TELKOM NIKA Indonesia n  Journal of  Electrical En gineering   Vol. 12, No. 11, Novembe r   2014, pp. 76 6 8  ~ 768 0   DOI: 10.115 9 1 /telkomni ka. v 12i11.62 11          7668     Re cei v ed Ma y 4, 2014; Re vised July 1 9 , 2014; Accept ed Augu st 10 , 2014   Noise Analysis of wet Multi-disc Brake Used Complex  Eigenvalue      Tian-hon g L u o 1 , Ting-qiong Cui 1 , De-shan Li 1 , We n-jun Luo 2 , Chao Lin 2    1 Colle ge of Me chan ics & Auto mobil e  Eng i n e e rin g , Chon gq i ng Jia o ton g  Un iversit y   Cho ngq in g, 40 007 4, Chi n a   2 T he State Ke y Labor ator y   of Mecha n ica l  T r ansmissi on, C hon gqi ng U n iv ersit y   Cho ngq in g 40 0 030, Ch in a)  *Corres p o ndi n g  author, e-ma i l : 1029 92 594 8 @ qq.com       A b st r a ct   T h is pap er pr opos ed a n  an alysis  mo del  and a c o mpl e x-eig enva l u e -b ased a l g o rith m of w e mu ltipl e  d i sc b r ake (W MDB)  nois e . F i rstly, the da mpi ng a nd stiffness  b e tw een the  br ake d i sc a nd t h e   friction plate w e re introduced based  on  the considerat ion  of the sl ight rotation  of t he br aking  system  and  da mp ing c har a c teristics of bra k e oi l. T hen, th e fricti on c o u p li ng  math e m atic al  mo del  an d the fin i te e l e m e n t   mo de l (FEM)  of the braki n g  system  w e re establ ishe d. The occurr enc e  tendency  of brake sq ue al  w a jud ged  accord i ng to the re al  part (positiv e  or neg ativ valu e) of char acterist ic roots  of the compl e x   eig enva l u e . T he rel a tive err o r betw een th e  nu meric a an alysis res u lts  and th e finit e   ele m ent an aly s is  results w a 4% , ind i catin g  th at braki n g  sp eed  an d br aki ng  pr essure  ha littl e effect o n   bra k e n o ise.  Duri n g   the br aki ng sy stem des ig n, u nder  the  pre m i s e that  th e  br akin g p e rfor ma nce  is  not   affected, the  frictio n   mater i al  w i th the l o w e r stiffness sho u l d  b e  used  as   possi ble. Mor eov er, prop erly  decr easi ng th e fricti o n   coefficie n t bet w een the frictio n  lini ngs a nd d ual stee disc w ill red u ce the  b r ake no ise. Therefore, the pr ope r   combi natio n of the para m ete r w a s deduc ed to obtai n the stabl e fr eq uency res pons e of the braki n g   system .     Ke y w ords :   auto m otiv en gin eeri ng, w e t  multi p le  d i sc  br ake, c o mpl e x ei genv al ue,  solid- l i qui d c o u p lin g,   brake n o ise      Copy right  ©  2014 In stitu t e o f  Ad van ced  En g i n eerin g and  Scien ce. All  rig h t s reser ve d .       1. Introduc tion  With the a n ti-pollution p e rf orma nce, large br aki ng to rque,  small  wear, lon g  service life,  wet multi-disc b r a k e s  a r e  widely  used  in en gi ne eri ng ma chi nery. Neverthel e ss,  bra k in g n o ise   deterio rate d automobil e  brakin g stability ,  affe cted occupant comfort  and re du ced  the com pon e n life [1].   No wad a ys, brake noi se h a d  been exten s ively studied . Shih-iti Kung [2] had cha nged the  resona nt freq uen cy by lowering  the  stiffness of the  bra k e di sc s,  thus wea k eni ng the co upl ed   intera ction  a nd elimi natin g the dyn a m i c in stabilit y. T. S. Shi [3] had f ound  that brake di scs  prod uced th e low-fre que ncy no rmal   squ eal a nd t he hig h -freq uen cy tange ntial sq ueal  and   decrea s e d  th e brake n o ise by  cha ngi ng the  ge om etric structu r e, ch oo sing   suitabl e fri c tion  material an d othe r o p timization  met hod s. Júnio r   MT [4] ha d p r oved th at wi th the in crea sing   braking  pressure, the wear was  i n creased and the system instab ility was  also increased. In   addition, the t e mpe r ature ri se is  helpful t o  impr ove th e system  sta b ility.  AbuBakar an d Ou -ya n g   [5-7] ha d fou nd that th bra k ing  sy ste m  involved  with a  large  numbe of n online a r fa ct ors  inclu d ing non -linea r conta c stiffne ss a t   the  fric tio n   interface, ph ysical  nonli n ear m a teri al, the  friction  coefficient and the complex rel a tionship amo n g  load s, spe e d  and tempe r ature.   Terry [8] found that wet brake s  noi se a nd vibr ation a r e ca used by the “stick-sli p” effect.  The n egative  slop e relatio n shi p  bet wee n  the fri c tion  coeffi cient a nd the  rotati on spee d m a indu ce  self -e xcited vib r ati on. Dong -Ye  Sun [9] h a d   discovered  th at wh en  the  ratio of th static   friction  co efficient to th e kinetic fri c tion  coeffi ci ent was a bout  1 a nd the  se co n d  braki ng p h a se   wa s exten d e d , the vib r atio n could  be  re duced to  elim inate the  noi se. We nqin g  Z hao [1 0-1 2 ] h ad  establi s h ed t he math emat ical mo del fo r wet br a k e,  dedu ce d the  theoreti c al e q uation of b r a k noise ca use  with the mo d a l analysi s  m e thod an ex ploited the g e neratio n me chani sms,  rea s on s   and facto r of brake noi se. XueJie Fu  et al  [13] h ad pro p o s ed  the complex  modal analy s is  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     Noi s e Anal ysi s of wet Multi - disc Bra k e Used Com p lex Eigenvalue (Tian-hon Lu o)  7669 theory, an alyzed  the m a i n  influe nce f a ctors  of b r a k noi se, a n d  propo se d t he me asures of  redu cin g  brake noise.  The mo dal chara c te risti c s of wet disc b r akes  i n  brake oil fluids  ha ve not been  reporte d   at home  an d  abroad.  Co mpared to  co nventional  dry  bra k e s , wet bra k e s   ope rate it well in  the  clo s ed  oil spa c e. Th e natu r al frequ en cy of solid m a te rials in th e liqu i d is different  from that in t he  vacuum. To make   the  a n a l ysis re sults close  to   the  re al situatio n, d u ring  the e s ta blishm ent of t he  model, the  da mping  and  sti ffness bet we en  steel pl ate  and  frictio n  b r ake lini n g s   were i n tro duce d   to con s ide r  sli ght rotation of  the braki ng system.  The a nalysi s  model  of wet brake noise vibratio wa s e s tabli s hed a nd the  wet vibratio n noi se al go rithm ba se on complex  eigenvalu e wa s   prop osed. it  comp ared  nu meri cal  analy s is with  finite  eleme n t a n a l ysis, ve rified  the  relia bility of  analysi s   re su lts, studi ed th e effect s of friction  c oeffici ent, bra k in spe ed, b r a k in g pressu re  a nd  material  stiffness on the  braking system  stability.      2. Wet  Brak e  Noise Gen e rate Me chani s ms and Co mplex Eigenv a l ue Analy s is Theor y   Primary b r a k e noi se i s  a  high-f r eq uen cy or lo w-freq uen cy sq ueal . As for di sc  bra k e s bra k e noi se  mainly com e s from ci rcu m ferential  a n d  axial vibration ca used b y  the friction  o f   bra k discs a nd the vib r ati on of the  bra k calip er   also strength e n s  the sy stem vibration.  Wh e n   the bra k e  be gins to  wo rk, unde r the d e finite pr e s su re , the moving  parts conta c t each othe r a n d   are en gag ed i n  the relative movement. T he opp os ite  movement be tween movin g  parts p r o d u c e s   friction, thu s   stimulating  th e moveme nt  part to vi b r at e and  then  g enerate n o ise  [14], as  sh o w n in   Figure 1 .  In the p ape r, it a nalyze d  the  comple x ei gen value to p r e d i ct whethe r th e noi se  wo ul d   occur o r  not.           Figure 1. The  Link bet wee n  Compl e x Eigenvalu e s a n d  Brake Noi s     Duri ng  bra k in g, modal  co u p ling of  bra k i ng comp one nts lea d s to  vibration, thu s  ma kin g   the bra k e sy stem un stabl e. Along with the modal  couplin g of friction linin gs, vibration  is   enha nced. Under  wo rki n g  conditio n s, the mod a vibration  of brake di scs i s  induced by  the   friction  ce ntrifugal fo rce an d the mo dal  cou p ling  bet wee n  b r a k discs  and  th e frictio n  lini ngs  appe ars, then low-frequ en cy noise  i s  g enerated. Th e friction proces s of conta c ted surfa c e s  i s  a   dynamics pro c e s s which  b e long s to  the   transi ent  m o d e . The r efo r e,  the tra n si ent  vibration  mod e   is  called  the i n stanta neo us vibration  mo de. Since  the   co ntact cha r acteri stics  i s  affected by  m any  factors, such  as  co ntact  sti ffness, surface  rou ghn ess, pres su re, temperatu r e, spee d, a n d   visco us  dam ping of b r a k e  fluid. The in stantaneo us  vi bration  mod e  is often  co up led with  syste m   mode, di sc  mode  and f r i c tion lini n g s   mode. Th continuo us  en ergy in put a nd a c cumul a tio n   prod uces the  resona nce, as sh own in Figure 2.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 12, No. 11, Novem ber 20 14:  76 68 – 768 0   7670     Figure 2. Bra k e Vibration  System      Introduc e  the s t iffnes s  mat r ix ] [ f K of bra k e fri c tion amo ng  parts of the  model; there  is   the equatio n of motion for bra k e vibratio n system.     0 } ]{ [ } ]{ [ } ]{ [ u K K u C u M f                    (1)    Whe r e: M, C, K and  f K res p ec tively, for the s y s t em mass   matrix, damping matrix, s t iffnes s   matrix and fri c tion stiffne s s matrix; u represents the  v e ctor of the system. The st iffness mat r ix is  as ymmet r ic  due to fric tion s t iffnes s  matrix  ] [ f K of the formula (1 ). Th e cha r a c teri stic matrix  stiffness is fai ling to symm etric b e cau s e  of as ymmetri c  stiffne ss m a trix, and the  eigenvalu e   will  be pl ural  un der  ce rtain   con d ition s  in duced  by  a symmetric ma trix. Whe n  t he real  pa rt of  eigenvalu e  is  positive, the system tend s to be un stable .     i i i i j 2 1 , n i , , 1                    (2)     Whe r e: i a represents the  mod a l dam ping,  i mean s n a tural freq uen cy  of i ord e mo dal. Each   compl e x eige nvalue corre s pond s to a feature vecto r reflectin g  the real pa rt of the bra k e sy ste m   stability, if i a is positive th e n  the i  o r de r mo dal  da mping  ratio  i s  n egative, t he a m plitude  increa se s wit h  time, cau s i ng t he brake system in sta b ility, vibr ation and noi se.  Noi s e freq ue ncy  depe nd s on  modal natu r al  frequen cy of the bra k e in stability.      3. Analy z e the Model of  We t Vibratio n Noise    3.1. The Esta blishment of the We t Vibration Nois e Analy s is Model           Figure 3. The  Equivalent Model of Wet B r ake System     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     Noi s e Anal ysi s of wet Multi - disc Bra k e Used Com p lex Eigenvalue (Tian-hon Lu o)  7671 The followi ng  equation s  are obtaine d by Newto n's  se con d  law:   For m1:         1 1 12 1 2 12 1 2 1 1 12 1 2 12 1 2 1 11 11 mx P k x x c x x m y kxx c x x ky c y                    ( 3 )     For m2:              2 2 12 1 2 12 1 2 23 3 2 23 3 2 2 2 2 2 2 2 12 1 2 12 1 2 1 22 22 2 3 3 2 2 3 3 2 2 xx yy m x kxx c x x kx x c x x k x c x m y kxx c x x ky c y k x x c x x                 (4)     For m3:         1 3 23 2 3 23 2 3 1 1 2 3 23 2 3 23 2 33 33 mx P k x x c x x my k x x c x x ky c y                  ( 5 )     Make the foll owin g assum p tions: wh ere   3 , 1 m m  repre s ent the mass of dual steel plat es;  2 m is  the ma ss of  the fri c tion li ning s;  3 1 , k k is the  stiffness  bet wee n  the  ste e l plate  an the b r ake   hou sing;  3 1 , c c are the dampin g  betwe en the steel  plate an d the bra k e h ousi ng;  23 12 , k k are t h e   stiffness of dual steel pl at e and the friction lining;  23 12 , c c are the stiffness between th e friction   lining an d dri v e shaft in th e x-dire ction  and y-di re ctio n;  y x c c 2 2 , r e pr es e n t  th e  s t iffn es s  be tw e en  the d r ive  sha ft and fri c tion  lining s  i n  th e x-di re ction  and y - directio n;  p  i s  th e b r akin g p r e s sure   applie d on th e steel plate.     11 22 a a   - -                                   (4)     10 2 1 20 2 3 vy y vy y                                 (5)    Whe r 2 1 , u u are  th e frictio n  coef ficient bet we en the fri c tion  lining  and  st eel di sc, 2 1 , are the an gul ar velocity which the fri c tion lining com pare d  with d ual steel pl ate ,  a u stan ds fo the static fri c t i on co efficien t,  u is the rate  of chan ge of  friction  coeffi cient,  a v means the initial  velocity of the friction pai r.    3.2. Numerical Solution of the Model for Wet Vibration Noise  The form ula (1), (2 ) and (3) are written in  matrix:    M XC X K X F            ( 6 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 12, No. 11, Novem ber 20 14:  76 68 – 768 0   7672 There are:        111 11 1 222 222 333 333 ,, x xx yyy x xx XX X yyy x xx yy y                                               1 2 3 4 5 6 0 0000 0 0000 0 0 000 00 0 0 0 00 0 0 0 0 0 000 m m m M m m m              12 12 11 2 1 11 2 12 12 23 2 2 3 11 2 1 1 2 2 2 3 2 2 2 3 23 23 22 3 2 2 3 3 00 0 0 00 0 00 0 00 00 0 0 00 0 x y cc cc c cc c c c C cc c c c cc cc c                   12 12 11 2 1 11 2 12 12 23 2 2 3 11 2 1 1 2 2 2 3 2 2 2 3 23 23 22 3 2 2 3 3 00 0 0 00 0 00 0 00 00 0 0 00 0 x y kk kc k kk k k k K kk k k k kc kk k                  000 0 Fp p  T   11 2 1 3 1 4 1 52 6 2 7 2 8 2 9 3 10 3 1 1 3 12 3 ,, , , ,, , , ,, , , zx z x z y z y zx z x z y z y z x zx zy z y           Assu me that the state vect or is:     1 23456 78 9 1 0 1 1 1 2 ,, ,, , , , , , , , T Z zz z z z z z z z z z z     Get system  state equatio n:    Z AZ BV                                   (7)    A is the Ja co bi matrix of the system:     ) 12 , 12 ( ) 12 , 2 ( ) 12 , 1 ( ) 2 , 12 ( ) 2 , 2 ( ) 2 , 1 ( ) 1 , 12 ( ) 1 , 2 ( ) 1 , 1 ( Z Z Z Z Z Z Z Z Z A   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     Noi s e Anal ysi s of wet Multi - disc Bra k e Used Com p lex Eigenvalue (Tian-hon Lu o)  7673  1 1 2 2 3 3 0 1/ 0 1/ 0 1/ 0 1/ 0 1/ 0 1/ 0 0 m m m B m m m   T V = 0 P 00 00 00 0 - P 0 0     Matrix A is th e Jacobi matrix of  the syst em who s e ei genvalu e  pre d ict wheth e r the bra k e   pro c e ss  stabl e or not, thro ugh the re sult s of the real p a rt of eigenva l ues.       4. Analy z e the We t Bra ke  Noise  using  Finite Element Method   Becau s e th e  natural freq uen cy ] 15 [ of the solid i s  different in liquid s  and the vacuum,  analyzed th wet b r a k e  di sc in  the  brake fluid  und er  the pa rticular wo rking  con d itions,  obtai ned  the vibration frequ en cy of wet multi-pl ate disc  bra k e s  and extracte d the compl e x eigenvalue s.    4.1. Finite Element Mod e ling Wet  Brak es   The  simplifie d model  of fri c tion p a ir of  wet b r a k e i s   sho w n i n  Fig u re 4. Befo re  dividing  the gri d , accordin g to the   cha r a c teri stic and th e loa d  boun da ry co ndition s of th e wh ole m o d e l,  some sm all chamfers, hol e, boss  and fillister  whi c have little im pact on the  study of brake  noi se  were app ro pri a tely negle c ted. The wh ol e finite eleme n t model is shown in Figu re 5.          Figure 4. The  Simplified Model   Figure 5. Finite Element Model of the Wet Brake       4.2. Material  Propertie s o f  We t Br ake  Parts   Variou com pone nts of  wet bra k mat e rial  pro perti es a r sh own in Ta ble 1.  Frictio n   lining is  a co mposite  mate rial, steel  plat e co re i s  65 Mn.The re a r e  coatin gs  whi c h b e long to  the   anisotropi c material s,  wh ose su rface have  pap er - b a s ed  fr ic tion ma te r i a l s  wh ic h  ab se nc e o f   asb e sto s .Duri ng a nalysi s   p r ocessin g  a b o ve mate ri al  are  re pla c ed   by linea r m a terial  and  g a ve  the app ro pria te Young' modulu s  a n d  Poisson' ra tio.8th tran smissi on  oil (40 )  is  us ed  a s   bra k e  fluid, t he d e n s ity is 852   kg. m 3 , the  spe c ific h eat is  stetted  to 2 131  J.  (kg. ), the r m a c o nduc tivity i s  s e tted to.138W.(m. ), the vis c o s i ty is  s e t to 52.18  mm 2 .s 1 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 12, No. 11, Novem ber 20 14:  76 68 – 768 0   7674 Table 1. Mate rials Prope rti e s of Wet Bra k e Part Parts  Y oun g’s  modulus/Mpa  Densit y / kg·m- Poisson’s  rati Material name   Dual steel  plates  175000   7228   0.3  65Mn steel   Friction linings  175000   7228   0.3  65Mn steel  Friction  materials  1500  1450   0.25  Paper based f r iction material w i th out  asbestos     4.3. The Bou ndar y  Conditions   Duri ng braki n g, structu r al  comp one nts  of wet multiple disks prod uce  coupli n g  modes  among va rio u comp one n t s. Espe cially  the friction  p a ir p r odu ce cou p ling m o d e s b e cau s o f   excitation force, whi c h m a ke s the brake to prod uce  vibration noi se. Since friction conta c t i s  a  time-varia nt  dynamic pro c e ss, the  co ntact relati on ship  between  the frictio n  l i ning s an d st eel  plates  sho u ld  be taken int o  con s id erati on. It anal yze d  nonlin ear p r e-stre ss of friction pai rs a n d   obtaine d the  conta c t state s  of the fri c tion. Then  it a nalyze d  the p r est r e s sed m ode o n  the b a si of  modal ana lysis system. The st atic m e ch ani cal a n a lysis  bou nd ary condition s a r e p r ovide d  as  follows. Fixed co nstraints are im po sed  on ra dial fri c tion lini ngs  while th e axi a l and ta nge ntial  movement are free  and  the spee d i s  3  rad/ s.  Fi xed co nst r ain t s are imp o sed on  du al steel  plates in  radi al an d tan gen tial dire ction   while  t he  axial moveme nt i s  free. Th e 4 - Mpa p r e s sure  is  applie d on b o th sid e s. Th e co ntact int e rface bet we en du al steel  plate and f r i c tion linin gs i s   defined a s  t he frictio n  p a irs  and th e  friction  coef ficient is 0.3 .  In order t o  facilitate the  conve r ge nce  of analy s is a nd  solution, i t  se le cted  a  non-symmet r i c   conta c t a n d  the  enha nced  Lagrangi an al gorithm.  T he pre s tre s sed  wet  mo dal an alysis bo unda ry co nditi on s are provided as  follows. Base d on the  static analy s is, th e natural  freq uen cy of the entire mo del  may be affect ed   by  the stre ss state.  Stati c   a nalysi s  re sults a r extracte d from  boun dary  co ndition s di re ctly.  Becau s e of the introd ucti on of asym metric  fri c tio n  conta c t, throug h the co mmand "mo dopt,  uns ym, 30,,, on", the firs t 30-order modes  were extracted.    4.4. Compari s on bet w e e n  Wet Mod a l Resul t s and  Dr y  Modal Results     The re sult s of static analy s i s  we re  sele ct ed as  initial  condition s. After setting the rotation  spe ed of the friction lining s , it performe d  the m odal analysi s  of the effect of oil medium on the   bra k ing   sy ste m The co mp arison analy s is results  of  dry  mo dal brakin g system   in  ai r cont ra st  and wet bra k i ng syste m  in oil medium a r e sho w n in Fi gure 6.   As   s h ow n in   F i g u r e  6 ,  the mo da l fr eq ue n c o f  b r a k i ng  system  in  the fluid  me dium i s   lowe r than th at in the ai r. The d e clin e  can  be in te rpreted i n  the  followin g  two aspe cts. Fi rst,  before  bra k in g, the spa c betwe en du al  steel di scs a nd frictio n  lini ngs  are filled  with fluid; wh en   bra k ing  start s , the addition al mass of oi l leads to  the  mass ch ang es of frictio n  lining an d du al  steel plate.  Secon d , duri ng braki ng, the flui d med i um co upling  betwee n  th e fluid and  solid  affected the  modal cha r a c teristics of th e bra k ing  system.          Figure 6. The  Contra st Re sults of Wet an d Dry Mod e l       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     Noi s e Anal ysi s of wet Multi - disc Bra k e Used Com p lex Eigenvalue (Tian-hon Lu o)  7675 4.5The res u lts of finite el ement an aly s is   Testing  results in dicate tha t  wet b r a k e  syste m in stabil i ty frequen cy  is g ene rally 1 00-3 0 0   Hz ] 9 [ . Thu s , p r odu ce d n o i s belon gs  to low-fre q u ency vib r atio n noi se.  Co nsid erin g th e   influence of  brake oil  on t he braki ng  system stabilit y, it extracted the first 30-order modal s, as   sho w n in Fi g u re 7. An ima g inary p a rt a nd two  m u tua lly opposite  real pa rts o c curred at un st able  freque nci e s.  The bla ck d o ts rep r e s e n ted  the value  of the real p a rt a t  the unstable  frequen cie s  i n   the uppe r po rtion of Figu re 7. As illustrated in  Figu re 7, the un stable mo de s belon g to se ven   orde rs, who s e freque nci e s are re spe c tively  286.75 Hz, 756.32 Hz,  1056.8 Hz, 5435.4 Hz, 99 51  Hz, 11 126  Hz, and 1122 9 Hz.           Figure 7. The  Complex Eig envalue s of Braki ng Syste m       4.6. Numeric a l Analy s is  Resul t s   Table 2  sho w s the wet bra k e stiffne s s a nd dam pi ng p a ram e ters of the stru ctu r e, there i s   a possibility that the equili brium p o ints  are ap pea r when 0 Z   00 12 2 2 12 2 1 3 22 2 ,0 , , 0 , , 0 ,0 ,0 , , 0 ) xx x pp pp p p p kk k k k k k +, 0 , + 00 a v      Bringin g  the wet bra k e p a rameter into  Jaco bi matrix, matrix eigenv alue s are  cal c ulate d as sho w n in  Table 2:       Table 2. The  Paramete rs o f  Wet Brake   Parameter Value  Parameter Value  P 33209N   12 23 kk   13000 N/s   13 mm   0.3Kg  12 23 cc   6N·s/m   2 m   0.5Kg  22 x y kk   9600N/s   13 kk   9600N/s   22 x y cc   4N·s/m   13 cc   6N·s/m   0 v 2.77m/s      Bring the  pa rameter i n to the Jacobi ma trix,  obtained the  ch ara c te ri stic  valu es which are   sho w n in Ta b l e 3:      Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 12, No. 11, Novem ber 20 14:  76 68 – 768 0   7676 Table 3. The  Eigenvalue of the Jacobi  Matrix  Number  Eigenvalue  Number   Eigenvalue  -7.50 + 180.1 2 3.98+276.05i   2 -7.50  180.12i   3.98-276. 05i  3 -3.02+792.0 4 -9.06+153.7 8 4 -3.02-7 92.04i   10  -9.06-1 53.78i   5 -7.86+267.4 5 11  -2.64+352.5 8 6 -7.86-2 67.45i   12  -2.64-3 52.58i       From the a b o v e results, it can b e  seen t hat  the eigen values a r e di vided into two  parts, a   real  part  an d an i m agi n a ry pa rt. Imagina ry eig e n value s  ap p eare d  in  pa irs.  Whe n  t h e   cha r a c teri stic value is the real part an d smalle than  zero, the syst em is  in a sta b le state. Wh en  the cha r a c teri stic value  of the re al  pa rt is greater th a n  ze ro, the  system is in a  flux state. Since   there a r e t w o  cha r a c teri sti c  value s  of th e real  pa rt an d gre a ter th a n  ze ro, which  can  pre d ict t h e   system i s  un stable, the uns table frequ en cy is 276.0 5 Hz.     4.7. The Con t ras t  bet w e e n  Numerical  Analy s is and Finite Element An aly s is     Table 4. The  Contrast Results  numerical  Finite element  Result [9]   In the air   In the oil  276.05Hz   300.49 Hz   286.75 Hz   100-300  Hz       From th e re sult it can  seen that, the  unsta ble fre quen cy resul t  got from th e finite   element  anal ysis i s  2 86.7 5  Hz  whi c h i s  very  cl o s to the expe ri mental result that is 2 76. 05  Hz,the  relative error is 4%  ,the results in dicate d the re liable of the p r opo se d meth od.      5. Effect of  Wet Brake Para meters on S y stem Stabilit Wet bra k e n o ise is influ e n ce d by man y  param eters, tak e  fric tion  c oeffic i ent,  brak ing  spe ed, bra k i ng pressu re,  friction linin g and do ubl e plate stiffness for exam ple. If the quality,  elasti c an d d a mping  prope rties of the  sy stem a r e the  same. Simul a tion paramete r s a r sh own  in   Table 5.       Table 5. Simulation Para meters  Effects of param eters  Test paramet er v a lues  Friction coefficie n 0.15  0.3  0.45  0.6  Brake speed ra d/s   3 5 8  Brake pressure Mpa   4 6 8  Friction lining stif fness(EC)   0.8  1.2  1.4  Dual steel plate  stiffness( EO )   0.8 1  1.2  1.4  EC——F riction material  Y o u ng’s modulus,EC=1500MPa  EO—— Dual stee l plate  Y oung’s m odulus, EO=175 000MPa     5.1. Effec t  of Friction Coe fficien t on Brake Noise   Instability of Braki ng sy ste m , due to fri c tion,  re sultin g in bra k in noise, thus  changi ng   the trend of the friction coefficient on  the infl uence  of system instabilit y. Study the stabi lity  impact of the  system, frictio n  coeffici ent wa s incr ea se d from 0.15 to 0.6, as sh o w n in Figu re  8.  From the Figure 8 it can be seen that, it  will continue  to the emer gence of new  unstable  modes as increase  of the f r iction  coeffici ent, causing i n stability orig i nal value of the real part of  compl e x eig envalue freq uen cy increa sing, ma ki n g  the system  more u n sta b le. Therefore,  approp riate to redu ce the  friction coefficient betwe e n  friction linin gs and the  steel plates  without   affecting the  bra k ing p e rfo r man c can redu ce the bra k ing n o ise.  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     Noi s e Anal ysi s of wet Multi - disc Bra k e Used Com p lex Eigenvalue (Tian-hon Lu o)  7677     Figure 8. Effect of Friction  Coeffi ci ent on the Brake Sy stem Stability          5.2. Effec t  of Braking Spe e d on Bra ke  Noise   Brake noi se i s  affected by  the spe ed of the  bra k e. An alyze the effe cts on b r a k noise o f   spe ed. Figu re 9 rep r e s ent s the chan ge  of brak i ng speed from 1rad/s to  8 rad/ s have a n  effect  on the bra k noise.           Figure 9. Effect of Brakin g S peed on the  Brake Syste m  Stability      The spee d increa se s, wi th the frequ ency in st abili ty of the real part of th e com p lex  eigenvalu e  d e crea se s, wh ile the  syste m  tends to  b e  more stabl e, but there i s  no  signifi ca nt  redu ction  of the re al pa rt of each  rotatio n  sp e ed  corresp ondi ng to  the value. Th at is, the sp e e d   cha nge s of little effect on the bra k e n o ise.    5.3. Effec t  of Braking Pre ssure on  the  Brake  Noise   Brake pisto n   is su bje c ted t o  bra k e fluid  pr e s sure du ri ng braki ng, which m a kes t he dual  steel plate a nd bra k e lini ng friction d e cel e rate  a n d  eventually stop.  Figu re  10 sh ows brake   pre s sure ch a nge s from 2M Pa to 8Mpa, the bra k syst em gene rate s the bra k ing n o ise.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.