Noise and vibration analysis of a drum brake used in heavy commericial trucks

Abstract

Heavy commercial duty vehicles have been used to for many years. High energy dissipation is required to stop these types of vehicles. Selection of brake type is related with the brake resists to this physical and environment conditions and also comfortability of drivers and passengers. Brake squeal is the most common costumer complaint for brake systems. This problem is main interest and tackled in many ways. In this thesis, vibration characteristics of the heavy commercial duty brake system, which is a drum brake, is studied by Finite Element Method to analyze the brake squeal. Natural frequencies and mode shapes of drum and shoe which are in frictional contact are determined by using ANSYS. Block Lanczos solver is preferred for this analysis. Experimental modal tests are accomplished to compare finite element results with experimental ones. Then, the noise characteristics of the brake system are obtained by performing a series dynamometer tests. In these experiments, four parameters are selected to investigate the decreasing and eliminating the noise. The selected parameters are deceleration rate, pressure, temperature and friction coefficients. The results are presented in tables and graphs.

Ağır ticari görev araçları uzun yıllardan beri kullanılmaktadır. Bu tür araçları durdurmak için yüksek enerji dağılımı gereklidir. Fren tipinin seçimi, frenin bu fiziksel ve çevre koşullarına; ayrıca sürücü ve yolcuların konforu ile ilgilidir. Fren sistemleri için fren çığlığı en yaygın müşteri şikayetidir. Bu sorun ana ilgi konusudur ve birçok yönden ele alınmaktadır. Bu tez çalışmasında, tamburlu freni olan ağır ticari fren sisteminin titreşim karakteristikleri, fren çığlığını incelemek için Sonlu Elemanlar Yöntemi ile çalışılmıştır. Sürtünmeli temasta olan tambur ve balataların doğal frekansları ve titreşim şekilleri ANSYS kullanılarak belirlenmştir. Bu analiz için Block Lanczos çözücü tercih edilmiştir. Sonlu eleman sonuçlarını deneysel olanlarla karşılaştırmak için deneysel modal testler gerçekleştirilmiştir. Ardından, fren sisteminin gürültü karakteristikleri bir dizi dynamometer testi yapılarak elde edilmiştir. Bu deneylerde, gürültüyü azaltmak ve ortadan kaldırmak için dört parametre seçilmiştir. Seçilen parametreler yavaşlama hızı, basınç, sıcaklık ve sürtünme katsayılarıdır. Elde edilen sonuçlar tablo ve grafiklerde sunulmuştur.