RU2260725C2 - Damping rotor for disk brake - Google Patents
Damping rotor for disk brake Download PDFInfo
- Publication number
- RU2260725C2 RU2260725C2 RU2002113773/11A RU2002113773A RU2260725C2 RU 2260725 C2 RU2260725 C2 RU 2260725C2 RU 2002113773/11 A RU2002113773/11 A RU 2002113773/11A RU 2002113773 A RU2002113773 A RU 2002113773A RU 2260725 C2 RU2260725 C2 RU 2260725C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- brake
- cast iron
- subjected
- brake mechanism
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Braking Arrangements (AREA)
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к ротору тормозного механизма транспортного средства, в частности к ротору тормозного механизма с улучшенными демпфирующими характеристиками. Настоящее изобретение также относится к способам улучшения демпфирующих характеристик такого ротора, его добротности и скорости затухания его колебаний.The present invention relates to a rotor of a brake mechanism of a vehicle, in particular to a rotor of a brake mechanism with improved damping characteristics. The present invention also relates to methods for improving the damping characteristics of such a rotor, its quality factor and the damping rate of its oscillations.
Снижение скорости и остановка колесных транспортных средств обычно осуществляется с помощью тормозной системы, создающей силы трения. Одной из известных тормозных систем является тормозная система с дисковыми тормозами, в которой имеется по крайней мере один закрепленный на колесе и вращающийся вместе с ним ротор. Ротор тормозного механизма обычно имеет центральную ступицу, которой он крепится к колесу транспортного средства, и внешнюю выполненную в виде тормозного диска часть с двумя образованными противоположными боковыми сторонами диска параллельными поверхностями трения.Reducing speed and stopping wheeled vehicles is usually carried out using a braking system that creates frictional forces. One of the known brake systems is a brake system with disc brakes, in which there is at least one rotor mounted on the wheel and rotating with it. The rotor of the brake mechanism usually has a central hub with which it is attached to the wheel of the vehicle, and an external part made in the form of a brake disk with two parallel friction surfaces formed by opposite opposite sides of the disk.
Дисковый тормоз имеет также суппорт, который крепится к невращающейся детали транспортного средства и предназначен для перемещения тормозных элементов, обычно тормозных колодок, в направлении поверхностей трения диска. При торможении тормозные колодки прижимаются к поверхностям трения вращающегося диска и создают силы трения или направленный навстречу вращению колес момент трения, уменьшающий скорость движения транспортного средства.The disc brake also has a caliper which is attached to the non-rotating vehicle part and is designed to move the brake elements, usually brake pads, in the direction of the friction surfaces of the disk. When braking, the brake pads are pressed against the friction surfaces of the rotating disk and create friction forces or a friction moment directed towards the rotation of the wheels, which reduces the speed of the vehicle.
Роторы тормозных механизмов обычно изготавливают литьем из обладающего электропроводностью материала, преимущественно из черного металла, в частности из обычного (литейного) или серого чугуна, с последующей механической обработкой до необходимых размеров с заданными допусками. Обычно для механической обработки используют инструмент, который прижимают к ротору и удаляют им часть металла, в частности, с поверхности трения ротора. Способ изготовления подобного ротора известен из патента US 5620042.The rotors of the brake mechanisms are usually made by casting from a material having electrical conductivity, mainly from ferrous metal, in particular from ordinary (casting) or gray cast iron, followed by machining to the required dimensions with specified tolerances. Usually, a tool is used for machining, which is pressed against the rotor and removes part of the metal, in particular, from the friction surface of the rotor. A method of manufacturing such a rotor is known from patent US 5620042.
При торможении транспортного средства с обработанными обычным способом тормозными роторами часто возникают вибрации и появляется неприятный шум. Торможение транспортного средства обычно приводит к вибрациям различных элементов дисковых тормозов, в частности суппорта и тормозных колодок. Энергия совершающих колебания элементов тормозного механизма передается ротору и возбуждает его колебания. Колебания возбуждаемого ротора, амплитуда которых увеличивается по мере приближения частоты колебаний к собственным частотам ротора, являются причиной возникновения неприятного шума или так называемого "визга" тормозов.When braking a vehicle with the brake rotors processed in the usual way, vibrations often occur and an unpleasant noise appears. Vehicle braking usually leads to vibrations of various elements of disc brakes, in particular calipers and brake pads. The energy of the oscillating elements of the brake mechanism is transmitted to the rotor and excites its oscillations. Oscillations of the excited rotor, the amplitude of which increases as the oscillation frequency approaches the natural frequencies of the rotor, are the cause of unpleasant noise or the so-called "squeal" of the brakes.
Снизить создаваемый тормозами при торможении шум и уменьшить вибрации ротора можно, как очевидно, за счет улучшения его демпфирующих характеристик.To reduce the noise generated by the brakes during braking and to reduce the rotor vibration, it is possible, obviously, due to the improvement of its damping characteristics.
Настоящее изобретение относится к ротору тормозного механизма с улучшенными демпфирующими характеристиками и способам его изготовления и обработки. Предлагаемый в изобретении ротор тормозного механизма имеет выполненную в виде диска часть с поверхностью трения, к которой при торможении прижимается фрикционный элемент тормоза, в частности его тормозная колодка. Поверхность трения ротора подвергают электроэрозионной обработке, улучшающей его демпфирующие характеристики. Электроэрозионная обработка поверхности трения ротора увеличивает скорость затухания колебаний и снижает добротность.The present invention relates to a rotor of a brake mechanism with improved damping characteristics and methods for its manufacture and processing. The rotor of the brake mechanism according to the invention has a part made in the form of a disk with a friction surface to which the brake friction element is pressed during braking, in particular its brake shoe. The friction surface of the rotor is subjected to electrical discharge machining, which improves its damping characteristics. Electroerosive processing of the friction surface of the rotor increases the attenuation rate of the oscillations and reduces the quality factor.
Подвергаемую электроэрозионной обработке выполненную в виде диска часть ротора тормозного механизма изготавливают из обладающего электропроводностью материала, предпочтительно из черного металла, более предпочтительно из обычного или серого чугуна или чугуна, обладающего демпфирующими свойствами. Образующая поверхности трения часть ротора может быть выполнена в виде сплошного или вентилируемого диска. Ротор тормозного механизма предпочтительно изготавливать литьем из одного материала, хотя в другом варианте его можно изготавливать и из композиционного материала, состоящего из нескольких различных материалов.Subjected to electrical discharge machining, the disk-shaped part of the rotor of the brake mechanism is made of an electrically conductive material, preferably ferrous metal, more preferably plain or gray cast iron or cast iron having damping properties. The rotor part forming the friction surface can be made in the form of a continuous or ventilated disk. The rotor of the brake mechanism is preferably made by casting from one material, although in another embodiment it can also be made from a composite material consisting of several different materials.
В настоящем изобретении предлагается также способ улучшения демпфирующих характеристик ротора тормозного механизма, который заключается в увеличении скорости затухания колебаний и/или снижении добротности путем электроэрозионной обработки поверхности ротора. Электроэрозионная обработка предпочтительно предполагает использование по крайней мере одного электрода, расстояние между которым и обрабатываемой поверхностью ротора постепенно уменьшают до возникновения между ними одного или нескольких искровых разрядов. Таким путем предпочтительно обработать поверхность трения тормозного диска, хотя электроэрозионная обработка и других поверхностей ротора также позволяет улучшить его демпфирующие характеристики.The present invention also provides a method for improving the damping characteristics of the rotor of the braking mechanism, which consists in increasing the damping rate of the oscillations and / or reducing the quality factor by EDM processing of the rotor surface. Electroerosive processing preferably involves the use of at least one electrode, the distance between which and the machined surface of the rotor is gradually reduced until one or more spark discharges occur between them. In this way, it is preferable to treat the friction surface of the brake disc, although the EDM of other surfaces of the rotor also improves its damping characteristics.
На чертежах показано:The drawings show:
на фиг.1 - поперечный разрез предлагаемого в изобретении ротора тормозного механизма,figure 1 is a cross section proposed in the invention of the rotor of the brake mechanism,
на фиг.2 - поперечный разрез выполненного по другому варианту ротора тормозного механизма,figure 2 is a cross section made in another embodiment of the rotor of the brake mechanism,
на фиг.3 - схема испытательной установки, предназначенной для испытаний ротора тормозного механизма, иfigure 3 is a diagram of a test setup intended for testing the rotor of the brake mechanism, and
на фиг.4 - графики демпфирования нескольких роторов, иллюстрирующие предлагаемый в настоящем изобретении способ улучшения демпфирующих характеристик ротора.figure 4 - graphs of the damping of several rotors, illustrating the proposed in the present invention a method of improving the damping characteristics of the rotor.
Необходимо отметить, что изобретение, если не указано иное, предполагает возможность его реализации с использованием различных конструктивных решений и различной последовательностью выполняемых операций. В этой связи необходимо также отметить, что конкретные варианты выполнения устройства и осуществления способа, представленные на чертежах и подробно рассмотренные в описании, являются лишь иллюстративными примерами возможной реализации основных принципов изобретения, изложенных в формуле изобретения. То же самое относится и к конкретно рассмотренным в описании размерам и другим физическим характеристикам, которые, если не указано иное, также не следует рассматривать как признаки, ограничивающие изобретение.It should be noted that the invention, unless otherwise indicated, suggests the possibility of its implementation using various design solutions and a different sequence of operations. In this regard, it should also be noted that the specific embodiments of the device and the implementation of the method presented in the drawings and described in detail in the description are only illustrative examples of the possible implementation of the basic principles of the invention set forth in the claims. The same applies to the dimensions and other physical characteristics specifically discussed in the description, which, unless otherwise indicated, should also not be construed as limiting the invention.
Настоящее изобретение относится к улучшению демпфирующих характеристик ротора дискового тормоза, примером которого является ротор 10, показанный на фиг.1. Ротор 10 имеет расположенную в центре ступицу 12 с внутренним отверстием и радиальным установочным фланцем 14, предназначенным для крепления ротора к приводящему во вращение колесо транспортного средства элементу трансмиссии, например приводному валику или полуоси. Внешняя стенка 16 ступицы начинается у края установочного фланца 14. Внешнюю стенку ступицы можно выполнить в виде цилиндра с осью, перпендикулярной установочному фланцу 14. Внешнюю стенку ступицы или ее отдельные участки можно также выполнить наклонными в виде части конуса или даже криволинейными. В центре установочного фланца 14 имеется отверстие 18, в которое плотно входит приводной валик или полуось колеса транспортного средства. В установочном фланце 14 выполнены крепежные отверстия 20, в которые входят не показанные на чертеже элементы крепления ротора к приводному валику или полуоси колеса транспортного средства.The present invention relates to improving the damping characteristics of a disc brake rotor, an example of which is the rotor 10 shown in FIG. The rotor 10 has a centrally located
Ротор 10 имеет также удаленную в радиальном направлении от центра фрикционную часть 22, выполненную в виде круглого фланца или тормозного диска с двумя образованными его противоположными боковыми сторонами поверхностями 24 трения - внутренней поверхностью 24а трения и наружной поверхностью 24b трения. Поверхности 24а и 24b трения тормозного диска взаимодействуют с фрикционными элементами 25 тормоза, в частности с его тормозными колодками или другими аналогичными фрикционными элементами. Тормозной диск 22 ротора 10 имеет внутренние и наружные (в радиальном направлении) края 26 и 28 соответственно. В углу между внешней стенкой 16 ступицы и внутренним краем 26 диска 22 выполнена кольцевая канавка 29. Выполненный таким образом ротор 10 обычно называют ротором со сплошным тормозным диском.The rotor 10 also has a friction part 22 radially remote from the center, made in the form of a round flange or brake disc with two friction surfaces 24 formed by its opposite lateral sides — the inner friction surface 24a and the outer friction surface 24b. The friction surfaces 24a and 24b of the brake disc interact with the
На фиг.2 показан другой вариант выполнения предлагаемого в изобретении ротора 30. Этот ротор 30 в принципе аналогичен ротору 10 и поэтому его основные элементы обозначены теми же позициями, что и основные элементы ротора 10, показанного на фиг.1. Однако в отличие от рассмотренного выше ротора со сплошным диском ротор 30 является вентилируемым, а его фрикционная часть (тормозной диск) 32 состоит из двух расположенных на некотором расстоянии друг от друга параллельных тормозных дисков. Один из этих тормозных дисков - диск 33а - является внутренним, а другой - диск 33b - наружным. Ротор имеет две поверхности трения 34а и 34b, образованные внешними сторонами внутреннего и наружного тормозных дисков 33а и 33b соответственно.Figure 2 shows another embodiment of the
Диск вентилируемого ротора имеет ребра 35, которые соединяют между собой оба тормозных диска 33а и 33b и образуют расположенные между дисками вентиляционные каналы 36, через которые при вращении ротора проходит охлаждающий воздух. Для дополнительного охлаждения ротора 10 или ротора 30 можно использовать осевые вентиляционные каналы или отверстия (не показаны), выполненные в тормозных дисках 22 или 32 ротора.The ventilated rotor disk has
Показанные на фиг.1 и 2 роторы являются иллюстрирующими, но не ограничивающими изобретение примерами его возможного осуществления, при этом подразумевается, что изобретение может использоваться и применительно к любым известным роторам, изготовленным из обладающего электропроводностью материала, в частности (но не ограничиваясь только ими) из черных металлов, серого и демпфирующего колебания чугуна. Ротор предпочтительно изготавливать целиком из одного и того же материала. Однако настоящее изобретение относится и к изготовленным из композиционных материалов, состоящих из нескольких разных материалов, роторам с подвергнутой электроэрозионной обработке частью, изготовленной из упомянутых выше материалов, обладающих электропроводностью.The rotors shown in FIGS. 1 and 2 are illustrative but not limiting of the invention examples of its possible implementation, it being understood that the invention can be applied to any known rotors made of a material having electrical conductivity, in particular (but not limited to) from ferrous metals, gray and damping vibration of cast iron. The rotor is preferably made entirely of the same material. However, the present invention relates to made from composite materials consisting of several different materials, rotors with subjected to electrical discharge machining part made from the above materials having electrical conductivity.
Роторы 10 и 30 изготавливают предпочтительно в виде обычных отливок, размеры которых незначительно (на величину припуска на обработку) отличаются от размеров готового ротора. Поверхности отливки, предпочтительно фрикционные поверхности 24а, 24b диска, затем подвергают электроэрозионной обработке до требуемых размеров (которую также называют электроискровым шлифованием). Для электроискровой обработки поверхностей, в частности поверхностей трения роторов, можно использовать, например способ и станок, предложенные в заявке на патент США 09/193063, которая включена в настоящее описание в качестве ссылки. В этой связи необходимо, однако, отметить, что для обработки предлагаемого в изобретении ротора тормозного механизма можно использовать любые известные электроэрозионные или электроискровые шлифовальные станки, в том числе станки роторного или стационарного типа, в которых обработка деталей осуществляется с помощью электроискрового разряда.The
Подвергаемый электроэрозионной обработке ротор можно дополнительно обрабатывать обычным методом либо до, либо после электроэрозионной обработки. Так, например, до электроэрозионной обработки фрикционных поверхностей 24а, 24b тормозного диска их можно подвергнуть черновой обработке обычно принятым в таких случаях методом. Кроме того, обычным методом можно обработать и другие участки ротора.The rotor subjected to electric discharge machining can be further processed by the usual method either before or after electric discharge machining. So, for example, before the EDM of the friction surfaces 24a, 24b of the brake disc, they can be subjected to roughing by the method usually adopted in such cases. In addition, other sections of the rotor can be processed in the usual way.
Роторы 10 и 30 изготавливают из обладающего электропроводностью материала, предпочтительно из черного металла или, что более предпочтительно, из обычного чугуна, наиболее предпочтительно из серого чугуна. Роторы 10 и 30 можно, например, изготавливать из заэфтектического чугуна, известного как чугун, обладающий демпфирующими свойствами, с углеродным эквивалентом (далее ЭУ) более 4,3%. У изготовленных из такого чугуна роторов предел прочности на растяжение превышает 21750 фунтов на кв. дюйм или 150 МПа. Обладающий демпфирующими свойствами чугун имеет следующий состав:The
а также в следовых количествах алюминий, титан, олово, свинец и мышьяк. Указанный выше состав обладающего демпфирующими свойствами чугуна приведен в качестве примера и не ограничивает объем изобретения, которое предполагает возможность изготовления ротора тормозного механизма из обладающего демпфирующими свойствами чугуна любого соответствующего состава.as well as trace amounts of aluminum, titanium, tin, lead and arsenic. The above composition with damping properties of cast iron is given as an example and does not limit the scope of the invention, which suggests the possibility of manufacturing a rotor of the brake mechanism from damping properties of cast iron of any corresponding composition.
В другом варианте предлагаемые в изобретении роторы можно изготавливать из любого иного соответствующего серого чугуна, в том числе из чугуна с ЭУ от 3,7 до 4,3%. В качестве примера такого чугуна можно назвать чугун, в состав которого входят следующие компоненты:In another embodiment, the inventive rotors can be made from any other suitable gray cast iron, including cast iron with EA from 3.7 to 4.3%. As an example of such cast iron can be called cast iron, which includes the following components:
Указанный выше состав чугуна не следует рассматривать как ограничивающий объем изобретения, которое предполагает возможность изготовления ротора из чугуна любого соответствующего состава.The above composition of cast iron should not be construed as limiting the scope of the invention, which suggests the possibility of manufacturing a rotor of cast iron of any appropriate composition.
Для электроэрозионной обработки роторов обычно используют электроэрозионные станки с одним или несколькими электродами, соединенными с одним или несколькими источниками электроэнергии. При установке ротора на станок этот ротор заземляют. Расстояние между обрабатываемыми поверхностями ротора, предпочтительно поверхностями 24а, 24b, 34a, 34b трения его тормозного диска, и электродом постепенно уменьшают до возникновения электрического разряда и образования искры в зазоре между электродом и поверхностью ротора. При возникновении искры происходит значительное увеличение температуры на поверхности ротора, которая достигает приблизительно 10000-12000°С. Нагревание поверхности ротора до такой температуры сопровождается испарением с нее части металла. Процесс электроэрозионной обработки ротора путем последовательного воздействия искровым разрядом на различные участки его поверхности и испарения с этих участков определенной части металла продолжается до тех пор, пока вся поверхность ротора не будет обработана до требуемых размеров. Предпочтительно электроэрозионной обработке подвергать поверхности трения тормозного диска ротора, однако и другие, обработанные таким же методом поверхности ротора улучшают его демпфирующие характеристики. В этой связи следует отметить, что настоящее изобретение не ограничено каким-либо конкретным методом электроэрозионной обработки ротора и обеспечивает возможность улучшения демпфирующих характеристик роторов при использовании любой технологии электроискрового шлифования или электроэрозионной обработки.For EDM machining of rotors, EDM machines with one or more electrodes connected to one or more electric sources are usually used. When installing the rotor on the machine, this rotor is grounded. The distance between the machined surfaces of the rotor, preferably the friction surfaces 24a, 24b, 34a, 34b of its brake disc, and the electrode are gradually reduced until an electric discharge occurs and a spark forms in the gap between the electrode and the rotor surface. When a spark occurs, there is a significant increase in temperature on the surface of the rotor, which reaches approximately 10000-12000 ° C. Heating the rotor surface to such a temperature is accompanied by the evaporation of part of the metal from it. The process of electric discharge machining of the rotor by successively applying a spark discharge to various parts of its surface and evaporating from these sections of a certain part of the metal continues until the entire surface of the rotor is processed to the required dimensions. It is preferable to expose the friction surfaces of the brake disc of the rotor by electric discharge machining, however, other surfaces of the rotor treated by the same method improve its damping characteristics. In this regard, it should be noted that the present invention is not limited to any particular method of electric discharge machining of the rotor and provides the opportunity to improve the damping characteristics of the rotors using any technology of electric spark grinding or electric discharge machining.
Обработанные электроискровым шлифованием роторы 10 и 30 обладают существенно лучшими характеристиками демпфирования по сравнению с такими же по размерам, форме и составу чугуна роторами, не подвергнутыми электроэрозионной обработке. Демпфирующие характеристики ротора можно оценить по скорости D затухания колебаний, которая характеризует снижение (ослабление) во времени интенсивности или амплитуды звуковой энергии, излучаемой колеблющимся в результате возбуждения ротором. На основании математической модели, наилучше всего описывающей ослабление амплитуды синусоидальной волны, величину D можно определить по следующей зависимости:The
D=-20log10(A/A0)/t,D = -20log 10 (A / A 0 ) / t,
где А означает амплитуду в момент времени t, A0 означает амплитуду в момент времени t=0. Скорость D затухания измеряется в дБ/с. Предпочтительно, чтобы ротор обладал большой скоростью затухания колебаний, обеспечивающей при внешнем возбуждении ротора, в частности тормозной колодкой, быстрое снижение амплитуды его колебаний. Тормоза с роторами с большой скоростью затухания меньше "визжат" при торможении и отличаются меньшим уровнем неприятного шума и вибраций.where A means the amplitude at time t, A 0 means the amplitude at time t = 0. Attenuation rate D is measured in dB / s. Preferably, the rotor has a high rate of damping of the oscillations, which ensures that the external amplitude of the rotor, in particular the brake shoe, provides a rapid decrease in the amplitude of its oscillations. Brakes with rotors with a high damping speed less "squeal" when braking and are characterized by a lower level of unpleasant noise and vibration.
Понятие добротности Q обычно используют при исследовании механических колебаний для характеристики остроты резонанса. Добротность Q можно определить по следующей формуле:The concept of Q factor is usually used in the study of mechanical vibrations to characterize the sharpness of resonance. The quality factor Q can be determined by the following formula:
Q=(27,3×f)/D,Q = (27.3 × f) / D,
где f означает резонансную (собственную) частоту колебаний ротора. Предпочтительно, чтобы ротор имел низкую добротность Q, обеспечивающую при внешнем возбуждении ротора, в частности тормозной колодкой, быстрое снижение амплитуды его колебаний. Тормоза, у которых ротор имеет низкую добротность Q, меньше "визжат" при торможении и отличаются меньшим уровнем неприятного шума и вибраций.where f means the resonant (intrinsic) rotor vibration frequency. It is preferable that the rotor has a low quality factor Q, which ensures that the external amplitude of the rotor, in particular the brake shoe, provides a rapid decrease in the amplitude of its oscillations. Brakes in which the rotor has a low Q factor, squeal less when braking and have a lower level of unpleasant noise and vibration.
Было установлено, что электроэрозионная обработка (электроискровое шлифование) поверхности ротора, предпочтительно поверхностей трения его тормозного диска, улучшает характеристики демпфирования ротора, увеличивая по сравнению с роторами, обработанными обычным методом с помощью прижимаемого к поверхности ротора инструмента, скорость D затухания колебаний и снижая добротность Q. Для сравнения скорости затухания и добротности роторов с обработанными обычным методом и электроискровым шлифованием поверхностями 24а, 24b, 34a, 34b трения проводили специальные исследования. При проведении этих исследований испытывали и сплошные, и вентилируемые роторы. Для получения более достоверных результатов роторы, подвергнутые электроэрозионной обработке, имели такую же форму, их отливали по той же технологии и из того же самого серого чугуна, что и роторы, обработанные по обычной технологии.It was found that the electrical discharge machining (spark grinding) of the rotor surface, preferably the friction surfaces of its brake disc, improves the damping characteristics of the rotor, increasing the damping rate D of oscillation and decreasing the quality factor Q To compare the attenuation speed and quality factor of the rotors with the conventional friction and
Испытания роторов проводили на специальной испытательной установке, схема которой показана на фиг.3. Для возбуждения ротора на этой установке использовали генератор, усилитель мощности и катушку индуктивности. Излучаемую возбуждаемым ротором акустическую энергию измеряли с помощью микрофона, преобразующего звуковую энергию в электрические сигналы. Микрофон соединяли с осциллографом/частотомером и анализатором спектра. При проведении опытов путем соответствующей регулировки генератора находили резонансную (собственную) частоту испытываемого ротора.Tests of the rotors were carried out on a special test setup, a diagram of which is shown in figure 3. A generator, a power amplifier, and an inductor were used to excite the rotor in this setup. The acoustic energy emitted by the rotor being excited was measured using a microphone that converts sound energy into electrical signals. The microphone was connected to an oscilloscope / frequency meter and a spectrum analyzer. When conducting experiments by appropriate adjustment of the generator, the resonant (natural) frequency of the tested rotor was found.
Затем, меняя частоту настроенного на резонанс генератора, включали анализатор. По измеряемому анализатором затухающему сигналу, излучаемому возбуждаемым ротором, определяли скорость затухания колебаний ротора. После этого, зная резонансную частоту и скорость затухания колебаний, по приведенной выше зависимости определяли добротность Q.Then, changing the frequency of the generator tuned to resonance, the analyzer was turned on. The damped signal emitted by the excited rotor measured by the analyzer determined the damping rate of the rotor vibrations. After that, knowing the resonant frequency and the decay rate of the oscillations, the Q factor was determined from the above dependence.
При испытаниях каждого ротора скорость затухания колебаний и резонансную частоту определяли в различных точках ротора, расположенных на некотором расстоянии друг от друга по окружности на поверхности трения. Полученные после усреднения результаты приведены в таблице I.When testing each rotor, the oscillation attenuation rate and the resonant frequency were determined at different points of the rotor located at a certain distance from each other around the circumference on the friction surface. The results obtained after averaging are shown in table I.
t=2,82 смd = 30.16 cm
t = 2.82 cm
Приведенные в таблице результаты свидетельствуют о том, что скорость затухания колебаний у вентилируемых, подвергнутых электроэрозионной обработке роторов составляет 189, 47 и 134,99 дБ/с, а у вентилируемых роторов, обработанных обычным методом, составляет 44,72 и 34,30 дБ/с. Следовательно, электроэрозионная обработка поверхности вентилируемых роторов позволяет увеличить скорость затухания колебаний по сравнению с роторами, изготовленными обычным методом, на 300-500%.The results presented in the table indicate that the vibration attenuation rate of ventilated, subjected to EDM rotors is 189, 47 and 134.99 dB / s, and for ventilated rotors processed by the usual method, it is 44.72 and 34.30 dB / from. Therefore, electroerosive surface treatment of ventilated rotors allows to increase the rate of damping of oscillations in comparison with rotors made by the usual method, by 300-500%.
Добротность вентилируемых роторов, подвергнутых электроэрозионной обработке, составила 124,87 и 176,60 против 673,08 и 517,52 у вентилируемых роторов, изготовленных обычным методом. Таким образом, добротность вентилируемых роторов, подвергнутых электроэрозионной обработке, на 65-82% меньше добротности вентилируемых роторов, изготовленных по обычной технологии.The quality factor of ventilated rotors subjected to EDM was 124.87 and 176.60 compared to 673.08 and 517.52 for ventilated rotors manufactured by the usual method. Thus, the quality factor of ventilated rotors subjected to electrical discharge machining is 65-82% less than the quality factor of ventilated rotors made by conventional technology.
После испытаний ротора под номером 43187-4еdm/шлифованный его подвергнутая электроэрозионной обработке поверхность трения обрабатывали на обычном станке, в частности на токарном. Обработанный на токарном станке ротор, у которого с поверхности трения был снят металл толщиной 0,0102 см, под номером "43187-4еdm/после токарной обработки" еще раз испытывали на испытательной установке описанным выше способом. Проведенные испытания, в результате которых было установлено, что скорость затухания колебаний обработанного на токарном станке ротора составляет 199,83 дБ/с, а добротность Q составляет 17,76, показали, что полученный в результате электроэрозионной обработки поверхности ротора эффект, проявляющийся в улучшении его демпфирующих характеристик, сохраняется даже при последующей обработке части поверхности ротора по обычной технологии. Указанную выше толщину слоя снимаемого с поверхности трения ротора металла (0,0102 см) следует считать величиной иллюстрирующей, но не ограничивающей настоящее изобретение. Такой же с точки зрения демпфирующих характеристик эффект может быть получен и при любой приемлемой, превышающей 0,00254 см толщине слоя металла, снимаемого с поверхности ротора обычным методом. Описанный выше эффект улучшения демпфирующих характеристик вентилируемых роторов, достигаемый за счет их электроэрозионной обработки, распространяется не только на роторы, изготовленные из чугуна, обладающего демпфирующими свойствами, но и на роторы, изготовленные литьем из любого чугуна, в том числе из серого чугуна.After testing the rotor under the number 43187-4 edm / polished, its friction surface subjected to electroerosion processing was processed on a conventional machine tool, in particular a turning one. The rotor processed on a lathe, in which a metal thickness of 0.0102 cm was removed from the friction surface, under the number "43187-4 edm / after turning", was once again tested on a test setup as described above. The tests performed, as a result of which it was found that the attenuation rate of the oscillations of the rotor processed on a lathe is 199.83 dB / s, and the Q factor is 17.76, showed that the effect resulting from the EDM treatment of the rotor surface is manifested in its improvement damping characteristics, is preserved even during subsequent processing of part of the surface of the rotor by conventional technology. The aforementioned layer thickness of the metal rotor removed from the friction surface (0.0102 cm) should be considered a value that illustrates but does not limit the present invention. The same effect from the point of view of damping characteristics can also be obtained for any acceptable metal layer removed from the rotor surface by a conventional method exceeding 0.00254 cm. The above-described effect of improving the damping characteristics of ventilated rotors, achieved due to their electrical discharge machining, applies not only to rotors made of cast iron having damping properties, but also to rotors made by casting from any cast iron, including gray cast iron.
У подвергнутого электроэрозионной обработке сплошного ротора скорость затухания колебаний составляет 58,79 дБ/с против 33,90 дБ/с у обработанного по обычной технологии ротора. Таким образом, скорость затухания колебаний у сплошного ротора, подвергнутого электроэрозионной обработке, на 78% больше, чем у сплошного ротора, изготовленного по обычной технологии.The continuous rotor subjected to electroerosive treatment has an oscillation damping rate of 58.79 dB / s versus 33.90 dB / s for a rotor processed by conventional technology. Thus, the damping rate of oscillations of a continuous rotor subjected to electric discharge machining is 78% higher than that of a continuous rotor manufactured by conventional technology.
Добротность обработанного электроэрозионным способом сплошного ротора составляет 493,11 против 892,08 у ротора, обработанного обычным методом. Следовательно, добротность подвергнутого электроэрозионной обработке сплошного ротора на 45% меньше, чем у ротора, изготовленного по обычной технологии. Описанный выше эффект улучшения демпфирующих характеристик сплошных роторов, достигаемый за счет их электроэрозионной обработки, распространяется на роторы, изготовленные литьем из любого чугуна, в том числе и на роторы, изготовленные из чугуна, обладающего демпфирующими свойствами.The quality factor of an electro-erosion-treated continuous rotor is 493.11 versus 892.08 for a rotor treated by the conventional method. Consequently, the quality factor of a continuous rotor subjected to electric discharge machining is 45% less than that of a rotor manufactured by conventional technology. The above-described effect of improving the damping characteristics of continuous rotors, achieved due to their electrical discharge machining, extends to rotors made by casting from any cast iron, including rotors made from cast iron having damping properties.
Для оценки эффективности электроэрозионной обработки проводили испытания с другой группой тормозных роторов. Для проведения этих испытаний изготавливали сплошной ротор, не отличающийся по размерам и составу чугуна от описанного выше сплошного ротора. Для этого ротора с обработанными обычным методом поверхностями трения по описанной выше методике определяли скорость затухания колебаний и добротность. После электроэрозионной обработки поверхностей трения еще раз измерили скорость затухания колебаний и добротность. Полученные результаты приведены ниже в таблице II.To assess the effectiveness of electric discharge machining, tests were carried out with another group of brake rotors. To carry out these tests, a solid rotor was made that did not differ in size and composition of cast iron from the solid rotor described above. For this rotor with friction surfaces treated by the usual method, the vibration damping rate and the quality factor were determined using the method described above. After EDM processing of friction surfaces, the vibration damping rate and the Q factor were once again measured. The results are shown below in table II.
Из приведенных в таблице данных следует, что электроэрозионная обработка предварительно обработанных по обычной технологии поверхностей трения отлитого из чугуна сплошного ротора увеличивает скорость затухания колебаний более чем на 300%. Электроэрозионная обработка положительно сказывается и на добротности ротора с обработанными до этого обычным методом поверхностями трения, которая в результате такой обработки снижается приблизительно на 68%.From the data given in the table it follows that electroerosive processing of friction surfaces previously cast using a conventional technology of a cast rotor cast from cast iron increases the damping rate of oscillations by more than 300%. Electroerosive processing also has a positive effect on the quality factor of the rotor with friction surfaces previously processed by the usual method, which as a result of such processing is reduced by approximately 68%.
По описанной выше методике проводили испытания и с вентилируемым ротором 30, не отличающимся по своим размерам от описанного выше вентилируемого ротора, но изготовленного литьем из чугуна такого же состава, что и описанный выше сплошной ротор 10. Для этого ротора с обработанными обычным методом поверхностями трения по описанной выше методике определяли скорость затухания колебаний и добротность. После электроэрозионной обработки поверхностей трения еще раз измеряли скорость затухания колебаний и добротность. Полученные результаты приведены ниже в таблице III.The tests described above were carried out with the ventilated
(дБ/с)Oscillation Attenuation Rate
(dB / s)
(ДБ/с)Oscillation Attenuation Rate
(DB / s)
Из приведенных в таблице данных следует, что электроэрозионная обработка предварительно обработанных по обычной технологии поверхностей трения отлитого из чугуна вентилируемого ротора увеличивает скорость затухания колебаний более чем на 360%. Электроэрозионная обработка также положительно сказывается и на добротности ротора с обработанными до этого обычным методом поверхностями трения, которая в результате такой обработки снижается приблизительно на 73%.From the data given in the table it follows that electroerosive processing of friction surfaces previously cast according to the usual technology of the ventilated rotor cast from cast iron increases the rate of vibration damping by more than 360%. Electrical discharge machining also has a positive effect on the quality factor of the rotor with friction surfaces previously treated by the usual method, which as a result of such processing is reduced by approximately 73%.
В результате проведенных исследований было также установлено, что электроэрозионная обработка (электроискровое шлифование) поверхности ротора, предпочтительно поверхностей трения его тормозного диска, улучшает характеристики демпфирования ротора, увеличивая по сравнению с литыми роторами, не обработанными обычным методом с помощью прижимаемого к поверхности ротора инструмента, скорость D затухания колебаний и снижая добротность Q. Для определения влияния электроэрозионной обработки на характеристики демпфирования ротора использовали вентилируемый ротор 30, не отличающийся по размерам от описанного выше вентилируемого ротора и изготовленный из имеющего описанный выше состав чугуна, обладающего демпфирующими свойствами. Вначале по описанной выше методике определяли скорость затухания колебаний и добротность Q исходного литого (не подвергнутого электроэрозионной обработке) ротора. После этого поверхности трения испытанного литого ротора подвергали электроэрозионной обработке по описанной выше технологии. Затем определяли скорость затухания колебаний и добротность Q подвергнутого электроэрозионной обработке ротора. Полученные в результате испытаний данные приведены ниже в таблице IV.As a result of the studies, it was also found that electrical discharge machining (spark grinding) of the rotor surface, preferably the friction surfaces of its brake disc, improves the damping characteristics of the rotor, increasing the speed compared to cast rotors not processed by the usual method with the tool pressed against the surface of the rotor D damping oscillations and reducing the quality factor Q. To determine the effect of EDM on the damping characteristics of the rotor, use Ali ventilated
Проведенные опыты показали, что электроэрозионная обработка повышает скорость затухания колебаний в изготовленных из обладающего демпфирующими свойствами чугуна роторах с вентилируемыми поверхностями трения. У роторов, подвергнутых электроэрозионной обработке после их обработки по обычной технологии, скорость затухания колебаний увеличилась на 295-325%. При этом добротность снизилась соответственно на 67-70%.The experiments showed that EDM increases the rate of damping of vibrations in rotors with ventilated friction surfaces made of cast iron having damping properties. In rotors subjected to electric discharge machining after their processing by conventional technology, the rate of damping of the oscillations increased by 295-325%. At the same time, the quality factor decreased by 67-70%, respectively.
Для оценки эффективности предлагаемого в изобретении способа улучшения демпфирующих характеристик роторов изготавливали еще одну партию сплошных и вентилируемых роторов, которые испытывали по другой методике. Все роторы этой партии были изготовлены литьем по одной и той же технологии из одного и того же серого чугуна. Роторы с обработанными по обычной технологии поверхностями трения сравнивали по своим демпфирующим свойствам с роторами, у которых поверхности трения были подвергнуты электроэрозионной обработке.To evaluate the effectiveness of the method of improving the damping characteristics of the rotors proposed in the invention, another batch of continuous and ventilated rotors was manufactured, which were tested using a different method. All rotors of this batch were made by casting using the same technology from the same gray cast iron. Rotors with friction surfaces treated by conventional technology were compared in terms of their damping properties to rotors in which friction surfaces were subjected to EDM.
Каждый из роторов этой партии подвешивали на струне, пропущенной через выполненное в роторе отверстие. Висящий на конце струны и совершающий свободные колебания независимо от опоры струны ротор обычно называют свободно подвешенным ротором. Демпфирование или затухание колебаний свободно подвешенного ротора определяется только демпфирующими свойствами материала ротора и частично сопротивлением воздуха.Each of the rotors of this batch was suspended on a string passed through a hole made in the rotor. A rotor hanging at the end of a string and oscillating independently of a string support is usually called a freely suspended rotor. The damping or attenuation of oscillations of a freely suspended rotor is determined only by the damping properties of the rotor material and partially by the air resistance.
В подвешенный на струне ротор ударяли специальным молотком с расположенным на конце динамометром. Колебания ротора измеряли небольшим акселерометром, закрепленным на поверхности ротора. Акселерометр измерял колебания ротора в направлении, перпендикулярном его поверхности. Во время испытаний в цифровом виде регистрировали изменение во времени силы удара и реакции ротора и проводили спектральный анализ. Результаты опытов приведены ниже в таблице V.A rotor suspended from a string was hit with a special hammer with a dynamometer located at the end. Rotor oscillations were measured with a small accelerometer mounted on the surface of the rotor. The accelerometer measured the oscillations of the rotor in the direction perpendicular to its surface. During the tests, the change in time of the impact force and the reaction of the rotor was recorded in digital form and spectral analysis was performed. The results of the experiments are shown below in table V.
Приведенные в таблице V данные, несколько искаженные из-за снятия металла с части поверхности трения роторов №№1-4, свидетельствуют о том, что электроэрозионная обработка ротора увеличивает скорость затухания колебаний и снижает добротность Q.The data given in table V, somewhat distorted due to the removal of metal from a part of the friction surface of rotors No. 1-4, indicate that the EDM of the rotor increases the rate of attenuation of oscillations and reduces the quality factor Q.
На фиг.4 приведены графики, иллюстрирующие во времени процесс затухания колебаний роторов №№1-4. Чем быстрее затухают колебания ротора, тем выше его демпфирование. Скорость затухания колебаний подвергнутого электроэрозионной обработке вентилируемого ротора №1 на 200% выше, чем у вентилируемого ротора №2, изготовленного по обычной технологии. Скорость затухания колебаний сплошного ротора №3, подвергнутого электроэрозионной обработке, на 28% больше, чем у сплошного ротора №4, изготовленного по обычной технологии. Соответствующим образом электроэрозионная обработка уменьшила и добротность.Figure 4 shows graphs illustrating in time the process of damping the oscillations of the rotors No. 1-4. The faster the rotor vibrations damp, the higher its damping. The attenuation rate of the vibrations of the No. 1 ventilated rotor subjected to electrical discharge machining is 200% higher than that of the No. 2 ventilated rotor manufactured by conventional technology. The attenuation rate of oscillations of a continuous rotor No. 3, subjected to electrical discharge machining, is 28% higher than that of a continuous rotor No. 4, manufactured by conventional technology. Accordingly, EDM also reduced the quality factor.
Claims (60)
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US16387199P | 1999-11-05 | 1999-11-05 | |
US60/163,871 | 1999-11-05 | ||
US18344600P | 2000-02-18 | 2000-02-18 | |
US60/183,446 | 2000-02-18 | ||
US09/662,452 | 2000-09-14 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002113773A RU2002113773A (en) | 2004-03-20 |
RU2260725C2 true RU2260725C2 (en) | 2005-09-20 |
Family
ID=36481387
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002113773/11A RU2260725C2 (en) | 1999-11-05 | 2000-11-03 | Damping rotor for disk brake |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2260725C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2467220C2 (en) * | 2008-06-19 | 2012-11-20 | Сканиа Св Аб | System containing hub assembly and brake disk |
US9133534B2 (en) | 2010-06-11 | 2015-09-15 | Rassini Frenos, S.A. De C.V. | Magnetic and electrical processing of metals, metal alloys, metal matrix composite parts and components |
-
2000
- 2000-11-03 RU RU2002113773/11A patent/RU2260725C2/en active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2467220C2 (en) * | 2008-06-19 | 2012-11-20 | Сканиа Св Аб | System containing hub assembly and brake disk |
US9133534B2 (en) | 2010-06-11 | 2015-09-15 | Rassini Frenos, S.A. De C.V. | Magnetic and electrical processing of metals, metal alloys, metal matrix composite parts and components |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2002113773A (en) | 2004-03-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2389738C (en) | Damped disc brake rotor | |
JP4600306B2 (en) | Brake disc for railway vehicles | |
KR100858316B1 (en) | A constant-velocity joint for a driven wheel | |
CA1171367A (en) | Ventilated disk brake | |
TWI392609B (en) | Railway vehicles with brake discs | |
CA1238870A (en) | Disc brake | |
RU2260725C2 (en) | Damping rotor for disk brake | |
Ananthapadmanaban et al. | An investigation of the role of surface irregularities in the noise spectrum of rolling and sliding contacts | |
EP0169998B1 (en) | Disc brake pad | |
US7286643B2 (en) | X-ray tube target balancing features | |
US11118644B2 (en) | Vibration-damping and noise-reducing brake disc | |
US6261153B1 (en) | Apparatus and method of machining brake components | |
US3204134A (en) | Rotor and shaft assembly | |
US20010040075A1 (en) | Method of increasing the length and thickness of graphite flakes in a gray iron brake rotor | |
US6009980A (en) | Ductile iron vehicle hub and method for producing same | |
JPH0140305Y2 (en) | ||
JPS60237234A (en) | Disc rotor for disc brake | |
US11655864B2 (en) | Noise reducing brake pads | |
JPS63308234A (en) | Disc brake rotor | |
JP2003227529A (en) | Disk brake | |
JP4270697B2 (en) | Disc rotor | |
JP2001227571A (en) | Disk rotor for disk brake | |
CA2401314A1 (en) | Apparatus and method of machining brake components | |
JP3533760B2 (en) | Disc brake and method of manufacturing the same | |
JPS62251403A (en) | Rotor having center hole |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20100802 |