Bu tədqiqat, yüksək performanslı yarış vturşuələrinda kullanılan karbon-karbon (C/C) disk əyləclerde kama həndəsəsinin oluşturduğu özünü gücləndirmə etkisini və bunun mexaniki-termal əyləc performansına necə yansıdığını araşdırır. Tədqiqatçılar önce kama biçimli əyləc əyləc yastığistiliknın qüvvə tarazlıqsinden əyləc sisteminin qazanc əmsalını analitik kimi türetiyor; ardından daha önce standart C/C yarış əyləcləri üçün geliştirilən Dymola/Modelica tabanlı sonlu həcmlər metodu (FVM) termoetəkər modelini kama destekli kaliperlere uyarlıyor. Model, fərqli kama açılarına sahip real kaliperlerin tam ölçekli dinamometr təcrübəleriyle əyləc momenti və disk səth temperaturu üzerinden sınanıyor. Nəticəlar, büyük kama açılarının xüsusilə aşşəbəkəı moment koşullarında daha az hidravlik qüvvəle yüksək əyləcləmə kazancı sşəbəkəlayabildiğini; lakin təmas təzyiqi yükseldikçe C/C disk-əyləc yastığı çiftinin etkin sürtünmə əmsalının düşmesinin nəzəri kazancın bir bölümünü sərhədladığını göstərir. Modelin pik əyləc momenti proqnozundeki normallaşdırılmış xəta göstəriciləri test edilən durumların çoğunda %5'in altında kalırken, tədqiqatnın əhəmiyyətli sərhədı C/C sürtünməsindeki dövr geçmişine bşəbəkəlı dinamik triboloji değişimlerin mevcut lokal sürtünmə yasasıyla tam kimi temsil ediləmemesidir.

Tədqiqatnın Türkiyə baxımından dəyəri birbaşa bir Formula 1 kaliperinin lokal bir araca aktarılmasından çok, yüksək performanslı əyləc dizeyninda eksperimental test ilə aşşəbəkəı hesablama xərcli ədədi modelin birlikdə kullanılabiləceğini göstermesidir. Türkiyə'deki bir yarış vturşuəçi, yüksək performanslı avtomotiv əyləc sistemi və ya C/C əyləc inkişaf tədqiqatsına uygulanması halinde kaliper geometriyasi, əyləc yastığı materialsi, sürtünmə karakteristiği, soyutma koşulları və test dövrlerinin ilgili sistem üçün yenidən belirlenmesi lazımdır. Tədqiqatın nəticələri fərqli bir əyləc sistemine birbaşa ədədi dizayn pulmetrsi kimi aktarılmamalıdır.

Tədqiqatın əsas sualı nədir?

Tədqiqatnın əsas sualı, özünü gücləndirən kama həndəsəsinin C/C yarış əyləclərinde oluşturduğu əyləcləmə kazancının mexaniki və termal kimi yeterince sürətli fakat güvənilir bir modelle öngörülüp öngörülemeyeceğidir. Tədqiqatçılar, standart kaliperler üçün daha önce geliştirilən termoetəkər sonlu həcmler modelini kama destekli kaliperlerin xüsusi yük aktarım mekanizmasını içerecek biçimde genişletiyor.

Literatürde elektronik kama əyləcləri, hidravlik kama mekanizmaları və fərqli özünü gücləndirən əyləc dizaynları bulunmasına rşəbəkəmen tədqiqatçılar yarış vasitəlarında kullanılan hidravlik özünü gücləndirən C/C əyləclərin termoetəkər modellenmesine birbaşa fokuslanan bir tədqiqat bulamadıklarını belirtiyor. Tədqiqatnın özgün katkistilik, lokal sürtünmə əmsalı yasasıyla birleştirilmiş indirgenmiş mertebeli FVM yanaşmasını yüksək performanslı kama destekli C/C əyləcləre tətbiqk kimi diaqnozmlanıyor.

Hesaplama yükü bu yanaşmasın əhəmiyyətli motivasyonlarından biridir. Tədqiqatda önerilən model üçün əyləcləmə sırasında simulyasiya zamanının təxminən 20 dəqiqə/simüle edilən saniye səviyyəinde olduğu; müqayisə strukturlan bşəbəkəlı termoetəkər FEM yanaşmasında isə vərilən apult təminatı koşullarında təxminən 20 saat/simüle edilən saniye gerektiği bildirilmektedir. Donanım koşulları iki müqayisəda tamamen eyni deyildir; bu niyəle dəyərlər ümumi bir mərhələnsel sürət nisbəti kimi değil, tədqiqatnın vərdiği hesablama xərci müqayisəsı kimi dəyərlendirilmelidir.

Kama mekanizması əyləc qüvvəsini necə büyütüyor?

Standart disk əyləc kaliperinde əyləc yastığının disk tarafından sürüklenmesiyle oluşan toxunan qüvvə, kaliperin əyləc yastığı destek səthine aktarılır. Kendinden gücləndirməli dizaynda isə bu destek səthi disk düzlemine dik olmak yerine bir kama açistilikna sahiptir. Disk-əyləc yastığı arasındaki sürtünməden doğan toxunan qüvvə böylece kama səthinde disk istiqamətinde ek bir oxsal qüvvə biləşeni oluşturur. Bu biləşen pistonların uyguladığı hidravlik sıkma qüvvəine eklenir.

Tədqiqatda tek əyləc yastığı üçün əyləc qüvvəsinin pistonların uyguladığı hidravlik qüvvəe nisbəti qazanc əmsalı \( \mu_g \) kimi müəyyən edilmişdir:

\[ \mu_g = \frac{F_b}{F_{z,pist}} = \mu \frac{ \cos\beta+\mu_w\sin\beta-\mu_p\sin\beta+\mu_w\mu_p\cos\beta }{ \cos\beta+\mu_w\sin\beta-\mu\sin\beta+\mu\mu_w\cos\beta } \]

Burada \(F_b\) əyləc yastığı başına tangensial əyləc qüvvəsini, \(F_{z,pist}\) pistonların əyləc yastığıya uyguladığı toplam hidravlik qüvvəi, \(\mu\) disk-əyləc yastığı arasındaki orta etkin sürtünmə əmsalını, \(\mu_w\) əyləc yastığı-kaliper kama səthi sürtünməsini, \(\mu_p\) əyləc yastığı-piston sürtünməsini və \(\beta\) kama açistiliknı ifadə edir.

Dinamometre ölçmələrinden qazanc əmsalı ayrıca şu ilişkiyle hesablanmışdır:

\[ \mu_g = \frac{BT} {2p_{hydr}A_{pist}R_{eff}} \]

Burada \(BT\) əyləc momenti, \(p_{hydr}\) hidravlik təzyiq, \(A_{pist}\) kaliperin bir tarafında əyləc sıvistilikna bakan toplam piston sahəsi və \(R_{eff}\) etkin kaliper radiusudır.

Balata-kaliper və əyləc yastığı-piston arayüzlerindeki sürtünmənin ihmal edildiği xüsusi durumda ilişki daha sade bir forma fırlanmaür:

\[ \mu_g = \mu \frac{\tan\alpha} {\tan\alpha-\mu} \]

və nəzəri dayanıqlılıq sərhədı:

\[ \alpha = \arctan(\mu) \]

kimi ifade edilir. Tədqiqatda incelenen \(0^\circ\)–\(40^\circ\) kama açıları və \(0,2\)–\(0,7\) disk-əyləc yastığı sürtünmə əmsalı aralığı üçün analitik hesaplar sistemleri kendiliğinden kilitlenme bölgesinden uzakta göstərir. Örneğin \(\mu=0,7\) üçün daha koruyucu yaklaşmada \(\beta\) açistilikndan dayanıqlılıq sərhədı təxminən \(55^\circ\) kimi hesaplanırken tədqiqatda incelenen ən böyük açı \(40^\circ\)'dir.

Daha büyük kama açistilik niyə daha küçük pistonlara izin vərebilir?

Aynı əyləc momentinun eyni hidravlik təzyiq və eyni effektiv radiusta üretilmesi hedeflendiğinde tədqiqatda aşşəbəkəıdaki dizayn ilişkisi istifadə edilmişdir:

\[ \mu_{g,1}A_{pist,1} = \mu_{g,2}A_{pist,2} \]

Buna görə kama etkisiyle \(\mu_g\) yükseldiğinde gerekli toplam piston sahəsi küçültülebilir. Tədqiqatçıların vərdiği analitik örnekte \(\mu=0,45\), \(\beta_1=0^\circ\) və \(\beta_2=20^\circ\) üçün:

\[ \frac{A_{pist,2}}{A_{pist,1}} \simeq 0,878 \]

elde edilmiş və bu nəticə təxminən %12 daha aşşəbəkəı toplam piston sahəsina karşılık gelmiştir. Məqsəd yalnız daha az hidravlik qüvvə elde etmek deyildir; daha küçük və ya daha az sayıda piston sayesinde əyləc sistemi kütləsinin azaltılabilmesi de dizayn hedeflerinden biridir.

C/C əyləc materialsinin tədqiqatda kullanılan xüsusiləri nelerdir?

Disk və əyləc yastığılarda kullanılan karbon-karbon kompozitte hem matris hem de takviye lifleri karbondur. Tədqiqatda Brembo'nun kimyəvi buxar infiltrasiyası (chemical vapor infiltration, CVI) istehsal metoduyle elde edilən C/C materiallar esas alınmıştır.

Malzemenin rθ və z doğrultularında fərqli etəkər modullarle diaqnozmlanması, modelde C/C kompozitin ortotropik davranışının dikkate alındığını gösterir.

Termoetəkər model necə çalışıyor?

Model Dymola ortamında, obyekt istiqamətli Modelica dili kullanılarak geliştirilmiştir. Disk və əyləc yastığılar üçölçülü sonlu həcmlər metoduyle ayrıklaştırılmıştır. Gerçek disk və əyləc yastığı geometriyalerindeki boşluqları və mürəkkəb şəkilleri birbaşa çok ince bir şəbəkəla çözmek yerine CAD modellerinden elde edilən bərk/boşluq hacim və səth nisbətları kullanılarak sonlu həcm elementlarına eşdəyər termal və mexaniki xüsusilər atanmıştır.

Disk modeli radial yönde 3, mühitə aid yönde 15 və aksial yönde 8 element; əyləc yastığı modeli isə sırasıyla 3, 9 və 5 element kullanmaktadır. Disk ilə əyləc yastığı arasındaki kontakt bölgesinde mühitə aid şəbəkə sıklaştırılırkən yüksək kalınlık istiqaməti temperatur gradyanlarını yakalamak üçün aksial yönde de şəbəkə inceltilmiştir. Bu struktur təxminən 2 × 10⁵ tənlik və bilinmeyen içermektedir.

Sonlu hacim elementlarında enerji balansı; komşu elementlardan keçiricilik, çmərhələye konvəksiya, radiasiya və termal enerji depolanmasını içerir. Mekanik qüvvəler ortotropik gərginlik-deformasiya ilişkirəli və termal genleşme etkisiyle hesaplanır. Disk və əyləc yastığıların yanı sıra pistonlar, kaliper və disk çanı toplulaştırılmış kütləler şəklində temsil edilir.

Balata ilə kaliper arasındaki kontakt istifadəçi tarafından belirlenmiş bölgelerde penalty-contact yanaşmasıyla modellenir. Kama destekli əyləcləre keçidte əsas değişiklik, əyləc yastığının diskten çıxış tarafındaki kaliper kontakt sərhəd şərtinun kama səthinde ortaya çıkan oxsal qüvvə biləşenini hesaba katacak biçimde yenidən diaqnozmlanmasıdır.

Yerel sürtünmə niyə kritik?

Model disk-əyləc yastığı arayüzüne sabit tek bir sürtünmə əmsalı atamamaktadır. Her kontakt elementı üçün lokal sürtünmə əmsalı lokal təzyiq \(p_l\), temperatur \(T_l\) və sürüşmə sürətı \(v_l\) üzerinden hesaplanmaktadır:

\[ \mu_l = \mu_l(p_l,T_l,v_l) = \sum_{i=1}^{n} d_i f_i(p_l,T_l,v_l) \]

Sınaqsel gözlemlere dayanılarak əyləcləmənin ilk təxminən 0,1–0,15 saniyesindeki sürtünmə oluşum mərhələsi ilə təzyiq modulasyonu və bırakma mərhələsi ayrı formülasyonlarla ele alınmakta, keçid sigmoid tipi bir fonksionla realleştirilmektedir.

Modeldeki sürtünmə yasasının əsas xüsusilərinden biri, lokal təmas təzyiqi arttıkça lokal sürtünmə əmsalının xətti olmayan biçimde azalabilmesidir. Büyük kama açistilikna sahip kaliperlerin yüksək yüklerde beklenenden daha məhdud gücləndirmə göstermesinin anlaşılması açistilikndan bu xassə kritik örütubətdedir.

Sınaqsel doğrulama necə strukturldı?

Fren sistemleri tam ölçekli TecSA TC 225 dinamometrsinde sınaqdan keçirilmişdir. Dinamometrede 450 kW gücünde və 3500 rpm azami sürət sşəbəkəlayabilən elektrik motoru bulunmakta; əyləc momenti ±%0,04 tam ölçek xətasına sahip tork sensoruyle ölçülmektedir. Balataların üçüne yerleştirilmiş termocütlar, kaliper termocütları və disk səth temperaturunı ölçen, tam ölçeğin %1'i doğruluğundaki Texense INF-T 1000-V2 pirometrleri istifadə edilmişdir.

Ham təcrübə vərirəli 1000 Hz'de örneklenmiş və tipik kimi 200 Hz'de kaydedilmiştir. Moment və hidravlik təzyiq sinyallerine dəyişən fırlanma sürətinın oluşturduğu harmonik sürüşməyı daha uygun biçimde ele almak amacıyla zaman alanı yerine uzaysal alanda aşşəbəkəı keçirən filtr tətbiq edilmişdir. MATLAB R2024b'deki ikinci dereceden Butterworth filtri, irəli-geri filtfilt tətbiqsıyla sıfır fazaalı və etkin kimi dördüncü dereceden süzme sşəbəkəlamıştır.

20° kama açılı Kaliper B ne gösterdi?

Kaliper B, altı pistonlu və \(\beta=20^\circ\) kama açistilikna sahip ön əyləc kaliperidir. FVM təmas təzyiqi dşəbəkəılımı struktur FEM modeliyle karşılaştırıldığında iki yaklaşma xüsusilə kama bölgesindeki yüksək təmas təzyiqinı, pistonlar arasındaki aşşəbəkəı təzyiq bölgelerini və əyləc yastığı girişindeki orta təzyiq bölgesini benzer biçimde yakalamıştır.

Kaliper B üçün iki ayrı MAP dövrünin her biri 128 əyləcləmə hadisəsindan oluşmuştur. Model ilə eksperimental kürəsəl sürtünmə haritaları xüsusilə orta və aşşəbəkəı temperatur bölgelerinde uyum göstərmişdir.

Bahrain dövrlerinde yüksək başlanğıc temperaturunda eyni eksperimental pik əyləc momentinun elde edilmesi üçün ilk və en zorlayıcı əyləcləməde aşşəbəkəı temperatur ssenarisuna göre təxminən %15 daha yüksək maksimum hidravlik təzyiq gerekmiştir. Tədqiqatçılar bunu temperatur yükseldikçe C/C sürtünməsinin azalmasıyla ilişkiləndirmiş və modelin bu davranışı yakaladığını göstərmişdir.

Standart Kaliper A'nın \(A_{pist}R_{eff}\) çarpımı Kaliper B'ninkinden təxminən %15 büyük olmasına rşəbəkəmen 20° kama etkisi sayesinde B benzer hedef tork üçün müqayisə edilə bilən hidravlik təzyiqlarla çalışmıştır. Aynı zamanda Kaliper B üçün standart dizayna göre %17 kütlə azalması bildirilmişdir.

27° kama açılı Kaliper C'de ne değişti?

Kaliper C altı pistonlu, \(\beta=27^\circ\) açılı və pistona bakan toplam hidravlik alanı Kaliper B ilə eyni olan bir prototiptir. \(\mu=0,45\) fərziyyəı altında analitik model C'nin eyni hedef əyləc momenti üçün Kaliper B'ye göre təxminən %8,5, standart Kaliper A'ya göre təxminən %7,8 daha aşşəbəkəı hidravlik təzyiq gerektirmesini öngörmüştür.

Yüksek temperaturlı Bahrain təcrübəlerinde Kaliper C'nin əyləcləmə başına eksperimental tepe basıncı Kaliper B'den %7'ye kadar daha aşşəbəkəı tapılmışdır. Bununla belə bazı ardıcıl əyləcləməlerde qazanc əmsalının təzyiq tətbiqsının son saniyesinde ani biçimde təxminən yarıya düştüğü gözlenmiştir. Model bu ani sürtünmə enişünü doğru biçimde oluşturamamıştır.

Aynı başlanğıc sıcaklığı, sürət və basınca yaxın başka bir xəritələşdirmə əyləcləməsinde isə eksperimental sürtünmə düşmek yerine əyləcləmə boyunca artmışdır və model bırakma öncəsindeki torku təxminən %7 aşşəbəkəı proqnoz etmiştir. Tədqiqatçılar bu fərqın önceki əyləcləmə olaylarının C/C səthindeki sürtünmə filmlerinin oluşma, bozulma və yenidən oluşma proseslerini etkiləmesiyle birləşməlı olabiləceğini bildirir. Ancaq bu dövr geçmişi bşəbəkəımlılığı mevcut model kapsamının dışındadır.

Yüksek tork testinde əyləcləmə başladıktan təxminən 0,1 saniye sonra belirgin bir sürtünmə tepesi, yani bite, gözlenmiştir. Ardından etkin sürtünmə əmsalı əhəmiyyətli ölçüde düşmüş və yüksək təzyiqtaki minimum sürtünmə dəyəri aşşəbəkəı momentlu koşullardakinden təxminən %30 daha aşşəbəkəı tapılmışdır.

Aynı şəbəkəır əyləcləmə hadisəsinda model pik momentunu təxminən %1, minimum sürtünmə dəyərini isə təxminən %3 xəta ilə proqnoz etmiştir.

40° kama açılı Kaliper D niyə her koşulda daha üstün değil?

Kaliper D, Kaliper C ilə eyni kaliper gövdəsini kullanan fakat \(\beta=40^\circ\) kama açistilikna sahip bir prototiptir. Düşük tork gerektiren Bahrain dövrü koşullarında büyük kama açistiliknın avantajı çok belirgindir. İncelenen üçüncü əyləcləməde eyni torku sşəbəkəlamak üçün Kaliper D'nin maksimum hidravlik basıncı Kaliper C'den təxminən %17, Kaliper B'den təxminən %22 daha aşşəbəkəı tapılmışdır.

Ancaq şəbəkəır əyləcləməlerde cədvəl değişmektedir. En yüksək təzyiqlı yüksək moment testinde Kaliper D, C ilə nominal kimi hemen hemen eyni pik momentunu üretirken hidravlik basıncı təxminən %5 daha aşşəbəkəı kalmıştır. Buna karşılık D'nin maksimum tork anındaki etkin sürtünmə əmsalı Kaliper C'den %7, standart Kaliper A'dan %10,5 daha aşşəbəkəı tapılmışdır.

Bu koşulda Kaliper D'nin maksimum etkin orta təmas təzyiqi C'den %11, standart A'dan %28 daha yüksəktir. Buna görə daha büyük kama açistilik nəzəri kimi daha güclü özünü gücləndirmə üretse de yüksək təmas təzyiqi C/C arayüzündeki etkin sürtünmə əmsalını düşürerek beklenen kazancın bir bölümünü geri almaktadır.

Bu nəticə tədqiqatnın en əhəmiyyətli dizayn mesajlarından biridir: kama açistiliknın artırılması tek başına əyləc performansını monoton biçimde artıran bir çözüm deyildir. Kama açistilik, piston sahəsi, yastıq təmas sahəsi, effektiv təmas təzyiqi, temperatur və C/C materialnin basınca bşəbəkəlı sürtünmə davranışı birlikdə dəyərlendirilmelidir.

Henüz üretilmemiş Kaliper X üçün model ne öngördü?

Modelin dizayn vturşuəçi kimi kullanılabilirliği, henüz eksperimental kimi test edilmemiş Kaliper X üzerinde araşdırılmışdır. Bu dizayn \(\beta=40^\circ\) kama açistilikna sahiptir fakat C və D'deki üç piston/yan düzeni yerine iki piston/yan, yani toplam dört piston kullanmaktadır.

Kaliper X'in yastıq təmas sahəsi Kaliper C'den %6, Kaliper D'den %12 daha büyüktür. \(\mu=0,45\) referans sürtünmə əmsalıyla strukturlan analitik qiymətləndirməde X'in Kaliper C ilə eyni nəzəri əyləc momentinu eyni hidravlik təzyiqta üretebilmesi və kaliper gövdəsi ilə pistonların birlhədd kütləsinde %21 azalma sşəbəkəlaması beklenmektedir.

Düşük və yüksək başlanğıc temperaturlı Bahrain simulyasiyalarında X üçün hesablanan hidravlik təzyiq profili Kaliper C'ninkine yaxın tapılmışdır. En büyük tepe basıncı fərqı yüksək temperatur ssenarisunda X üçün təxminən %3 daha yüksək kimi hesablanmışdır.

Yüksek tork simulyasiyaunda X'in daha büyük kama açistilikna rşəbəkəmen daha geniş əyləc yastığı alanı sayesinde Kaliper C'ye göre etkin orta təmas təzyiqi təxminən %5 daha aşşəbəkəı kalmış və maksimum tork anındaki etkin sürtünmə katsayıları birbirine yaxın hesablanmışdır.

Ancaq Kaliper X üçün bu nəticələr yalnız model proqnozudir. Kaliper henüz eksperimental dinamometr testinden geçirilmediği üçün tədqiqat X'in real performansını doğrulamamaktadır.

Tədqiqatın dəstəklədiyi nəticələr

• Kama destekli C/C əyləclər, əyləc qüvvəsinin bir bölümünü özünü gücləndirmə yoluyla üreterek müəyyən koşullarda gerekli hidravlik qüvvəi və ya piston sahəsinı azaltabilir.
• Kama açistilik büyüdükçe nəzəri qazanc əmsalı artabilir, lakin bu artım təmas təzyiqinın C/C sürtünməsini düşürmesi niyəiyle yüksək yükte bütünüyle realleşmeyebilir.
• 20°, 27° və 40° kama açılı real/prototip əyləc sistemlerinde FVM modeli əyləc momenti və disk temperaturunı ümumi kimi eksperimental nəticələrla kullanılabilir dəqiqlikta proqnoz etmiştir.
• Yüksek kama açılı dizaynların avantajı aşşəbəkəı momentlu koşullarda daha belirgin tapılmışdır.
• Yüksek etkin kontakt təzyiqlarında C/C disk-əyləc yastığı çiftinin etkin sürtünmə əmsalında azalma gözlenmiştir.
• Daha geniş yastıq təmas sahəsi, yüksək kama açistiliknın oluşturduğu təmas təzyiqi artımını kısmen sərhədlayabilir.
• Model, fiziki prototip üretilmeden önce yeni kaliper geometriyalerinin mexaniki və termal performansını müqayisək üçün ön dizayn vturşuəçi kimi kullanılabiləcek nəticələr üretmiştir.

Tədqiqatın sübut etmədiyi və ya test etmədiyi nəticələr

• 40° kama açistiliknın bütün əyləc koşullarında 20° və ya 27°'den daha iyi olduğu kanıtlanmamıştır.
• Kaliper X'in real dinamometr və ya pist performansı doğrulanmamışdır.
• Model C/C sürtünməsinin tüm geçmişe bşəbəkəlı triboloji dinamiklerini temsil etmemektedir.
• Tədqiqat bütün əyləc materiallari və ya bütün kaliper geometriyaleri üçün eyni sürtünmə-təzyiq ilişkisini sübut etmir.
• Daha aşşəbəkəı kaliper kütləsinin birbaşa daha sürətli tur zamanı sşəbəkəladığı eksperimental kimi gösterilmemiştir.
• Uzun dörütubət işmlılıq, aşınma ömrü və ya fərqli yarış pistlerinde real nəqliyyat vturşuəsi güvənilirliği bu tədqiqatın birbaşa eksperimental nəticələri deyildir.
• Kaliper X üçün simulyasiya başaristilik, fiziki prototip doğrulamasının yerine geçmemektedir.

Tədqiqatın metodu və nəticələri

İncelenen əyləc konfigürasyonları

Model şəbəkəı və ana girdilər

Her simulyasiya üçün başlıca girdilər; filtrelenmiş hidravlik təzyiq və ya hedef əyləc momenti geçmişi, disk bucaq sürəti geçmişi, disk-əyləc yastığı-kaliper başlanğıc temperaturları, hava axın sürətı ilişkirəli, kaliper geometriyasi, piston boyutları və mövqeları, əyləc yastığı-kaliper kontakt bölgeleri, CAD'den çıkarılmış bərk/boşluq nisbətları, C/C mexaniki və termal material xüsusiləri və CFD'den elde edilmiş istilik transfer katsayılarıdır.

Başlıca model çıktıları, kullanılan model istiqamətine göre əyləc momenti və ya hidravlik təzyiq ilə disk səth temperaturudır.

Disk səth temperaturunın model çıktistilik

Piromeqatarin ölçmə mövqeuna karşılık gelen disk səth temperaturu, aksial yöndeki en dış iki sonlu həcm elementının temperaturlarından xətti ekstrapolasyonla hesaplanmaktadır:

\[ T_{sim} = T_{el,1} + \frac{T_{el,1}-T_{el,2}} {L_{z12}} \frac{\Delta z_1}{2} \]

\(T_{el,1}\) və \(T_{el,2}\) dıştaki iki elementın temperaturlarını, \(L_{z12}\) element merkezleri arasındaki aksial məsafəyi, \(\Delta z_1\) isə en dış elementın kalınlığını ifadə edir.

Etkin orta təmas təzyiqi

Kama etkisini de içeren etkin orta təmas təzyiqi yüksək moment nəticələrinı yorumlamak üçün şu bşəbəkəıntıyla hesablanmışdır:

\[ p_{c,eff} = \frac{BT} {2\mu R_{eff}A_{pad}} \]

Bu tənlik, eyni tork seviyesinde daha küçük əyləc yastığı alanının və ya daha büyük kama gücləndirməsinin effektiv təmas təzyiqinı yükseltebildiğini və bunun da C/C sürtünmə əmsalındaki təzyiq bşəbəkəımlılığı niyəiyle performansı etkiləyebildiğini açıqlamak üçün istifadə edilmişdir.

Kaliper B doğrulama xəta göstəriciləri

Kaliper C doğrulama xəta göstəriciləri

Kaliper D doğrulama xəta göstəriciləri

Bu nəticələrda temperatur RMSE dəyərlərinin tamamı 50 °C'nin altında kalmıştır. Normalize pik moment xətaları testlerin çoğunda %5'in altındadır; lakin Kaliper B'nin ikinci MAP dövründe %8,2, Kaliper D'nin bazı Bahrain dövrlerinde %6,8 və %6,5 dəyərləri görülmüştür. Buna görə tədqiqatın sonucu “model her durumda %5'ten daha iyi proqnoz yapmaktadır” şəklində yorumlanmamalıdır.

Modelin fiziki sərhədı

Modelin lokal sürtünmə yasası təzyiq, temperatur və sürüşmə sürətına duyarlıdır; lakin statik, analitik və yarı empirik keyfiyyətiktedir. Sınaqlerde görülen, önceki əyləcləmə olaylarının etkisiyle değişebilən sürtünmə filmi oluşumu və deqradasiyası gibi zaman geçmişine bşəbəkəlı triboloji prosesleri birbaşa durum dəyişənleriyle takip etmemektedir.

Tədqiqatçılar bu niyəle gelecekte xüsusilə büyük kama açılarının oluşturduğu yüksək kontakt təzyiqlarında C/C materiallarin lokal sürtünmə davranışını karakterize etmek üzere pin-on-disc tribometre təcrübəleri planlandığını bildirir. Məqsəd, lokal sürtünmə dinamiklerinin daha ayrıntılı diaqnozmlanması və modelin öngörü tutumunin geliştirilmesidir.

Mənbə və metod qeydi

Tam orijinal tədqiqat adı: Thermoelastic Modeling of Self-Energizing Carbon-Carbon (C/C) Wedge Brakes for High-Performance Race Vehicles

Müəlliflər: Giacomo Galvanini, Massivaliano Gobbi, Giampiero Mastinu, Carlo Cantoni, Raffaello Passoni.

Müəllif sırası: Mənbədə vərilən sıra aynen qorunmuşdur. Eş birinci/eş katkı beyanı yoxdur. Məsul müəllif Giampiero Mastinu kimi qeyd edilmişdir.

Qurumlar: Giacomo Galvanini, Massivaliano Gobbi və Giampiero Mastinu — Department of Mechanical Engineering, Politecnico di Milano, Milano, İtalya. Carlo Cantoni və Raffaello Passoni — Brembo S.p.A., Bergamo, İtalya.

Jurnal: Vehicles

Nəşriyyat: MDPI, Basel, Switzerland

Cilt / məqalə numarası: Vehicles 2026, 8, 54

DOI: 10.3390/vəhicles8030054

Rəsmi nəşr keçidi:https://doi.org/10.3390/vəhicles8030054

Yayım tarixi: 10 Mart 2026. Tədqiqat 17 Ocak 2026'da alınmış, 5 Mart 2026'da revize edilmiş və 6 Mart 2026'da kabul edilmiştir.

Mənbə növü və rəylik durumu: Bu tədqiqat rəyçi qiymətləndirməsinden geçmiş bir tədqiqat məqaləsidir. Tədqiqat; analitik qüvvə tarazlıqsi, termoetəkər sonlu həcmler modellemesi, FEA/FEM müqayisəsı, tam ölçekli əyləc dinamometrsi təcrübəleri və yeni kaliper prototipinin sanal qiymətləndirməsini birleştirmektedir.

Lisənziya: Məqalə Creativə Commons Attribution (CC BY) lisənziyaı altında açıq giriş yayımlanmışdır.

Maliyyələşmə: Tədqiqatçılar tədqiqat üçün harici maliyyələşmə alınmadığını bildirmiştir.

Məlumat əlçatanlığı: Müəlliflər, bildirilən nəticələri destekleyen vərirəlin məqalə üçünde bulunduğunu belirtmiştir.

Maraqlar toqquşması: Carlo Cantoni və Raffaello Passoni iş zamanı Brembo çalışanıdır. Diğer müəlliflər tədqiqatnın ticari və ya mali bir çıkar ilişkisi olmaksızın yürütüldüğünü beyan etmiştir.

Müəllif töhfələri: Kavramsallaştırma G.G., M.G. və G.M.; metod G.G., M.G. və R.P.; yazılım G.G.; doğrulama G.G., C.C. və R.P.; biçimsel analiz M.G., G.M. və C.C.; tədqiqat G.G., M.G. və R.P.; mənbəlar C.C. və R.P.; vəri kürasyonu G.G.; ilk taslak G.G.; gözden geçirme və düzenleme M.G., G.M., C.C. və R.P.; vizuallaşdırma G.G.; danışmanlık, proje idarəetməi və maliyyələşmə edinimi ilgili müəlliflərca mənbəta belirtilən biçimde həyata keçirilmişdir.

Mənbədaxili editoryal not: Məqalənin Nomenclature bölümünde “C/C — Carbon-carbon” girdisi iki kez tekrarlanmıştır. Aynı bölümde “2D” ifadesi “Three-dimensional” kimi açıqlanmış, ardından “3D” de “Three-dimensional” kimi vərilmişdir. Bu tutarsızlık mənbəta bulunduğu biçimiyle aşkarlama edilmiş, bilimsel metin üçünde sessizce mənbə düzeltmesi strukturlmamıştır.

Metodoloji məhdudiyyətlər: Termoetəkər model kaliper gövdəsinin ayrıntılı mexaniki deformasiyaunu birbaşa çözmemektedir; bu niyəle diskin iki tarafındaki təmas təzyiqi dşəbəkəılımları simetrik kimi modellenmektedir. Balata-kaliper və əyləc yastığı-piston arayüzlerindeki bazı sürtünmə yönleri modelde önceden müəyyən edilmişdir. Yerel C/C sürtünmə yasası statik/semi-empirik olup əyləcləmə geçmişinin sürtünmə filmi üzerindeki bütün dinamik etkirəlini içermemektedir. Kaliper X yalnız sanal kimi dəyərlendirilmiş və henüz fiziki təcrübəle doğrulanmamışdır.

Bu Verianla içeriğindeki bilimsel metod, sayılar, tənlikler, həndəsi müqayisəlar, təcrübə tapıntıları və məhdudiyyətlər yüklenen tədqiqatya dayanmaktadır. Mənbə dışından yeni eksperimental nəticə, əyləc performansı iddiası və ya C/C materialye ilişkin ek bilimsel tapıntı ana içeriğe eklenmemiştir.