Prestandaanalys av två olika bromsskivor – fältförsök med värmekamera från Micro-Epsilon

Detta arbete utfördes i doktorandprojektet “Enhanced mechanical braking systems for modern trains” som utfördes av doktorand Mandeep Singh Walia vid Chalmers tekniska universitet i Göteborg. I den aktuella studien undersöktes prestandan för två olika typer av bromsskivor och bromsbelägg (använda på en postvagn som ägs och trafikeras av Green Cargo AB). Fokus låg på bromsskivors och bromsbeläggs temperaturer, slitage vid intäktstrafik och på beräknad termomekanisk utmattningsprestanda. En traditionell grå bromsskiva i gjutjärn med organiska sammansatta bromsbelägg och en segmenterad NiCrMo-legerad gjutjärnsbromsskiva med sintrade bromsbelägg testades.

Fältförsök
Under fältförsök användes en värmekamera, Micro-Epsilon Sensotests TIM160, för att registrera temperaturfördelningen på friktionsytor. Värmekameran är kompakt och enkel att installera, är försedd med triggerfunktion för inspelning av radiometriska bilder och har i sitt standardutförande ett mätområde på upp till 900° C. Värmekameran användes för att studera temperaturfördelningen på bromsskivan med specifikt syfte att undersöka förekomsten av termiska band eller heta områden under bromsning. Dessutom användes olika typer av termoelement för mätning av temperatur på bromsskivor och bromsbelägg.

Eftersom testvagnen var en godsvagn, styrdes värmekameran via en bärbar dator som drevs utan någon mänsklig operatör (med 18 Ah power bank). Värmekameran var inställd på att spela in filmer (varaktighet på 45 s) och utlöstes när temperaturerna på skivorna nådde 80° C. Bilden visar montaget av värmekameran under testvagnen.

Resultat
Exempel på extraherade termiska bilder från inspelade filmer på de två studerade skivtyperna visas nedan. Resultatet indikerar två olika grundläggande yttemperaturmönster för de olika skivorna. Ett enda hett band dominerade en typ av bromsskiva under en enda bromssekvens, medan två band detekterades på den andra skivan. Resultaten är avgörande för att förstå den faktiska användningen av bromsskivor i kommersiell trafik. Vidare kommer dessa temperaturfördelningsmönster att användas för att undersöka fler scenarier och identifiera kritiska fall med sprickbildning på skivytor. Andra intressanta forskningsområden är tillväxt av termiska band under olika bromscykler och slitage av skivor i förhållande till de observerade termiska mönstren.