This paper presents the thermal behaviours of a solid type disk brake for a high-speed train. The thermal behaviours of a brake disk with 50mm thickness shows good performance compared with 45mm thickness of a disk because of a high specific heat capacity. The FEM results show that the thickness of the disk with a same weight of the brake disk should be increased for a good flexibility of the contact thermal problems. Therefore, the ratio between the pad and disk in diameter may be reduced and the thickness of a disk increased.
Mechanical Brake system is inevitable equipment for stability of train and speed of the train. Especially brake disk and brake pads are core parts of mechanical brake system. It was investigated with tribological characteristics of brake discs for train by using lab-scale dynamometer. Gray cast iron disk was most attacked with sintered brake pad. Alloyed steel disk and NCM cast iron disk had suitable friction coefficient, high stability and low disk attack to the sintered brake pad. But at the view of economy, low alloyed cast iron will be most suitable choice.
To investigate the mechanics of brake squeal noise, the sound and vibration of an actual brake system was measured using a brake dynamometer. The experimental results show that disk run-out due to the misalignment of brake disk varies with brake line pressure and becomes the important factor of brake squeal noise generation. Also, it was confirmed that the frequency of the squeal noise equals to the natural frequency of the disk bending mode.
Low alloy heat resistant brake disk and sintered brake pad are applied to mechanical brake system for the speed-up of urban rapid transit. In this research, we analyzed how the frictional characteristics between brake disk and pad are influenced by the disk mass. At a high disk mass, the friction stability was the lower value as a result of the lack of tribofilm formation at the disk surface. Wear rates of friction materials showed the higher value at a low disk mass and wear rates of 10 mm and 15 mm showed the similar level. Average friction coefficient was the lower value at the 10 mm disk thickness and range of variation of average friction coefficient was also the smaller value at the 10 mm disk thickness. However, there were no significant changes in the friction coefficients under any of test conditions. Surface roughness of a disk showed the highest value at the 5 mm disk and surface roughnesses of 10 mm and 15 mm showed the similar level. As a result, friction characteristics of disk mass influenced the friction stability, as well as the wear rate of friction pad and disk, but not the friction coefficient.
In the braking of a railroad car, mechanical brake systems using wheel tread and brake disk are applied as well as electrical brake systems by regenerator and rheostat. It is very important to consider the frictional characteristic because kinetic energy of the vehicle is dissipated as converted thermal energy through friction between disk and brake pad during disk braking. A friction coefficient and wear characteristic are decided from the interrelationship of disk and friction material in the disk brake system. Lab-scale dynamometer test on developed brake disk materials for increasing heat resistance was performed in this study. Each candidate material was tested at various braking speeds and pressures and we obtained the friction coefficient and wear characteristic. And we executed comparative evaluation of the result from the test.
A brake system in automobile is one of the important parts that directly affect the safety of passengers. Particularly, disk brake module is applied to almost all kinds of automobile brake system due to its remarkable braking power and braking distance. In the disk brake module of an automobile, the bolt for tire wheel is assembled to the disk brake hub by interference fit(bolt pressing process). The process induces small deformation whose range is within tens of ${\mu}m$ and this deformation may cause the runout badness of the whole disk brake module, and even braking problems such as judder or squeal phenomena which makes the loss of braking efficiency. In this study, bolt pressing fit into hub was simulated by $ANSYS^{TM}$, a commercial structure analysis program. Also, the aspect and the cause of hub displacement were analyzed and the solution for decreasing runout of hub was proposed.
This paper presents the braking friction and wears on the rubbing surfaces of a friction pad-disk brake. In this study, four friction disk specimens are sampled from unused and used disks in which are taken from the disk brake system when the friction induced vibration and noise problems have been occurred during a braking period at a running period of 10,000 km, 20,000 km, and 30,000 km in random. The experimental results indicate that the tribological characteristics of an unused disk brake shows equal and stable as a friction coefficient and temperature distributions during a braking friction/wear test period including a total friction mode from the start to running periods. But the used disk brake shows unstable and uneven friction modes between an outside and inside rubbing surfaces of a disk brake in terms of a friction coefficient and wears. This may lead to a friction induced friction vibration and noise problems of a used disk brake.
ABS(Anti-skid Brake System) had been developed on purpose of most effect at breaking in limited runway. An aircraft has a large amount of kinetic energy on landing. When the brakes are applied, the kinetic energy of the aircraft is dissipated as heat energy in the brake disks between the tire and the ground. The optimum value of the slip during braking is the value at the maximum coefficient of friction. An anti-skid system should maintain the brake torque at a level corresponding to this optimum value of slip. This system is electric control system for brake control valve at effective control to prevent slip and wheel speed or speed ratio. In this study we measured the thickness of the carbon disk before and after to find its wear and it shows that carbon disk brake has higher stiffness and strength than metal disk at high temperature. In addition, thermal structural stability and appropriate frictional coefficient of the carbon disk brake prove its possible substitution of metal disk brake.
최근 KTX (Korean Train Express) 열차의 사고의 대부분은 기기의 오작동, 차량 부품의 노후와에 따른 고장 및 장애발생, 신호장치에 대한 인적오류 등이 주된 원인이였다. 특히, 차량부품 중 제동 디스크의 파손은 하부 차축 및 차륜에 충격을 가해 탈선의 우려와 고속 충돌 등 대형 인명 피해를 낳을 수 있다. 따라서 본 연구에서 KTX의 제동 디스크(Solid Type, Ventilation Type)를 형상화하고, 이를 동작시켜 균열을 측정하여 DB화 할 수 있는 균열검측시스템을 구축하였다. 제동 디스크의 표면균열을 검사하기 위하여 Rayleigh wave를 이용하였으며 수침기법으로는 제동디스크 장착상태에서 탐상의 어려움이 인하여 국부수침 탐상기법을 활용하여 제동디스크의 초음파 검사모듈을 개발하였다. 또한 제동디스크의 회전에 따라 측정된 균열을 저장할 수 있는 균열검측 자동화장치와 제동 디스크의 초음파 검사모듈을 이용하여 제동 디스크의 표면결함을 평가하였다.
Recently, many studies have been performed and good results have been reported in literature on the prediction of the brake disk temperature. However, study on the brake fluid temperature is rarely found despite of its importance. In this study, brake fluid temperature is predicted according to material property of brake piston. For the analysis, a typical disk-pad brake system is modeled including the brake disk, pad, caliper, piston and brake fluid. Vehicle deceleration, weight distribution by deceleration, disc-pad heat division and the cooling of brake components are considered in the analysis of heat transfer. Unsteady-state temperature distribution are analyzed by using the finite element method and numerical results are compared with the vehicle test data
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[게시일 2004년 10월 1일]
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