O aumento de temperatura é uma das maneiras mais rápidas de transformar um freio industrial "corretamente dimensionado" em um problema de confiabilidade. O calor excessivo acelera o desgaste do revestimento, endurece as vedações, altera o comportamento de atrito (desvanecimento) e encurta a vida útil de bobinas, propulsores e componentes hidráulicos. Se você deseja torque de frenagem repetível e intervalos de manutenção previsíveis, precisa de um teste de aumento de temperatura que corresponda a dever real—não uma execução genérica de bancada.
Este artigo explica como projetar um teste de aumento de temperatura de freio industrial com cálculos práticos, design de ciclo de teste, posicionamento de sensores e critérios claros de passar/falhar. Exemplos são mapeados para casos de uso típicos de nossos produtos, como freios de tambor eletro-hidráulicos YWZ13, freios de disco eletro-hidráulicos YPZ2, e freios de disco hidráulicos de falha segura SH.
[Placeholder de Imagem] Visão geral do suporte de teste: motor inércia montagem do freio aquisição de dados (DAQ) setas de direção do fluxo de ar.
1) Defina o objetivo do teste (que decisão este teste apoiará?)
Antes de selecionar sensores ou escrever um ciclo de teste, defina a decisão que você deseja tomar, pois o ciclo de trabalho e os critérios de aceitação diferirão:
- Validação de Tipo/Design: confirmar que um design de freio pode sobreviver a um ciclo de trabalho alvo sem superaquecimento ou desvanecimento.
- Aceitação de produção: verificar se cada unidade atende a uma linha de base térmica e funcional controlada (execução mais curta, repetibilidade apertada).
- Verificação de aplicação: simular o dever da máquina de um cliente (mais valioso para vendas engenharia, pois reduz o risco de comissionamento).
Em aplicações de guindaste, elevador, transportador e vento, um teste de aumento de temperatura útil geralmente cobre ambos: (1) paradas dinâmicas repetidas (geração de calor) e (2) comportamento de retenção/estacionamento quente (aquecimento verificação de torque estático).
2) Coletar os quatro números que impulsionam o calor
Para projetar um ciclo de trabalho que represente o calor operacional real, você precisa das seguintes quatro entradas no (ou refletidas para) eixo do freio:
- Velocidade na ativação do freio (rpm)
- Inércia equivalente (kg·m²)
- Paradas por hora (ou frequência do ciclo)
- Tempo de frenagem por parada (s)
Se você só tiver dados da placa de identificação do motor, ainda pode estimar—mas a inércia é o parâmetro que as pessoas mais frequentemente perdem, e geralmente é onde os problemas térmicos se originam.
| Entrada | O que isso significa | Como obtê-lo (prático) |
|---|---|---|
| Velocidade (rpm) | Velocidade de ativação do freio no eixo do freio | Feedback de encoder/VFD; ou rpm do motor ÷ relação de engrenagem |
| Inércia J (kg·m²) | Inércia total refletida vista pelo freio | Modelo de acionamento, dados do OEM ou teste de desaceleração medido |
| Paradas/hora | Com que frequência o freio absorve energia | Registros de PLC; dados do ciclo do operador; cronometragem em vídeo |
| Tempo de parada (s) | Define potência de pico e choque | Requisito de controle, limite de segurança ou tempo de parada medido |
3) Converter ciclo de trabalho em energia e carga térmica (matemática simples que muda tudo)
Uma vez que você tenha velocidade, inércia e frequência de parada, pode estimar quanta energia o freio converte em calor.
Energia por parada (sistema rotacional):
E_{stop}=\frac{1}{2}J\omega^2Potência média de frenagem (forte preditor de aumento de temperatura constante):
P_{média}=E_{parar}\times\frac{N}{3600}Pico de potência de frenagem (útil para risco de desvanecimento e "pontos quentes"):
P_{pico}=T\times \omegaExemplo trabalhado que você pode copiar para uma planilha
Assuma um mecanismo de viagem onde o freio vê: J = 40 kg·m², velocidade 800 rpm (ω ≈ 83.78 rad/s), e 30 paradas/hora.
Então: Estop ≈ 0.5 × 40 × 83.78² ≈ 140 kJ. Potência média de frenagem Pavg ≈ 140,000 × 30 / 3600 ≈ 1.17 kW.
Este "~1.2 kW médio" é frequentemente a diferença entre um freio que se estabiliza a 110°C e um que sobe além de 180–220°C dependendo do fluxo de ar e do material de atrito.
4) Defina condições de contorno (ambiente, fluxo de ar, montagem) ou seu teste não será repetível
Os resultados térmicos podem variar dramaticamente com o fluxo de ar e a geometria da instalação. Dois laboratórios podem realizar "o mesmo teste" e obter temperaturas muito diferentes se um tiver um ventilador soprando sobre o freio e o outro não. Defina e registre essas condições de contorno:
- Temperatura ambiente: registar e controlar se possível (por exemplo, 20–30°C). Sempre relatar ΔT, não apenas a temperatura absoluta.
- Velocidade do ar no freio: medir com um anemômetro. Mesmo ~0.5–1.5 m/s de fluxo de ar pode reduzir significativamente as temperaturas máximas.
- Orientação de montagem: vertical vs horizontal pode mudar o aquecimento em estrutura e reservatórios de óleo.
- Efeito de envoltório: "quadro aberto" vs "cobertura de proteção" muda a convecção. Se sua aplicação usar uma cobertura, teste com ela.
[Placeholder de Imagem] Pontos de medição de fluxo de ar (frente/trás do freio, perto do motor do propulsor, perto da superfície do disco/tambor).
Relatar temperatura como aumento acima do ambiente:
\Delta T = T_{máx}-T_{ambiente}5) Plano de instrumentação: onde medir a temperatura (canais mínimos que realmente capturam problemas)
Um teste de aumento de temperatura é tão bom quanto o posicionamento do sensor. Use Termopares Tipo-K para dados de tendência e uma câmera IR para validar pontos quentes na superfície. Uma taxa de amostragem prática é 1 Hz (1 amostra/segundo) para testes de ciclo de parada.
Para freios de tambor/bloqueio eletro-hidráulicos (por exemplo, série YWZ13)
- Superfície externa da roda de freio perto da pista de atrito (2 pontos, 180° de distância)
- Placa de apoio do revestimento perto da superfície de atrito (pelo menos 1 ponto por sapato)
- Braço/estrutura do freio perto do pivô (caminho de calor de travamento/arrasto)
- Temperatura da carcaça do motor do propulsor
- Temperatura do corpo do cilindro do propulsor / zona de óleo (se viável)
- Ar ambiente perto do freio (protegido do calor radiante)
[Link Interno] Freio de Tambor Eletro-Hidráulico da Série YWZ13
Para freios de disco (por exemplo, série YPZ2 / série SH de falha segura)
- Temperatura do disco (câmera IR no anel de atrito) um termopar no chapéu do disco/perto do anel
- Corpo do caliper perto do suporte do pad (esquerda/direita)
- Placa de apoio do pad (perto da interface de atrito)
- Temperatura da unidade hidráulica / carcaça do atuador (se aplicável)
- Ambiente
[Link Interno] Freios de Disco Hidráulicos de Falha Segura da Série SH
Dica: Se seu freio "passa" mas os clientes ainda relatam superaquecimento, você geralmente está perdendo o verdadeiro ponto quente—comumente uma interface arrastando ou uma pequena área do disco/roda que superaquecem primeiro. É por isso que a validação de ponto IR vale a pena, mesmo com uma configuração simples de termopar.
6) Construir ciclos de trabalho que correspondam a como o freio aquece na vida real
Não use um ciclo genérico para todos os freios. Mecanismos de viagem, mecanismos de içamento e sistemas de guinada de vento aquecem de maneira diferente.
| Cenário | Estrutura de ciclo sugerida | O que isso revela |
|---|---|---|
| Viagem do guindaste / viagem do carro | Execute 30–60 s → freio 2–6 s → permanência 10–30 s → repetir | Estabilidade térmica sob paradas frequentes de média energia |
| Dever do guindaste (com VFD) | Desaceleração controlada via acionamento freio definido a quase zero de velocidade; inclua fase de retenção quente | Aquecimento, estabilidade de retenção, sensibilidade ao tempo de freio |
| Verificação de parada de emergência (se classificado) | Após a temperatura estabilizada: 1–3 paradas de alta energia com resfriamento definido | Risco de desvanecimento, comportamento do pico do ponto quente, recuperação pós-evento |
Matemática do ciclo de exemplo (verificação rápida da realidade): Se seu ciclo é Executar 30 s Freio 3 s Permanência 20 s, cada ciclo é 53 s, o que equivale a cerca de 68 paradas/hora. Isso ajuda você a traduzir "comportamento do operador" em um plano de laboratório repetível.
7) Defina "estabilização térmica" para que você não pare o teste muito cedo
Um erro comum é realizar 10–20 paradas e chamar isso de "teste de temperatura". Para um resultado significativo de aumento de temperatura, execute até que o ponto mais quente medido se estabilize sob o mesmo ciclo. Uma regra prática de estabilização é:
- Considere o freio estabilizado quando o canal mais quente muda por ≤ 2°C em 10 minutos (ou ≤ 1°C em 5 minutos) sob o mesmo ciclo de trabalho.
Isso lhe dá uma condição de parada repetível em testes e torna os dados comparáveis entre tipos de freios (tambor vs disco) e configurações de produtos.
8) Critérios de passar/falhar: combine temperatura desempenho (apenas temperatura não é suficiente)
Uma decisão de aceitação robusta deve incluir:
- Limites de temperatura do componente (interface de bobina/propulsor/óleo hidráulico/interface de atrito)
- Retenção de torque na temperatura estabilizada (controle de desvanecimento)
- Qualidade de liberação (sem arrasto em condição quente)
- Condição pós-teste (sem vitrificação/marcado/escoriação anormal)
8.1 Referências práticas de limite de temperatura (use as fichas técnicas como autoridade final)
Os limites exatos devem vir das classificações do seu freio e componentes, mas essas referências de engenharia típicas ajudam você a definir portões realistas:
- Temperatura da bobina de enrolamento: deve permanecer abaixo dos limites da classe de isolamento (por exemplo, Classe F ≈ 155°C, Classe H ≈ 180°C no ponto quente da bobina). A temperatura da carcaça é geralmente mais baixa do que o ponto quente da bobina.
- Zona de óleo do propulsor eletro-hidráulico: muitos sistemas visam < 70–90°C para a vida útil da vedação e resposta estável (confirme sua especificação de óleo/vedação).
- Interface de atrito (depende do revestimento): materiais orgânicos geralmente precisam de temperaturas contínuas mais baixas do que formulações semi-metálicas ou sinterizadas. Use sua ficha de dados de revestimento se você quiser critérios de aceitação defensáveis.
8.2 Retenção de torque (verificação de desvanecimento em condição quente)
Se você puder medir torque diretamente (sensor de torque/dinamômetro), compare desempenho quente vs frio. Se não puder, use o tempo de parada com uma inércia conhecida como um proxy.
\text{Retenção de Torque}=\frac{T_{quente}}{T_{frio}}\times 100\%Muitas equipes industriais consideram uma redução maior que 10–15% (em temperatura estabilizada) como um sinal de alerta significativo—especialmente para paradas críticas de segurança. Seu limite de aceitação real deve corresponder ao seu nível de risco e padrão.
8.3 Verificação de arrasto (a fonte de calor oculta)
Um freio que não libera completamente "passará torque" mas falhará em campo devido ao superaquecimento. Após o sistema atingir a temperatura estabilizada, inclua uma breve fase de verificação:
- Execute na velocidade alvo com o freio totalmente liberado por 5–10 minutos.
- Confirme que a corrente do motor não flutua para cima.
- Confirme que as temperaturas do freio não continuam a subir anormalmente (uma tendência crescente durante "sem frenagem" é um forte indicador de arrasto).
9) Lista de verificação de inspeção pós-teste (transformar dados em insights de manutenção)
Após o ciclo térmico, inspecione e documente o que mudou. É aqui que os dados do teste se tornam úteis tanto para engenharia quanto para clientes:
- Medição de desgaste do revestimento (mm) e uniformidade do desgaste
- Vitrificação, trincas, delaminação, contaminação por óleo
- Superfície do disco/roda de freio: marcas, pontos de calor (azulamento), desvio (se suspeito)
- Vazamento do propulsor, condição do óleo, condição da vedação
- Fixadores e pivôs: folga, jogo anormal, travamento
[Placeholder de Link Interno] Download: Modelo de Registro de Teste de Aumento de Temperatura do Freio (Excel/PDF)
10) Notas de teste focadas no produto (como normalmente validamos nossas famílias de freios)
Freios de tambor eletro-hidráulicos YWZ / YWZ13: Além da temperatura do tambor, prestamos atenção especial à estabilidade do espaço entre as sapatas e à temperatura do propulsor. Muitas reclamações de superaquecimento estão relacionadas a liberação parcial, travamento de ligação ou ajuste incorreto—seu teste deve sempre incluir uma fase de verificação de arrasto em condição quente.
Freios de disco eletro-hidráulicos YPZ2: Sistemas de disco geralmente funcionam mais frios no geral, mas podem desenvolver pontos quentes locais se o alinhamento ou o desvio do disco forem ruins. A validação IR é particularmente valiosa aqui, porque um termopar pode perder uma banda quente perto da borda do pad.
Freios de disco hidráulicos de falha segura SH: Para sistemas de falha segura, o comportamento de retenção quente é tão importante quanto a temperatura de parada. Recomendamos incluir uma fase de retenção quente (por exemplo, 10–30 minutos a um torque de retenção definido) para confirmar que não há creep e que a liberação permanece confiável após o aquecimento.
Precisa de um plano de teste de aumento de temperatura para seu modelo de freio exato?
Se você compartilhar (1) modelo de freio, (2) velocidade, (3) inércia estimada, (4) paradas/hora, (5) tipo de revestimento e (6) condições ambientais/envoltórias, podemos elaborar uma matriz de teste prática (fria estabilizada retenção quente) com uma lista de verificação de passar/falhar para seu projeto.
[Placeholder de Link Interno] Entre em contato com nossa equipe de engenharia para construir seu ciclo de teste térmico específico para a aplicação.
