Dans de nombreux systèmes de frein à tambour, le roue de frein (parfois appelé tambour de frein dans certains contextes) est traité comme « juste une pièce tournante ». En réalité, c'est le partenaire de friction qui détermine en grande partie la vitesse d'usure, le comportement thermique, le bruit/vibration, et même la constance du couple de freinage au fil du temps.
C'est particulièrement vrai pour les freins à tambour électro-hydrauliques largement utilisés dans les grues, convoyeurs, et machines lourdes—comme nos freins à tambour électro-hydrauliques série YWZ13. Si le matériau de la roue de frein ou le traitement thermique ne correspond pas au cycle de service et à la doublure de friction, vous verrez généralement un (ou plusieurs) de ces résultats sur le terrain : usure rapide de la doublure, rayures sur la roue, coloration bleue/points chauds, instabilité du couple, ou fissures.
Ci-dessous, une vue pratique de matériaux de roue de frein et options de traitement thermique, avec des plages de données utilisables dans les spécifications et contrôles d'acceptation.
[Espace réservé pour image] Gros plan sur la piste de friction de la roue de frein montrant (A) un motif d'usure sain, (B) des rayures, (C) un bleu thermique.
Pour les freins à tambour/bloc, le couple de freinage est créé par la pression de la doublure de friction contre la roue de frein en rotation. La roue doit remplir quatre fonctions simultanément :
Fournir une surface de friction stable
- ainsi le couple est répétable d'un arrêt à l'autre. Absorber et répartir la chaleur
- produit lors du freinage (masse thermique conductivité). Résister à l'usure et aux rayures
- sous la doublure sous charge et contamination (poussière, humidité, écaillage). Résister aux cycles thermiques
- sans fissures, déformation, ou croissance excessive de la course. C'est pourquoi « plus dur est meilleur » n'est pas une règle sûre. Une roue trop dure peut résister à l'usure, mais devenir plus vulnérable aux fissures thermiques et accélérer l'usure de la doublure. Une roue trop douce peut protéger la doublure, mais peut rapidement faire des rainures et perdre la géométrie de friction efficace.
2) Matériaux courants pour roues de frein (et ce que signifient les chiffres)
Famille de matériaux (grades typiques)
Les roues de frein industrielles sont généralement fabriquées en fonte grise, fonte ductile, ou fonte d'acier. Le meilleur choix dépend du cycle de service, des charges d'impact et du profil de température.
| Résistance à la traction typique | Ductilité typique | Plage de dureté typique (HB) | Notes pratiques pour le freinage | Fonte grise (par ex., HT250/HT300) |
|---|---|---|---|---|
| ~250–300 MPa | Faible (brittle) | ~180–240 HB | Bonne amortissement (moins de vibrations), friction stable ; ténacité plus faible—attention aux fissures thermiques en conditions difficiles. | Fonte ductile (par ex., QT500-7) |
| ~500 MPa | ~7 % d'allongement | ~170–240 HB (varie selon le traitement) | Meilleure ténacité que la fonte grise ; bon compromis pour les machines en extérieur et sujettes aux chocs. | Fonte d'acier (par ex., ZG35 / ZG45) |
| ~500–700 MPa (selon le grade) | Plus élevé que la fonte | ~170–260 HB (traité) | Haute ténacité et tolérance aux surcharge ; peut nécessiter un appariement de friction soigneux pour éviter l'usure de la doublure et le bruit. | Interprétation rapide |
Note : les plages ci-dessus sont des valeurs typiques de l'industrie. Vos critères d'acceptation réels doivent suivre votre dessin de conception et le profil de service du frein.
Fonte grise :
- largement utilisé car il « se comporte bien » en friction—bon amortissement et comportement de surface stable, mais avec une ténacité inférieure. Fonte ductile :
- souvent choisi lorsque l'impact / choc et le service en extérieur poussent la fonte grise vers un risque de fissure. Fonte d'acier :
- Choisi lorsque la ténacité est la priorité (chocs lourds / risque de surcharge), mais nécessite un contrôle précis de la finition de surface et du choix de la doublure. 3) Pourquoi la dureté est importante—plus la réalité du « la dureté ne suffit pas »
[Espace réservé pour image] Comparaison microstructure : flocons de fonte grise vs nodules de fonte ductile (illustratif).
La dureté influence la résistance à l'usure, mais l'usure est aussi affectée par le type de doublure, la distribution de pression, la contamination, et la température. Une relation classique d'usure (utilisée comme modèle utile directionnellement) est :
V \propto \frac{W \cdot s}{H}
Une température élevée peut modifier le comportement du film de friction et la microstructure en surface.Où V est le volume d'usure, W la charge normale, s la distance de glissement, et H la dureté. Cela explique pourquoi les matériaux plus durs ont tendance à s'user plus lentement. Cependant, l'usure réelle du frein dévie souvent parce que :
- La contamination (huile/poussière) peut transformer l'usure en éraflure/rayures.
- Un contact inégal (mauvais alignement/course) crée des points chauds locaux et un « usure sélective ».
- 4) Options de traitement thermique pour les roues de frein (et ce que chacune privilégie)
Ainsi, nous traitons la dureté comme une plage contrôlée, et non comme un objectif « plus élevé est meilleur ».
Le traitement thermique permet d'ajuster l'équilibre entre résistance à l'usure de la surface et ténacité du noyau. Les approches courantes incluent :
A) En-fonte / détente
Utilisé lorsque les propriétés de la coulée de base répondent déjà aux exigences et que l'objectif est principalement de réduire les contraintes résiduelles (amélioration de la stabilité dimensionnelle). Cela peut aider à réduire la déformation et les variations de course lors des premiers services.
B) Normalisation (couramment pour les roues en acier moulé)
La normalisation affine la structure du grain et améliore l'uniformité. Elle est souvent choisie lorsque vous avez besoin de propriétés mécaniques cohérentes sur toute la roue, en particulier pour les sections plus épaisses qui refroidissent de manière inégale.
C) Quench & temper (Q&T) (pour des cibles de résistance / ténacité plus élevées)
Q&T améliore la résistance et la ténacité mais peut augmenter la dureté au-delà de ce que certains systèmes de doublure supportent. Si Q&T est utilisé, spécifiez une bande de dureté contrôlée et confirmez l'appariement de friction avec votre matériau de doublure (organique vs semi-métallique vs sintré).
D) Durcissement en surface (par ex., induction) (uniquement si justifié)
5) Sélection pratique : faire correspondre le matériau et le traitement de la roue au cycle de service
Le durcissement en surface crée une couche d'usure dure tout en conservant un noyau plus résistant. Cela peut être utile dans des environnements abrasifs sévères, mais augmente le risque de fissures thermiques en surface si le cycle de service produit des températures de pic élevées. Si vous spécifiez un durcissement en surface, vous devez également préciser profondeur de cas efficace et comment la dureté est mesurée (HB/HRC), ainsi que la méthode de dépistage des fissures.
[Espace réservé pour image] Test de dureté sur la piste de la roue de frein (HBW) exemple de localisation de mesure autour de la circonférence.
Si vous choisissez une roue de frein pour un frein de déplacement de grue, un palan, ou une transmission de convoyeur, commencez par le profil de service et le mode de défaillance que vous souhaitez éviter.
Si votre problème principal est une usure rapide de la roue / rainures profondes
Vérifier
- Contamination (huile/graisse) et poussière abrasive d'abord—les améliorations de matériau ne répareront pas un joint de boîte de vitesses qui fuit. Vérifier l'alignement et le motif de contact. Un contact inégal peut « couper » rapidement des rainures.
- Ensuite, envisagez de passer d'une spécification de roue plus douce à une plage de dureté contrôlée plus élevée, ou de passer de la fonte grise à la fonte ductile selon votre historique de fissures.
- Si votre problème principal est la fissuration / fissures thermiques
Les fissures sont souvent une combinaison de
- température de pic élevée cycle thermique + Contrôler les contraintes résiduelles + Revoir d'abord l'énergie de freinage et la montée en température (beaucoup de fissures sont des problèmes de cycle de service)..
- Envisagez des options de matériaux à plus haute ténacité (fonte ductile ou acier moulé) et un traitement de détente / normalisation pour améliorer la stabilité.
- Évitez de pousser la dureté de surface inutilement haute sans prouver le comportement thermique.
- Si votre problème principal est un freinage instable (cliquetis/bruit/dérive du couple)
La finition de surface et l'amortissement du matériau sont importants. La fonte grise fonctionne souvent bien pour l'amortissement des vibrations.
- Vérifiez la course, l'alignement du montage et la compatibilité du grade de la doublure (stabilité du coefficient de friction).
- Confirmer que le frein se libère complètement—le frottement peut « polir » la roue et modifier le comportement de friction.
- 6) Ce qu'il faut spécifier lors de la commande d'une roue de frein (éviter les exigences vagues)
Réalité sur le terrain : Dans de nombreuses applications de grues et de convoyeurs, la amélioration la plus rentable n'est pas un « acier plus dur », mais un contrôle plus précis de l'espace, course de déblocage, et prévention de la contamination par l'huile.
Pour l'approvisionnement et l'ingénierie, la façon la plus rapide d'obtenir des roues de frein cohérentes est de spécifier des exigences mesurables. Une spécification d'achat pratique devrait inclure :
Grade de matériau
- (par ex., grade HT/QT/ZG ou équivalent) Condition de traitement thermique
- (en-fonte / détente / normalisé / Q&T / durci en surface) Plage de dureté sur la piste de friction
- (HB, méthode de mesure HBW préférée pour les pièces moulées) Limite de course / concentricité
- au niveau de la piste de friction (lier cela à votre conception de frein) Finition de surface
- exigence (plage Ra) et règle « pas de défauts de moulage profonds » sur la piste Méthode d'inspection
- : points de dureté & comptage, critères visuels, MT/PT optionnels pour le dépistage des fissures (si critique)7) Note produit : faire correspondre les roues de frein aux familles de freins (pourquoi « correspondance OEM » réduit les temps d'arrêt)
[Espace réservé pour lien interne] Télécharger : Liste de vérification pour la commande de roue de frein (dimensions matériau dureté points d'inspection).
Dans les systèmes de frein à tambour, la roue et la doublure forment une paire de friction assortie. Lorsqu'on remplace un matériau ou une dureté de roue sans considérer la doublure, deux choses se produisent souvent :
L'usure de la doublure est anormalement rapide (roue trop dure / surface trop agressive).
- Les rainures de la roue ou la surchauffe (roue trop molle ou mauvaise condition de surface).
- 8) Vérifications rapides sur site pour la santé de la roue de frein (ce que les techniciens peuvent mesurer rapidement)
Pour les clients utilisant nos familles de freins à tambour électro-hydrauliques (comme YWZ/YWZ13), nous fournissons des roues de frein en composants assortis (par exemple, nos roues de frein série ZDL) afin que le comportement de friction corresponde au couple et au profil thermique prévu du frein.
[Espace réservé pour lien interne] Page produit de la roue de frein série ZDL
[Espace réservé pour lien interne] Pièces de rechange : roue de frein doublures kits de broches/bushings pour freins YWZ/YWZ13
État visuel de la piste :
- recherchez des rainures, points chauds (coloration bleue), vitrification, et fissures. Vérification de course :
- un indicateur à cadran sur la piste peut identifier la déformation qui cause un freinage inégal et une usure des plaquettes. Scan de température :
- après un cycle de service normal, scanner la piste IR—les points chauds localisés indiquent souvent un mauvais alignement ou un frottement. Vérification de contamination :
- l'huile/graisse sur la piste est une cause profonde ; réparer les fuites avant de remplacer les pièces. Besoin d'aide pour choisir la bonne spécification de roue de frein ?
[Espace réservé pour configuration de vérification de course à cadran sur la piste de friction de la roue de frein.]
Si vous partagez votre modèle de frein (par ex., taille YWZ13), dimensions de la roue, cycle de service (arrêts/h vitesse), environnement (poussière/huile/en extérieur), et type de doublure, nous pouvons recommander un matériau de roue de frein et une cible de traitement thermique qui équilibrent la durée d'usure et le risque de fissures.
Dans de nombreux systèmes de frein à tambour industriel, la roue de frein (parfois appelée tambour de frein dans certains contextes) est traitée comme « juste une pièce tournante ». En réalité, c'est le partenaire de friction qui détermine en grande partie la vitesse d'usure, le comportement thermique, le bruit/vibration, et même la constance du couple de freinage au fil du temps. Cela est particulièrement vrai pour les freins électro-hydrauliques…
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