Brake discs: A technological review from its analysis and assessment

Abstract

Braking systems are undoubtedly the most important component for road safety, since it determines the total or partial stop of a vehicle and, therefore, guarantees the physical integrity of passengers. Normally, the front brake discs and the remaining percentage absorb 70% of the kinetic energy produced within a vehicle by the rear brake discs, which tend to have the formof a drum brake. These systems benefit from friction to stop a moving vehicle, under the umbrella of hydraulic pressure that pushes the brake pads against the iron-cast disk. In this document, concepts of famous authors around the world on analysis and evaluation of brake discs are provided, which are carried out using a descriptive methodology and an estimation of the characteristics of the brake disc. The review is carried out in computer assisted design through several existing CAD software in the industry, as the main methodology applied to the development of certain research projects, where different geometric characteristics of the brake discs are considered, as well as problems related to wear and corrosion. This research project has shown that it is vital to incorporate existing computer assisted design software to predict performance, improve components and optimize the functionality of the brake system. In this way, road traffic safety and systems efficiency are achieved, which are a matter of great importance for the industry. It is vital to analyze brake systems through Finite Element Analysis (FEA), with the intention of achieving a broader vision of its performance, since the information collected reveals that the geometric characteristics of the brake and cooling ducts influence the heat dissipation. It depends on the form, the type of material and the application, the heat generated between the pad and the brake. Therefore, the heat is dissipated rapidly according to the analysis performed mathematically by the researchers, which are compared with the made in computer assisted design software.

Los sistemas de frenos son, sin duda, el componente más importante para la seguridad vial, dado que determina la detención total o parcial de un vehículo y, por lo tanto, garantiza la integridad física de los pasajeros. Normalmente, el 70 % de la energía cinética producida dentro de un vehículo es absorbida por los discos de freno delanteros, y el porcentaje restante por los discos de freno hacia atrás, que tiende a tener forma de freno de tambor. Estos sistemas se benefician de la fricción para detener un vehículo en movimiento, bajo el paraguas de la presión hidráulica que empuja las pastillas de freno contra el disco fundido con hierro. En el presente documento, se proporcionan conceptos de autores famosos en todo el mundo obre análisis y evaluación de discos de freno, que se realizan mediante una metodología descriptiva y una estimación de las características del disco de freno. La revisión se lleva a cabo en diseño asistido por computadora a través de varios softwares CAD existentes en la industria, como la principal metodología aplicada al desarrollo de ciertos proyectos de investigación, donde se tienen en cuenta distintas características geométricas de los discos de freno, así como problemas relacionados con el desgaste y la corrosión. Este proyecto de investigación ha demostrado que es vital incorporar el software de diseño asistido por computadora existente para predecir el rendimiento, mejorar los componentes y optimizar la funcionalidad del sistema de frenos. De esta forma, se logran la seguridad del tráfico vial y la eficiencia de los sistemas, que son una cuestión de gran importancia para la industria. Es vital analizar los sistemas de frenos a través del Análisis de Elementos Finitos (AEF), con la intención de alcanzar una visión más amplia de su desempeño, ya que la información recopilada revela que las características geométricas de los conductos de freno y enfriamiento influyen en la disipación del calor. Depende de la forma, el tipo de material y la aplicación, el calor generado entre la almohadilla y el freno. Por lo tanto, el calor se disipa rápidamente de acuerdo con el análisis realizado matemáticamente por los investigadores, que se comparan con los realizados en el software de diseño asistido por computadora.