Metodologia para cálculo da temperatura na interface pastilha/disco de freio

• Autor(a) principal: Johann, Fabio Henrique
• Data de Publicação: 2013
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/75836
• topic: Engenharia mecânica; Brake disc; Braking; Thermal behavior; Computational model

O presente trabalho visa o aprimoramento da medição das temperaturas obtidas em ensaios de fricção em um tribômetro. Ao realizar ensaios para estudo e desenvolvimento de novos materiais de atrito para pastilhas é importante conhecer a temperatura na interface pastilha / disco para cada instante de frenagem. Essa preocupação se deve ao fato da temperatura ser um dos fatores que mais influenciam os materiais de atrito. Em ensaios realizados em bancada de teste, a medição de temperatura superficial é estimada por um termopar fixo localizado no interior do disco e a 3mm da superfície. Essa aproximação pode representar um erro considerável na obtenção do coeficiente de atrito, que geralmente depende da temperatura instantânea de operação. No presente estudo um modelo computacional (criado no software Ansys) para cálculo da temperatura na interface de um disco de freio é descrito. Para a calibração do modelo um conjunto de ensaios experimentais foi realizado em um tribômetro. Nestes, foram obtidos os parâmetros de entrada do modelo como temperatura inicial, velocidade do disco e torque de frenagem. Através do modelo computacional propriedades do material, coeficiente de convecção e radiação foram analisados, junto com a sensibilidade do modelo a variação de cada propriedade, a fim de realizar o ajuste das curvas de temperatura das simulações. Após procedimentos de calibração, os resultados da simulação foram comparados com os dados obtidos por dois termopares localizados no interior do disco de freio. Pelo modelo calibrado, as temperaturas medidas a 3mm e as da interface de contato do par de fricção podem ter uma diferença de até 21% dependendo das condições da frenagem. O modelo computacional foi capaz de proporcionar resultados satisfatórios e se mostrou uma ferramenta útil para prever a distribuição térmica sobre a superfície de contato pastilha / disco de freio durante uma frenagem.