Ин таҳқиқот таъсири худтақвиятдиҳандаро, ки геометрияи фона дар тормозҳои дискии карбон-карбон (C/C), ки дар мошинҳои мусобиқаи баландсифат истифода мешаванд, ба вуҷуд меорад ва ин таъсир чӣ гуна ба фаъолияти механикӣ-гармии тормоз инъикос меёбад, меомӯзад. Муҳаққиқон аввал коэффициенти тақвияти системаи тормозро аз тавозуни қувваҳои колодкаи тормози шакли фона ба таври таҳлилӣ ҳосил мекунанд; сипас модели термоэластикии усули ҳаҷмҳои ниҳоӣ (FVM)-и бар Dymola/Modelica асосёфтаро, ки қаблан барои тормозҳои стандартии мусобиқаии C/C таҳия шуда буд, ба калиперҳои такягоҳи фонадор мутобиқ месозанд. Модел бо озмоишҳои динамометрии пурраандозаи калиперҳои воқеии дорои кунҷҳои гуногуни фона аз рӯи моменти тормоз ва ҳарорати сатҳи диск санҷида мешавад. Натиҷаҳо нишон медиҳанд, ки кунҷҳои калони фона махсусан дар шароити моменти паст метавонанд бо қувваи гидравликии камтар тақвияти баланди тормозгириро таъмин кунанд; аммо бо зиёд шудани фишори тамос коҳиш ёфтани коэффициенти самараноки соиши ҷуфти диск-колодкаи C/C қисми тақвияти назариявиро маҳдуд мекунад. Нишондиҳандаҳои нормализатсияшудаи хатои пешгӯии моменти қуллаи тормоз аз ҷониби модел дар аксари ҳолатҳои санҷидашуда аз %5 кам монданд, дар ҳоле ки маҳдудияти муҳими таҳқиқот он аст, ки тағйироти динамикии трибологии вобаста ба таърихи давраҳо дар соиши C/C бо қонуни маҳаллии соиши мавҷуда пурра ифода намешаванд.

Арзиши ин таҳқиқот аз дидгоҳи Туркия на дар интиқоли мустақими як калипери Formula 1 ба мошини маҳаллӣ, балки дар нишон додани он аст, ки дар тарҳрезии тормози баландсифат метавон озмоиши таҷрибавиро бо модели ададии дорои арзиши пасти ҳисоббарорӣ якҷо истифода бурд. Агар он ба мошини мусобиқаӣ, системаи тормози автомобилии баландсифат ё кори таҳияи тормози C/C дар Туркия татбиқ шавад, геометрияи калипер, маводи колодка, хусусияти соиш, шароити хунуккунӣ ва давраҳои санҷиш бояд барои системаи дахлдор аз нав муайян карда шаванд. Натиҷаҳои таҳқиқот набояд ба системаи дигари тормоз ҳамчун параметрҳои мустақими ададии тарҳ интиқол дода шаванд.

Саволи асосии таҳқиқот чист?

Саволи асосии таҳқиқот ин аст, ки оё тақвияти тормозгирие, ки геометрияи фонаи худтақвиятдиҳанда дар тормозҳои мусобиқаии C/C ба вуҷуд меорад, метавонад аз ҷиҳати механикӣ ва гармӣ бо модели кофӣ зуд, вале боэътимод пешгӯӣ карда шавад. Муҳаққиқон модели термоэластикии ҳаҷмҳои ниҳоиро, ки қаблан барои калиперҳои стандартӣ таҳия шудааст, тавре васеъ мекунанд, ки механизми махсуси интиқоли сарбории калиперҳои такягоҳи фонадорро низ дар бар гирад.

Гарчанде ки дар адабиёт тормозҳои фонаи электронӣ, механизмҳои фонаи гидравликӣ ва тарҳҳои гуногуни тормози худтақвиятдиҳанда мавҷуданд, муҳаққиқон изҳор мекунанд, ки кори мустақиман ба моделсозии термоэластикии тормозҳои гидравликии худтақвиятдиҳандаи C/C, ки дар мошинҳои мусобиқа истифода мешаванд, нигаронидашударо наёфтаанд. Саҳми аслии таҳқиқот ҳамчун татбиқи равиши FVM-и тартиби коҳишёфта, ки бо қонуни коэффициенти соиши маҳаллӣ якҷо шудааст, ба тормозҳои баландсифати C/C-и такягоҳи фонадор муайян карда мешавад.

Сарбории ҳисоббарорӣ яке аз ангезаҳои муҳими ин равиш аст. Дар таҳқиқот хабар дода мешавад, ки барои модели пешниҳодшуда вақти симулятсия ҳангоми тормозгирӣ тақрибан 20 дақиқа/сонияи симулятсияшуда аст; дар ҳоле ки барои равиши пайвастшудаи термоэластикии FEM, ки муқоиса шудааст, дар шароити сахтафзории додашуда тақрибан 20 соат/сонияи симулятсияшуда лозим мешавад. Шароити сахтафзор дар ду муқоиса комилан яксон нест; бинобар ин ин арзишҳо бояд на ҳамчун таносуби универсалии суръат, балки ҳамчун муқоисаи арзиши ҳисоббарории пешниҳодкардаи таҳқиқот арзёбӣ шаванд.

Механизми фона қувваи тормозро чӣ гуна зиёд мекунад?

Дар калипери стандартии тормози дискӣ қувваи тангенсиалӣ, ки ҳангоми кашида шудани колодка аз тарафи диск ба вуҷуд меояд, ба сатҳи такягоҳи колодкаи калипер интиқол дода мешавад. Аммо дар тарҳи худтақвиятдиҳанда ин сатҳи такягоҳ ба ҳавопаймои диск перпендикуляр нест, балки кунҷи фона дорад. Қувваи тангенсиалӣ, ки аз соиши байни диск ва колодка ба вуҷуд меояд, ба ин тартиб дар сатҳи фона як ҷузъи иловагии қувваи меҳвариро ба самти диск ба вуҷуд меорад. Ин ҷузъ ба қувваи фишурдани гидравликии аз ҷониби поршенҳо татбиқшаванда илова мешавад.

Дар таҳқиқот нисбати қувваи тормози як колодка ба қувваи гидравликии татбиқшуда аз ҷониби поршенҳо ҳамчун коэффициенти тақвият \( \mu_g \) муайян шудааст:

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

Дар ин ҷо \(F_b\) қувваи тангенсиалии тормоз барои ҳар колодка, \(F_{z,pist}\) қувваи умумии гидравликие, ки поршенҳо ба колодка татбиқ мекунанд, \(\mu\) коэффициенти миёнаи самараноки соиш байни диск ва колодка, \(\mu_w\) соиши сатҳи фонаи колодка-калипер, \(\mu_p\) соиши колодка-поршен ва \(\beta\) кунҷи фона мебошад.

Коэффициенти тақвият аз ченкуниҳои динамометрӣ инчунин бо муносибати зерин ҳисоб шудааст:

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

Дар ин ҷо \(BT\) моменти тормоз, \(p_{hydr}\) фишори гидравликӣ, \(A_{pist}\) масоҳати умумии поршенҳоест, ки дар як тарафи калипер ба моеъи тормоз рӯ ба рӯ мешаванд, ва \(R_{eff}\) радиуси самараноки калипер аст.

Дар ҳолати махсусе, ки соиш дар интерфейсҳои колодка-калипер ва колодка-поршен сарфи назар мешавад, муносибат ба шакли содатар мегузарад:

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

ва ҳадди назариявии устуворӣ:

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

ифода мешавад. Барои кунҷҳои фонаи \(0^\circ\)–\(40^\circ\) ва доираи коэффициенти соиши диск-колодкаи \(0,2\)–\(0,7\), ки дар таҳқиқот баррасӣ шудаанд, ҳисобҳои таҳлилӣ системаҳоро аз минтақаи худқулфшавӣ дур нишон медиҳанд. Масалан, барои \(\mu=0,7\) дар равиши муҳофизакортар ҳадди устуворӣ аз рӯи \(\beta\) тақрибан \(55^\circ\) ҳисоб шудааст, дар ҳоле ки калонтарин кунҷи баррасишуда дар таҳқиқот \(40^\circ\) аст.

Чаро кунҷи калонтари фона метавонад поршенҳои хурдтарро имкон диҳад?

Ҳангоми ҳадаф гузоштани истеҳсоли як моменти тормоз бо як фишори гидравликӣ ва як радиуси самаранок дар таҳқиқот муносибати тарҳии зерин истифода шудааст:

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

Аз ин рӯ, вақте ки \(\mu_g\) бо таъсири фона зиёд мешавад, масоҳати умумии поршени заруриро метавон кам кард. Дар мисоли таҳлилии пешниҳодкардаи муҳаққиқон барои \(\mu=0,45\), \(\beta_1=0^\circ\) ва \(\beta_2=20^\circ\):

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

ба даст омада, ин натиҷа тақрибан ба %12 камтар масоҳати умумии поршен мувофиқ будааст. Ҳадаф танҳо ба даст овардани қувваи камтари гидравликӣ нест; кам кардани массаи системаи тормоз тавассути поршенҳои хурдтар ё шумораи камтари онҳо низ яке аз ҳадафҳои тарҳ аст.

Хусусиятҳои маводи тормози C/C, ки дар таҳқиқот истифода шудаанд, кадоманд?

Дар композити карбон-карбон, ки дар диск ва колодкаҳо истифода мешавад, ҳам матритса ва ҳам нахҳои тақвиятдиҳанда карбонанд. Дар таҳқиқот маводҳои C/C-и Brembo, ки бо усули истеҳсолии инфилтратсияи буғи кимиёвӣ (chemical vapor infiltration, CVI) гирифта шудаанд, асос қарор дода шудаанд.

Муайян шудани мавод бо модулҳои эластикии гуногун дар самтҳои rθ ва z нишон медиҳад, ки дар модел рафтори ортотропии композити C/C ба назар гирифта шудааст.

Модели термоэластикӣ чӣ гуна кор мекунад?

Модел дар муҳити Dymola бо истифода аз забони ба объект нигаронидашудаи Modelica таҳия шудааст. Диск ва колодкаҳо бо усули ҳаҷмҳои ниҳоии сеченака дискретизатсия шудаанд. Ба ҷои он ки холигиҳо ва шаклҳои мураккаби геометрияи воқеии диск ва колодка бевосита бо шабакаи хеле майда ҳал карда шаванд, аз таносубҳои ҳаҷм ва сатҳи сахт/холигии гирифташуда аз моделҳои CAD истифода шуда, ба элементҳои ҳаҷми ниҳоӣ хусусиятҳои баробарарзиши гармӣ ва механикӣ таъин шудаанд.

Модели диск дар самти радиалӣ 3, дар самти гирдогирд 15 ва дар самти меҳварӣ 8 элемент; модели колодка бошад мувофиқан 3, 9 ва 5 элементро истифода мебарад. Дар минтақаи тамоси диск бо колодка шабака дар самти гирдогирд зич карда шуда, барои гирифтани градиентҳои баланди ҳарорат дар самти ғафсӣ шабака дар самти меҳварӣ низ майда карда шудааст. Ин сохтор тақрибан 2 × 10⁵ муодила ва номаълум-ро дар бар мегирад.

Тавозуни энергия дар элементҳои ҳаҷми ниҳоӣ гузарониши гармӣ аз элементҳои ҳамсоя, конвексия ба муҳит, радиатсия ва захирашавии энергияи гармиро дар бар мегирад. Қувваҳои механикӣ бо муносибатҳои ортотропии шиддат-деформатсия ва таъсири васеъшавии гармӣ ҳисоб карда мешаванд. Ғайр аз диск ва колодкаҳо, поршенҳо, калипер ва қисми зангӯлашакли диск ҳамчун массаҳои ҷамъшуда ифода мешаванд.

Тамоси байни колодка ва калипер дар минтақаҳои аз ҷониби корбар муайяншуда бо равиши penalty-contact модел карда мешавад. Ҳангоми гузариш ба тормозҳои такягоҳи фонадор тағйироти асосӣ аз он иборат аст, ки шарти сарҳадии тамоси калипер дар тарафи баромади колодка аз диск аз нав тавре муайян мешавад, ки ҷузъи қувваи меҳварии дар сатҳи фона ба вуҷудомадаро ба ҳисоб гирад.

Чаро соиши маҳаллӣ муҳим аст?

Модел ба интерфейси диск-колодка як коэффициенти ягонаи доимии соиш таъин намекунад. Барои ҳар элементи тамос коэффициенти маҳаллии соиш аз рӯи фишори маҳаллӣ \(p_l\), ҳарорат \(T_l\) ва суръати лағжиши \(v_l\) ҳисоб карда мешавад:

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

Бар асоси мушоҳидаҳои таҷрибавӣ, марҳилаи ташаккули соиш дар тақрибан 0,1–0,15 сонияи аввали тормозгирӣ ва марҳилаи модулятсия ва озодкунии фишор бо формулаҳои ҷудогона баррасӣ мешаванд, гузариш бошад бо функсияи навъи сигмоидӣ анҷом дода мешавад.

Яке аз хусусиятҳои асосии қонуни соиш дар модел ин аст, ки бо зиёд шудани фишори маҳаллии тамос коэффициенти маҳаллии соиш метавонад ба таври ғайрихаттӣ кам шавад. Ин хусусият барои дарк кардани он муҳим аст, ки чаро калиперҳои дорои кунҷи калони фона дар сарбориҳои баланд аз тақвияти назариявӣ маҳдудтар фоида мегиранд.

Санҷиши таҷрибавӣ чӣ гуна гузаронида шуд?

Системаҳои тормоз дар динамометри пурраандозаи TecSA TC 225 санҷида шуданд. Динамометр муҳаррики электрикии 450 kW дорад, ки суръати максималии 3500 rpm-ро таъмин мекунад; моменти тормоз бо сенсори момент бо хатои ±%0,04 аз шкалаи пурра чен карда мешавад. Термопараҳои дар колодкаҳо ҷойгиршуда, термопараҳои калипер ва пирометрҳои Texense INF-T 1000-V2 бо дақиқии %1 аз шкалаи пурра барои чен кардани ҳарорати сатҳи диск истифода шуданд.

Маълумоти хоми таҷрибавӣ бо 1000 Hz намунагирӣ ва одатан бо 200 Hz сабт карда шудааст. Барои коркарди мувофиқтари лағжиши гармоникие, ки аз суръати тағйирёбандаи гардиш дар сигналҳои момент ва фишори гидравликӣ ба вуҷуд меояд, филтри пастгузар на дар домени вақт, балки дар домени фазоӣ татбиқ шудааст. Филтри дараҷаи дуюми Butterworth дар MATLAB R2024b бо татбиқи пеш-қафои filtfilt филтркунии бе тағйири фаза ва самараноки дараҷаи чорумро таъмин кардааст.

Калипери B бо кунҷи фонаи 20° чӣ нишон дод?

Калипери B калипери пеши тормоз бо шаш поршен ва кунҷи фонаи \(\beta=20^\circ\) аст. Вақте ки тақсимоти фишори тамоси FVM бо модели сохтории FEM муқоиса шуд, ҳар ду равиш махсусан фишори баланди тамос дар минтақаи фона, минтақаҳои фишори паст байни поршенҳо ва минтақаи фишори миёна дар даромадгоҳи колодкаро ба таври монанд нишон доданд.

Барои Калипери B ҳар яке аз ду давраи алоҳидаи MAP аз 128 ҳодисаи тормозгирӣ иборат буд. Харитаҳои глобалии соиши модел ва таҷриба махсусан дар минтақаҳои ҳарорати миёна ва паст мувофиқат нишон доданд.

Дар давраҳои Bahrain дар ҳарорати ибтидоии баланд барои ба даст овардани ҳамон моменти қуллаи таҷрибавии тормоз дар тормозгирии аввал ва сахттарин нисбат ба сенарияи ҳарорати паст тақрибан %15 фишори максималии гидравликии бештар лозим шуд. Муҳаққиқон инро бо коҳиш ёфтани соиши C/C ҳангоми болоравии ҳарорат алоқаманд донистанд ва нишон доданд, ки модел ин рафторро дар бар мегирад.

Гарчанде ки ҳосили \(A_{pist}R_{eff}\)-и Калипери стандартии A аз Калипери B тақрибан %15 калонтар буд, таъсири фонаи 20° имкон дод, ки B барои моменти мақсадии монанд бо фишорҳои гидравликии муқоисашаванда кор кунад. Ҳамзамон барои Калипери B нисбат ба тарҳи стандартӣ %17 коҳиши масса гузориш шудааст.

Дар Калипери C бо кунҷи фонаи 27° чӣ тағйир ёфт?

Калипери C прототипи шашпоршена бо кунҷи \(\beta=27^\circ\) аст ва масоҳати умумии гидравликии ба поршенҳо рӯбарӯяш бо Калипери B яксон мебошад. Бо фарзияи \(\mu=0,45\), модели таҳлилӣ пешгӯӣ кард, ки C барои ҳамон моменти мақсадии тормоз нисбат ба Калипери B тақрибан %8,5 ва нисбат ба Калипери стандартии A тақрибан %7,8 фишори гидравликии камтар талаб мекунад.

Дар таҷрибаҳои Bahrain-и ҳарорати баланд фишори қуллаи таҷрибавии ҳар тормозгирии Калипери C аз Калипери B то %7 камтар буд. Бо вуҷуди ин, дар баъзе тормозгириҳои пайдарпай мушоҳида шуд, ки коэффициенти тақвият дар сонияи охири татбиқи фишор ногаҳон тақрибан ба нисф коҳиш ёфт. Модел ин пастшавии ногаҳонии соишро дуруст тавлид карда натавонист.

Дар як тормозгирии дигари харитасозӣ бо ҳарорати ибтидоӣ, суръат ва фишори наздик, соиши таҷрибавӣ ба ҷои коҳиш ёфтан дар тамоми тормозгирӣ афзуд ва модел моменти пеш аз озодкуниро тақрибан %7 кам арзёбӣ кард. Муҳаққиқон эҳтимол медиҳанд, ки ин фарқ метавонад ба таъсири ҳодисаҳои пешинаи тормозгирӣ ба равандҳои ташаккул, вайроншавӣ ва аз нав ташаккул ёфтани қабатҳои соишӣ дар сатҳи C/C вобаста бошад. Аммо ин вобастагӣ аз таърихи давра берун аз доираи модели ҳозира аст.

Дар санҷиши моменти баланд тақрибан 0,1 сония баъд аз оғози тормозгирӣ қуллаи назарраси соиш, яъне bite, мушоҳида шуд. Сипас коэффициенти самараноки соиш ба таври назаррас кам шуд ва арзиши минималии соиш дар фишори баланд нисбат ба шароити моменти паст тақрибан %30 камтар буд.

Дар ҳамон ҳодисаи тормозгирии сахт модел моменти қулларо бо тақрибан %1 ва арзиши минималии соишро бо тақрибан %3 хато пешгӯӣ кард.

Чаро Калипери D бо кунҷи фонаи 40° дар ҳама шароит беҳтар нест?

Калипери D прототипест, ки ҳамон корпуси калипери C-ро истифода мебарад, аммо кунҷи фонаи \(\beta=40^\circ\) дорад. Дар шароити давраи Bahrain, ки моменти паст талаб мекунад, бартарии кунҷи калони фона хеле равшан аст. Дар тормозгирии сеюми баррасишуда барои таъмин кардани ҳамон момент фишори максималии гидравликии Калипери D аз Калипери C тақрибан %17 ва аз Калипери B тақрибан %22 камтар буд.

Аммо дар тормозгириҳои сахт манзара тағйир меёбад. Дар санҷиши моменти баланд бо баландтарин фишор Калипери D номиналӣ қариб ҳамон моменти қулларо мисли C истеҳсол кард, дар ҳоле ки фишори гидравликии он тақрибан %5 камтар буд. Аммо коэффициенти самараноки соиши D дар лаҳзаи моменти максималӣ аз Калипери C %7 ва аз Калипери стандартии A %10,5 камтар буд.

Дар ин шароит фишори максималии самараноки миёнаи тамоси Калипери D аз C %11 ва аз A-и стандартӣ %28 зиёдтар аст. Аз ин рӯ, гарчанде ки кунҷи калонтари фона аз ҷиҳати назариявӣ худтақвиятдиҳии қавитар тавлид мекунад, фишори баланди тамос коэффициенти самараноки соишро дар интерфейси C/C паст карда, қисми фоидаи интизоршударо бозмегардонад.

Ин натиҷа яке аз муҳимтарин паёмҳои тарҳии таҳқиқот аст: афзоиш додани кунҷи фона худ аз худ роҳи ҳалли монотонии афзоиши фаъолияти тормоз нест. Кунҷи фона, масоҳати поршен, масоҳати тамоси колодка, фишори самараноки тамос, ҳарорат ва рафтори соиши вобаста ба фишори маводи C/C бояд якҷо арзёбӣ шаванд.

Модел барои Калипери X, ки ҳанӯз истеҳсол нашудааст, чӣ пешгӯӣ кард?

Қобилияти истифодаи модел ҳамчун воситаи тарҳ дар Калипери X, ки ҳанӯз таҷрибавӣ санҷида нашудааст, баррасӣ шуд. Ин тарҳ кунҷи фонаи \(\beta=40^\circ\) дорад, аммо ба ҷои сохтори се поршен дар ҳар тараф дар C ва D, ду поршен дар ҳар тараф, яъне дар маҷмӯъ чор поршен истифода мебарад.

Масоҳати тамоси колодкаи Калипери X аз Калипери C %6 ва аз Калипери D %12 калонтар аст. Дар баҳодиҳии таҳлилӣ бо коэффициенти соиши истинодии \(\mu=0,45\) интизор меравад, ки X ҳамон моменти назариявии тормози Калипери C-ро бо ҳамон фишори гидравликӣ истеҳсол кунад ва дар массаи якҷояи корпуси калипер ва поршенҳо %21 коҳиш таъмин намояд.

Дар симулятсияҳои Bahrain бо ҳарорати ибтидоии паст ва баланд профили фишори гидравликии ҳисобшуда барои X ба профили Калипери C наздик буд. Калонтарин фарқи фишори қулла дар сенарияи ҳарорати баланд барои X тақрибан %3 бештар ҳисоб шуд.

Дар симулятсияи моменти баланд, сарфи назар аз кунҷи калонтари фонаи X, ба шарофати масоҳати калонтарини колодка фишори самараноки миёнаи тамос нисбат ба Калипери C тақрибан %5 камтар монд ва коэффициентҳои самараноки соиш дар лаҳзаи моменти максималӣ ба ҳам наздик ҳисоб шуданд.

Аммо барои Калипери X ин натиҷаҳо танҳо пешгӯии моделанд. Азбаски калипер ҳанӯз аз санҷиши таҷрибавии динамометрӣ нагузаштааст, таҳқиқот фаъолияти воқеии X-ро тасдиқ намекунад.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ мекунад

• Тормозҳои C/C-и такягоҳи фонадор метавонанд қисми қувваи тормозро тавассути худтақвиятдиҳӣ тавлид карда, дар шароити муайян қувваи гидравликӣ ё масоҳати поршени заруриро кам кунанд.
• Бо зиёд шудани кунҷи фона коэффициенти назариявии тақвият метавонад зиёд шавад, аммо ин афзоиш дар сарбории баланд аз сабаби коҳиш ёфтани соиши C/C бо баланд шудани фишори тамос пурра амалӣ нашавад.
• Дар системаҳои воқеӣ/прототипии тормоз бо кунҷҳои фонаи 20°, 27° ва 40° модели FVM моменти тормоз ва ҳарорати дискро умуман бо дақиқии қобили истифода нисбат ба натиҷаҳои таҷрибавӣ пешгӯӣ кардааст.
• Бартарии тарҳҳои дорои кунҷи калони фона дар шароити моменти паст бештар намоён буд.
• Дар фишорҳои баланди самараноки тамос коҳиш ёфтани коэффициенти самараноки соиши ҷуфти диск-колодкаи C/C мушоҳида шуд.
• Масоҳати калонтари тамоси колодка метавонад афзоиши фишори тамосро, ки кунҷи калони фона ба вуҷуд меорад, қисман маҳдуд кунад.
• Модел натиҷаҳое ба даст овардааст, ки метавонанд пеш аз сохтани прототипи физикӣ барои муқоисаи фаъолияти механикӣ ва гармии геометрияҳои нави калипер ҳамчун воситаи тарҳии пешакӣ истифода шаванд.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот исбот накардааст ё насанҷидааст

• Исбот нашудааст, ки кунҷи фонаи 40° дар ҳамаи шароити тормоз аз 20° ё 27° беҳтар аст.
• Фаъолияти воқеии динамометрӣ ё трекии Калипери X тасдиқ нашудааст.
• Модел тамоми динамикаи трибологии вобаста ба таърихи соиши C/C-ро ифода намекунад.
• Таҳқиқот муносибати якхелаи соиш-фишорро барои ҳамаи маводҳои тормоз ё ҳамаи геометрияҳои калипер исбот намекунад.
• Ба таври таҷрибавӣ нишон дода нашудааст, ки массаи камтари калипер мустақиман вақти даври зудтарро таъмин мекунад.
• Давомнокии дарозмуддат, умри фарсудашавӣ ё эътимоднокии воқеии автомобил дар роҳҳои гуногуни мусобиқа натиҷаҳои мустақими таҷрибавии ин таҳқиқот нестанд.
• Муваффақияти симулятсия барои Калипери X ҷойгузини санҷиши прототипи физикӣ нест.

Усул ва натиҷаҳои таҳқиқот

Конфигуратсияҳои тормози баррасишуда

Шабакаи модел ва вурудҳои асосӣ

Вурудҳои асосии ҳар симулятсия таърихи фишори гидравликии филтршуда ё моменти мақсадии тормоз, таърихи суръати кунҷии диск, ҳароратҳои ибтидоии диск-колодка-калипер, муносибатҳои суръати ҷараёни ҳаво, геометрияи калипер, андоза ва ҷойгиршавии поршенҳо, минтақаҳои тамоси колодка-калипер, таносубҳои сахт/холигии аз CAD гирифташуда, хусусиятҳои механикӣ ва гармии C/C ва коэффициентҳои интиқоли гармии аз CFD гирифташуда мебошанд.

Баромадҳои асосии модел, вобаста ба самти модели истифодашуда, моменти тормоз ё фишори гидравликӣ ва ҳарорати сатҳи диск мебошанд.

Баромади модели ҳарорати сатҳи диск

Ҳарорати сатҳи диск, ки ба ҷойи ченкунии пирометр мувофиқ аст, бо экстраполятсияи хаттӣ аз ҳароратҳои ду элементи берунии ҳаҷми ниҳоӣ дар самти меҳварӣ ҳисоб карда мешавад:

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

\(T_{el,1}\) ва \(T_{el,2}\) ҳарорати ду элементи берунӣ, \(L_{z12}\) масофаи меҳварии байни марказҳои элементҳо ва \(\Delta z_1\) ғафсии элементи беруниро ифода мекунанд.

Фишори самараноки миёнаи тамос

Фишори самараноки миёнаи тамос, ки таъсири фона низ дар он дохил аст, барои тафсири натиҷаҳои моменти баланд бо муносибати зерин ҳисоб шудааст:

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

Ин муодила барои шарҳ додани он истифода шудааст, ки дар як сатҳи момент масоҳати хурдтари колодка ё тақвияти калонтари фона метавонад фишори самараноки тамосро зиёд кунад ва ин бо сабаби вобастагии коэффициенти соиши C/C аз фишор метавонад ба фаъолият таъсир расонад.

Нишондиҳандаҳои хатои санҷиши Калипери B

Нишондиҳандаҳои хатои санҷиши Калипери C

Нишондиҳандаҳои хатои санҷиши Калипери D

Дар ин натиҷаҳо ҳамаи арзишҳои RMSE-и ҳарорат аз 50 °C камтар монданд. Хатоҳои нормализатсияшудаи моменти қулла дар аксари санҷишҳо аз %5 каманд; аммо дар давраи дуюми MAP-и Калипери B %8,2 ва дар баъзе давраҳои Bahrain-и Калипери D %6,8 ва %6,5 мушоҳида шуданд. Аз ин рӯ, натиҷаи таҳқиқот набояд ҳамчун “модел дар ҳама ҳолатҳо беҳтар аз %5 пешгӯӣ мекунад” тафсир шавад.

Ҳадди физикии модел

Қонуни маҳаллии соиши модел ба фишор, ҳарорат ва суръати лағжиш ҳассос аст; аммо хусусияти статикӣ, таҳлилӣ ва нимэмпирикӣ дорад. Он равандҳои трибологии вобаста ба таърихи вақт, аз қабили ташаккул ва вайроншавии қабатҳои соишӣ, ки дар таҷрибаҳо зери таъсири ҳодисаҳои пешинаи тормозгирӣ тағйир ёфта метавонанд, бевосита бо тағйирёбандаҳои ҳолат пайгирӣ намекунад.

Аз ин рӯ, муҳаққиқон изҳор мекунанд, ки дар оянда барои тавсифи рафтори маҳаллии соиши маводҳои C/C, махсусан дар фишорҳои баланди тамос, ки аз кунҷҳои калони фона ба вуҷуд меоянд, озмоишҳои трибометри pin-on-disc ба нақша гирифта шудаанд. Ҳадаф муайян кардани муфассалтари динамикаи соиши маҳаллӣ ва беҳтар кардани қобилияти пешгӯии модел аст.

Эзоҳи манбаъ ва усул

Номи пурраи аслии таҳқиқот: Thermoelastic Modeling of Self-Energizing Carbon-Carbon (C/C) Wedge Brakes for High-Performance Race Vehicles

Муаллифон: Giacomo Galvanini, Massimiliano Gobbi, Giampiero Mastinu, Carlo Cantoni, Raffaello Passoni.

Тартиби муаллифон: Тартиби дар манбаъ додашуда айнан нигоҳ дошта шудааст. Изҳороти муаллифи якуми муштарак/саҳми муштарак вуҷуд надорад. Муаллифи масъул Giampiero Mastinu нишон дода шудааст.

Муассисаҳо: Giacomo Galvanini, Massimiliano Gobbi ва Giampiero Mastinu — Department of Mechanical Engineering, Politecnico di Milano, Milano, Италия. Carlo Cantoni ва Raffaello Passoni — Brembo S.p.A., Bergamo, Италия.

Маҷалла: Vehicles

Ношир: MDPI, Basel, Switzerland

Ҷилд / рақами мақола: Vehicles 2026, 8, 54

DOI: 10.3390/vehicles8030054

Пайванди расмии нашр:https://doi.org/10.3390/vehicles8030054

Санаи нашр: 10 марти 2026. Таҳқиқот 17 январи 2026 қабул шуда, 5 марти 2026 бознигарӣ ва 6 марти 2026 пазируфта шудааст.

Навъи манбаъ ва ҳолати баррасии ҳамсолон: Ин таҳқиқот мақолаи илмиест, ки аз баррасии ҳамсолон гузаштааст. Он тавозуни таҳлилии қувва, моделсозии термоэластикии ҳаҷмҳои ниҳоӣ, муқоисаи FEA/FEM, озмоишҳои динамометрии пурраандозаи тормоз ва арзёбии виртуалии прототипи нави калиперро якҷо мекунад.

Литсензия: Мақола бо литсензияи Creative Commons Attribution (CC BY) ба таври дастрасии кушода нашр шудааст.

Маблағгузорӣ: Муҳаққиқон гузориш додаанд, ки барои таҳқиқот маблағгузории беруна гирифта нашудааст.

Дастрасии маълумот: Муаллифон изҳор кардаанд, ки маълумоти дастгирикунандаи натиҷаҳои гузоришшуда дар дохили мақола мавҷуд аст.

Бар хӯрди манфиатҳо: Carlo Cantoni ва Raffaello Passoni ҳангоми таҳқиқот кормандони Brembo буданд. Муаллифони дигар изҳор кардаанд, ки таҳқиқот бидуни муносибатҳои тиҷоратӣ ё молиявии манфиатдор гузаронида шудааст.

Саҳми муаллифон: Консептуализатсия G.G., M.G. ва G.M.; методология G.G., M.G. ва R.P.; нармафзор G.G.; санҷиш G.G., C.C. ва R.P.; таҳлили расмӣ M.G., G.M. ва C.C.; таҳқиқот G.G., M.G. ва R.P.; захираҳо C.C. ва R.P.; куратсияи маълумот G.G.; тарҳи аввал G.G.; бознигарӣ ва таҳрир M.G., G.M., C.C. ва R.P.; визуализатсия G.G.; машварат, идоракунии лоиҳа ва ҷалби маблағгузорӣ аз ҷониби муаллифони дахлдор мувофиқи манбаъ анҷом дода шудааст.

Эзоҳи таҳририи дохили манбаъ: Дар бахши Nomenclature-и мақола сабти “C/C — Carbon-carbon” ду маротиба такрор шудааст. Дар ҳамон бахш “2D” ҳамчун “Three-dimensional” шарҳ дода шудааст ва баъд “3D” низ ҳамчун “Three-dimensional” оварда шудааст. Ин номувофиқӣ ҳамон тавре ки дар манбаъ аст муайян гардида, дар матни илмӣ хомӯшона ислоҳи манбаъ анҷом дода нашудааст.

Маҳдудиятҳои методологӣ: Модели термоэластикӣ деформатсияи муфассали механикии корпуси калиперро мустақиман ҳал намекунад; бинобар ин тақсимоти фишори тамос дар ду тарафи диск симметрӣ модел карда мешаванд. Баъзе самтҳои соиш дар интерфейсҳои колодка-калипер ва колодка-поршен дар модел пешакӣ муайян шудаанд. Қонуни маҳаллии соиши C/C статикӣ/нимэмпирикӣ буда, ҳамаи таъсирҳои динамикии таърихи тормозгириро ба қабати соишӣ дар бар намегирад. Калипери X танҳо виртуалӣ арзёбӣ шуда, ҳанӯз бо озмоиши физикӣ тасдиқ нашудааст.

Усули илмӣ, рақамҳо, муодилаҳо, муқоисаҳои геометрӣ, натиҷаҳои таҷрибавӣ ва маҳдудиятҳои ин муҳтавои Verianla ба таҳқиқоти боршуда асос меёбанд. Аз берун аз манбаъ натиҷаи нави таҷрибавӣ, даъвои нави фаъолияти тормоз ё хулосаи иловагии илмӣ оид ба маводи C/C ба муҳтавои асосӣ илова нашудааст.