The aim of the discussion is to present an innovative tool useful for the verification and certification of wheel and brake system both in the automotive and aerospace fields. The peculiarities that make Br.A.D., acronym of Brembo Aerospace/Automotive Dynamometer, architecture innovative and unique are presented. The discussion, divided symmetrically in the aerospace and automotive field, proposes an initial phase of design and assessment of new components. The system is reproduced numerically to identify and prevent criticalities during tests, with models of increasing complexity. The purpose of numerical simulations is also the analysis of the influence of system characteristics on final results. The tests during braking maneuvers are described and the experimental data are collected and presented in the variables of interest. The innovative indoor test rig provides the direct measurement of factors such as the deceleration to which the vehicle under test is subjected, the longitudinal force transmitted on the contact patch and the moment due to rolling resistance. This allows, through appropriate manipulations of the measurements obtained by the experimental tests, to calculate not only the power dissipated by the complete system but also that dissipated by the brake only. The experimental results showed a significant contribution of the wheel in dissipating energy during braking. In aerospace, more than 30% of the total dissipated power is given by the wheel. Measurement uncertainty analysis led to excellent results. In the automotive sector, an additional step of complexity and innovation is represented by the adoption of the complete suspension system to better reproduce the quarter car vehicle dynamics during braking. The hypothesis of pure rolling condition is relaxed and slippage is monitored. Sensitivity analysis is performed to identify the effect of parameters such as vertical load, brake pressure, tyre pressure on power dissipation. The result obtained in terms of dissipated power are unreferenced and significant both in the automotive and aerospace field, because of its important influence on brake durability assessment and on power management of the brake & wheel system.
Lo scopo della discussione è presentare uno strumento innovativo utile per la verifica e la certificazione del sistema ruota & freno sia nel settore automobilistico che aerospaziale. Vengono presentate le peculiarità che rendono la struttura del Br.A.D., acronimo di Brembo Aerospace/Automotive Dynamometer, innovativa e unica. La discussione, suddivisa simmetricamente nel campo aerospaziale e automobilistico, propone una fase iniziale di progettazione e verifica di nuovi componenti. Il sistema viene riprodotto numericamente per identificare e prevenire criticità durante i test con modelli di crescente complessità. Lo scopo delle simulazioni numeriche è anche l'analisi dell'influenza delle caratteristiche del sistema sui risultati finali. Sono descritti i test durante le manovre di frenata e i dati sperimentali vengono raccolti e presentati nelle variabili di interesse. L'innovativo banco prova interno fornisce la misura diretta di fattori quali la decelerazione a cui è sottoposto il veicolo in prova, la forza longitudinale trasmessa all’impronta di contatto e il momento dovuto alla resistenza al rotolamento. Ciò consente, attraverso opportune manipolazioni delle misurazioni ottenute dai test sperimentali, di calcolare non solo la potenza dissipata dal sistema completo ma anche quella dissipata solo dal freno. I risultati sperimentali hanno mostrato un contributo significativo della ruota nella dissipazione di potenza durante la frenata. Nel settore aerospaziale, oltre il 30% della potenza dissipata totale è data dalla ruota. L'analisi dell'incertezza delle misurazioni ha portato a risultati eccellenti. Nel settore automobilistico, un ulteriore step di complessità e innovazione è rappresentato dall'adozione del sistema di sospensione completo per riprodurre meglio la dinamica del quarto di automobile durante la frenata. L'ipotesi di condizione di puro rotolamento è rilassata e lo slittamento è monitorato. L'analisi di sensibilità viene eseguita per identificare l'effetto di parametri come carico verticale, pressione del freno, pressione dello pneumatico sulla dissipazione di potenza. I risultati ottenuti in termini di potenza dissipata non trovano corrispondenza in letteratura e risultano significativi sia nel settore automobilistico che aerospaziale, a causa della sua importante influenza sulla valutazione della durabilità dei freni e sulla gestione della potenza del sistema frenante e delle ruote.
New dynamometer for the experimental study of the power dissipated by brake and pneumatic tyre
DE CAO, EMANUELE
2018/2019
Abstract
The aim of the discussion is to present an innovative tool useful for the verification and certification of wheel and brake system both in the automotive and aerospace fields. The peculiarities that make Br.A.D., acronym of Brembo Aerospace/Automotive Dynamometer, architecture innovative and unique are presented. The discussion, divided symmetrically in the aerospace and automotive field, proposes an initial phase of design and assessment of new components. The system is reproduced numerically to identify and prevent criticalities during tests, with models of increasing complexity. The purpose of numerical simulations is also the analysis of the influence of system characteristics on final results. The tests during braking maneuvers are described and the experimental data are collected and presented in the variables of interest. The innovative indoor test rig provides the direct measurement of factors such as the deceleration to which the vehicle under test is subjected, the longitudinal force transmitted on the contact patch and the moment due to rolling resistance. This allows, through appropriate manipulations of the measurements obtained by the experimental tests, to calculate not only the power dissipated by the complete system but also that dissipated by the brake only. The experimental results showed a significant contribution of the wheel in dissipating energy during braking. In aerospace, more than 30% of the total dissipated power is given by the wheel. Measurement uncertainty analysis led to excellent results. In the automotive sector, an additional step of complexity and innovation is represented by the adoption of the complete suspension system to better reproduce the quarter car vehicle dynamics during braking. The hypothesis of pure rolling condition is relaxed and slippage is monitored. Sensitivity analysis is performed to identify the effect of parameters such as vertical load, brake pressure, tyre pressure on power dissipation. The result obtained in terms of dissipated power are unreferenced and significant both in the automotive and aerospace field, because of its important influence on brake durability assessment and on power management of the brake & wheel system.| File | Dimensione | Formato | |
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