Análise numérica do desempenho térmico de discos de freio do tipo sólido e ventilado

Abstract

A criação do freio foi um grande avanço para a humanidade, tornando segura a locomoção e transportes de cargas para várias áreas de desenvolvimento. Hoje, é possível destacar dois tipos de freio muito utilizados em automóveis: Tambor e disco, nos quais, consistem em remover a energia cinética do veículo e transformá-la em energia térmica via atrito, permitindo a diminuição de velocidade de modo seguro. O freio por se tratar de um sistema de segurança, é considerado um dos mais importantes do veículo, sendo constantemente estudado visando diminuir o índice de falha, na qual, a principal delas está relacionada com o superaquecimento do sistema, tomado o conhecimento que o principal fator para a variação acentuada de temperatura é induzido pelo atrito entre a pastilha de freio contra o disco. Com base nesses fatos, este trabalho tem como objetivo realizar uma análise numérica comparativa do processo de aquecimento e resfriamento de discos de freio do tipo sólido e ventilado. Os resultados mostram que os discos de freio ventilado apresentaram uma capacidade de arrefecimento de até 118,97 % maior em comparação ao disco sólido, sendo que o disco ventilado 1 apresentou a melhor capacidade de dissipar calor com uma média de 1599,00 W. Porém, durante o processo de frenagem, o disco ventilado 3 obteve uma temperatura menor no valor de 276,13 °C, contra 306,91 °C para o disco ventilado 1 e 291,53 °C para o disco ventilado 2.

The creation of brake was a great advancement for the humanity, making the locomotion and load transports safe for several areas. Today, it is possible to highlight two types of brake widely used in vehicles: Drum and disc, which consist of removing the kinetic energy of the vehicle and transforming into thermal energy by friction, allowing the reduction of speed in a safe way. The brake can be considered one of the most important systems of the vehicle, because it is a security system, being constantly studied in order to decrease the failure rate, which the main problem is related with the overheating of the system, taken the previously knowledge that the main factor of accented variation of temperature is induced with the friction between pad and disc. Based on these facts, this work has as an objective to accomplish a comparative numerical analysis of the heating and cooling process of solid and ventilated brake discs. The results show the ventilated brake discs have a cooling capacity 118,97 % greater than a solid disc, with an average of 1599,00 W for the ventilated disc 1. However, in the braking process, the ventilated disc 3 had a lower temperature of 276,13 °C against ventilated disc 1 of 306,91 °C and ventilated disc 2 of 291,53 °C.