Anpassa bromsar efter behov, nu med excelark

Det verkar ofta handla om att man ska ha så stora bromsar som möjligt, därför har jag försökt
som glad amatör räkna lite på detta. Man vill ha låg roterande massa och låg fjädrad massa och därför bör man
väl välja så små skivor som möjligt efter behov? och lära sig nyttja dessa effektivt..

Det handlar alltså om att omvandla kinetisk energi till värme energi genom friktion?

om jag utgår ifrån min Vectra's orginalbromsar så ser det ut på detta viset efter en del räknande.
Den "bromsande" massan är 3,8kg/framskiva och 2,45kg/bakskiva. Totalt 12,5kg
Jag har räknat på den specifika värmekapaciteten för järn som är 452J/kg*K och
en skillnad i temperatur på 350grader grundat på det jag läst på peansweden. Det verkar vara där det rör sig oavsett om det är standardbelägg (0-350) eller racebelägg (450-800).

W=c*m*delta t, 452*12,5*350=1977500J

På en bil som väger 1200kg så

Wk= mv^2/2, 2Wk/m=v^2, 2*1977500/1200=3296
Roten ur 3296=57,4 vilket är ca 206km/h


Summan av detta borde va att jag kan bromsa från 206km/h till 0km/h om och om igen förutsatt
att det är bra kylning till bromsarna så att de hinner sjunka de 350graderna de ökar av inbromsningen?

Effekten, alltså hur snabbt de kan göra detta arbete har jag dock inte kommit fram till hur jag ska räkna ut.
Jag antar att det är friktionskoefficienten i beläggen som är avgörande där?

Är det något mer man ska ta hänsyn till?

https://rejsa.nu/im/_excel/bromsar.zip

Re: Anpassa bromsar efter behov

-oskar- skrev:

På en bil som väger 1200kg så Summan av detta borde va att jag kan bromsa från 206km/h till 0km/h om och om igen förutsatt att det är bra kylning till bromsarna så att de hinner sjunka de 350graderna de ökar av inbromsningen? Effekten, alltså hur snabbt de kan göra detta arbete har jag dock inte kommit fram till hur jag ska räkna ut. Jag antar att det är friktionskoefficienten i beläggen som är avgörande där? Är det något mer man ska ta hänsyn till?

om det sitter skivor i storlek +280mm så verkar det fullt rimligt, något du inte ska glömma är att oken ofta värms upp några grader av strålnings- och materialöverföringsvärme. Till slut har du kokande bromsvätska om du har lite vatten i vätskan.


På version 1 av Sciroccon satt det 239mm bromsar med sportbelägg, det räckte ganska precis en inbromsning från +200...
Då bilen var ganska lätt (950kg) men turbokonverterad kom man riktigt snabbt upp i fart igen.
Jag bytte till 280mm skivor, samma ok och belägg och nu kunde jag göra 10 repor +200 och bromsa, acca upp igen och bromsa.

Så repetionsfrekvensen blir ju lite avhängigt motoreffekt. En äldre ford fiesta har 230mm (eller mindre ?) skivor fram men då det tar 3-4 minuter att få upp den i 140 blir det inga problem med bromsningarna.

Man bör väl även ta lite hänsyn till hur bromsfördelningen blir vi full broms som det
blir om man pratar bankörningen. En "vanlig bil" med motor fram får ju runt 70% eller mer av
arbetet på frambromsarna. Sen är det ju iofs sällan man går ända ner till 0km/h

Man klarar sig väldigt bra med "små" bromsar om man har bra vätska,riktiga belägg samt kylning
detta gäller lätta bilar.
Snackar man om klumpedunser på +1600kg krävs det som som sagt lite större doningar.

Sen så minskar ju behovet av bromsar om vi tar bilar med måttlig effekt,låg vikt & bra väghållning
då går det under 200km/h på rakorna samtidigt som kurvhastigheten är hög.

Re: Anpassa bromsar efter behov

-oskar- skrev:

...Effekten, alltså hur snabbt de kan göra detta arbete har jag dock inte kommit fram till hur jag ska räkna ut. Jag antar att det är friktionskoefficienten i beläggen som är avgörande där?...

Nej, det är däckens friktionskoefficient som bestämmer hur lång tid det tar att bromsa från 206 km/h till noll.

Re: Anpassa bromsar efter behov

-oskar- skrev:

Summan av detta borde va att jag kan bromsa från 206km/h till 0km/h om och om igen förutsatt att det är bra kylning till bromsarna så att de hinner sjunka de 350graderna de ökar av inbromsningen? Effekten, alltså hur snabbt de kan göra detta arbete har jag dock inte kommit fram till hur jag ska räkna ut. Jag antar att det är friktionskoefficienten i beläggen som är avgörande där? Är det något mer man ska ta hänsyn till?

Kylningen från en högre temperatur är effektivare än från en lägre (speciellt strålning). Dvs du blir av med ett vist antal joule (tex motsvarande deltaT på 300grader) snabbare från 700 grader än från 400 (du har ju även ett större deltaT till omgivningen). Detta är ju en av teorierna bakom bromsa hårt och kort (hög temp, kort tid).
Större skiva, större yta för kylning (även om den skulle råka ha samma massa)
Sen är ju rörelseenergin som ska bromsas bort relaterad till motoreffekten (som skapat den).

Sen kan man nog räkna i evighet om man vill.
Testa funkar det med, så smått det går med bra kylning, ger ju dessutom möjlighet att åka med mindre fälgar som kan ge lättare och billigare hjul.

Re: Anpassa bromsar efter behov

Rolle Scirocco skrev:

-oskar- skrev: På en bil som väger 1200kg så Summan av detta borde va att jag kan bromsa från 206km/h till 0km/h om och om igen förutsatt att det är bra kylning till bromsarna så att de hinner sjunka de 350graderna de ökar av inbromsningen? Effekten, alltså hur snabbt de kan göra detta arbete har jag dock inte kommit fram till hur jag ska räkna ut. Jag antar att det är friktionskoefficienten i beläggen som är avgörande där? Är det något mer man ska ta hänsyn till? om det sitter skivor i storlek +280mm så verkar det fullt rimligt, något du inte ska glömma är att oken ofta värms upp några grader av strålnings- och materialöverföringsvärme. Till slut har du kokande bromsvätska om du har lite vatten i vätskan.

Skivorna är ventilerade 255mm i diameter fram 24mm tjocka och lite större solida skivor bak. Rent teoretiskt bör man endast behöva gå upp i massa för att åstakomma önskat effekt? Så grövre skivor samma diameter? Förutsättningarna är förstås frisk olja med hög kokpunkt och effektiv bromsteknik
där man bromsar hårt under kort tid för att minimera materialöverföringsvärmen, en effektiv bromskylning med friskluft in i navet (detta borde väga upp lite högre motoreffekt då lufttillströmmningen ökar vid bromsarna i högre hastigheter).
Jag utgår i från banåka perspektiv där man inte så ofta kommer upp i hastigheter över 200km/h? Vet inte
att det är så utan det är mer vad jag kommit fram till i detta forumet.

och även om man skulle göra det så bromsar man inte till 0km/h så marginalerna höjs lite ändå.

oskar, jä... sund frågeställing

Hmm tyvärr har jag inte så mycket att tillföra, huvudet är i koma

Har gjort en snabb skiss i excel, hur laddar man upp den?

ice, givetvis måste det vara däcken som sätter begränsningen i tiden som arbetet kan utföras.

Niklas, då är det därför man i race belägg kör med högre temperaturer men samma skillnad i temp.

om man då går till bromskylningen.
Kan man anta att lufthastigheten i kylslangar matade från fronten är densamma som farten bilen kör i?
Eller blir den högre?

Man får alltid se till att ha bra bromsvätska och bromsvätska avsedd för tävlingsbruk. Motul RBF600 funkar prima. Bromssköldarna tar man med fördel bort.

Har man ändå problem med att bromsarna har man några alternativ.
Fixa bättre kylning med kanaler ifrån fronten (billigt men omständigt) samt att det är tveksamt om det hjälper
Skaffa belägg som tål högre temperatur (dyrt men enkelt)
Byta skivor till ett par med mer massa (relativt billigt men kan kräva jobb med oken) men då kan man köra vidare med billiga belägg och slipper bygga kylkanaler

Hur man ökar massan på skivorna är inte så intressant, tjockare skivor eller större skivor är inte avgörande förutom för vilken fälgstorlek man kan använda.

Jag valde att skaffa större skivor och samtidigt byta ok för att kunna åka med billiga belägg samt slippa krångla med kylslangar ifrån fronten. Jag kör på orginalbelägg runt om och det funkar utmärkt tillsammans med bra bromsvätska då skivmassan är tillräckligt stor (vilket ger en tillräckligt låg skiv och därmed beläggtemperatur) både fram och bak för att beläggen inte ska överhetta.

Det funkar iaf utmärkt och byta skivor till ett par med större massa kan vara det vettigaste alternativet då orginalbromsarna är hopplöst underdimensionerade.

Jag gör detta mest för att det är kul men även för att skapa ett excelark där man kan föra in nya data och se förändringarna, i alla fall teoretiskt.

I detta läget är jag mest ute efter formler som kan ge mig de data jag vill veta.

Räknar just nu på bromskylning där man har en slang som tar luft från fronten på bilen som leder den rakt in i navet på den ventilerade skivan.

d= diameter på slangen i meter
v= medelhastighet i m/s på banan (kan man anta att luften i slangen har minst samma fart som bilen?)
V=volym m^3
p= densitet kg/m^3
m= massa kg
W= effekt watt
K= temperaturskillnad
x=tjocklek i materialet
A= tvärsnittsarean (antar att det är arean på de ventilerade skivornas "insida" som träffas av luften.)


Exempel om hastigheten stämmer.

m^3=(pi*d^2/4)*v (pi*50^2/4)*32=0,063m^3

Varje sekund passerar det alltså 0,063m^3 luft genom navet och ventileringen på skivan.
Frågeställning, Är det volymen eller massan som passerar som är intressant?

m=kg/m^3 1,29/0,063=0,081kg

Konstanter.
Luft c?=1,00kJ/(kg*K) Värmeledningstal k=0,026W/(m*K)

Järn c=0,452kJ/(kg*K Värmeledningstal k=0,0075W/(m*K)


Den enda formel jag jag hittat som kanske kan hjälpa mig är värmeflödet

Q=k*(A*K/x)

Så hjälp mig nu alla fysiker

Re: Anpassa bromsar efter behov

-oskar- skrev:

1 Det verkar ofta handla om att man ska ha så stora bromsar som möjligt, 2 Det handlar alltså om att omvandla kinetisk energi till värme energi genom friktion? 3 (Det verkar vara där det rör sig oavsett om det är standardbelägg (0-350) eller racebelägg (450-800). 4 Summan av detta borde va att jag kan bromsa från 206km/h till 0km/h om och om igen förutsatt att det är bra kylning till bromsarna så att de hinner sjunka de 350graderna de ökar av inbromsningen? 5 Effekten, alltså hur snabbt de kan göra detta arbete har jag dock inte kommit fram till hur jag ska räkna ut. Jag antar att det är friktionskoefficienten i beläggen som är avgörande där? 6 där man bromsar hårt under kort tid för att minimera materialöverföringsvärmen, en effektiv bromskylning med friskluft in i navet (detta borde väga upp lite högre motoreffekt då lufttillströmmningen ökar vid bromsarna i högre hastigheter). 7 Skivorna är ventilerade 255mm i diameter fram 24mm tjocka och lite större solida skivor bak. Rent teoretiskt bör man endast behöva gå upp i massa för att åstakomma önskat effekt? Så grövre skivor samma diameter? Förutsättningarna är förstås frisk olja med hög kokpunkt och effektiv bromsteknik 8 Varje sekund passerar det alltså 0,063m^3 luft genom navet och ventileringen på skivan. Frågeställning, Är det volymen eller massan som passerar som är intressant?

Jag skall försöka komma med några synpunkter och hoppas att det kan vara till hjälp.
1
Jo, "om mycket är bra så är för mycket precis lagomt" tanken härjar många gånger.
2
Precis.
3
Beläggen har olika egenskaper i friktions koefficient och vid vilken temperatur de är avsedda att arbeta.
Ett racingbelägg kan alltså fungera dåligt med för stora välkyda bromsar, det gäller att designa rätt så arbetstemperaturen hamnar inom arbetsområdet. Gatbelägg skall kunna fungera från kalla skivor varför "skrytskivor" då kan användas.
4
Ja.
5
Friktionskoefficienten avgör erfoderligt pedaltryck, ett belägg med sämre µ kräver högre "clamping force" för SAMMA FRIKTION. Det är friktionsvärdet som ger uppbromsningen. Samma sak som att luftmotståndet är Cf*A.
6
Man bromsar inte med tanke på fysiska effekter i bromssystemet, man bromsar så mycket det går för att kunna korta ner varvtiderna. Sedan designar man systemet därefter.
7
Tanken om massan är rätt. Men det finns många faktorer att ta hänsyn till som kan komplicera designan av en liten tjock skiva, likaväl som en för stor och tunn skiva kan bli vek, till exempel.
8
Luftens massa är viktig, man kan till och med "förtäta" luften med en dusch vatten vilket avleder mer värme.

Vi ska också ha klart för oss att kylningen spelar mindre roll under själva inbromsningen eftersom vi producerar mer värme än vad som går att kyla bort, därför krävs skivans massa så detta överskott av värme kan lagras till ett senare kylningstillfälle, som under acceleration.

Det gäller att viktförflyttningen till framhjulen minimeras så att ALLA skivorna får dela på uppvärmningen,
och att då fördelningen av friktionen för beläggen mot skivorna är rätt fördelad. Jag skriver friktionen därför att vi kan ha belägg med olika koefficient, och då blir det ett annat balansförhållande i hydrauliken.

mvh
Göran

Re: Anpassa bromsar efter behov

Jag är helt med på vad du skriver Göran.
Det är just därför jag vill gå till botten med detta.
om jag gör ett exceldokument där man sen kan ändra vissa parametrar så kan man tydligt
se förändringarna.

Jag är medveten att det kan hända tråkiga saker även om man har bromsar som borde räcka till,
se bara på PeOR och hans Corvette.
Men om man är medveten om vad nuvarande begränsningar sitter kan man anpassa det som brister.

Gyroeffekterna, är de av någon betydelse på en bil?

Citat:

3 Beläggen har olika egenskaper i friktions koefficient och vid vilken temperatur de är avsedda att arbeta. Ett racingbelägg kan alltså fungera dåligt med för stora välkyda bromsar, det gäller att designa rätt så arbetstemperaturen hamnar inom arbetsområdet. Gatbelägg skall kunna fungera från kalla skivor varför "skrytskivor" då kan användas. 6 Man bromsar inte med tanke på fysiska effekter i bromssystemet, man bromsar så mycket det går för att kunna korta ner varvtiderna. Sedan designar man systemet därefter.

Man måste ju kunna räkna på de fysiska effekterna för att kunna anpassa bromssymtemet.
Värmelagring är lika viktig som värmeavledning.

Man kan förstås blanda in "värmediffusiviteten" som räknar ut värmedelningen i skivan men har svårt att tänka mig att det är relevant då skivan ändå är ganska tunt material.

Det jag vill kunna räkna ut är hur enligt mitt exempel den mängden luft har förmåga att kyla bromskivan endast genom ventileringen.

Värmeflödet från 350 grader varm bromskiva med 2 ytor på vardera 0,03m^2 kan avge ca 9,84 J/s till stillastående luft.
är skivan istället 650 grader avger den 18,28 J/s

Hjälp mig gå vidare.

Re:

fuling skrev:

oskar, jä... sund frågeställing Hmm tyvärr har jag inte så mycket att tillföra, huvudet är i koma

Kommit ur din koma än?

Du är ju lite formeltokig annars

Re:

-oskar- skrev:

fuling skrev: oskar, jä... sund frågeställing Hmm tyvärr har jag inte så mycket att tillföra, huvudet är i koma Kommit ur din koma än? Du är ju lite formeltokig annars

Det är naturligtvis spännande att få fram någon form av "räknare" så man kan göra ett snabbt överslag över
sin bromssituation. Men jag ser det som tämligen komplext att plocka in alla parametrar. Till exempel ser jag ofta böjbara slangar som dessutom är av för liten diameter som går till bromsarna. "Flex slangarna" kräver en fomel i sig eftersom dom skapar turbulens efter sidorna. Ska man inte dra fel växlar på luftfölödet så krävs mätning av flödet på plats. Luften skall ju UT från fälgarna sen åxå, och övrig luft runt fälgarna kan ställa till det.
När det gäller själva bromsningen så kan man lägga mycket av kylningen åt sidan och titta på hur mycket värme som uppbromsningen av bilens massa genererar och se om massan i skivan kan härbärgera detta.
Då ger den lilla kylning som dock hinner ske under samma tid en liten extra säkerhetsmarginal, VÄL värd att behövas.
Skall man sträcka sig långt i uträkningarna så tycker jag för egen del att jag inte har tid att sätta mig ner och klura på frågan. Jo, i och för sig så tycker jag det vore kul, men min koncentration ligger på andra saker nu och dygnets timmar räcker inte till. Jag får för lite sömn.
mvh
Göran

Fick en liten snabbtanke, skulle man inte kunna tejpa/sätta en lufttempgivare i mitten av oket och därmed få uttemp från skivan (om man har ventilerade förståss) och då kunna logga och se hur snabbt det tar för skivan att sjunka ner i "lagom" temp

Man kan ju titta på kylningen separat från bromstillfället, alltså under banvarvet i sin helhet för att se hur mycket kylning man åstadkommer för perioden. Skivans temperatur kommer att ligga på olika nivåer och därmed avge mer eller mindre värme, farten ändras och luftflödet till kylningen därmed. Men man kanske kan räkna på ett medelvärde. Hur som helst så vore det ide att få fram ett värde för hur mycket värme som produceras och därmed måste kylas bort under varvet, samt, vilken värmelagringskapacitet skivorna behöver för den kraftigaste inbromsningen.
Göran

Ta beläggens arbetsområde som temperaturspann och banans största inbromsning som energi som skall värma skivan över hela detta tempspann (tex från 450 till 700). Då borde man få fram lämplig skivvikt.
Aproximationen är att skivan inte kyls nåt under själva inbromsningen.

Sen får man fundera över hur skivan skall kylas ner till beläggens mintemp inför nästa jätteinbromsning (mindre inbromsningar värmer ju inte lika mycket så där kan man strata från högre temp eller inte nå lika hög).

Lite relaterad text:
http://books.google.se/books?id=yUvr8KGlABsC&pg=PA183&lpg=PA18 . . . .

Jag letade egenterligen efter ett tempdiagram för körning runt en bana. Det borde ju kunna gå att göra om man vet tider mellan inbromsningar och hastigheten (tex sno nån av loggarna frunt Mantorp som exempel). Då borde det ju gå att klura ut hur många Joul som ska kylas bort per tidsenhet (approximera med jämnt luftflöde borde inte ge abnorma avvikelser).

Citat:

Ta beläggens arbetsområde som temperaturspann och banans största inbromsning som energi som skall värma skivan över hela detta tempspann (tex från 450 till 700). Då borde man få fram lämplig skivvikt. Aproximationen är att skivan inte kyls nåt under själva inbromsningen.

Just detta har jag räknat på. Igår kväll mailade jag excelarket till Magnus så att han kunde ladda upp det på servern. Har inte fått något svar från honom än dock.

Där finns allt som har med uppvärmningen att göra. Man kan enkelt skriva in sina värden (Radien och innerradien, tjockleken på skivorna, bilens total vikt och skillnad i temperatur ens belägg är anpassade för) och få både värme energin som skivorna lagrar och från vilken hastighet till 0 som ger detta. Det är kylningen som är knepig då det finns många fler faktorer att reda ut...

Efetersom jag vet att

Citat:

Värmeflödet från 350 grader varm bromskiva med 2 ytor på vardera 0,03m^2 kan avge ca 9,84 J/s till stillastående luft. är skivan istället 650 grader avger den 18,28 J/s

Detta borde inte vara så svårt egentligen, om man kan bortse från de faktorer Göran nämner om turbulens och luften väg efter den kylt skivan mm.

om vi säger att skivan är 650grader (350grader från lägsta optimal temp) och den avger ca 18 J/s och vi har 0,063m^3 eller ca 0,08kg luft som passerar under denna sekund så

Luftens specifika värmekapacitet är
1kJ/kg*K då får vi 1/0,08=12,5 grader per sekund (är jag helt ute och cyklar nu?)

Nej det är jag inte efter lite kontrollräknande...
Varje sekund kyls då 1000 Joule bort vilket inte är mycket då en framskiva bär ca 604000 Joule i detta läge.
Det känns dock inte som att det är helt rätt..

Har kommit lite längre nu men för en diskussion med min Fysiklärare om
Värmeledningstalet är en variabel beroende av volymen som passerar arean..
Vi ska se hur det utvecklar sig.

Här är i alla fall ett utkast.
https://rejsa.nu/im/_excel/bromsar.zip

Testa att föra in era egna data och se resultaten.
Utvärdera och kommentera gärna

ok, någon som testat?
Vad tycker ni?

Ris/Ros?

Jag vill gärna ha någon kommentar så det inte känns som jag gjort detta helt för mig själv

Någon mer info av betydelse som ni känner saknas.


Jag har en ny variant färdig, ska bara få bekräftat att Värmeledningstalet blir korrekt.
Kylningen blir i så fall effektivare än ni ser i dagsläget (förutsatt att flödet stämmer med turbulensen som uppstår vilken iof effektiviserar kylningen än mer).
Har även lagt in lite exempel på arbetstemperaturer hos olika belägg.

Japp har testat lite funkar fint återkommer med lite input.