Imaginez les freins d'un poids lourd, soumis à des contraintes extrêmes à chaque ralentissement, chaque descente. Ce livre plonge au cœur de cette réalité thermique impitoyable, explorant les mécanismes complexes qui mènent à la fissuration des tambours de frein, une source majeure d'entretien et de coûts pour les transporteurs. À travers une analyse rigoureuse des équations de transfert de chaleur et une modélisation numérique avancée utilisant COMSOL Multiphysics, l'ouvrage décortique le comportement thermique d'un tambour de frein de Mercedes Actros 4148, mettant en lumière les zones de concentration de contraintes et les facteurs qui accélèrent la fatigue thermique. L'étude ne se limite pas à un constat : elle propose des solutions innovantes, explorant des matériaux alternatifs au traditionnel fonte grise et des conceptions optimisées pour une meilleure dissipation de la chaleur. Des stratégies de refroidissement novatrices sont également évaluées, offrant une perspective concrète pour prolonger la durée de vie des freins et réduire les risques liés à la défaillance. Ce livre est une ressource inestimable pour les ingénieurs, les chercheurs et les professionnels du transport routier soucieux d'améliorer la sécurité, la fiabilité et la rentabilité des systèmes de freinage des poids lourds. Découvrez comment maîtriser la chaleur, vaincre la fissuration et repousser les limites de la performance des freins. Mots-clés : Bremstrommel, Lastkraftwagen, thermische Belastung, Rissbildung, thermische Ermüdung, Grauguss, Modellierung, numerische Simulation, COMSOL Multiphysics, Wärmeleitung, Konvektion, Kühlkonzept, Materialauswahl, tambour de frein, poids lourd, contrainte thermique, fissuration, fatigue thermique, fonte grise, modélisation numérique, simulation, transfert de chaleur, refroidissement, sécurité routière, système de freinage. Plongez dans l'univers impitoyable des freins poids lourds, où chaque freinage est un défi thermique.
Inhaltsverzeichnis
- 1. Introduction
- I. Equations de transfert de chaleur à travers le tambour
- II. Géométrie du tambour choisi
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Forschungsarbeit zielt darauf ab, die thermischen Belastungen an Bremstrommeln von Lastkraftwagen zu modellieren und alternative Konzepte und Materialien zur lamellaren Grauguss-Lösung vorzuschlagen, die weniger anfällig für thermische Ermüdungsrisse sind – die Hauptursache für den Austausch von Bremstrommeln bei diesen Fahrzeugen.
- Modellierung thermischer Belastungen an Lastkraftwagen-Bremstrommeln
- Analyse von Rissbildung durch thermische Ermüdung
- Entwicklung alternativer Materialien und Konzepte
- Numerische Simulation mit COMSOL Multiphysics
- Bewertung von Kühlungslösungen
Zusammenfassung der Kapitel
1. Introduction: Die Einleitung beschreibt die steigenden Anforderungen an Fahrzeugbremssysteme hinsichtlich Leistung, Umweltverträglichkeit und Wirtschaftlichkeit. Es wird auf die Problematik von Rissbildung in Bremstrommeln von Lastkraftwagen hingewiesen, die zu häufigen Austauschen führen. Die Notwendigkeit effizienter und kostengünstiger Lösungen wird hervorgehoben, wobei der Fokus auf dem optimalen Ausgleich zwischen Sicherheitsanforderungen und technischen/wirtschaftlichen Einschränkungen liegt. Die Arbeit untersucht die gekoppelten mechanischen und thermischen Belastungen, die zu Rissbildung führen, wobei die starken und wiederholten Temperaturunterschiede als Hauptursache identifiziert werden.
I. Equations de transfert de chaleur à travers le tambour: Dieses Kapitel präsentiert die mathematischen Gleichungen zur Beschreibung des Wärmetransports durch die Bremstrommel. Es werden die Gleichungen für Wärmeleitung in Zylinderkoordinaten und die Konvektionsgleichung nach Newton formuliert. Die Gleichungen berücksichtigen die Materialeigenschaften der Trommel, den Wärmestrom durch den Kontakt zwischen Bremsbelag und Trommel sowie den Wärmeübergang durch Konvektion. Die komplexen Gleichungen legen die Grundlage für die numerische Simulation im späteren Verlauf der Arbeit. Die Formel für den volumetrischen Wärmestrom `qv` wird detailliert erläutert, unter Einbeziehung von Parametern wie Bremsbelagdicke, Geschwindigkeit, Masse des Fahrzeugs und Reibungskoeffizient. Die Bestimmung des Konvektionskoeffizienten `h` durch eine Korrelation experimenteller und numerischer Ergebnisse wird ebenfalls beschrieben.
II. Géométrie du tambour choisi: In diesem Kapitel wird die Geometrie der untersuchten Bremstrommel eines Mercedes Actros 4148 Lastkraftwagens detailliert beschrieben. Eine Abbildung (Figure 1) zeigt die spezifischen Abmessungen und die Konstruktion des Duplex-Bremssystems. Die geometrischen Daten dienen als Grundlage für die dreidimensionale Modellierung in der numerischen Simulation. Die Darstellung der Abmessungen und der Detaillierung des Bremstrommelsystems unterstreicht die Genauigkeit und die Realitätsnähe des verwendeten Modells.
Schlüsselwörter
Bremstrommel, Lastkraftwagen, thermische Belastung, Rissbildung, thermische Ermüdung, Grauguss, Modellierung, numerische Simulation, COMSOL Multiphysics, Wärmeleitung, Konvektion, Kühlkonzept, Materialauswahl.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in diesem Dokument über Bremstrommeln?
Dieses Dokument ist eine umfassende Sprachvorschau, die den Titel, das Inhaltsverzeichnis, die Ziele und Themenschwerpunkte, Kapitelzusammenfassungen und Schlüsselwörter einer Forschungsarbeit über thermische Belastungen an Bremstrommeln von Lastkraftwagen enthält. Die Arbeit zielt darauf ab, alternative Konzepte und Materialien zu entwickeln, um thermischen Ermüdungsrissen vorzubeugen, die häufig zum Austausch von Bremstrommeln führen.
Welche Ziele verfolgt die Forschungsarbeit?
Die Forschungsarbeit zielt darauf ab:
- Thermische Belastungen an Lastkraftwagen-Bremstrommeln zu modellieren.
- Die Rissbildung durch thermische Ermüdung zu analysieren.
- Alternative Materialien und Konzepte zu entwickeln.
- Eine numerische Simulation mit COMSOL Multiphysics durchzuführen.
- Kühlungslösungen zu bewerten.
Was ist die Hauptursache für Rissbildung in Bremstrommeln von Lastkraftwagen laut der Einleitung?
Die Einleitung identifiziert starke und wiederholte Temperaturunterschiede als Hauptursache für Rissbildung in Bremstrommeln von Lastkraftwagen.
Welche Gleichungen werden zur Beschreibung des Wärmetransports durch die Bremstrommel verwendet?
Die Gleichungen für Wärmeleitung in Zylinderkoordinaten und die Konvektionsgleichung nach Newton werden verwendet. Die Gleichungen berücksichtigen Materialeigenschaften, Wärmestrom durch den Kontakt zwischen Bremsbelag und Trommel sowie Wärmeübergang durch Konvektion.
Welche Parameter werden bei der Berechnung des volumetrischen Wärmestroms `qv` berücksichtigt?
Bei der Berechnung des volumetrischen Wärmestroms `qv` werden Parameter wie Bremsbelagdicke, Geschwindigkeit, Masse des Fahrzeugs und Reibungskoeffizient berücksichtigt.
Welche Bremstrommel wird in der Forschungsarbeit untersucht?
Es wird die Bremstrommel eines Mercedes Actros 4148 Lastkraftwagens untersucht.
Welche Software wird für die numerische Simulation verwendet?
Für die numerische Simulation wird COMSOL Multiphysics verwendet.
Welche Schlüsselwörter sind relevant für diese Forschungsarbeit?
Relevante Schlüsselwörter sind: Bremstrommel, Lastkraftwagen, thermische Belastung, Rissbildung, thermische Ermüdung, Grauguss, Modellierung, numerische Simulation, COMSOL Multiphysics, Wärmeleitung, Konvektion, Kühlkonzept, Materialauswahl.
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- Florian Sindze (Author), 2017, Modelisation des sollicitations thermiques sur les tambours de frein de vehicules poids lourd et preconisation d'une solution a leur fissuration, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/374760
