Energy potential of friction brake

Кочење представља комплексан стохаситчки и триболошки процес који карактеришу значајне промене улазне енергије која енергију кретања возила неповратно претвара у топлотну енергију при чему се та енерија предаје околини. У друмским возилима опремљеним конвенционалним кочницама, кочење представља екстремно неповољан процес са становишта трансформације и рекуперације енергије у којем се енергија неповратно губи. Из овог разлога се поставља питање да ли постоји могућност управљања количином енергије која се утроши у фрикционим кочницама, односно да ли постоји могућност управљања радом кочења и хабањем у процесу кочења у циљу максималног остварења ефикасности процеса кочења и животног века кочног система, као и који је износ енергије који кочница може да трансформише односно прими током животног века? Другим речима, питање је колики је енергетски потенцијал дате кочнице и како се исти може искористити уз услов да се не наруше декларисане кочне перформансе? Декларисане кочне перофмрансе се, обично, оцењују на бази зауставног пута, оствареног успорења, кочног момента и сл. У овом случају се не разматра остварена снага кочења, односно рад кочења. Међутим, кочне перформансе, пре свега зависе од тога „какве су могућности кочнице“, односно какав је капацитет, односно, генерички или инцијални потенцијал дате кочнице и на који начин се та енергија може искористити у датим радним условима у току животног века кочнице. Такође, познавање вредности енергетског потенцијала дате кочнице, омогућава управљање процесом кочења у циљу оптимизације међузависности између кочних перформанси и њеног животног века, односно хабања. Већина савременних возила је данас опремљена различитим сензорима (брзине, односно броја обртаја ротирајућег елемента, притиска активирања кочнице и температуре фрикционе порвршине) на основу којих се омогућава мерење енергетског потенцијала у сваком тренутку животног века конице. На овај начин се може управљати утицајним параметрима на енергетски потенцијал кочнице према одоговарајућем алогритму како би се оптимизовале кочнце перформансе у току животног века кочнице. Енергетски потенцијал конице је дефинисан животним веком кочнице, њеним перформансама и стабилношћу коефицијента трења. Енергетски потенцијал кочнице говори колико се енергије кочења може утрошити пре њеног потпуног (физичког) истрошења. У циљу оцене енергетског потенцијала кочнице, морају се идентификовати, однoсно квалификовати и квантификовати сви утицајни параметри. У том циљу, спроведена су бројна експериментална испитивања на кочници путничког моторног возила на динамометријском пробном столу за испитивање кочница. Након лабораторијских испитивања, резултати ових тестова су искоришћени ради формирања математичких модела трења, хабања и рада кочења у читавом животном веку кочнице. На основу резултата експерименталних и теоретских истраживања извршена је процена вредности енергетског потенцијала дате кочнице и дат је предлог алгоритма за адаптивни систем урпавања процесом кочења.Braking is a complex stochastic and tribological process characterized by the significant variation of input energy status of a specific tribo-mechanical system whereby energy of motion of vehicle is irrevocably converted into heat and dissipated into the environment. At road vehicles equipped with conventional friction brakes, braking is an extremely unfavorable energy transformation process from energy consumption and recuperation point of view in which energy is irretrievably lost. That is why the question might be raised whether there are any possibilities to manage the brake energy consumption in friction brakes, i.e. would it be possible to manage both work done by the brake and brake wear in order to maximize both the efficiency and life of braking systems and what would be amount of energy that a given brake will transform during its service life? In other words, the question is how big the energy potential of a given brake would be and how to use and/or dissipate it in the best possible manner with no risk to jeopardize achieving of high enough braking performance? Brake performance evaluation is usually based upon realized deceleration, stopping distance, brake torque and similarly, it does not comprise braking power/energy rate characterization. However, brake performance realization basically depends on “what was available in the brake” i.e. “generic” or initial energy potential/capacity of a given brake and “how this was consumed” under given load conditions and the way brake was used during its service life. Furthermore, acquiring the quantity of generic energy potential of the given brake one may manage braking process in order to optimize interdependence between brake performance and its service life i.e. wear. Most vehicles are nowadays already equipped with different sensors (speed, application pressure, temperature) and that is why it might be feasible to measure actual value of the brake energy potential in every moment in time of operation. That is how individual brake influencing parameters can be managed simultaneously by means of an appropriate algorithm so as to optimise requested brake performance with the projected brake service life. Brake energy potential is defined by its performance, service life and friction coefficient stability. It tells us how many braking energy has to be spent before brake lining/pad is reaching its physical wear limit. In order to assess it all influential factors are to be identified and analyzed, and the procedure of doing so is demonstrated in the paper. With this aim, numerous tests were carried out with samples of passenger car disk brakes under laboratory conditions by means of single-ended full-scale inertia dynamometer. Afterwards, results of these tests were used to establish an analytical model which enables us to estimate friction, wear and work done by the brake for a given braking application and the whole service life. Based on the results of experimental and theoretical studies that have been conducted energy potential rate for the given brake may be assessed. Finally, the idea for an algorithm of braking management based on the optimization of brake potential is outlined

Contribution to the research of oscillatory loads of sprung and unsprung masses in order to create conditions for laboratory tests of heavy motor vehicles

Introduction/purpose: Motor vehicles are complex dynamic systems due to spatial displacements, changes in the characteristics of components during their lifetime, a large number of influences and disturbances, the appearance of backlash, friction, hysteresis, etc. The aforementioned dynamic phenomena, especially vibrations, cause driver and passenger fatigue, reduce the lifetime of the vehicle and its systems, etc. Methods: In general, the movement of vehicles is carried out on uneven roads and curvilinear paths in the road. Not only do oscillatory movements cause material fatigue of vehicle parts, but they also have a negative effect on people's health. That is why special attention must be paid to the coordination of the mutual movement of the subsystems, and in particular, the vehicle suspension system, even at the stage of the motor vehicle design. For these purposes, theoretical, experimental or combined methods can be used. Therefore, it is very useful to have the experimental results of the oscillations of the vehicle subsystem in operating conditions, so the aim of this work was to use the movement of the 4x4 drive FAP 1118 vehicle in operating conditions (due to higher speeds - in road conditions) to define the conditions for testing oscillatory loads in laboratory conditions. Results:This is made possible by registering and identifying statistical parameters of registered quantities. Conclusion: Based on the measured data, the research can be programmed on shakers in laboratory conditions, and, at the same time, the size to be reproduced can be chosen as well

Energy potential of friction brake

Кочење представља комплексан стохаситчки и триболошки процес који карактеришу значајне промене улазне енергије која енергију кретања возила неповратно претвара у топлотну енергију при чему се та енерија предаје околини. У друмским возилима опремљеним конвенционалним кочницама, кочење представља екстремно неповољан процес са становишта трансформације и рекуперације енергије у којем се енергија неповратно губи. Из овог разлога се поставља питање да ли постоји могућност управљања количином енергије која се утроши у фрикционим кочницама, односно да ли постоји могућност управљања радом кочења и хабањем у процесу кочења у циљу максималног остварења ефикасности процеса кочења и животног века кочног система, као и који је износ енергије који кочница може да трансформише односно прими током животног века? Другим речима, питање је колики је енергетски потенцијал дате кочнице и како се исти може искористити уз услов да се не наруше декларисане кочне перформансе? Декларисане кочне перофмрансе се, обично, оцењују на бази зауставног пута, оствареног успорења, кочног момента и сл. У овом случају се не разматра остварена снага кочења, односно рад кочења. Међутим, кочне перформансе, пре свега зависе од тога „какве су могућности кочнице“, односно какав је капацитет, односно, генерички или инцијални потенцијал дате кочнице и на који начин се та енергија може искористити у датим радним условима у току животног века кочнице. Такође, познавање вредности енергетског потенцијала дате кочнице, омогућава управљање процесом кочења у циљу оптимизације међузависности између кочних перформанси и њеног животног века, односно хабања. Већина савременних возила је данас опремљена различитим сензорима (брзине, односно броја обртаја ротирајућег елемента, притиска активирања кочнице и температуре фрикционе порвршине) на основу којих се омогућава мерење енергетског потенцијала у сваком тренутку животног века конице. На овај начин се може управљати утицајним параметрима на енергетски потенцијал кочнице према одоговарајућем алогритму како би се оптимизовале кочнце перформансе у току животног века кочнице. Енергетски потенцијал конице је дефинисан животним веком кочнице, њеним перформансама и стабилношћу коефицијента трења. Енергетски потенцијал кочнице говори колико се енергије кочења може утрошити пре њеног потпуног (физичког) истрошења. У циљу оцене енергетског потенцијала кочнице, морају се идентификовати, однoсно квалификовати и квантификовати сви утицајни параметри. У том циљу, спроведена су бројна експериментална испитивања на кочници путничког моторног возила на динамометријском пробном столу за испитивање кочница. Након лабораторијских испитивања, резултати ових тестова су искоришћени ради формирања математичких модела трења, хабања и рада кочења у читавом животном веку кочнице. На основу резултата експерименталних и теоретских истраживања извршена је процена вредности енергетског потенцијала дате кочнице и дат је предлог алгоритма за адаптивни систем урпавања процесом кочења.Braking is a complex stochastic and tribological process characterized by the significant variation of input energy status of a specific tribo-mechanical system whereby energy of motion of vehicle is irrevocably converted into heat and dissipated into the environment. At road vehicles equipped with conventional friction brakes, braking is an extremely unfavorable energy transformation process from energy consumption and recuperation point of view in which energy is irretrievably lost. That is why the question might be raised whether there are any possibilities to manage the brake energy consumption in friction brakes, i.e. would it be possible to manage both work done by the brake and brake wear in order to maximize both the efficiency and life of braking systems and what would be amount of energy that a given brake will transform during its service life? In other words, the question is how big the energy potential of a given brake would be and how to use and/or dissipate it in the best possible manner with no risk to jeopardize achieving of high enough braking performance? Brake performance evaluation is usually based upon realized deceleration, stopping distance, brake torque and similarly, it does not comprise braking power/energy rate characterization. However, brake performance realization basically depends on “what was available in the brake” i.e. “generic” or initial energy potential/capacity of a given brake and “how this was consumed” under given load conditions and the way brake was used during its service life. Furthermore, acquiring the quantity of generic energy potential of the given brake one may manage braking process in order to optimize interdependence between brake performance and its service life i.e. wear. Most vehicles are nowadays already equipped with different sensors (speed, application pressure, temperature) and that is why it might be feasible to measure actual value of the brake energy potential in every moment in time of operation. That is how individual brake influencing parameters can be managed simultaneously by means of an appropriate algorithm so as to optimise requested brake performance with the projected brake service life. Brake energy potential is defined by its performance, service life and friction coefficient stability. It tells us how many braking energy has to be spent before brake lining/pad is reaching its physical wear limit. In order to assess it all influential factors are to be identified and analyzed, and the procedure of doing so is demonstrated in the paper. With this aim, numerous tests were carried out with samples of passenger car disk brakes under laboratory conditions by means of single-ended full-scale inertia dynamometer. Afterwards, results of these tests were used to establish an analytical model which enables us to estimate friction, wear and work done by the brake for a given braking application and the whole service life. Based on the results of experimental and theoretical studies that have been conducted energy potential rate for the given brake may be assessed. Finally, the idea for an algorithm of braking management based on the optimization of brake potential is outlined