Dinâmica de frenagem e análise do comportamento térmico de discos de freio BAJA SAE
Abstract
A segurança de veículos comerciais e veículos baja SAE projetados por
estudantes depende significativamente dos sistemas de freio. Nesse sentido,
como parte de um projeto conduzido pelo Centro de Tecnologia (CT) da
Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), a Bombaja se dedica à
pesquisa, projeto e dimensionamento de um protótipo monoposto OFF-ROAD,
incluindo o sistema de freios. O princípio de funcionamento básico de dinâmica
de frenagem consiste em converter a energia cinética do veículo em energia
térmica, dissipando-a nos discos de freio. No entanto, a possibilidade de o
sistema de freios atingir altas temperaturas representa um risco para o seu
funcionamento, podendo resultar na perda de eficiência de frenagem, fadiga
térmica e evaporação do fluido de freio. Dessa forma, o presente projeto tem
como objetivo analisar o comportamento térmico de um disco de freio dianteiro
do protótipo BJ20, a fim de compreender de forma mais aprofundada a
dissipação térmica do sistema e estudar as curvas de aquecimento e
resfriamento durante a utilização do veículo. Este trabalho propõe fazer uma
análise térmica de três geometrias de discos de freio de um veículo baja SAE,
através de método analítico, método numérico por meio do software comercial
de elementos finitos ANSYS e pelo método experimental. As três geometrias
analisadas foram comparadas com base em dois materiais diferentes, o aço
SAE 1045 e aço inoxidável 304. Primeiramente buscou-se fazer uma revisão
bibliográfica a respeito dos diferentes tipos de freio e da dinâmica de frenagem,
assim como da geração e dissipação de calor. Após, calculos analíticos da
dinâmica de frenagem e parâmetros da transferência de calor foram obtidos.
Os procedimentos de análise foram referentes a uma frenagem de emergência
em pista de alto atrito, 20 ciclos consecutivos de frenagem em pista de alto
atrito e um teste em pista de enduro no baixo atrito. Os dados analíticos foram
comparados com os dados numéricos e, por fim, em pista, foram coletadas as
temperaturas reais em que o disco de freio atingiu experimentalmente.
Comparando os materiais percebeu-se o melhor desempenho dos discos
fabricados em aço SAE 1045, visto que apresentou menor temperatura máxima
por possuir uma maior condutividade térmica comparada ao aço inoxidável
304. Analisando geometrias, o disco que possuiu melhor desempenho térmico
foi o disco do BJ15 enquanto o disco que atingiu as maiores temperaturas foi o
disco do BJ14.
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- TCC Engenharia Mecânica [114]