Attività 4: Applicare i carichi

In questa attività, si applicherà una combinazione di carichi strutturali e termici al rotore freno. È stato necessario eseguire le seguenti operazioni

• Applicare una pressione alla faccia del foro del mozzo per rappresentare il carico meccanico causato da un'interferenza (accoppiamento bloccato forzato a caldo) tra l'albero e il rotore.

• Aggiungere una temperatura applicata alla stessa faccia del foro del mozzo. Questa faccia è a contatto con un albero raffreddato ad acqua e quindi ha una temperatura ben controllata.

• Applicare una fonte di calore alla faccia di contatto della pastiglia del freno per rappresentare il calore generato dall'attrito durante la frenata.

• Applicare un carico di convezione a tutte le facce esposte all'aria ambiente, esclusa la faccia di contatto della pastiglia del freno.

  Questo presupposto è conservativo perché non considera il raffreddamento dell'aria che si verifica sulla porzione della faccia di attrito non coperta dalla pastiglia del freno.

  

  Rotore freno senza carichi applicati (sinistra) e Rotore con carichi strutturali e termici (destra).

Prerequisiti

• Attività 3 completata.

Passaggi

1. Applicare un carico strutturale di 13,8 MPa alla faccia di foro del mozzo.

   

   1. Fare clic su (area di lavoro Simulazione > scheda Setup > gruppo Carichi > Carichi strutturali) per aprire la finestra di dialogo Carichi strutturali.
   2. Nella finestra di dialogo Carichi strutturali, impostare Tipo su Pressione.
   3. Selezionare la faccia del foro al centro del mozzo rotore.
      
      
   4. Impostare l'Intensità su 13,8 MPa.
   5. Fare clic su OK per accettare il comando e chiudere la finestra di dialogo.

2. Aggiungere il carico termico di 38 C alla stessa faccia del foro del mozzo.

   1. Fare clic su (area di lavoro Simulazione > scheda Setup > gruppo Carichi > Carichi termici) per aprire la finestra di dialogo Carichi termici.
   2. Nella finestra di dialogo Carichi termici, impostare Tipo su Temperatura applicata.
   3. Fare clic sulla faccia del foro del mozzo al centro del rotore per selezionarla.
   4. Impostare il Valore di temperatura su 38 C.
      
      
   5. Fare clic su OK per accettare il comando e chiudere la finestra di dialogo Carichi termici.

3. Applicare una fonte di calore di 36500 W / (m^2 K) alla faccia di contatto della pastiglia del freno per area unitaria.

   1. Selezionare (area di lavoro Simulazione > scheda Setup > gruppo Carichi > Carichi termici) per aprire la finestra di dialogo Carichi strutturali.
   2. Nella finestra di dialogo Carichi termici, impostare Tipo su Fonte di calore.
   3. Selezionare la faccia del rotore innestata dalla pastiglia del freno.
      
      
   4. Nella finestra di dialogo Carichi termici, attivare l'opzione Area unitaria. La fonte di calore è specificata per area unitaria e non come input termico totale.
   5. Fare clic su Modifica unità di calore e selezionare W / m^2 dall'elenco a discesa adiacente.
   6. Impostare il Valore fonte di calore su 36500 W / (m^2 K). Questo valore rappresenta l'input termico medio nel tempo per cicli di inizio/esecuzione/arresto multipli.
   7. Fare clic su OK per accettare le modifiche e chiudere la finestra di dialogo.

4. Applicare un carico di convezione a tutte le facce esposte all'aria ambiente, esclusa la faccia di contatto con la pastiglia del freno. Iniziare selezionando tutte le facce del rotore freno e scegliere Convezione dalla finestra di dialogo Carichi termici. Deselezionare quindi le facce esenti.

   1. Fare clic su (area di lavoro Simulazione > scheda Setup > gruppo Seleziona > Filtri di selezione) e verificare che l'opzione Selezionare attraverso sia attivata. In caso contrario, fare clic sulla casella di controllo per attivarla.

      Nota: Questa opzione deve essere attivata per selezionare le facce sul lato posteriore che sono nascoste dalla vista.

   2. Fare clic su (area di lavoro Simulazione > scheda Setup > gruppo Carichi > Carichi termici) per aprire la finestra di dialogo Carichi termici.
   3. Nella finestra di dialogo Carichi termici, impostare Tipo su Convezione.
   4. Fare clic e trascinare il mouse per disegnare una finestra di selezione che racchiude l'intero modello di rotore. La finestra di dialogo Carichi termici dovrebbe indicare che sono selezionate 93 facce.

      Nota: La faccia del foro del mozzo viene esclusa automaticamente dal gruppo di selezione perché ha già un carico di temperatura applicato.

      
      
      
   5. Deselezionare le facce che non sono a contatto con l'aria. Tenere presente che i piani di simmetria rappresentano una sezione attraverso le parti solide dell'intero modello:
      • La faccia di contatto della pastiglia del freno (cui è stata applicata la fonte di calore).
      • Due facce sul piano di simmetria XZ.
      • Due facce sul piano di simmetria YZ.
      • Otto facce sul piano di simmetria XY.

      Ora la finestra di dialogo Carichi termici indica che sono selezionate 80 facce.

      

5. Applicare una convezione di 190 W/(m^2 K) alle altre 80 facce, ad una temperatura ambiente di 25 C.

   1. Nella finestra di dialogo Carichi termici, impostare il Valore di convezione su 190 W/(m^2 K).

      Questo valore tiene conto della rotazione del rotore, che causa un aumento della velocità del flusso d'aria sopra e attraverso il rotore. Questo valore è notevolmente superiore a quanto sarebbe ragionevole per la convezione naturale causata dalla sola convezione.

   2. Modificare il valore di temperatura in 25 C.
      
      
   3. Fare clic su OK per applicare i comandi e chiudere la finestra di dialogo.
   4. Fare clic sulla vista iniziale per ripristinare la vista assonometrica di default del modello.

Riepilogo dell'attività 4

In questa attività, è stato necessario eseguire le seguenti operazioni

• Applicare una pressione alla faccia del foro del mozzo per rappresentare il carico meccanico causato da un'interferenza (accoppiamento bloccato forzato a caldo) tra l'albero e il rotore.
• Aggiungere una temperatura applicata alla stessa faccia del foro del mozzo, che è a contatto con un albero raffreddato ad acqua.
• Applicare una fonte di calore alla faccia di contatto della pastiglia del freno per rappresentare il calore generato dall'attrito durante la frenata.
• Applicare un carico di convezione a tutte le facce esposte all'aria ambiente, esclusa la faccia di contatto con la pastiglia del freno.