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Vorrichtung zur Messung von Hitzerissen in Bremsscheiben am Schwungmassenprüfstand

Bremsscheiben werden u.a. zu Freigabezwecken sogenannten Hitzerisstests am Schwungmassenprüfstand (SMP) unterzogen. In diesen bei Lkw-Bremsscheiben bis zu drei Wochen andauernden Tests wird die Radbremse mit einer hohen Anzahl an Bremsbetätigungen beaufschlagt, die in der Scheibe zur Rissbildung führen. Zur Überprüfung und Dokumentation des Rissfortschritts wird der Test in regelmäßigen Abständen manuell angehalten und nur dann fortgesetzt, solange kein Riss bis in den Kühlkanal reicht. Die Forschungsfrage ist, wie dieses subjektive und zeitaufwendige Verfahren objektiviert und automatisiert werden kann.

Im Rahmen eines Projektes des Fachgebiets Fahrzeugtechnik der TU Darmstadt in Zusammenarbeit mit KNORR-BREMSE SfN GmbH, wurde das im Jahr 2011 von Eric Wiegemann M.Sc. und Dr. Norbert Fecher entwickelte Wirbelstrom-Messverfahren zu einem automatisierten Messsystem weiterentwickelt. Es besteht aus einer elektromotorisch angetriebenen Lineareinheit, die einen Sensorhalter mit je einem Sensor pro Seite radial zur Scheibe bewegt. Ein Rechnersystem steuert die Messung, erfasst die Messdaten und synchronisiert diese mit den Polarkoordinaten der Bremsscheibe unter Zuhilfenahme des Inkrementalgebers des Prüfstandes. In der anschließenden Auswertung berechnet ein Algorithmus online während des Hitzerisstests die Länge und die Position der Risse. Mit dieser Methode kann eine objektive Entscheidung über den bevorstehenden Durchriss der Bremsscheibe getroffen werden und der Prüfstand mit Hilfe eines automatisch generierten Abschaltsignals gestoppt werden.

Im Rahmen der Validierung wurde gezeigt, dass das Messystem auf Wirbelstrombasis innerhalb vorgegebener Parametergrenzen (Prüffrequenz, Umfangsgeschwindigkeit, Messabstand, Sondentyp, -durchmesser, Temperatur etc) geeignet ist, die entstehenden Risse im SMP-Betrieb zu detektieren, aufzuzeichnen und den korrekten Abschaltzeitpunkt für den Prüfstand automatisch zu bestimmen. Darüber hinaus steht nach jeder Einzelbremsung eine vollständige Dokumentation der Risse in Form von objektiven Messdaten zur Verfügung, die dazu genutzt werden können, den Ursprungspunkt sowie das Wachstum jedes einzelnen Wärmerisses im Detail zu untersuchen. Anhand der Visualisierungen lässt sich eine Videosequenz erzeugen, die das Risswachstum im Verlauf des gesamten Hitzerisstests zeigt.

 

Weiterführende Informationen finden Sie in der Veröffentlichung:

Wiegemann, E.; Fecher, N.; Merkel, N.; Winner, H.: Automatic Heat Crack Detection of Brake Discs on the Dynometer, EB2016-SVM-057, In: Eurobrake 2016, Mailand, Italien, Juni 2016 (ausgezeichnet mit dem "Eurobrake 2016 Best Presentation Award")

Bilder: Eric Wiegemann, Nora Merkel, Dr. Norbert Fecher

Wir informieren Sie fortlaufend über unsere Webseite zum aktuellen Stand. Wenn Sie regelmäßig per E-Mail informiert werden möchten, wenden Sie sich bitte an Dr. Norbert Fecher.

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