热像科技IRS热像科技 - 红外热像仪国家级高新企业

系统背景

盘式制动作为摩擦制动的主要方式之一,已经被广泛应用于各种车辆及设备的制动系统中。车辆制动时,由制动盘和闸片组成的摩擦副,在较短时间能将车辆运动的机械能转变成热能消耗掉,从而达到车辆制动的目的。
随着如今车辆的增多,道路的日益拥堵,制动系统每天被无数次的反复使用,作为车辆关键零件的制动盘,由于受不均匀温度和应力循环的作用,导致制动盘热裂纹的发生和恶化,最终导致制动盘失效。因此,准确测定制动盘所能承受的热载荷和热分布,对于制动盘的散热设计及制动盘失效行为研究,具有非常重要的意义。

系统介绍

传感器技术对比

热载荷及热分布测定 接触式测量 非接触式测量
测量工具 K型热电偶
Pt型热电偶
红外点温枪 红外热成像仪
优点 成本低,准确度高 非接触,可实时测量 非接触、可测的整个制动盘的热分布,可记录整个制动过程,形成图像简单和直观
不足 无法直接安装在运动机构上,不能测的整个制动过程 不够直观,不够全面,无法知道整个制动盘面的热梯度的真实状况  

系统组成

系统前端采用红外热像仪和可见光相机作为传感器采集数据,通过网络传输,在服务端软件分析,在客户端软件显示最高温度和拍摄的红外图像,当检测到高于报警阈值则通知监控室采取有效措施降,从而降低刹车片温度过高引起的事故隐患。
系统可实时采集、测量、分析、对比、记录制动系统的热载荷及热分布梯度的全辐射红外视频图像

应用事例

测试方案

  • 1.需了解制动盘的合金成份并记录下来;
  • 2.记录制动盘的外径尺寸、内径尺寸、厚度尺寸、及已运行公里数、制动初速度、车轮直径、摩擦半径、轴重等关键参数
  • 3.制动试验前建议先进行磨合试验,磨合速度可根据应用及需求速度选定,通过磨合使制动盘和闸片的接触面积超过80%;
  • 4.磨合完成后,可选定若干个制动初速度段进行多次制动并记录每次制动时的制动盘的热分布红外视频(包含温度数据的全辐射视频);
  • 5.需记录每次制动不同阶段的盘面温度的分布及热梯度状态(如2.1例表);
  • 6.需记录制动盘制动后的温度随时间的变化曲线;
  • 7.需对比并记录不同制动初速度下的制动盘散热所需的时间;
  • 8.计算出各种制动初速度下,不同阶段的温升速率并记录下来;

2.1例表

温度分布形态 发生时间 所处位置 热梯度特征 最高温度
多条带状 制动开始 靠近外径 带状区域是盘面相对高温区,盘面整体温度较低 482.8℃
面状 制动中期 整个盘面 若干高温散布于盘面,盘面整体温度较高 376.6℃
团状 制动后期 制动半径周围 温度从团状热斑中心开始向四周扩散,温度降低 276.1℃
条线状 制动结束 内径及中部 温度进一步降低,盘面逐步完成冷却散热 192.2℃

参考结论

  • 1.制动初期,转速很高,制动摩擦产生的热量远大于盘面散失的热量,导致局部快速温升,温度会急速上升至最高值;制动初速度越大,制动初期的温度上升的越高;
  • 2.制动中期,随着制动的进行,转速减小,摩擦产生的热量输入小于盘面散失的热量,且制动盘转速还较高,有利于对流散热,盘面温度会出现陡降现象;制动初速度越大,盘面温度陡降幅度越大;
  • 3.制动结束后,制动盘停止转动,对流散热条件变差,温度峰值下降到较低水平,温度的下降变的更为缓慢;制动停止后,若制动盘处于相同散热状态,制动初速度对于制动结束后的降温速率影响不大;