ANÁLISE DE DESEMPENHO DA FRENAGEM DE EMERGÊNCIA

Análise de Desempenho da frenagem de emergência com especial consideração dos efeitos da temperatura nos freios

Durante a desaceleração do veículo devido à travagem há atrito entre a superfície do forro e o tambor de freio ou disco. Neste processo, a energia cinética do veículo é transformada em energia térmica que aumenta a temperatura dos componentes. O aquecimento do sistema de freio no curso de travagem é um grande problema, porque além de danificar o sistema, ele também pode afetar a roda e pneu, o que pode causar acidentes. Em busca da melhor configuração que considera as condições de verdade de uso, sem passar dos limites de segurança, modelos e formulações são apresentadas em relação ao sistema de freio, considerando diferentes condições de frenagem e os tipos de freios. Alguns modelos foi analisada utilizando métodos bem conhecidos. A conservação de energia, considerando modelo de placa plana foi aplicado a um ônibus, utilizando para isso um programa de computador. O veículo é simulada a sofrer uma travagem de emergência, tendo em conta a mudança de temperatura, sobre o revestimento de tambor. Os resultados incluem desaceleração, eficiência da frenagem, a resistência roda, reação normal nos pneus eo coeficiente de aderência. Alguns dos resultados foram comparados com os testes de dinamômetro feitas por FRAS-LE e outros foram comparados com os testes de pista feitos pela Mercedes-Benz. A convergência entre os resultados e os testes são suficientes para validar o modelo matemático. O programa de computador faz com que seja possível simular o desempenho do sistema de freio, no veículo. Ela auxilia o designer durante a fase de desenvolvimento e reduz testes de pista.
Palavras-chave: freio, travagem, temperatura, a análise térmica, Veículos.

Introdução

Com o crescente desenvolvimento tecnológico na área de motores e materiais, veículos de transporte pesados ​​(caminhões) e os autocarros (urbanas e rodoviárias) têm vindo a sofrer um aumento no tamanho e, consequentemente, na capacidade de carga. O desenvolvimento de freios compatíveis e até mesmo mais eficiente tornou-se necessário, com essas alterações. Deve-se levar em conta que uma grande parte destes veículos são submetidos a condições que sobrecarregam o sistema de freio projetada, como a sobrecarga, mau uso pelo motorista e trânsito lento, entre outros.

A travagem pode ocorrer de diferentes maneiras:


- Montanha descent- trata do uso de travagem contínua durante um período em uma inclinação constante
 - Paragens frequentes - trata de travagem no perímetro urbano
 - Emergência - trata travagem brusca

Em todos estes casos, existe o problema de sobreaquecimento, no entanto, em caso de travagem de emergência, que ocorre dentro de um curto espaço de tempo, praticamente toda a energia cinética do veículo é transformada em energia térmica nos freios, com uma pequena dissipação de calor para a atmosfera e a apenas 5% do calor gerado é absorvida pelos forros.

Normalmente, é a temperatura durante uma travagem de emergência que define as propriedades físicas do revestimento e as do tambor, uma vez que, apesar de o menor período de utilização do travão do que em todos os outros tipos de travagem, não há aquecimento máxima do freio, com a menor possibilidade de o fluxo de calor para fora do sistema.

Devido ao curto tempo de travagem de emergência, pode-se concluir que a condução de calor para os componentes mais próximas no sistema vai ser pequena, tal como a convecção de calor para o ambiente. Considerando-se as temperaturas envolvidas, o efeito da radiação não será considerável neste processo. Este trabalho teve como objetivo de travagem de emergência para médias e alta velocidade, assumindo toda a energia térmica para ser absorvido pelo tambor, uma vez que os efeitos do fluxo de calor são pequenos e o calor absorvido pelo revestimento é pequena devido às suas características de isolamento.

        

Nomenclatura


A = a área do cilindro do travão [m2]
b = desaceleração [m / s2]
c = alavanca de ajuste [m]
c * = factor de travagem do veículo
cp = calor específico do material do cilindro [J / kg.oC]
DCL = diâmetro do veio-S [M]
dt = diâmetro interno do cilindro [m]
e = eficiência de frenagem [%]
E = energia envolvida na travagem [J]
Fe = força transmitida do cilindro para o veio-s [N]
Fe = forças que o veio-s transmite os revestimentos [N]
FF = força de travagem [N]
Fi = força inicial no cilindro do freio [N]
FN = força normal [N]
 
Fs = força de atrito entre as pastilhas eo tambor [N]
g = aceleração da gravidade [m / s2]
hCG = altura do centro de gravidade [m]
L = distância entre eixos [m]
Ld = a distância entre o eixo da frente do centro de gravidade [m]
Lt = a distância entre o eixo traseiro para o centro de gravidade [m]
m = massa do veículo [kg]
MT = massa do tambor [kg]
P = pressão no cilindro do freio [bar]
Pf = pressão máxima no cilindro do freio [bar]
Pi = baixa pressão no cilindro do freio [bar]
Rd = raio dinâmica da roda [m]

Ri = força de inércia [N]
T = temperatura [oC]
Ti = temperatura inicial antes da travagem (temperatura de freio frio) [oC]
Vf = velocidade no final da travagem, [m / s]
Vi = velocidade no início da travagem [m / s]
W = peso do veículo [kgf]
h = saída do sistema de freio
MO = coeficiente de padrão de aderência do rasto
m = coeficiente de aderência
d = subscrito anexas a um símbolo para atribuir a variável correspondente ao eixo dianteiro
t = subscrito anexado a um símbolo para atribuir a variável correspondente ao eixo traseiro

Modelagem

Muitos pesquisadores têm se preocupado com a análise termodinâmica dos freios, vários modelos têm sido usados ​​para isso, incluindo os modelos mais restritas e específicas em alguns casos.

A razão para a utilização de vários modelos é o problema de escolher a mais adequada para a situação em estudo, avaliar os custos, facilidade de utilização e a área de aplicação.

É importante lembrar que o travão é um componente que não é fácil de modelar para diferentes configurações e utilizações possíveis. No entanto, uma grande parte dos estudos realizados foram acompanhados por testes em pista ou no banco de rolos, desta forma procurando validação do modelo escolhido.

Basicamente, os métodos de cálculo podem ser separados em métodos contínuos, discretos e empíricos. Embora não é normalmente predominância de um desses métodos, observa-se que, na prática, um dos métodos escolhidos sempre predomina sobre os outros, quer durante os cálculos ou simplesmente na validação do modelo.

Entre os pesquisadores desta área destacam-se: Limpert (1992), Winkler (1976), Gillespie, Fancher e Johnson (1978), Sartori (1972), Ramachandra Rao, Ramasubramanian e Seetharamu (1989), Pauletti (1993), Morgan e Dennis (1972), Canale (1989), Sheridan, Kutchey e Samie (1988) e Ritz, Adas e Francisco (1995).

Observando as modelagens estudaram a conclusão tem que o método que deve ser escolhido é o melhor adaptado para as condições do processo de avaliação da travagem, bem como das condições de contorno consideradas.

Neste trabalho de travagem de emergência foi avaliada usando o modelo de placa por meio do método de conservação de energia, mostrada por Canale (1989), porque nesta situação de travagem de uma porção muito pequena da energia é dissipada para a atmosfera.

Em rodovias, devido às altas velocidades atingidas, a preocupação com a segurança também é maior. Para isso, o veículo escolhido para este trabalho foi um autocarro de longo distância, em que a segurança de uma série de pessoas é tomado em consideração.

O veículo escolhido foi um Mercedes-Benz ônibus de longa distância (OHL1635), com dois eixos, capacidade de carga para 44 passageiros e bagagem, somando um peso máximo de 18 toneladas. Equipado com o sistema de travões de tambor, do tipo simplex com veio-s.

Um algoritmo, em seguida, foi desenvolvida tal como representado na figura 1, que se tornou um programa de computador.