吋,在制动盘和衬垫间产牛的摩擦热可导致过高的温度。更重要的是在接触过程中切向压力和相对滑动速度是很重要的。本次主要通过ANSYS分析了制动盘的全热行为。盘式制动器的温度分布的建模是用来确认在制动操作时所涉及到的所有的因数和输入参数,例如制动类型,制动盘的几何设计和常用的材料。通过仿真所得到的结果是比较满意的。关键词:干接触,制动盘,热流,传热系数简介在制动系统的研究中,热分析还处在一•种原始阶段。在制动阶段,温度和热梯度很高,这会产生压力和变形,这种影响会在外观和裂缝的加重上显示出来〔切。然后很重要的是在盘式制动器中精确地确定温度场。停车制动时,温度没有时间来被稳定在制动盘。一个瞬态分析是必要的。这对鉴定热梯度也是必不可少的,这就是需耍三维建模的问题了。热负荷表现在热通量进入制动盘通过刹车衬垫。在制动盘和衬垫的接触面产生的大量的热量毫无疑问的引起了在域内对转子的不均匀的温度分布,然而衬垫的的环境在相互的滑动中被不断的加热卩].这种在盘式制动器的接触表面确定温度分布的瞬态热分析方法被执行了。这种制动盘和固定衬垫相互滑动所产生的摩擦热效应分布不均匀的问题使用有限元力学模型试验有几种可能发生在汽车的应用传热系数上。对在制动盘循环制动吋的温度分布能够冇一个比较,在制动过程中每一种情况分析下的能量转化在最后释放吋的周期是相等的。程序的改变是用来发展移动热源,就像热流对流冷却的分界线。在转子旋转时准确模拟它的加热的困难通过使用代码而被忽略,这可以保证使成型的曲线负责让热通量在随后的某个时刻进入制动盘⑷。在木次研究中,我们将会在三维空间呈现出一个数值模拟来分析全热行为和通风的盘式刹车。基于冇限元计算方法的热量的计算将利用软件ANSYS11。热量进入制动盘在一个制动系统屮,机械能转化为一个发热的能量。这个能量的特点是它是在制动阶段时制动盘和衬垫的总热量。能量以热的形式的耗散能使温度在300°C到800°C之间上升。在接触面的热量是摩擦力所产生的微小的塑性变形的结果。一般来说,刹车片材料的导热系数要比制动盘的小。我们认为,产生的热量会完全的被制动盘所吸收。热疏散面的通量等于摩擦功率。最初进入制动盘的热量通过下而的公式进行计算⑸:qo(1-0)制动效能,a:车辆减速度[ms'2],q):制动力在前后轮的分配率,A“制动盘被刹车片扫过的面积[mF,V:车辆的初速度[ms'1],ep:制动盘表面载荷分布的系数,M:汽车的质量[kg]o图1显示了钳盘式衬垫和作用力。载荷和制动盘表面的热通量相符合。在计算它热量时的规格和参数被概括在表格1中。表格1应用儿何尺寸和汽车制动参数汽车的质量一m[kg]1385年辆初速度一vo[km/h]28减速度—a[m/s2]8眉效转了半俛Rrotor[mm]—(p[%][mm2]35,993制动盘的材料是有高的碳含量细粒的灰口铸铁,具有良好的热物理特性I®。制动力角速度衬地盘式制动器图1•,Ka车辆减速度,m/s2⑴节点温度,KA矩阵T加权函数Ad制动盘被刹车片扫过的面积,m2To初始温度,K[C]热容量矩阵,J/KTf流体温度,KCp比热容,J/kgKTP应用温度,KE杨氏模量,MpaToo室温,K{F}节点失通量,WU未知向量g重力加速度()V汽车初速度,m/sh对流传热系数,W/m2Kz制动效能k导热系数,W/mK希腊字符kd制动盘的导热系数,W/mKa热膨胀系数,i/°ckp衬数的导热系数,W/mK8放射率[K]导热系数矩阵,W/K8p制动盘表面载荷分布的系数L矢量V泊松系数m汽车质量,kgp质量密度,kg/m3n单位法线Q藩常量()q单位体积热源,Wm3①c对流传热,W/m2qo进入制动盘的热流量,W辐射传热,W/m2Q具体的热源,W①S热流密度,W/m2s9表面积,制动力分配比率St表面积,索引t时间,SFG灰口铸铁to初始时间,sCFD计算流体动力学3•热量问题的数值模拟3」・有限元方法有限兀法是使用在很多应用上解决偏微分方程⑺。这导致了一个连续方程的未知因素的近似值。这些最后将变成一个成品尺寸的方程组,我们叮以写成这样的形式AU=L,U是未知的矢量,A是一个矩阵而L是一个矢量。32微分形式图2屮显示的系统受到以下的热负载:—特定的热源Q[W]一单位体积的热源q[W/m3]—应用(或规定的)在表面的温度Tp—表面磁通密度[W/m2]—表面对流的热传递—表而辐射的热传递解决热量问题的方法是在一个固体上的任意一点找到温度的坐标T(x,y,z,t)所以冈:pCpT