Scheibenbremse
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engl: disc brake Kategorie: 
Fahrzeug Maschinenbau
Allgemeine Informationen hierzu finden Sie zum Beispiel bei wikipedia:Scheibenbremse.
Scheibenbremsen werden in Straßenfahrzeugen, PKW, Nutzfahrzeugen, Schienenfahrzeugen, Flugzeugen, Windkraftanlagen eingesetzt. Die Scheibe besteht meistens aus Stahl, manchmal auch aus faserverstärkten Werkstoffen (Carbon).
Bei der Betätigung findet Reibung zwischen Belag und Scheibe statt. Die Scheibe wird warm und verformt sich, die Bremszange wird aufgebogen. Der Belag wird durch die Reibung abgenutzt. Diese Abnutzung ist oftmals sowohl in radialer als auch in tangentialer Richtung ungleichmäßig. Der Reibbeiwert ist von der Materialzusammensetzung des Belages und der Materialpaarung Belag-Scheibe abhängig. Mit der Materialzusammensetzung des Belages kann die Abhängigkeit des Reibbeiwertes von der Temperatur progressiv, degressiv oder konvex gestaltet werden. Für den Stahl muss berücksichtigt werden, dass die Festigkeit bei hohen Temperaturen abnimmt. Um Gefügeumwandlung zu vermeiden, wird eine Begrenzung auf Tmax=730°C angestrebt. Wenn diese Temperatur überschritten wird, finden metallurgische Vorgänge im Stahl statt. An der Oberfläche können dann Wellen entstehen, beim Bremsen tritt dann "chattering" auf, also ein Ruckeln. Die Bremsscheibe wird dadurch unbrauchbar.
Für die Auslegung von Scheibenbremsen sind keine allgemein verpflichtenden technischen Regeln bekannt. Vielfach werden die Bedingungen und Grenzwerte fallweise zwischen Lieferanten und Kunden der Bremssysteme abgestimmt.
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Simulation
Die Simulation betrifft das Temperaturfeld und die Strukturmechanik. Sie wird quasistatisch oder als transiente Simulation durchgeführt.
Beispiele
PKW-Scheibenbremse
In diesem Beispiel wird eine innenbelüftete Scheibenbremse eines PKW simuliert. Aus hoher Geschwindigkeit wird ein Bremsvorgang und anschließend eine Stillstand-Phase berechnet. Die Scheibe dreht sich so schnell, dass überall um den Umfang dauernd gleiche Bedingungen (Lasten, Temperaturen) vorliegen. Das Modell berücksichtigt Axisymmetrie, es wird also nur ein radialer Querschnitt betrachtet. Die Rippen der Innenbelüftung und der Wärmeeintrag durch den Belag lassen aber eigentlich keine Reduktion auf ein axisymmetrisches Modell zu. Wie kann trotzdem ein solches 2-dimensionales FEM-Modell verwendet werden?
Fallbeispiele
Bei den Fallbeispielen für Schienenfahrzeuge finden Sie weitere Anwendungsberichte.
Sonstige Begriffe
Bei Fahrzeugen mit Scheibenbremsen kann Bremsenquietschen auftreten. Ursache des Quietschens ist eine Schwingung der Bremsscheibe, die durch den Bremsbelag und die Reibung zwischen beiden Bauteilen angeregt wird.
