THERMAL STRESSES IN RIM BRAKE DRUM MOTOR VEHICLES

Authors

  •  Олександр Бурава Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу
  • Віктор Ніщук Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу
  •  Володимир Малик Дрогобицький фаховий коледж нафти і газу
  •  Василь Федик Дрогобицький фаховий коледж нафти і газу
  •  Микола Джавала рогобицький фаховий коледж нафти і газу

DOI:

https://doi.org/10.18372/0370-2197.3(96).16838

Keywords:

drum-shoe brake, brake drum with rim and side wall, design and thermophysical parameters, mechanical properties of drum materials

Abstract

In the materials of the article, an assessment of thermal stresses in the rims of brake drums (vehicles) was made, based on their design and thermophysical parameters, as well as the mechanical properties of materials. Thermal stresses in the drum rim due to thermal deformations are considered. In this case, the drum was broken into rings, and the ring was subjected to the study, rimmed with its wall. In order to obtain full thermal stresses, it was necessary to impose stresses caused in the shell by an intensity load. Further, the deformations arising from thermal action along the length of the drum rim are determined. The total stresses included the terms from the action of the surface temperature gradient and the bulk temperature across the thickness of the drum rim. A brake shoe with friction linings and a brake drum is an energy-loaded system in which the brake drum is an energy-intensive unit. The lower volume temperature of the side wall of the brake drum rim is explained by the fact that its outer surface (polished) adjoins the wheel hub and takes part in conductive heat exchange, while the outer (matt) surface is free and is washed by air flows circulating in the cavity of the drum-shoe brake , i.e., takes part in forced convective heat transfer. The removal of heat from the friction surface of the brake drum can be improved by: using metals for its rims with a high thermal conductivity; an increase in the area of ​the outer surface of the drum rim by forced cooling due to fins; improvement of ventilation of working and non-working surfaces of the brake drum. Thermal deformations and stresses of the brake drum rim result from the temperature difference in the radial and axial directions; in addition, they depend on the intensity with which the heat sinks from the rim to the side wall of the drum and further, depending on its thickness. The temperatures of the outer and inner surfaces of the brake drum rim differ slightly. The temperature difference along the generatrix of the rim, i.e., in the axial direction, can be significant, which causes significant thermal deformations and stresses. In this case, the functional dependence of the drum rim temperature on the linear coordinate is determined empirically and can be approximated by some analytical function determined by the temperature distribution graph.

Author Biographies

 Олександр Бурава, Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу

старший викладач, підполковник кафедри військової підготовки Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, вул. Карпатськая, 15, м. Івано-Франківськ, Україна, 76019

Віктор Ніщук, Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу

 викладач, майор кафедри військової підготовки Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, вул. Карпатськая, 15, м. Івано-Франківськ, Україна, 76019

 Володимир Малик, Дрогобицький фаховий коледж нафти і газу

 канд. техн. наук, доцент, викладач Дрогобицький фаховий коледж нафти і газу, м. Дрогбич, Львівська обл., Україна.

 Василь Федик, Дрогобицький фаховий коледж нафти і газу

 канд. техн. наук, викладач Дрогобицький фаховий коледж нафти і газу м. Дрогбич, Львівська обл., Україна.

 Микола Джавала, рогобицький фаховий коледж нафти і газу

 студент спеціальності 274 "Автомобільний транспорт" Дрогобицький фаховий коледж нафти і газу, м. Дрогбич, Львівська обл., Україна.

 

References

GOST R 41.13 – 2007 (Pravila №13 YEEKNOON). Yedinoobraznyye predpisaniya, kasayushchiyesya transportnykh sredstv kategoriy M, N, i O v otnoshenii tormozheniya. – M.: Standartform, 2009. – 170 s.

Bukharin N. A. Avtomobili / N. A. Bukharin, V. S. Prozorov, M. M. Shchukin. – L.: Mashinostroyeniye, 1973. – 504 s.

Gudz G. S. Temperaturnyye rezhimy friktsionnykh uzlov avtotransportnykh sredstv / G. S. Gudz. – Khar'kov: KHGADTU, 1998. – 139 s.

Barabanno-kolodochnyye tormoznyye ustroystva / [A. A. Petrik, A. I. Vol'chenko, N. A. Vol'chenko, D. A. Vol'chenko]. Monografiya (nauchnoye izdaniye). v 2-kh tomakh. Tom 1. Kubansk. gosudarstv. tekhnologich. un-t (Rossiya) – Krasnodar, 2006. – 264 s.

Tribologiya: treniye, iznos, smazka / A. KH. Dzhanakhmedov, D. A. Vol'chenko, N. A. Vol'chenko [i dr.] // Baku: «Apostrof-A», 2019 – 640 s.

Proyektnyy i proverochnyy raschet friktsionnykh uzlov barabanno- i diskovo-kolodochnykh tormozov transportnykh sredstv. Standart // A. KH. dzhanakhmedov, Dzh. G. Gkrbanov, A. I. Vol'chenko, N. A. Vol'chenko [i dr.] / Baku: «Apostroff», 2016. – 272 s.

Vol'chenko D. A. Napryazhenno-deformirovannoye sostoyaniye razlichnykh tipov diskov v tormoznykh ustroystvakh transportnykh sredstv / D. A. Vol'chenko, N. A. Vol'chenko, V. S. Skrypnyk, V. YA. Malyk, D. YU. Zhuravlev // Problemi tertya ta znoshuvannya, 2018. №2(9). S. 16 – 27.

Kindrachuk M. V., Vol’chenko D. A., Vol’chenko N. A., Stebeletskaya N. M., Voznyi A. V. Influence of hydrogen on the wear resistance of materials in the friction couples of braking units. Mater. Sci. 2017, 53, 282 – 288.

Kragel'skiy I. V. Uzly treniya mashin: spravochnik / I. V. Kragel'skiy, N. M. Mikhin. – Moskva: Mashinostroyeniye, 1984. – 280 s.

Gautam Sh. P. Finite element analysis of disc brake using Ansys Workbench software / Sh. P. Gautam [et al.] // International Journal of Scientific and Engineering Research. 2015. Vol. 6. Is. 4. Pp. 1954 – 1959.

Gupta I. Thermal analysis of rotor disc brake of Baja Sae 2013 car through element analysis / I. Gupta, G. Saxena, V. Modi // International Journal of Engineering Research and Applications (IJERA): International Conference On Emerging Trends in in Mechanical Engineering (ICETMEE), 13th-14th March. 2014. Pp. 324 – 329.

Published

2022-09-07

Issue

Section

Проблеми тертя та зношування