Анотація до роботи:

Коляса О.Л. Обґрунтування теплової моделі дискових гальмових механізмів автомобільних коліс. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.22.02 - автомобілі та трактори. - Національний університет "Львівська політехніка". - Львів, 2002.

Дисертація присвячена вдосконаленню теплової моделі автомобільного дискового гальмового механізму, яка складається з інтегральної оболонки та розробленого математичного модулю. Адекватність моделі перевірена за результатами аналітичного розрахунку температур поверхонь пар тертя у випадку екстреного гальмування та розв'язку зворотної задачі теплопровідності за вислідами стендових випробовувань. Методом математичного моделювання досліджено тепловий баланс та вплив різних чинників на температурний режим гальм. На основі цього методу та методу планування експериментів отримана регресійна формула для теплового розрахунку дискових гальм автотранспортних засобів при випробуваннях І. Результати досліджень становлять важливу базу знань для концептуального проектування гальмового механізму автомобільного колеса.

1. Результати аналізу режимів роботи та енергонавантаженості гальмових механізмів автобусів підкреслюють актуальність розв’язання задачі покращення їх енергоперетворюючих властивостей і слугують початковою інформацією для розроблення відповідної математичної моделі.

2. Розроблено програмний комплекс, що складається з інтегральної оболонки та розрахункового модулю, для дослідження температурних режимів дискових гальм автомобільних коліс. Його особливістю є те, що він враховує періодичний вихід диска з-під накладки при обертанні колеса та зміну густини теплового потоку від тривалості часу гальмування.

3. Досліджено тепловий баланс двох варіантів дискових гальм, в одному з яких накладка зміщена за радіусом до центра на 50 мм. Показано, що наприкінці попереднього етапу випробувань І кількість теплоти, відведена конвективним способом від обох варіантів гальм, вирівнюється і становить 24 – 25%.

4. Розв’язанням зворотної задачі теплопровідності методом комп’ютерного моделювання отримано значення коефіцієнтів тепловіддачі, які для методу послідовних гальмувань (випробування І) становлять для дискових гальм 48 – 52 Вт/м²град.

5. Показано, що покращення умов тепловіддачі з ростом a = 25 Вт/м²град. до a = 75 Вт/м²град. призводить до зниження температур поверхонь тертя в кінці попереднього етапу випробувань І на 30% за нагріванням та на – 34% за охолодженням.

6. Досліджено рівень стабілізації температур за циклами гальмування. Показано, що на двадцятому циклі різниця температур в кінці нагрівання і охолодження для a = 25 Вт/м²град. становить лише 38 С, а при a = 75 Вт/м²град. - 47 С.

7. На основі результатів моделювання роботи дискових гальм за циклами попереднього етапу випробувань І показано, що більший приріст температури за циклами спостерігається при малій товщині диска. Зокрема, різниця приросту температури між проведенням попереднього і основного етапу випробувань І зменшується з 22% до 12% із збільшенням товщини диска з h = 15 мм до h = 45 мм.

8. Збільшення товщини диска з h = 15 мм до h = 45 мм зменшує температурний градієнт в ньому з 32 - 42 град/мм до 6 - 8 град/мм при проведенні відповідно попереднього і основного етапу випробувань І. При цьому спостерігається стабілізація градієнта для товщин диска h = 30 - 40 мм, що вказує на оптимальність таких товщин з точки зору температурного режиму.

9. Доведена некоректність формули Лімперта для визначення температури поверхні тертя дискового гальма при одноразовому гальмуванні, оскільки вона не враховує товщини диска. Це ж відноситься і до температурних градієнтів, оскільки їх суттєва різниця спостерігається лише на першій секунді екстреного гальмування (t = 0,52 с), а в кінці його температурні градієнти вирівнюються при різних товщинах дисків.

10. Математичним плануванням експерименту отримана регресійна модель для визначення температур поверхонь тертя дискових гальмових механізмів в кінці попереднього етапу випробувань І. Показано, що найбільшу нелінійність в досліджувану модель вносить такий чинник, як товщина диска гальма.

11. Застосування комп’ютерного моделювання та математичного планування експериментів дають змогу значно скоротити обсяги великовартісних натурних випробувань гальмових механізмів для отримання бази даних з метою їх концептуального проектування і отримати економічний ефект 32 760 грн.

Основний зміст дисертаційної роботи викладений у таких публікаціях:

1. Гудз Г.С., Глобчак М.В., Коляса О.Л. Про питання поповнення бази знань для концептуального проектування дискових автомобільних гальм. Зб. наук. пр. асоціації "Автобус": Проектування, виробництво та експлуатація автотранспортних засобів і поїздів. - Львів, 2000, вип. 3. – С. 58-60.

2. Gudz G., Globchak M., Koliasa O. To the problem of entering new information about the heat flow distribution coefficient in an automobile brake friction pair into the knowledge base using computer simulation. Щорічний науково-виробничий журнал "Проектування, виробництво та експлуатація автотранспортних засобів і поїздів". - Львів: Логос, 1999, №6. - С. 31-32.

3. Гудз Г.С., Коляса О.Л. Про питання теплової динаміки в дисковому гальмовому механізмі при екстреному гальмуванні // Вісн. ДУ "Львівська політехніка". Динаміка, міцність та проектування машин і приладів. - Львів, 2000, № 396. - С. 60-62.

4. Гудз Г.С., Глобчак М.В., Коляса О.Л. Про вплив умов тепловіддачі на температурний режим дискових гальмових механізмів. Зб. наук. пр. асоціації "Автобус": Проектування, виробництво та експлуатація автотранспортних засобів і поїздів. - Львів, 2000, вип. 4. – С. 51-54.

5. Гудз Г.С., Коляса О.Л., Тарапон А.Г. Расчетный модуль для исследования температурных полей в дисковых тормозах автотранспортных средств. Зб. наук. пр. Інституту проблем моделювання в енергетиці НАНУ: Моделювання та інформаційні технології. – К., 2001, вип. 8. – С. 45-50.

6. Гудз Г.С., Коляса О.Л. Компьютерное моделирование теплового баланса автомобильного дискового тормоза. Зб. наук. пр. Інституту проблем моделювання в енергетиці НАНУ: Моделювання та інформаційні технології. – К., 2001, вип. 7. – С. 24-29.

7. Гудз Г.С., Коляса О.Л. Моделирование процеса теплообмена во время испытаний дисковых тормозов. Зб. наук. пр. інституту проблем моделювання в енергетиці НАНУ. – К., 2001, вип. 11. – С. 46-51.

8. Гудз Г.С., Глобчак М.В., Коляса О.Л. Про вплив деяких конструктивних чинників на температурний режим дискових гальмових механізмів. Зб. наук. пр. асоціації "Автобус": Проектування, виробництво та експлуатація автотранспортних засобів і поїздів. - Львів, 2001, вип. 5. – С. 69-72.

9. Коляса О.Л. Про вплив товщини автомобільного гальмівного диска на його температурний режим // Вісн. НУ "Львівська політехніка": Динаміка, міцність та проектування машин і приладів. – Львів, 2001, № 434. - С. 68-72.

10. Гудз Г.С., Коляса О.Л., Пидгородецкий Я.И. Экономическая целесообразность применения тепловых моделей тормозных механизмов в конструкторской практике // Вестн. Харьковского гос. автомобильно-дорожного технического ун-та. – Харьков, 2001, вып. 14. – С. 55-57.

11. Гудз Г.С., Коляса О.Л. Классификация и сравнительный анализ точности моделей фрикционных узлов автотранспортных средств // Вестн. НТУ "ХПИ". – Харьков, 2001, №14. – С. 134-143.

12. Гудз Г.С., Коляса О.Л., Королевич Л.М. Про питання вибору багаточинникової теплової моделі автомобільного дискового гальма // Вестн. НТУ "ХПИ". – Харьков, 2001, №15. – С. 152-157.

13. Gudz G., Globchak M., Koliasa O. Choosing a model of research temperature fields in automobile wheel disk brakes. Mechanics – 2000. Proceeding of the International Sciеntific Conference. Rzeszow, June 2000. – Р. 43-46.

14. Гудз Г.С., Коляса О.Л., Тарапон А.Г. Модели температурных полей в автомобильных дисковых тормозах // Тези доповідей ХХ наук.-техн. конф. "Моделювання" в Інституті проблем моделювання в енергетиці НАНУ. – Київ, 12 - 14.01.2000. – С. 34.

15. Гудз Г.С., Глобчак М. В., Коляса О.Л. Розвиток деяких положень класичної теорії робочих процесів у фрикційних вузлах автотранспортних засобів // Тези доповідей 4-го міжнар. симп. українськ. інж.-механ. у Львові. – Львів, 1999. – С. 145.

16. Гудз Г.С., Глобчак М.В., Коляса О.Л., Яворський Я.П. Техніко-економічне обгрунтування застосування теплових моделей дискових гальм у конструкторській практиці // Тези доповідей 5-го міжнар. симп. українськ. інж.-механ. у Львові. – Львів, 2001. – С. 142-143.

17. Гудз Г.С., Коляса О.Л., Яворський Я.П. Теплова модель дискового гальмового механізму автомобільного колеса // Материалы международной научно-технической конференции "Новые технологии в машино-приборостроении и на транспорте". – Севастополь: Изд-во Сев. ГТУ, 10 - 14.09.2001. – С. 296-301.