Etude thermique d'un frein ferroviaire refroidi par circulation liquide

Thermal study of railway disc brake cooled by liquid flow

• Auteur / Autrice : Florence Cartigny
• Direction : Bernard Desmet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie mécanique et énergétique
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Valenciennes

Mots clés

Mots clés contrôlés

Éléments finis, Méthode des

Matériaux

Transfert de chaleur

Freins à disque

Trains

Mots clés libres

Refroidissement liquide

Freinage ferroviaire

Frein à disque

Transferts thermiques

Liquid cooling

Railway braking

Disc brake

Heat transfer

Résumé

Dans le domaine ferroviaire, l’augmentation des capacités de transport et de la vitesse de circulation sollicite fortement les systèmes de freinage, les conduisant à leur limite d’utilisation. Différentes recherches ont donc été menées afin d’améliorer les dispositifs actuels et de proposer des alternatives. Nous étudions un concept de frein dont le disque porte des secteurs de matériau de friction et dont les patins métalliques sont refroidis par circulation liquide. Une étude thermique du frein a été réalisée grâce à une modélisation par éléments finis. Celle-ci a permis de montrer l’efficacité du système pour des freinages répétés. L’emploi de matériaux plus effusifs et diffusifs accroît les possibilités d’échange du frein refroidi et permet d’envisager des applications haute énergie. La validation des résultats numériques a été effectuée par la réalisation d’une campagne d’essais sur un banc de freinage à échelle réduite. La comparaison des résultats obtenus par les deux approches montre une bonne concordance.

In the railway field, transport capacity and commercial speed increases highly sollicitate braking systems, leading them to their operating limits. Different studies are then carried out in order to improve current devices and to suggest alternatives. We study a brake concept, which disc carries lining sectors while the metallic pads are cooled by a liquid flow. A thermal study of the brake was conducted thanks to a finite elements modeling. This one showed the efficiency of the system for repeated brakings. Using effusive and diffusive materials increase the exchange possibilities and allow considering high energy application. The validation of numeric results was done with several tests on reduce scaled bench. Good agreement is found between the two approaches.