Desenvolvimento de um sistema de medição de temperatura de discos de freios para motos

Abstract

O sistema de freio converte energia cinética em energia térmica para desacelerar ou parar um veículo. A depender de qual temperatura é atingida, falhas no freio como a ebulição de fluido ou perda de atrito podem ser observadas, além de um aumento no desgaste e mudanças nas emissões de particulados do material de atrito. Existem vários métodos de aquisição de temperatura, mas nem todos são apropriados para o freio de uma moto. Apresenta-se neste trabalho o desenvolvimento de um sistema de medição de temperatura para as motos de teste do Laboratório de Acústica e Vibrações (LAV) do Centro Tecnológico de Joinville (CTJ) da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), de forma a suprir tanto a necessidade de obter valores de temperatura para o estudo de emissão de particulados e desgaste, quanto a de desenvolver um sistema específico para discos de motos devido à escassez de estudos de qualidade nessa área. Utilizou-se eletroerosão para perfuração dos discos, termopares tipo K para aquisição da temperatura, camadas de fita isolante líquida e silicone de alta temperatura para proteger os sensores, um Arduino para receber e tratar os dados, e um módulo Bluetooth para enviar esses dados para um computador ou celular. O sistema demonstrou-se capaz de suprir as demandas dos testes de frenagem rotineiros do LAV, tanto em uma moto de bancada quanto na moto utilizada em pista de teste, além de mostrar o perfil de temperatura do disco de freio em diversas condições, representando variações do ambiente, como contato irregular e influência da convecção e condução em diferentes partes do disco.

The braking system converts kinetic energy to thermal energy to decelerate or stop a vehicle. Depending on what temperatures are reached, brake failures due to fluid boiling or friction loss can be observed, as well as an increase in pad wear and changes in the friction material particulate emissions. There are many methods used to obtain the temperature from a given surface or object, but not all of them are appropriate for the components of a motorcycle braking system. In this work, the development of a temperature measurement and monitoring system for motorcycle brake discs is presented, used on the test motorcycles from the Laboratório de Acústica e Vibrações (LAV), situated in the Centro Tecnológico de Joinville (CTJ) of the Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), in order to supply the lab with a system capable of obtaining the necessary temperature values for their studies in friction material emissions and wear, as well as to develop a system specifically for motorcycle brake discs due to the lack of quality studies in this area. Electrical discharge machining was used to perforate the discs, K-type thermocouples were used to obtain the temperatures, layers of liquid electrical tape and high-temperature silicone were used to protect the sensors, an Arduino was used to receive and treat the data, and a Bluetooth module was used to send this data to a computer or cellphone. This system was capable of enduring and supplying the demands of the brake tests done at the LAV, both on the static bench-type motorcycle and on the motorcycle used for testing on the road. It was also capable of showing the temperature profile of the disc in different conditions, demonstrating the changes in the testing environment, such as incomplete contact and the influence of convection and conduction in different parts of the disc.