對(duì)不同的通風(fēng)熱結(jié)構(gòu)行為在制動(dòng)盤上的應(yīng)用的研究梅蘇特Duzgun汽車工程系，工學(xué)部，Gazi大學(xué)，06500，安卡拉，土耳其摘要一個(gè)制動(dòng)盤有關(guān)的最常見的問(wèn)題是經(jīng)濟(jì)過(guò)熱，影響制動(dòng)性能，尤其是在持續(xù)制動(dòng)工況下的車輛。在制動(dòng)盤通風(fēng)應(yīng)用可顯著提高制動(dòng)系統(tǒng)通過(guò)減少磁盤的加熱性能。在這項(xiàng)研究中，使用三種不同結(jié)構(gòu)的通風(fēng)制動(dòng)盤的熱行為在熱應(yīng)力和熱應(yīng)力的有限元分析連續(xù)制動(dòng)條件研究。結(jié)果進(jìn)行了比較與固體盤。在堅(jiān)實(shí)的制動(dòng)盤減少到最大的通風(fēng)應(yīng)用24%熱發(fā)電。實(shí)研研究表明，有限元溫度分析結(jié)果在1.13%和10.87%之間的范圍。不過(guò)，熱應(yīng)力的形成是較高的通風(fēng)剎車盤與固體片的比較。關(guān)鍵詞：制動(dòng)盤；發(fā)熱；熱結(jié)構(gòu)的行為；通風(fēng)中的應(yīng)用1.引言通風(fēng)式制動(dòng)盤或轉(zhuǎn)子被稱為高性能制動(dòng)器，并通過(guò)凹陷或產(chǎn)生的槽（或兩者）對(duì)不同形狀的盤表面和側(cè)邊緣。通風(fēng)制動(dòng)盤的最初測(cè)試賽車在上世紀(jì)60年代的汽車，他們已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在汽車和火車使用不同的設(shè)計(jì)1,2。在制動(dòng)過(guò)程中的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成熱。周圍的90%的能量是由制動(dòng)盤吸收，然后轉(zhuǎn)移到周圍的空氣。固體的制動(dòng)盤熱消散較慢。因此，通風(fēng)式制動(dòng)盤，用于改善通過(guò)促進(jìn)空氣循環(huán)冷卻3，4。他們一般具有對(duì)流換熱系數(shù)約兩倍那些實(shí)心圓盤5相關(guān)的大。有許多研究通風(fēng)應(yīng)用相關(guān)的在制動(dòng)盤。尤伯和Heidenreich6制造三種不同的通風(fēng)式制動(dòng)盤的結(jié)構(gòu)從碳纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料（CMC）和比較他們的優(yōu)勢(shì)。antanaitis和rifici7證明90洞交叉鉆孔模式改進(jìn)的散熱能力該盤之間的8.8%和20.1%取決于車輛速度。aleksendric等人。8表現(xiàn)出的能力通風(fēng)式制動(dòng)盤轉(zhuǎn)子散熱的流動(dòng)的有限有限元分析(FEA),文基塔漢姆和maharudrappa9進(jìn)行了六種不同的流動(dòng)和傳熱分析采用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)的盤配置類型（CFD）和推薦的通風(fēng)制動(dòng)盤高速車輛。公園等。10設(shè)計(jì)了一個(gè)螺旋面內(nèi)用于通風(fēng)制動(dòng)盤葉片。他們優(yōu)化的雷諾茲（Re），普朗特（Pr），和努塞爾數(shù)（Nu）他們?cè)O(shè)計(jì)并取得的44%個(gè)最大的改進(jìn)傳熱。改進(jìn)的制動(dòng)褪色性和更高的在潮濕的條件下的制動(dòng)性能是其他一些有用的通風(fēng)制動(dòng)盤方面。然而，他們也有一些缺點(diǎn)。開裂，就是其中之一，這一現(xiàn)象這已與相關(guān)的應(yīng)力在制動(dòng)11?；返热?。12顯示的最大Von米塞斯應(yīng)力的實(shí)際疲勞裂紋位于通風(fēng)制動(dòng)發(fā)電由熱應(yīng)力分析鐵路車輛盤。同樣的，巴尼奧利等人。13進(jìn)行有限元分析，以確定溫度分布和估計(jì)的von米塞斯應(yīng)力分布在消防車制動(dòng)產(chǎn)生的。黃吳14研究的溫度和熱應(yīng)力在一個(gè)基于熱機(jī)械耦合通風(fēng)制動(dòng)盤模型。降低制動(dòng)溫度和/或重新設(shè)計(jì)輪轂單元轉(zhuǎn)子有相當(dāng)?shù)慕Y(jié)論麥金等人。15消除制動(dòng)轉(zhuǎn)子裂紋。熱一代也會(huì)影響制動(dòng)熱機(jī)械不穩(wěn)定性盤16。以前的文獻(xiàn)主要集中在熱應(yīng)力的形成在這項(xiàng)研究中，有限元法研究了三種不同的熱行為的通風(fēng)剎車設(shè)計(jì)：交叉鉆孔（CD），十字槽（CS），和橫槽側(cè)槽（CS-SG）盤。然后對(duì)結(jié)果進(jìn)行比較固體（SL）盤。也進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)研究為了驗(yàn)證有限元分析結(jié)果。表1制動(dòng)盤和焊盤的機(jī)械和熱性能。圖1有限元網(wǎng)格模型。2.熱結(jié)構(gòu)的有限元分析有限元三維（3D）的制動(dòng)結(jié)構(gòu)盤，剎車片，和裝配設(shè)計(jì)建模在軟件程序的1/1規(guī)模，然后導(dǎo)入到對(duì)于互動(dòng)的熱結(jié)構(gòu)的另一個(gè)軟件程序分析。制動(dòng)盤和制動(dòng)片為藍(lán)本，采用二次六面體網(wǎng)格類型。二次六面體網(wǎng)格代被稱為他們的精度和計(jì)算效率17。摩擦具有二次四邊形單元式接觸對(duì)接觸盤墊之間的口定義。圖1顯示盤墊系統(tǒng)的網(wǎng)格模型?；诣T鐵，一種常用的椎間盤材料，用于制動(dòng)盤。的機(jī)械和熱性能制動(dòng)盤和墊在表1中給出。通風(fēng)式制動(dòng)盤是根據(jù)螺旋槳設(shè)計(jì)形孔和槽的位置的方法。為CD盤，設(shè)置為五和5.2mm直徑的孔在相等的時(shí)間間隔上的長(zhǎng)度為60.54mm的弧。這些孔被復(fù)制在20組在磁盤表面的。因此，共100孔盤表面上鉆孔CD盤。對(duì)于CS盤，20通道（6.9毫米寬和長(zhǎng)67.3毫米）被放置在一個(gè)堅(jiān)實(shí)的盤表面。最后，本CS-SG盤的凹槽設(shè)計(jì)（4mm寬15mm深）在另一個(gè)CS圓盤的邊緣。因此，路徑開放外盤側(cè)邊得到提供更好的空氣流通。2.1熱分析環(huán)境溫度為在22Co盤的表面溫度為100Co前制動(dòng)的熱分析，并與冷制動(dòng)性能相關(guān)的8。目前的研究認(rèn)為，熱耗散從制動(dòng)盤的氣氛是通過(guò)對(duì)流，也被稱為牛頓冷卻定律。對(duì)流管由式（1），其中Q是傳熱速率（W），H對(duì)流換熱系數(shù)，一個(gè)是表面面積的轉(zhuǎn)子（2m），TS是制動(dòng)表面溫度轉(zhuǎn)子（Co），和T是環(huán)境空氣溫度（Co）。的對(duì)流換熱系數(shù)應(yīng)用到人體制動(dòng)盤的邊界條件。因此，增加從傳熱的制動(dòng)盤和減少光盤表面在制動(dòng)盤的總表面面積的溫度，的傳熱系數(shù)采用逐漸增加通風(fēng)中的應(yīng)用。)(TThAQs（1）層流的傳熱系數(shù)固體或非通風(fēng)由被制動(dòng)盤（2）（5104.2Rex）5，其中d的外徑光盤（mm），再是雷諾茲數(shù)，和aK是熱空氣的導(dǎo)電率（W/Cmo）。55.0Re)/(70.0DkhaR(2)同時(shí)，與傳熱系數(shù)通風(fēng)制動(dòng)盤層流近似方程（3）（層流狀態(tài)，Re410）5，Pr在哪里普朗特?cái)?shù)，hd的液壓直徑（mm），l是的冷卻葉片的長(zhǎng)度（mm）。水力直徑（hd）被定義為四倍的橫截面的比率流動(dòng)區(qū)域（潤(rùn)濕面積）的孔和槽通風(fēng)制動(dòng)盤的潤(rùn)濕周長(zhǎng)除以所示圖2。)/()/(Pr)(Re86.133.03/1hahRdkldh(3)在這種情況下，雷諾數(shù)與速度有關(guān)的在孔和槽形葉片，目前的空氣流由式（4），其中一個(gè)是a空氣的密度（3/mmkg），馬是空氣質(zhì)量流量（sm/3），和vaverage是平均速度（sm/）。averageahaVmd)/(Re(4)平均速度可以計(jì)算由式（5），NT在哪里每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)（min/1，rpm），D是外徑該盤（mm），d盤的內(nèi)直徑（mm），outA是孔或槽狀的葉片面積（2mm）的出口區(qū)域，和inA是孔或槽狀的葉片面積（2mm）的入口區(qū)域。)/(0158.022ou