”Termografisk analyse af roterende bremseskive”

1. ”Termografisk analyse af roterende bremseskive” Indlægget tager udgangspunkt i afgangsprojekt efterår 2010: ”Termografisk analyse af roterende bremseskive” Studerende: Knud Boll og Daniel Jensen Vejleder: Fly Hansen Samarbejdspartner: Scandinavian Brake Systems A/S Præsentation: Fly Hansen

2. Projektbeskrivelse Problem: Berøringsløs temperaturmåling temperaturfordeling og -udvikling) på bremseskiver under en nedbrems-ning af high performance biler og motorcykler (racing). Delmål: Berøringsløs temperaturmåling på bremsskiver under bremsning i en teststand (dynamometer). Projektmål: Undersøgelse af muligheder for anvendelse af termografi til afbildning af bremseskivens tempe-raturer under nedbremsning i en teststand. Mål: Målesystem, der berøringsløst, kan registrere tempe-raturen og temperaturudviklingen på en bremseskive under nedbremsning (motorcykel) under en testkørsel.

3. Projektforløb • Laboratoriearbejde: • Transmissionsgradsmålinger på • beskyttelsesfiltre (IR-vinduer). • Emissivitetsbestemmelse af • bremseskiven. • Målinger på roterende bremseskive. • Test af SDU-kameraer Real life arbejde: Målinger hos SBS. Test i bremsestand.

4. Laboratoriearbejde - udstyr

5. Bremseskive - begreber Termoparret anvendes hos SBS til kontrol/styring af friktionsringens temperatur. Friktionsringen får en belægning, der bl.a. afhænger bremseklod-sernes materialesammensætning. Dimensioner: Bremsskivediameter = 300mm Huller i friktionsring, diameter = 7,6mm Diameter for de yderste huller = 280mm

6. Laboratoriearbejde - Transmissionsgrad Edmund filter Black Body Kalibrator: Micron M315 Merlin kamera Uden filter Med filter (1 lag) Med filter (2 lag)

7. Laboratoriearbejde - Emissivitetsbestemmelse Kapton* tape påsættes skiven. Skive opvarmes i ovne til ca. 300 °C. Skive ophænges frit foran kamera. Under afkøling optages en ”billedserie”. Billedserien analyseres (emissivitet). *Kapton tape: 3-5µm: ε = 0,53. 8-14 µm: ε = 0,96 Agema 570/ Merlin MID Δε = 0,04 Δε = 0,1

8. Laboratoriearbejde - emissivitetsbestemmelse Figur 5.1‑2: Måling af en homogent opvarmet bremseskive. Billedet er taget med Agema 570 kameraet. Dette termografibillede er anvendt til emissitivitetsmålinger ved hjælp af de indlagte linjer. Δε ~ 0,4 (begge skiver).

9. Laboratoriearbejde - måling på roterende bremseskive Dimensioner: D = 300mm, skive diameter d = 7,6mm, huldiameter Merlin kamera Bremsskive Synkronmotor + frekvensomformer 1min 10 sek 200 C afkøl 400 usek 1500 rpm

10. Laboratoriearbejde måling på roterende skive Drejebænk Motoropstilling Optris PI, Integrationstid = 10 ms. Hastighed 75 o/min Hulbevægelse ~ 11 mm Drejebænk MerlinMid, Integrationstid 400 µsek Hastighed 700 o/min Hulbevægelse ~ 4 mm Motoropstilling Optris PI, Integrationstid = 10 ms. Stillestående skive. Øhul = 7,6 mm Drejebænk.

11. Laboratoriearbejderoterende skive + integrationstider 0,7°; 1,76 mm 3,6°; 8,80 mm

12. Real Life arbejde – Dynamometer + kameraplaceringer. SBS dynamometer: 666 o/min Merlin Optris Optris kamera Integrationstid og temperaturområder: 1700 µsec -> -20 °C – 80 °C µsec -> 20 °C – 140 °C 80 µsec -> 70 °C – 220 °C 10 µsec -> 140 °C – 350 °C Frame rate: 100 Hz –> Integrationstid: 10.000 µsec. Temperaturområde: -20 °C – 900 °C. 3 områder.

13. Real Life arbejde – Dynamometer + Optris Billede fra sekvens hvor bremsklodserne tilpasser sig skiven. Kamera Optris PI Billede efter at klodserne har tilpasset sig. Kamera Optris PI 1 min 45 sek

14. Real Life arbejde Dynamometer – Merlin - køling SBS dynamometer: 666 o/min Billede fra afkølingssekvens (300 til 25 °C). Samme ”frame”; men med forskellig skala. Stykket mellem friktionsringen og nitterne er synlige. Integrationstid: 10µsek. Stykkerne mellem friktionsringen og nitterne er synlige Uønsket køling via nitterne.

15. Real Life arbejde – Dynamometer + Merlin Billede fra opvarmningsforløb. 25°C – 300°C med integrationstid 400µsek. 1 IR-vindue. Billede fra opvarmningsforløb (200°C). Integrationstid 400µsek. Hvert 45. billede. 50 Hz (20msek). ”Synkronisering” 90,1 msek/omdr. Fuld speed 1 sek Reduceret speed 1/20 22 sek 1min 10 sek

16. Real Life arbejde – Dynamometer + Optris + spejl Kamera: Optris PI

17. Real Life arbejde Dynamometer – Merlin - integrationstider SBS dynamometer: 666 o/min • Integrationstid: 10 µsek • Merlin: Temp. område: 140 °C – 350 °C. • Hulbevæglese ~ 0,04°; 0,10 mm • Integrationstid: 80 µsek • Merlin:Temp. område: 70 °C – 220 °C. • Hulbevæglese ~ 0,3°; 0,82mm

18. Real Life arbejde Dynamometer – Merlin – 600°C SBS dynamometer: 666 o/min Sekvens: Bremseskiven varmes op til 600 °C og holdes derefter konstant på denne temperatur. Integrationstid: 10µsek (140 °C – 350 °C) Filtre: 2 stk Edmund ( τ =0,6 for enkelt filter) Skiven reflekteres i den malede dynamometervæg

19. Real Life arbejde Dynamometer – Merlin – Hot Spots SBS dynamometer: 666 o/min Bremseskive: Slidt skive Sekvens: Bremseskiven varmes op til 300 °C ved bremsning. Integrationstid: 80µsek (70 °C – 220 °C) Filtre: 2 stk Edmund ( τ = 0,6 for enkelt filter) Tydelige Hot Spots tidligt i bremseforløbet. 1min 23sek Ingen synkronisering

20. Real Life arbejde– opvarmningsforløb – synkronisering 666 o/min giver 11,1000 o/sek. 50 Hz giver 50 billeder pr sek. Antal billeder pr. omgang bliver 4,5045….. Rimelig synkronisering: Udtag hver 45. billede. Billedsekvens med 6 udvalgte billeder. Hvert 45. billede fra kameraet. Bremseskiven har næsten samme position på de 6 billedudsnit.

21. Real Life arbejde Dynamometer – Merlin - hel skive SBS dynamometer: 666 o/min Bremseskive: Slidt skive Sekvens: Bremseskiven varmes op til 300 °C Integrationstid: 400µsek (20 °C – 140 °C) Filtre: 2 stk Edmund ( τ =0,6 for enkelt filter) Billedbehandling: 5 fortløbende billeder i sekvensen er sammensat manuelt. Der er 20 msek tidsforskel mellem de enkelte billeder. 5 1 4 2 3

22. Real Life arbejde– opvarmningsforløb – hel skive Opvarmningsforløb med hotspots udvikling. Δt = 0,9 sek; totaltid = 13,5 sek.

23. Tak for jeres opmærksomhed

24. Optris PI Optris PI Dimensioner i mm: 45 x 45 x (ca. 62)

25. 2. Test med 200 C afkøl 400 usek 1500 rpm, uddrag

26. Bremseskive-klods tilpas-10-00-13.avi

27. Bremseskive-brems-10-11-54.avi

28. Merlin-Opvarm 25-300 gr 400 usek.avi

29. Merlin: 8. måling opvarm 200 C 400 usek hot spots Image interval 45.AVI

30. Merlin: 8. måling opvarm 200 C 400 usek hot spots 45. billede speedx0,05.AVI

31. 6. MÅLING OPV 300 C 80 USEK 2 IR-VINDUE SLIDT SKIVE HOTSPOTS.AVI

32. Real Life arbejde – Dynamometer – Merlin - opstilling SBS dynamometer: 666 o/min

33. Scandinavian Brake Systems A/SKuopiovej 11 DK – 5700 SvendborgTel.: +45 6321 1515 Fax: +45 6321 1595 E-mail: sbs@sbs.dk Om Scandinavian Brake Systems Scandinavian Brake Systems A/S udvikler, producerer og distribuerer bremse- og friktionsdele til biler, motorcykler og energi- og industrianlæg som for eksempel vindmøller. Samtidig er vi 100 % ejere af selskabet Notox A/S, der udvikler og producerer dieselpartikelfiltre til personbiler, lastbiler og busser samt industrielle køretøjer.Vores markedsplads er global med hovedmarkederne i Europa og Nordamerika og koncernens produkter afsættes henholdsvis til producenter af køretøjer og maskiner/anlæg - OE markedet - samt til det frie reservedelsmarked.SBS blev grundlagt i 1964 og har siden 1989 været noteret på Københavns Fondsbørs. Using the Power SBS har en førerposition på verdensmarkedet for bremseklodser til motorcykler, scootere og ATV køretøjer. Vi leverer til eftermarkedet og i stigende grad til OE-kunder. Eftermarkedsprogrammet omfatter bremseklodser til alle kendte MC-ogscootercalipre.De enkelte varenumre leveres i forskellige belægningsvarianter: Fra scootere og motorcykler beregnet til daglig transport og touring over belægninger målrettet offroad og motocross til RoadRacing på højeste internationale niveau.SBS markedsfører også et bredt program af bremsebakker og andre bremserelaterede dele til 2-hjulede køretøjer.