“Brake torque” looks like a single number on a datasheet, but in real machines it behaves differently at zero speed versus rotating conditions. That’s why many brake disputes happen after commissioning: the brake passes a static holding test, yet dynamic stopping feels weak (or harsh), overheats, or shows inconsistent repeatability.
This article explains two practical ways to measure industrial brake torque—static load torque testing und dynamic brake testing—and why their results often differ. Where product examples are needed, we reference our common crane and heavy-industry brake families such as YWZ13 elektro-hydraulische Trommel- (Block-)Bremsen und SH-Hydraulik-Notfall-Bremsen.
[Image Placeholder] Photo: torque test bench showing brake, shaft, coupling, encoder, and data acquisition.
Welches „Drehmoment“ möchten Sie nachweisen?
Bevor Sie eine Methode wählen, definieren Sie, welches Drehmoment Sie validieren möchten. In der industriellen Bremsung sind diese nicht austauschbar:
- Statisches Haltdrehmoment: Drehmoment, das die Bremse bei Nullgeschwindigkeit ohne Durchrutschen halten kann (kritisch für Hebezeuge, Parken, Windlasten).
- Anlaufdrehmoment: Spitzen-Drehmoment, wenn das gesperrte System zu bewegen beginnt (oft höher als die konstante Gleitreibung).
- Dynamisches Bremsdrehmoment: Drehmoment während der Rotation beim Verzögern (was die Stopptime und Wärme bestimmt).
- Hitzedrehmomentbeibehaltung: Drehmoment bei erhöhter Temperatur nach wiederholten Stopps (Fade/Konsistenzindikator).
A static test is excellent for proving holding. A dynamic test is necessary to quantify stopping und thermal behavior. Many projects need both.
Statisches Drehmoment (Schwergewicht / Hebelarm): was es gut misst
A static load test measures torque at zero speed by applying an external torque to the brake shaft until the brake slips (or until you reach a specified test torque). It is widely used for factory acceptance and maintenance checks because it is simple, safe, and repeatable—if set up correctly.
Die gängigste Einrichtung verwendet einen Hebelarm mit bekannter Länge und eine bekannte Kraft (Schwergewichte oder eine Lastzelle). Die Kernbeziehung lautet:
T = F \times LWo:
- T = Drehmoment (N·m)
- F = angewandte Kraft (N)
- L = effektiver Hebelarm (m), senkrecht zur Kraftrichtung gemessen
Numeric example (typical shop-floor calculation)
If your lever arm is 0.80 m and your load cell reads 1.20 kN (1200 N), then the applied torque is 960 N·m.
[Image Placeholder] Diagram: lever arm geometry showing “effective length” (perpendicular distance) and cosine error.
Statisches Testverfahren (praktische Checkliste)
- Richtungssteuerung: Bei einigen Trommel-/Blockbremsen kann das Drehmoment aufgrund der Geometrie je nach Drehrichtung variieren. Erfassen Sie die Richtung.
- Slip-Kriterien definieren: z.B. „Welle bewegt sich ≥ 1°“ oder „kontinuierliche Rotation tritt auf.“ Ohne klare Definition variieren die Ergebnisse je nach Bediener.
- Wiederholen Sie 3–5 Mal: Protokollieren Sie min/avg/max. Wenn die Wiederholbarkeit schlecht ist, untersuchen Sie den Belagzustand, Kontamination oder mechanische Bindung.
- Temperatur angeben: Kalte statische Drehmomente können sich von heißen statischen Drehmomenten nach einer Stoppsequenz unterscheiden.
- Sperrkonformität: Vermeiden Sie Gummiverbindungen oder lose Befestigungen, die sich „aufwickeln“ und Energie plötzlich freisetzen.
Was statische Tests übersehen können
Static torque testing does not fully capture dynamic effects: friction coefficient changes with speed, engagement behavior matters, heat generation matters, and time-to-torque matters. It can also overestimate real stopping performance if breakaway friction is high but sliding friction is lower.
Dynamisches Drehmoment: Wie das Stoppdrehmoment bei Rotation gemessen wird
Ein dynamischer Test misst das Bremsen während der Rotation. Es gibt zwei praktische Ansätze:
- Direkte Drehmomentmessung mit einem Inline-Drehmomentwandler (falls vorhanden).
- Inertia-Deceleration-Methode unter Verwendung von Geschwindigkeits-Zeit-Daten und bekannter Trägheit (sehr üblich bei Bremsdynamometern).
Methode A: Drehmomentwandler (direkt)
This approach records a torque curve during the stop. It is ideal when you want to evaluate engagement smoothness, peak torque, and control timing (especially on VFD-driven cranes). Typical sampling rates are 200–1000 Hz for clean curves.
Recommended channels to log (minimum): torque, speed (encoder), brake command signal, brake-open confirmation (if available), and temperature near the friction interface. Without these, “good/bad” conclusions are hard to defend.
Methode B: Trägheitsverzögerung (Geschwindigkeit-Zeit)
If you know the total equivalent inertia J at the brake shaft and you measure angular deceleration α, you can estimate average braking torque:
T \approx J \times \alphaUnd der Winkelverzögerung kann aus der Geschwindigkeitsänderung über die Zeit berechnet werden:
\alpha = \frac{\Delta \omega}{\Delta t}Numeric example (realistic for industrial test benches)
Assume a test inertia of J = 25 kg·m². The brake is applied at 600 rpm (ω ≈ 62.83 rad/s) and stops in 3.0 s. Then α ≈ 62.83 / 3.0 ≈ 20.94 rad/s², so the average braking torque is about 523 N·m.
Wenn Sie auch die Energie schätzen möchten, die die Bremse in Wärme umwandelt pro Stopp (nützlich, um Drehmomentprüfung mit Temperaturanstieg zu verbinden), können Sie berechnen:
E_{stop}=\frac{1}{2}J\omega^2With the numbers above, Estop ≈ 0.5 × 25 × 62.83² ≈ 49 kJ per stop.
[Image Placeholder] Plot: speed vs time curve for a stop, with highlighted “brake delay” and “effective deceleration window.”
Wichtig: inertia deceleration gives you “system torque” required for deceleration. If there are significant bearing losses, gearbox losses, or aerodynamic load torques, you should quantify them (by a coast-down test without braking) and correct the result if you need high accuracy.
Warum statische und dynamische Drehmomentwerte abweichen (und warum das normal ist)
Wenn Ihr statisches Drehmomentergebnis nicht mit Ihrem dynamischen Ergebnis übereinstimmt, ist das nicht automatisch ein Testfehler. Drei reale Effekte treiben den Unterschied:
1) Anlaufreibung vs. Gleitreibung
Bei Nullgeschwindigkeit zeigt die Reibung oft einen höheren „Anlauf“-Wert, bevor die Bewegung beginnt. Während der Rotation ist der Reibungskoeffizient in der Regel anders (oft niedriger). Statische Tests können daher „stark“ erscheinen, während das dynamische Stoppen schwächer wirkt. Deshalb ist dynamisches Testen für die Verifizierung der Stopptime unerlässlich.
2) Temperatur- und Fade-Entwicklung während der Stoppsequenz
Dynamische Tests erzeugen Wärme. Mit steigender Temperatur können sich die Reibungsmaterialien verändern. Eine Bremse kann kaltes Drehmoment bestehen, aber bei erhöhter Temperatur 10–20 % Drehmoment verlieren, abhängig vom Belagmaterial, Einsatzzyklus und Luftstrom. Wenn Ihre Anwendung häufig ist (Kranfahrt, Hochfahren), ist die Hot-Drehmomentbeibehaltung wichtig.
3) Geometrieeffekte (insbesondere bei Trommel-/Blockbremsen)
Einige Trommel-/Blockbremsgeometrien können richtungsabhängiges Verhalten zeigen (Selbsteinwirkungstendenzen). Das bedeutet, dass das Drehmoment je nach Drehrichtung des Bremsscheibenrads variieren kann. Ein gut gestalteter Test sollte die Drehmomentrichtung angeben und, wenn relevant, beide Richtungen validieren—dies ist besonders bei Kranfahrwerken und bestimmten Förderantrieben praktisch.
Ein praktisches Testmatrix (was viele Fabriken und Projekte tatsächlich benötigen)
If you want torque data that is useful for engineering und for customers, test cold and hot conditions and combine static + dynamic checks.
| Testpunkt | Methode | Typischer Zweck | Was zu protokollieren ist |
|---|---|---|---|
| Kalt-Halte-Drehmoment | Statisches Lastdrehmoment | Park-/Halteüberprüfung, Akzeptanzbasislinie | T, Richtung, Slip-Kriterium, Umgebungstemperatur |
| Kalte Stoppleistung | Dynamisch | Stoppzeit / durchschnittliches Drehmoment | Geschwindigkeit-Zeit, Drehmoment (falls vorhanden), Bremsverzögerung |
| Thermische Konditionierung | Wiederholte dynamische Stopps | Hitzesättigung bis zur repräsentativen Betriebstemperatur | Temperaturen, Stoppanzahl, Luftstrom |
| Hitzedrehmomentbeibehaltung | Dynamisch | Fading/Konsistenz unter realistischem thermischem Zustand | T_hot/T_cold, Drift der Stopptime |
| Heißhalteprüfung | Statisches Lastdrehmoment | Keine Kriechbewegung nach Hitze bestätigen (kritisch für Hebezeuge) | Haltezeit, Slip, Temperatur |
[Internal Link Placeholder] Download: Torque Test Sheet (static & dynamic) + data logging checklist.
Produktbezogene Hinweise: Wie diese Tests auf gängige Bremsentypen angewendet werden
YWZ13 elektro-hydraulische Trommel- (Block-)Bremsen
Für YWZ13-ähnliche elektro-hydraulische Trommel-Bremsen ist ein statischer Test nützlich, um das Haltemoment zu bestätigen und mechanische Probleme (falsch eingestellte Spielräume, Bindungspivots, ungleichmäßigen Kontakt der Bremsbacken) zu erkennen. Für das tatsächliche Stoppverhalten—insbesondere bei Kranfahrwerken—zeigt der dynamische Test, was statisch nicht kann: Engagement-Glätte, Wiederholbarkeit der Stopps und thermische Drift.
Practical recommendation: include two torque directions in your static test plan and record the shoe clearance setting before/after the hot cycle. If torque changes dramatically after heating, investigate dragging or linkage geometry rather than assuming “lining quality” first.
[Internal Link] YWZ13 Serie Elektro-Hydraulische Trommelbremse
SH-Hydraulik-Notfall-Bremsen
Notfall-Disc-Bremsen werden oft für sicherheitskritisches Halten (Hebezeuge, Wind, Winden) ausgewählt. Hier ist das statische Drehmoment unverhandelbar — aber dynamische Tests sind trotzdem wichtig, wenn die Bremse für Notstopps ausgelegt ist. Ein gutes kombiniertes Vorgehen ist: kaltes statisches Halten → thermisch konditionierte Stopps → heißes statisches Halten (Kriechprüfung) → Notstopp-Überprüfung (falls die Anwendung es erfordert und die Bremse dafür ausgelegt ist).
Protokollieren Sie auch den Hydraulikdruck und das Freigabeverhalten. Eine Bremse kann das Drehmoment bestehen, aber im realen Betrieb versagen, wenn die Freigabe unvollständig ist (Schleppung), was Wärme erzeugt und das Drehmoment im Laufe der Zeit senkt.
[Internal Link] Hydraulische Fail-Safe-Scheibenbremsen der SH-Serie
Elektromagnetische Bremsen (Motorbremsen / Kompaktgeräte)
Electromagnetic brakes may show strong sensitivity to coil voltage, air gap, und temperature. Static holding checks are useful, but dynamic tests are often where issues appear first: delayed release, delayed engagement, or torque instability under repeated cycling. For meaningful results, log coil voltage at the brake terminals (not only at the cabinet) and confirm air gap is within specification.
Häufige Fehler bei Drehmomenttests (und wie man schlechte Schlussfolgerungen vermeidet)
- Winkelarm-„Kosinusfehler“: Wenn die Kraft nicht senkrecht ist, ist Ihr berechnetes Drehmoment falsch. Messen Sie den senkrechten Abstand.
- Keine Slip-Definition: „Es hat sich ein bisschen bewegt“ ist kein Kriterium. Definieren Sie eine messbare Slip-Schwelle.
- Ignorieren Sie die Verzögerungszeit der Bremse: Bei dynamischen Tests ist das Drehmoment nicht sofort verfügbar. Verzögerung bei Befehl und effektives Verzögerungsfenster trennen.
- Falsche Trägheit: Wenn J schlecht geschätzt wird, ist das berechnete Drehmoment bedeutungslos. Messen Sie die Trägheit oder validieren Sie mit Coast-Down.
- Kein Temperaturkontext: Kalt-Drehmomentwerte sagen selten etwas über das Hochleistungsverhalten voraus.
Wenn gewünscht, können wir Ihnen bei der Auswahl der richtigen Prüfmethoden für Ihr Bremsmodell und Ihre Anwendung helfen.
Wenn Sie uns Ihr Bremsmodell (z.B. YWZ13 / SH), Montageort (Hebezeug, Laufwagen, Brückentraverse), Zielgeschwindigkeit, geschätzte Trägheit und Einsatzzyklus mitteilen, können wir einen praktischen Drehmomenttestplan (statisch dynamisch) vorschlagen und die benötigte Messtechnik empfehlen, um verteidigbare Ergebnisse zu erzielen.
[Internal Link Placeholder] Contact our engineering team for an application-based torque test recommendation.
