Thermodynamic analysis of an automotive brake disc with ventilation pillars NACA type 66-209

Introducción: El sistema de frenado de un automóvil debe trabajar en forma segura y predecible en cualquier circunstancia, lo cual implica disponer de un nivel estable de fricción, en cualquier condición de temperatura, humedad y salinidad del medio ambiente. Para un correcto diseño y operación de los discos de freno, es necesario considerar diferentes aspectos, tales como la geometría, el tipo de material, la resistencia mecánica, la temperatura máxima, la deformación térmica, la resistencia al agrietamiento, entre otros. Objetivo: En el presente trabajo se realizó el análisis del sistema de freno a partir del pedal como inicio de los cálculos de cinética y dinámica de los elementos constitutivos y de esta manera simular el comportamiento de un freno automotriz con pilares de ventilación tipo NACA 66-209. Metodología: El desarrollo de la investigación se llevó a cabo mediante la ejecución de un Análisis de Elementos Finitos (FEA) con la ayuda del Software SolidWorks Simulation, donde se llevó a cabo el modelo geométrico del disco con la finalidad de identificar los elementos sometidos a máximas variaciones de temperatura. Resultados: Los resultados obtenidos demuestran que con los cálculos matemáticos se logró validar el correcto funcionamiento de sistema de frenado a diferentes condiciones de operación, con lo que se pudo optimizar este tipo de geometría para los discos ayudando a la evacuación más rápida de calor respecto a otros tipos de frenos de disco. Conclusiones: Los resultados demuestran que estos sistemas trabajan en condiciones óptimas siempre garantizando altos niveles de seguridad y operación en comparación con otros tipos de geometrías, además de poder determinar sus condiciones de funcionamiento en diferentes condiciones de trabajo.Introduction− The braking system of a car must work safely and predictably under any circumstance. This implies having a stable level of friction in any condition of temperature, humidity and salinity of the environment. For a correct design and operation of the brake discs, it is necessary to consider different as-pects, such as geometry, type of material, mechanical resistance, maximum temperature, thermal deforma-tion, resistance to cracking, among others.Objective−In the present work, the analysis of the brake system from the pedal was carried out as the beginning of the kinetic and dynamic calcula-tions of the constituent elements and, in this way, simulate the behavior of an automotive brake with NACA 66-209.Methodology−The development of the investiga-tion was carried out by means of the execution of a Finite Element Analysis (FEA) with the help of the SolidWorks Simulation Software. The geometric model of the disk was carried out in order to identify the elements submitted to maximum temperature variations.Results− The results correspond to the numerical results of the tests that were carried out, in this case, optimizing the disc geometry type so as to aid in a faster heat evacuation of disc brakes.Conclusions−These systems work in optimal con-ditions, that is to say: speed of 80 Km/h and in an environment of 22 °C, generating a braking tempera-ture of 60.5 °C. These values guarantee high levels of safety and operation compared to other geometry types. In addition, operating conditions under differ-ent working conditions can be determined