Millora de l'eficiència d'un sistema de frenada convencional: estudi aplicat a un Opel Astra H GTC

Abstract

El sistema de frenada d’un vehicle ha representat sempre un element fonamental en termes de rendiment i seguretat, sobretot en situacions de conducció esportiva. Sota aquestes condicions, un vehicle convencional pot presentar certes limitacions en comparació amb variants més esportives, que equipen sistemes de frenada dissenyats i pensats des d’un principi per a suportar un major grau d’exigència, en aquests casos un dels problemes més comuns sol ser el fading. L’objectiu d’aquest estudi és analitzar elsistema de frenada d’un vehicle convencional i, prenent com a referència els resultats obtinguts, modelar-ne un de nou que millori el rendiment i l’eficiència de frenada del vehicle. Concretament, s’estudien els possibles materials a utilitzar i la geometria dels components més importants del sistema, a banda de realitzar-se simulacions dinàmiques que demostrin l’impacte dels canvis en la distribució de la temperatura en el disc, finalitzant amb la proposta i definició del nou sistema de frenada millorat. Amb aquest treball també es pretén demostrar la viabilitat de millorar les prestacions o el rendiment d’un vehicle convencional, de manera que no sigui estrictament obligatori haver d’optar per adquirir-ne un de nou amb la conseqüent despesa econòmica i mediambiental que això implica. L’estudi s’inicia amb l’anàlisi de la frenada convencional mitjançant càlculs de forces, acompanyats de simulacions dinàmiques del disc de fre, definint així el rendiment i eficàcia del sistema. Un cop s’obtenen les dades del sistema convencional, s’inicia la recerca enfocada al sistema millorat, on s’estudien materials de composició, mida i disseny dels components crítics, per a definir a continuació els prototips en forma de model CAD, que s’analitzen posteriorment amb simulacions dinàmiques, el resultat de les quals s’utilitza per a modelar la proposta de millora definitiva

The braking system of a vehicle has always been a fundamental element in terms of performance and safety, especially in sporty driving situations. Under these conditions, a conventional vehicle can present certain limitations compared to more sporty variants, which are equipped with braking systems designed and intended from the outset to withstand a higher level of demand, in which case one of the most common problems tends to be fading. The objective of this study is to analyze the braking system of a conventional vehicle and, taking as reference the results obtained, model a new one that improves the performance and braking efficiency of the vehicle. Specifically, the possible materials to use and the geometry of the most important components of the system are studied, as well as dynamic simulations that demonstrate the impact of changes in the temperature distribution on the disk, ending with the proposal and definition of the new improved braking system. This work also aims to demonstrate the feasibility of improving the performance or performance of a conventional vehicle, so that it is not strictly mandatory to have to opt to acquire a new one with the consequent economic and environmental expense that this implies. The study begins with the analysis of conventional braking by means of force calculations, accompanied by dynamic simulations of the brake disc, thus defining the performance and efficiency of the system. Once the data of the conventional system are obtained, the research focused on the improved system is started, where the composition, measurement and design materials of the critical components are studied, to then define the prototypes in the form of a CAD model, which are subsequently analysed with dynamic simulations, the result of which is used to model the definitive improvement proposal