Consideraciones para el diseño de un sistema diagnóstico de frenos de disco en un vehículo particular
DOI:
https://doi.org/10.18041/1794-4953/avances.1.1286Palabras clave:
ANSYS, Deformación, Desgaste, Freno de Disco, TemperaturaResumen
El presente artículo describe los aspectos en el proceso de frenado de un vehículo particular, para determinar la viabilidad de un sistema diagnóstico que establezca su estado actual en tiempo real, disminuyendo los índices de accidentalidad establecidos por la ANSV (Agencia Nacional Seguridad Vial). Por otra parte, se relacionan investigaciones respecto al tema de sistemas de frenos de disco y cómo aportan al diseño del sistema diagnóstico, mediante simulaciones con software ANSYS (Swanson Analysis Systems, Inc.) y sistemas de frenos de disco utilizados comúnmente como los ABS (Sistema antibloqueo de ruedas), teniendo en cuenta los antecedentes de estos sistemas. En consecuencia, como resultado del análisis realizado a las diferentes variables del sistema de freno de disco, se determinó que la temperatura es una de las fuentes que más afecta el desempeño del sistema de frenado, ocasionando desgastes en pastillas de freno, mecanismos del mismo y deformaciones en el disco.
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Referencias
M. Kchaou, A. R. Mat Lazim, M. K. AbdulHamid, and A. R. Abu Bakar, “Experimentalstudies of friction-inducedbrake squeal: Influence of environmentalsand particles in the interfacebrake pad-disc,” Tribol. Int., vol. 110,no. November 2016, pp. 307–317, 2017.
S. C. Subramanian, S. Darbha, and K. R.Rajagopal, “A Diagnostic System forAir Brakes in Commercial Vehicles,”IEEE Trans. Intell. Transp. Syst., vol. 7,pp. 360–377, 2006.
W. Lin and T. Tang, “Active Safety Diagnosisof Brake-by-Wire Systems with UnscentedKalman Filter,” pp. 1–6.
N. Cheifetz, P. Aknin, and E. De Verdalle,“A pattern recognition approach foranomaly detection on buses brakesystem,” 2011 14th Int. IEEE Conf. Intell.Transp. Syst., pp. 0–5, 2011.
R. A. Garcia Leon, “Estudio térmico en tresfrenos de disco ventilados, utilizandoel análisis de elementos finitos,” Dyna,vol. 84, no. 200, pp. 19–27, 2017.
Grupo SURA, “Accidentalidad en carretera,problema para la seguridad vial.”[Online]. Available: https://www.sura.com/blogs/autos/accidentalidad-carretera-seguridad-vial.aspx.[Accessed:04-Oct-2017].
R. Saddem, A. Toguyeni, and M. Tagina, “Diagnosisof critical embedded systems: Applicationto the control card of a railwayvehicle braking systems,” IEEE Int. Conf.Autom. Sci. Eng., pp. 163–168, 2011.
Agencia Nacional de Seguridad Vial, “ConsultasNivel Nacional - Agencia Nacionalde Seguridad Vial (ANSV).”[Online]. Available: http://ansv.gov.co/consultas-nivel-nacional/. [Accessed:04-Oct-2017].
J. I. Ruiz and A. N. Herrera, “Accidentes detránsito con heridos en Colombia segúnfuentes de información: caracterizacióngeneral y tipologías de accidentes,”Rev. CES Psicol., vol. 9, no. ISSN 2011-3080, pp. 32–46, 2016.
M. Mailah, A. Rahim, and A. Bakar, “AnActive Control Method to Reduce theEffect of Negative Damping in DiskBrake System,” 2009 Conf. Innov. Technol.Intell. Syst. Ind. Appl. (CITISIA2009), no. July, pp. 34–39, 2009.
S. Li, “The Disc Brake Design and PerformanceAnalysis,” IEEE Xplore, pp.846–849, 2011.
J. ROBERTS, “The other brake option.,”Overdrive, vol. 55, no. 10, p. 42, Oct.2015.
Ingemecánica, “Frenos de Disco en losVehículos Automóviles,” Ingemecánica.[Online]. Available: http://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn74.html. [Accessed: 12-Aug-2017].
A. M. Parera, Frenos ABS. Marcombo, 1993.
J. R. Montes, J. C. S. R. M. J. R. M. M. M.C. C. Julián Rodríguez Montes, J. C. S.Rodríguez, M. J. R. Maqueda, and M.M. C. Castro, Teoría de las máquinas:fundamentos y aplicaciones, 1st ed.Madrid España: Vision Net, 2005.
J. M. A. PÉREZ, Sistemas de transmisióny frenado: . Paraninfo, 2014.
L. Franklin and L. Taris, “Tesis de grado,”2014.
Á. Ferrer, “Frenos de disco y de tambor:Cómo son y cómo funcionan,” Autonación.com,2015. [Online]. Available:https://www.autonocion.com/frenos-disco-tambor-componentes-tipos-funcionamiento/.[Accessed: 12-Aug-2017].
E. J. Domínguez and J. Ferrer, Elementos ypiezas del sistema de frenos (Sistemasde transmisión y frenado): EditorialEditex, 2012.
Aficionados a la mecánica, “Sistemade frenos: frenos de disco.” [Online].Available: http://www.aficionadosalamecanica.net/frenos-3.htm.[Accessed:04-Oct-2017].[21] R. Bosch, Sistemas de freno convencionalesy electrónicos, 3rd ed. Germany:Robert Bosch GmbH, 2003.
J. Calvo Martín and A. Miravete de Marco,Mecánica del automóvil actual, 1st ed.Zaragoza: Centro Politécnico SuperiorUniversidad de Zaragoza, 1997.
C. J. Borja, J. Fenoll, and J. S. de Herrera,Sistemas de Transmisión y Frenado.2009.
X. Yang, J. Wang, and Y. Liu, “DynamicProperties of Disk Brake Based onThermo-elastic Instability Theory,” ininternational Conference on Electricaland Control Engineering, 2010, pp.2756–2759.[25] J.-O. Hahn, S.-H. You, Y. M. Cho, S. Kang,and K. Il Lee, “Fault diagnostics in thedifferential brake control system usingthe analytical redundancy technique,”Decis. Control. 2003. Proceedings. 42nd IEEE Conf., vol. 3, no. December,p. 2276–2281 Vol.3, 2003.[26] Z. Yang, C. Liu, J. Wang, and X. Yang,“Dynamic analysis of disc brake andimpact law of related parameters onbraking torque,” in 2010 IEEE InternationalConference on Informationand Automation, 2010, pp. 1478–1483.
C. Mahesh, “Flow and Heat Transfer Analysisof Variable Diameter Circular PillarDisc Brake Rotor Using CFD,” 7th Int.Conf. Mech. Aerosp. Eng., pp. 146–153,2016.
H. Yamamura and Y. Liang, “Improvedensemble empirical mode decompositionmethod for investiageting discbrake squeal signals,” ICSP2014 Proc.,no. 1, pp. 205–209, 2014.
J. Luo, M. Namburu, K. R. Pattipati, L.Qiao, and S. Chigusa, “Integrated model-basedand data-driven diagnosticstrategies applied to an anti-lock brakesystem,” IEEE Aerosp. Conf. Proc., vol.2005, no. 1, 2005.
P. D. Neis, N. F. Ferreira, G. Fekete, L. T. Matozo,and D. Masotti, “Towards a betterunderstanding of the structures existingon the surface of brake pads,” Tribol. Int.,vol. 105, no. June 2016, pp. 135–147, 2017.
K. Xiao and S. Fu, “A condition monitoringsystem of the disk brake basedon nRF24L01,” Proc. - IEEE 2011 10thInt. Conf. Electron. Meas. Instruments,ICEMI 2011, vol. 4, pp. 283–286, 2011.
R. Udayakumar and R. Ponnusamy, “Computeraided design and analysis of discbrake rotors for passenger cars,” 2013Int. Conf. Comput. Appl. Technol., vol.2, no. m, pp. 1–5, 2013.
D. Ma, Y. Jang, Z. Zhou, T. Zhao, and D.Lin, “Grey relation analysis on fuzzyfault tree of disk brake,” Proc. 2011 Int.Conf. Electron. Mech. Eng. Inf. Technol.EMEIT 2011, vol. 3, pp. 1590–1594, 2011.
J. Bao, M. Tong, Z. Zhu, and Y. Yin, “Intelligenttribological forecasting model andsystem for disc brake,” Proc. 2012 24thChinese Control Decis. Conf. CCDC2012, pp. 3870–3874, 2012.
Jiuchen Fan, Yaxu Chu, Xuemei Sun, andXun Yang, “Thermal-structure couplinganalysis of disc brake,” 2010 Int. Conf.Comput. Mechatronics, Control Electron.Eng., 2010.
R. A. García León, M. A. Acosta Pérez, andE. Flórez Solano, “Análisis del comportamientode los frenos de disco de losvehículos a partir de la aceleración delproceso de corrosión,” Tecnura, vol.19 No. 45, no. ISSN: 2248-7638, pp.53–56, 2015.
P. Mart, “Design process for an electromagneticpower brake with abs function:corporate knowledge management,”Elect. Proc. from 12th Int. Congr. Proj.Eng., no. July, pp. 173–184, 2008.
D. Varrica, F. Bardelli, G. Dongarrà, and E.Tamburo, “Speciation of Sb in airborneparticulate matter, vehicle brake linings,and brake pad wear residues,” Atmos.Environ., vol. 64, pp. 18–24, 2013.
O. Nosko and U. Olofsson, “Effectivedensity of airborne wear particles fromcar brake materials,” J. Aerosol Sci.,vol. 107, pp. 94–106, 2017.
A. Helhocine and M. Bouchetara, “Temperatureand Thermal Stresses of VehiclesGray Cast Brake,” J. Appl. Res. Technol.,vol. 11, pp. 674–682, 2013.
R. A. García Leon and E. Pérez Rojas,“Analysis of the Amount of Heat FlowBetween Cooling Channels in ThreeVented Brake Discs 1,” vol. 21, no. 1,pp. 71–96, 2016.
B. J. Murphy, M. Lebold, J. C. Banks, and K.Reichard, “Diagnostic End to End Monitoring& Fault Detection for BrakingSystems,” Appl. Res. Lab. PennsylvaniaState Univ., 2006.
R. Lian and Z. Xu, “Online Fault Diagnosisfor Hydraulic Disc Brake System UsingFeature Extracted From Model andan SVM Classifier,” IEEE Xplore, pp.228–232, 2013.
O. Access, “CFD Analysis Of StraightVentilated Disc Brake,” Nikhil K. Int.J. Eng. Res. Appl., vol. 6, no. 5, pp.34–40, 2016.
G. Bakonyi-Kiss and Z. Szucs, “Low cost,low power, intelligent brake temperaturesensor system for automotive applications,”2007 IEEE Des. DiagnosticsElectron. Circuits Syst., pp. 1–4, 2007.
A. Belhocine and M. Bouchetara, “Thermomechanicalmodelling of dry contactsin automotive disc brake,” Int. J. Therm.Sci., vol. 60, pp. 161–170, Oct. 2012.
D. G. H. G. V. Chengal Reddy, M. GunasekharReddy, “Modeling And Analysisof FSAE Car Disc Brake Using FEM,”Int. J. Emerg. Technol. Adv. Eng., vol.3, no. 9, pp. 383–389, 2013.
K. Itani, A. De Bernardinis, Z. Khatir, andA. Jammal, “Comparison betweentwo braking control methods integratingenergy recovery for a two-wheelfront driven electric vehicle,” EnergyConvers. Manag., vol. 122, no. 13, pp.330–343, 2016.
R. Maia, M. Silva, R. Araújo, and U. Nunes,“Electrical vehicle modeling: A fuzzylogic model for regenerative braking,”Expert Syst. Appl., vol. 42, no. 22, pp.8504–8519, 2015.
C. Lv, J. Zhang, Y. Li, and Y. Yuan, “Mechanismanalysis and evaluation methodologyof regenerative brakingcontribution to energy efficiency improvementof electrified vehicles,”Energy Convers. Manag., vol. 92, pp.469–482, 2015.
