Braking Pattern Impact on Brake Fade in an Automobile Brake System

Abstract

Важливість гальмівних систем в автомобілях не може бути переоцінена. Гальма використовуються для регулювання швидкості транспортних засобів і працюють за рахунок перетворення кінетичної енергії у теплову. Краща зупиняюча дія системи дискових гальм порівняно з барабанними гальмами призвела до їх широкого застосування у високоякісних транспортних засобах. Зниження гальмівної здатності, викликане тепловим перенавантаженням системи, накладає обмеження на допустиму температуру, за якої може ефективно функціонувати гальмівна система. Тому актуальною є проблема уникнення цього негативного ефекту. Однак, навіть при достатньо гарній конструкції, часте гальмування на високих швидкостях може призвести до появи високих температур. Таким чином, ця стаття спрямована на виконання числового дослідження впливу обраних схем гальмування на зростання температури у системі, що може призвести до зниження її ефективності. Дослідження проводяться для автомобіля масою 2 200 кг, що зупиняється за 5 с, починаючи з граничної швидкості 140 км/год і завершуючи 15 км/год. Найбільша температура, досягнута системою при гальмуванні, відрізняється для різних схем гальмування. При цьому як найкращу схему обрано модель "1 с – 1 с – 3 с" з граничним значенням температури 327 °C.

The importance of brake systems in automobiles cannot be overemphasized. Brakes are used in speed control of vehicles and do so by the conversion of kinetic energy into thermal energy. Better stopping performance has favored the disc brake system over the drum brake system and has found wide application in high-performance vehicles. Brake fade, caused by thermal overload has placed a limit on the permissible temperature at which braking systems can function, and it is the task of designers to ensure that this is avoided. However, even with a good design, panic braking at high speeds could lead to high-temperature values. This study is thus undertaken to numerically investigate the effect of selected braking patterns on temperature growth which could lead to brake fade in a disc brake system for a 2 200 kg car moving at a velocity of 40 m/s whose velocity is expected to be reduced to 4 m/s after five seconds with two matches of the brake for a seconds’ interval. The peak temperature attained in the system during braking was observed to be different for the different braking patterns, and the best-suited pattern was the 1s1s-3s with peak temperature values below 600 K.