Entwurf eines industriellen Temperaturanstieg-Tests für Bremsen: Duty-Cycle-Einrichtung und Pass/Fail-Kriterien

Der Temperaturanstieg ist eine der schnellsten Methoden, eine „richtig dimensionierte“ industrielle Bremse in ein Zuverlässigkeitsproblem zu verwandeln. Übermäßige Hitze beschleunigt Belagverschleiß, verhärtet Dichtungen, ändert das Reibungsverhalten (Fade) und verkürzt die Lebensdauer von Spulen, Thrusters und hydraulischen Komponenten. Wenn Sie wiederholbare Bremsmomente und vorhersehbare Wartungsintervalle wünschen, benötigen Sie einen Temperaturanstiegstest, der dem echten Einsatz entspricht—nicht einen generischen Prüfstandlauf.

Dieser Artikel erklärt, wie man einen industriellen Temperaturanstiegstest für Bremsen mit praktischen Berechnungen, Testzyklusgestaltung, Sensorplatzierung und klaren Pass/Fail-Kriterien entwirft. Beispiele sind auf typische Anwendungsfälle unserer Produkte wie YWZ13 Elektro-Hydraulische Trommelbremsen, YPZ2 Elektro-Hydraulische Scheibenbremsen und SH hydraulische Not-Aus-Scheibenbremsen abgestimmt.

[Bild Platzhalter] Überblick über die Testanlage: Motor Trägheit Bremssatz Datenerfassung (DAQ) Luftstromrichtungspfeile.

1) Definieren Sie das Testziel (welche Entscheidung unterstützt dieser Test?)

Bevor Sie Sensoren auswählen oder einen Testzyklus schreiben, definieren Sie die Entscheidung, die Sie treffen möchten, da der Duty-Cycle und die Akzeptanzkriterien variieren:

• Validierung des Typs/Designs: Bestätigen, dass ein Bremssystem einen Ziel-Duty-Cycle ohne Überhitzung oder Fade überleben kann.
• Produktionsabnahme: Jede Einheit auf kontrollierte thermische und funktionale Basis prüfen (kürzere Laufzeit, enge Wiederholbarkeit).
• Anwendungsüberprüfung: Simulieren Sie die Maschine eines Kunden (am wertvollsten für Vertrieb Technik, da es das Inbetriebnahmerisiko reduziert).

In Kran-, Hebe-, Förder- und Windanwendungen umfasst ein nützlicher Temperaturanstieg-Test in der Regel beides: (1) wiederholte dynamische Stopps (Wärmeerzeugung) und (2) Hot-Holding/Parkverhalten (Wärmeaufnahme statische Drehmomentüberprüfung).

2) Sammeln Sie die vier Zahlen, die die Wärme steuern

Um einen Duty-Cycle zu entwerfen, der die tatsächliche Betriebstemperatur widerspiegelt, benötigen Sie die folgenden vier Eingaben am (oder reflektiert auf) der Bremsscheibe:

• Geschwindigkeit beim Bremsen (U/min)
• Äquivalente Trägheit (kg·m²)
• Stopps pro Stunde (oder Zyklusfrequenz)
• Bremszeit pro Stopp (s)

Wenn Sie nur Motordaten auf dem Typenschild haben, können Sie trotzdem schätzen—aber Trägheit ist der Parameter, den die meisten Menschen übersehen, und sie ist meist die Ursache thermischer Probleme.

3) Konvertieren Sie den Duty-Cycle in Energie und thermische Belastung (einfache Mathematik, die alles verändert)

Sobald Sie Geschwindigkeit, Trägheit und Stop-Frequenz haben, können Sie abschätzen, wie viel Energie die Bremse in Wärme umwandelt.

Energie pro Stopp (rotierendes System):

Durchschnittliche Bremsleistung (starker Prädiktor für gleichmäßigen Temperaturanstieg):

Höchstbremsleistung (nützlich für Fade-Risiko und „Hot Spots“):

Arbeitsbeispiel, das Sie in eine Tabelle kopieren können

Angenommen, ein Bewegungssystem, bei dem die Bremse sieht: J = 40 kg·m², Geschwindigkeit 800 U/min (ω ≈ 83,78 rad/s), und 30 Stopps/Stunde.

Dann: E_stop ≈ 0,5 × 40 × 83,78² ≈ 140 kJ. Durchschnittliche Bremsleistung P_avg ≈ 140.000 × 30 / 3600 ≈ 1,17 kW.

Dieses „~1,2 kW Durchschnitt“ ist oft der Unterschied zwischen einer Bremse, die bei 110°C stabilisiert, und einer, die je nach Luftstrom und Reibungsmaterial auf über 180–220°C ansteigt.

4) Definieren Sie Randbedingungen (Umgebung, Luftstrom, Montage), sonst ist Ihr Test nicht wiederholbar.

Thermische Ergebnisse können stark schwanken, abhängig von Luftstrom und Installationsgeometrie. Zwei Labore können denselben Test durchführen und sehr unterschiedliche Temperaturen messen, wenn eines einen Ventilator hat, der über die Bremse bläst, das andere nicht. Legen Sie diese Randbedingungen fest und dokumentieren Sie sie:

• Umgebungstemperatur: Aufzeichnen und kontrollieren, wenn möglich (z.B. 20–30°C). Immer ΔT berichten, nicht nur die absolute Temperatur.
• Luftgeschwindigkeit an der Bremse: mit einem Anemometer messen. Selbst ~0,5–1,5 m/s Luftstrom kann die Spitzen-Temperaturen erheblich senken.
• Montageorientierung: vertikal vs. horizontal kann die Wärmeaufnahme in die Struktur und Ölvorräte verändern.
• Gehäuseeffekt: „Offenrahmen“ vs. „Schutzhaube“ ändert die Konvektion. Wenn Ihre Anwendung eine Haube verwendet, testen Sie mit ihr.

[Bild Platzhalter] Messpunkte für Luftstrom (vor/neben der Bremse, in der Nähe des Thruster-Motors, in der Nähe der Scheiben/Trommeloberfläche).

Temperaturanstieg im Vergleich zur Umgebung angeben:

5) Instrumentierungsplan: Wo die Temperatur messen (minimale Kanäle, die Probleme erfassen)

Ein Temperaturanstiegstest ist nur so gut wie die Sensorplatzierung. Verwenden Sie Typ-K-Thermoelemente für Trenddaten und eine Infrarotkamera, um Oberflächen-Hotspots zu validieren. Eine praktische Abtastrate ist 1 Hz (1 Messung/Sekunde) für Stop-Zyklus-Tests.

Für elektro-hydraulische Trommel-/Blockbremsen (z.B. YWZ13-Serie)

• Außenseite des Bremsrads in der Nähe der Reibungsspur (2 Punkte, 180° auseinander)
• Belagträgerplatte in der Nähe der Reibfläche (mindestens 1 Punkt pro Schuh)
• Bremse/Struktur in der Nähe des Pivot (Bindungs-/Schleppwärmeweg)
• Temperatur des Thruster-Motorgehäuses
• Temperatur des Thrusterzylinders / Ölbzw. -zone (falls möglich)
• Umgebungsluft in der Nähe der Bremse (vor Strahlungswärme geschützt)

[Interner Link] YWZ13 Serie Elektro-Hydraulische Trommelbremse

Bei Scheibenbremsen (z.B. YPZ2-Serie / SH-Serie Not-Aus)

• Scheibentemperatur (IR-Kamera auf Reibring) eine Thermoklemme auf Scheibenhut/nahe des Rings
• Bremssattelgehäuse in der Nähe des Belagträgers (links/rechts)
• Belagträgerplatte (in der Nähe der Reibfläche)
• Hydraulikeinheit / Aktuatorengehäusetemperatur (falls zutreffend)
• Umgebung

[Interner Link] SH Serie Hydraulische Not-Aus Scheibenbremsen

Tipp: Wenn Ihre Bremse „besteht“, Kunden aber trotzdem Überhitzung melden, fehlt oft der echte Hotspot—häufig eine schleppende Schnittstelle oder ein kleiner Bereich des Scheibenrades, der zuerst überhitzt. Deshalb ist IR-Spot-Validierung auch bei einfacher Thermoelement-Installation sinnvoll.

6) Erstellen Sie Betriebszyklen, die dem tatsächlichen Erwärmungsverhalten der Bremse entsprechen

Verwenden Sie nicht einen generischen Zyklus für alle Bremsen. Bewegungssysteme, Hebe- und Windsysteme erwärmen unterschiedlich.

Beispiel Zyklusrechnung (schneller Realitätscheck): Wenn Ihr Zyklus Lauf 30 s Bremse 3 s Dwell 20 s ist, beträgt jeder Zyklus 53 s, was etwa 68 Stopps/Stunde entspricht. Dies hilft, das „Verhalten des Bedieners“ in einen wiederholbaren Laborplan umzusetzen.

7) Definieren Sie „thermische Stabilisierung“, damit Sie den Test nicht zu früh stoppen.

Ein häufiger Fehler ist, 10–20 Stopps durchzuführen und es „Temperatur getestet“ zu nennen. Für ein aussagekräftiges Ergebnis sollte man so lange laufen, bis der heißeste Messpunkt unter dem gleichen Zyklus stabilisiert ist. Eine praktische Stabilisierungregel lautet:

• Betrachten Sie die Bremse als stabilisiert, wenn sich der heißeste Kanal ändert um ≤ 2°C über 10 Minuten (oder ≤ 1°C über 5 Minuten) unter dem gleichen Duty-Cycle.

Dies gibt Ihnen eine wiederholbare Stop-Bedingung über Tests hinweg und macht Daten vergleichbar zwischen Bremsentypen (Trommel vs. Scheibe) und Produktkonfigurationen.

8) Akzeptanzkriterien: Kombination aus Temperatur Leistung (allein Temperatur reicht nicht)

Eine robuste Akzeptanzentscheidung sollte umfassen:

• Temperaturgrenzwerte für Komponenten (Spule/Thruster/Hydrauliköl/Reibungsfläche)
• Drehmomentbeibehaltung bei stabilisierter Temperatur (Fade-Control)
• Freigabequalität (kein Schleppen bei heißem Zustand)
• Nach-Test-Zustand (keine abnormalen Glasuren/Risse/Riefen)

8.1 Praktische Referenzen für Temperaturgrenzwerte (Verwenden Sie Datenblätter als endgültige Autorität)

Genaue Grenzwerte sollten von Ihren Brems- und Komponentenratings kommen, aber diese typischen technischen Referenzen helfen, realistische Grenzwerte festzulegen:

• Spulenspannungstemperatur: sollte unter Insulationsklassen-Grenzen bleiben (z.B. Klasse F ≈ 155°C, Klasse H ≈ 180°C bei Wicklungshitze). Die Gehäusetemperatur ist in der Regel niedriger als die Wicklungshitze.
• Elektrohydraulischer Thruster-Ölbereich: viele Systeme zielen auf < 70–90°C Für Dichtungslebensdauer und stabile Reaktion (bestätigen Sie Ihre Öl/Dichtungs-Spezifikation).
• Reibungsfläche (abhängig vom Belag): Organische Materialien benötigen in der Regel niedrigere Dauer-Temperaturen als semi-metallische oder sinterisierte Formulierungen. Verwenden Sie das Datenblatt Ihres Belags, wenn Sie akzeptanzfähige Kriterien festlegen möchten.

8.2 Drehmomentbeibehaltung (Fade-Check bei heißem Zustand)

Wenn Sie Drehmoment direkt messen können (Drehmomentsensor/Dynamometer), vergleichen Sie die Leistung bei heiß und kalt. Falls nicht, verwenden Sie die Stillzeit mit einer bekannten Trägheit als Proxy.

Viele industrielle Teams betrachten eine Reduktion von mehr als 10–15% (bei stabilisierter Temperatur) als bedeutendes Warnsignal—insbesondere bei sicherheitskritischen Stopps. Ihre tatsächliche Akzeptanzschwelle sollte Ihrem Risikoniveau und Standard entsprechen.

8.3 Schlepp-Check (die versteckte Hitzequelle)

Eine Bremse, die nicht vollständig freigibt, wird „Drehmoment“ bestehen, aber im Feld aufgrund von Überhitzung versagen. Nach Erreichen der stabilisierten Temperatur sollte eine kurze Verifikationsphase folgen:

• Bei Zielgeschwindigkeit mit voll freigegebener Bremse 5–10 Minuten laufen lassen.
• Bestätigen Sie, dass der Motorstrom nicht nach oben driftet.
• Bestätigen Sie, dass die Bremsentemperaturen nicht abnormal weiter steigen (ein ansteigender Trend während „kein Bremsen“ ist ein starker Indikator für Schleppwirkung).

9) Nach-Test-Inspektions-Checkliste (Daten in Wartungsinformationen umwandeln)

Nach dem thermischen Zyklus inspizieren und dokumentieren, was sich verändert hat. Hier werden Testdaten für Technik und Kunden nützlich:

• Belagverschleißmessung (mm) und Verschleißgleichmäßigkeit
• Glasur, Rissbildung, Delamination, Ölverschmutzung
• Scheiben-/Bremsradoberfläche: Riefen, Hitze Flecken (Blauverfärbung), Laufabweichung (falls vermutet)
• Leckage des Thrusters, Ölzustand, Dichtungszustand
• Befestigungen und Pivotpunkte: Lockerheit, ungewöhnliches Spiel, Verklemmen

[Interner Link Platzhalter] Download: Brems-Temperaturanstieg-Testprotokoll Vorlage (Excel/PDF)

10) Produktorientierte Testnotizen (wie wir unsere Bremssystemfamilien üblicherweise validieren)

YWZ / YWZ13 elektro-hydraulische Trommelbremse: Neben der Trommeltemperatur achten wir genau auf die Stabilität des Schuhspiels und die Thruster-Temperatur. Viele Überhitzungsbeschwerden lassen sich auf partielle Freigabe, Verbindungsbindung oder falsche Einstellung zurückführen—Ihr Test sollte immer eine Drag-Überprüfung bei heißem Zustand beinhalten.

YPZ2 Elektro-Hydraulische Scheibenbremsen: Scheibensysteme laufen in der Regel insgesamt kühler, können aber lokale Hotspots entwickeln, wenn die Ausrichtung oder Scheibenlaufabweichung schlecht ist. IR-Validierung ist hier besonders wertvoll, da ein Thermoelement einen heißen Streifen in der Nähe des Belagrandes übersehen kann.

SH hydraulische Not-Aus-Scheibenbremsen: Für Notfallsysteme ist das Verhalten bei heißem Halten ebenso wichtig wie die Stopptemperatur. Wir empfehlen, eine Hot-Holding-Phase (z.B. 10–30 Minuten bei definiertem Halte-Drehmoment) einzubauen, um sicherzustellen, dass kein Kriechen auftritt und die Freigabe nach Hitzeeinwirkung zuverlässig bleibt.

Benötigen Sie einen Temperaturanstieg-Testplan für Ihr exaktes Bremsmodell?

Wenn Sie (1) Bremssystemmodell, (2) Geschwindigkeit, (3) geschätzte Trägheit, (4) Stopps/Stunde, (5) Belagstyp und (6) Umgebung/Gehäusebedingungen teilen, können wir eine praktische Testmatrix (kalt stabilisiert Hot-Holding) mit einer Pass/Fail-Checkliste für Ihr Projekt entwerfen.

[Interner Link Platzhalter] Kontaktieren Sie unser Engineering-Team, um Ihren anwendungsspezifischen Thermo-Testzyklus zu erstellen.