Riassunto analitico
The natural fibers are gaining more and more space in automotive brake application due to many advantages. These are their sustainability, biodegradability, recyclability, conformability and abundance. In addition, these materials exhibit reasonable strength with respect to well known fibers in automotive engineering as carbon and glass ones. The amount of eligible fibers are huge since most of them are derived from agricultural waste, which are the banana peels, mango seed powder, coconut shell and palm kernel fibers. Among these, coconut shell gained special attention due its abundance, high strength, good conformabiliy and recoverability. Researchers analyzed it regarding brake efficiency, power and noise. Understanding that automobiles are under a technology transition, it is expected a even higher attention to vehicles noise. Regarding brake ones, the squeal is the most uncomfortable noise for human earrings. It is a friction induced, self-excited vibrations that propagates when two unstable modes are close each other and a triggering mechanism occurs. The brake squeal investigation identified that friction-induced mechanisms and modal coupling are connected to the material properties of the brake components. Observing that coconut shell fibers already exhibited positive results regarding brake noise, this work proposes an unprecedented evaluation of a drum brake equipped with coconut shell-reinforced linings by using finite elements method, complex eigenvalue analysis and the design of experiment. Additionally, it is investigated dimensional variations of the brake components in order to identify the best correlation of the material and dimensional parameters to reduce the squeal propensity. The importance of this work is the identification of the dynamic behavior of different types of drum brake systems equipped with coconut based linings and their comparison with the same using commercial linings.
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Abstract
Le fibre naturali stanno guadagnando sempre più spazio nell'applicazione dei freni per autoveicoli grazie a molti vantaggi. Questi sono la loro sostenibilità, biodegradabilità, riciclabilità, conformabilità e abbondanza. Inoltre, questi materiali mostrano una resistenza ragionevole rispetto alle fibre ben note nell'ingegneria automobilistica come quelle di carbonio e di vetro. La quantità di fibre idonee è enorme poiché la maggior parte di esse deriva da scarti agricoli, che sono le bucce di banana, la polvere di semi di mango, il guscio di cocco e le fibre di nocciolo di palma. Tra queste, il guscio di cocco ha ottenuto un'attenzione speciale per la sua abbondanza, elevata resistenza, buona conformabilità e recuperabilità. I ricercatori lo hanno analizzato in merito all'efficienza dei freni, alla potenza e al rumore. Comprendendo che le automobili sono in una transizione tecnologica, ci si aspetta un'attenzione ancora maggiore al rumore dei veicoli. Per quanto riguarda i freni, lo stridio è il rumore più fastidioso per le orecchie umane. È una vibrazione autoeccitata indotta dall'attrito che si propaga quando due modalità instabili sono vicine tra loro e si verifica un meccanismo di innesco. L'indagine sullo stridio dei freni ha identificato che i meccanismi indotti dall'attrito e l'accoppiamento modale sono collegati alle proprietà dei materiali dei componenti dei freni. Osservando che le fibre di guscio di cocco hanno già mostrato risultati positivi per quanto riguarda il rumore dei freni, questo lavoro propone una valutazione senza precedenti di un freno a tamburo dotato di guarnizioni rinforzate con guscio di cocco utilizzando il metodo degli elementi finiti, l'analisi degli autovalori complessi e la progettazione dell'esperimento. Inoltre, vengono studiate le variazioni dimensionali dei componenti del freno al fine di identificare la migliore correlazione del materiale e dei parametri dimensionali per ridurre la propensione allo stridio. L'importanza di questo lavoro è l'identificazione del comportamento dinamico di diversi tipi di sistemi di freni a tamburo dotati di guarnizioni a base di cocco e il loro confronto con gli stessi utilizzando guarnizioni commerciali.
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