“Bicentenário da Independência: 200 anos de ciência, tecnologia e inovação no Brasil e 96 anos de contribuição da UFV”.
8 a 10 de novembro de 2022
Trabalho 16390
| ISSN | 2237-9045 |
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| Instituição | Universidade Federal de Viçosa |
| Nível | Graduação |
| Modalidade | Pesquisa |
| Área de conhecimento | Ciências Exatas e Tecnológicas |
| Área temática | Engenharia mecânica |
| Setor | Departamento de Engenharia de Produção e Mecânica |
| Conclusão de bolsa | Não |
| Apoio financeiro | FUNARBE, Outros |
| Primeiro autor | Júlio Barros Lima |
| Orientador | GEICE PAULA VILLIBOR |
| Outros membros | Arthur Vinícius Ribeiro França, Bernardo Kreischer de Macedo Sartori, Iago Paiva Ottoni, Igor de Paula Mendes |
| Título | Análise térmica do disco de freio de um veículo off-road tipo baja |
| Resumo | Um dos fatores mais relevantes para um sistema de freios a disco é sua capacidade de dissipar o calor gerado durante a frenagem. Para um veículo de competição tipo baja, há uma troca constante de componentes, como o disco de freio. Esse item está diretamente ligado à segurança, o que torna necessária uma atenção especial ao seu projeto para que não ocorra perda de desempenho, devido ao superaquecimento (fading). Dessa forma, objetivou-se com o presente trabalho realizar a análise térmica do disco de freio para guiar o projeto da equipe UFVbaja, evitando que o disco atinja temperaturas próximas de 320 oC, o que garante que o sistema não sofra fading. Segundo Limpert (2011), a temperatura crítica para os discos se dá em frenagens repetidas, e não em uma frenagem de emergência. Assim, foi analisada a situação crítica de descida de serra e frenagens constantes, com um piloto de 109 kg. Para o cálculo das condições de contorno foi considerada que toda energia cinética do carro é convertida em energia térmica através do atrito pastilha/disco e a forma de resfriamento do calor ocorre por convecção forçada, sendo as perdas por condução e radiação desprezíveis. Desse modo, foi possível calcular a potência térmica gerada na região de contato das pastilhas. Foi utilizado o software Ansys Workbench® no qual foi realizadas uma análise transiente, variando a potência térmica gerada nos intervalos de tempo para, simular a condição desejada repetidas vezes. Além disso, foi definida uma temperatura inicial de 22 ºC e um coeficiente convectivo de 250W/M².ºC. Foi observado no gráfico que mostra a taxa de resfriamento ao longo do tempo, que após 28 frenagens o disco atinge a temperatura máxima de 316 ºC. Com este resultado, foi proposto alterações no modelo para melhorar a dissipação de calor no disco e se afastar ainda mais da temperatura de fading. Após um processo iterativo de mudança na disposição dos alívios e realização da análise estática, foi possível obter um modelo que atendeu as exigências estruturais do projeto e atingiu na simulação uma temperatura máxima de 294 oC. Com isso, foi obtido uma dissipação de calor 7% mais eficiente e uma redução de massa de 130g em relação ao último modelo, projetado pela equipe. Ainda, foi feito um teste prático com auxílio de um termômetro infravermelho para obter a temperatura máxima do disco na situação de maior estresse térmico, a qual apresentou um erro próximo de 8% e valores inferiores aos obtidos na simulação. Esta diferença era esperada e é considerada razoável para validar o modelo, dado à variabilidade dos parâmetros e do processo de medição. Dessa forma, conclui-se que os resultados obtidos foi relevante e contribuiu para o projeto de um disco de freio mais confiável para a equipe. |
| Palavras-chave | Metodologia de projeto, Freio a disco, Fading |
| Forma de apresentação..... | Painel |
| Link para apresentação | Painel |
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