A demanda crescente por veículos mais confortáveis e mais seguros apresenta desafios à indústria. Os freios são um dos mais importantes sistemas de segurança dos veículos e também são frequentemente objeto de reclamações de consumidores por motivo de ruído. Os materiais de atrito empregados nos sistemas de freio devem apresentar desempenho satisfatório sob diferentes condições de temperatura e umidade, possuindo resistência à corrosão, longa vida útil, baixo custo e produzindo baixos níveis de ruído. Com o objetivo de caracterizar diferentes materiais quanto ao coeficiente de atrito e à produção de ruído, foram realizados ensaios de frenagem em diferentes condições utilizando um tribômetro. Esse equipamento possui sistemas de medição e controle capazes de registrar os coeficientes de atrito a cada frenagem simulada. O tribômetro também foi instrumentado com uma célula de carga capaz de medir variações da força de atrito. Os ensaios foram realizados em diferentes condições de temperatura e de intervalos de tempo entre as frenagens, alternando etapas quentes e frias. Durante o assentamento dos materiais, foram verificados diferentes comportamentos do coeficiente de atrito. Os materiais ensaiados apresentaram sensibilidade às variações de temperatura e de intervalos de tempo entre frenagens. Foi observada correlação entre as variações da força de atrito e o coeficiente de atrito. Também foram evidenciados os efeitos da velocidade de deslizamento sobre o espectro de frequências de variação da força de atrito. / The growing demand for more comfortable and safer vehicles comes up with new challenges to the industry. The brakes are one of the most important vehicle safety systems and are also often the subject of customer complaints about noise. The brake friction materials need to perform properly under different conditions of temperature and humidity, presenting resistance to corrosion, long life, low cost and producing low noise levels. In order to characterize the friction coefficient and noise generation of different friction materials, different conditions were tested using a tribometer. This equipment has measurement and control systems capable of record each brake stop friction coefficient. The tribometer was also instrumented with a load cell capable of measuring friction force variations. The tests were performed at different temperatures and time intervals between brake applications, alternating hot and cold stages. During the materials running-in, different behaviors of the friction coefficients were found. The friction materials tested showed sensitivity to temperature variations and time intervals between brake applications. There was a correlation between friction force variations and coefficient of friction. There were also effects of the slip speed on the frequency spectrum of the frictional force variations.

A demanda crescente por veículos mais confortáveis e mais seguros apresenta desafios à indústria. Os freios são um dos mais importantes sistemas de segurança dos veículos e também são frequentemente objeto de reclamações de consumidores por motivo de ruído. Os materiais de atrito empregados nos sistemas de freio devem apresentar desempenho satisfatório sob diferentes condições de temperatura e umidade, possuindo resistência à corrosão, longa vida útil, baixo custo e produzindo baixos níveis de ruído. Com o objetivo de caracterizar diferentes materiais quanto ao coeficiente de atrito e à produção de ruído, foram realizados ensaios de frenagem em diferentes condições utilizando um tribômetro. Esse equipamento possui sistemas de medição e controle capazes de registrar os coeficientes de atrito a cada frenagem simulada. O tribômetro também foi instrumentado com uma célula de carga capaz de medir variações da força de atrito. Os ensaios foram realizados em diferentes condições de temperatura e de intervalos de tempo entre as frenagens, alternando etapas quentes e frias. Durante o assentamento dos materiais, foram verificados diferentes comportamentos do coeficiente de atrito. Os materiais ensaiados apresentaram sensibilidade às variações de temperatura e de intervalos de tempo entre frenagens. Foi observada correlação entre as variações da força de atrito e o coeficiente de atrito. Também foram evidenciados os efeitos da velocidade de deslizamento sobre o espectro de frequências de variação da força de atrito. / The growing demand for more comfortable and safer vehicles comes up with new challenges to the industry. The brakes are one of the most important vehicle safety systems and are also often the subject of customer complaints about noise. The brake friction materials need to perform properly under different conditions of temperature and humidity, presenting resistance to corrosion, long life, low cost and producing low noise levels. In order to characterize the friction coefficient and noise generation of different friction materials, different conditions were tested using a tribometer. This equipment has measurement and control systems capable of record each brake stop friction coefficient. The tribometer was also instrumented with a load cell capable of measuring friction force variations. The tests were performed at different temperatures and time intervals between brake applications, alternating hot and cold stages. During the materials running-in, different behaviors of the friction coefficients were found. The friction materials tested showed sensitivity to temperature variations and time intervals between brake applications. There was a correlation between friction force variations and coefficient of friction. There were also effects of the slip speed on the frequency spectrum of the frictional force variations.

A presente tese descreve as etapas de desenvolvimento de um equipamento (tribômetro) e metodologia de ensaio para caracterização do efeito isolado da temperatura sobre o atrito medido em materiais de fricção utilizados em freios veiculares. O projeto deste equipamento foi baseado nas funcionalidades e limitações encontradas nas principais máquinas e procedimentos de ensaio para freios automotivos. São apresentados e discutidos detalhes do projeto mecânico e de automação do tribômetro, bem como são levantadas suas incertezas de medição instrumentais e precisão. Além disso, é proposta uma nova metodologia de ensaio para caracterização do efeito isolado da temperatura sobre os resultados de atrito obtidos durante os testes. O projeto mecânico atual do tribômetro contempla recursos que contribuem para facilitar a operacionalidade do equipamento e, consequentemente, reduzir o tempo envolvido na etapa de preparação dos testes. São exemplos destes recursos um mecanismo de fuso e manivela, o qual é empregado para a regulagem do raio de deslizamento, e um dispositivo para troca rápida da amostra a partir do ajuste de um único parafuso. O atual projeto de automação do tribômetro é composto por circuitos de controle da carga, rotação, torque e temperatura, os quais operam em malha fechada. A incerteza instrumental do sistema de medição de atrito do tribômetro é igual a ±2,9% do valor nominal medido, considerando a faixa típica de aplicação da máquina. Em termos de precisão, verificou-se experimentalmente que o equipamento projetado apresenta uma repetitividade de ±0,013. O projeto de automação também contemplou a ligação do tribômetro a um aquecedor indutivo. O uso da referida tecnologia em conjunto com a metodologia de ensaio proposta na presente tese mostraram-se capazes de caracterizar de forma acelerada e independente o efeito da temperatura sobre o coeficiente de atrito obtido a partir de ensaios de frenagem executados no tribômetro. Complementa o estudo ainda o desenvolvimento de uma técnica para pós-processamento dos dados relativos aos ensaios executados no tribômetro segundo a metodologia proposta. A referida técnica mostrou-se uma maneira eficiente e relativamente simples de avaliar os efeitos simultâneos da carga e da temperatura sobre o atrito. / The current thesis describes the development of equipment (tribometer) and testing procedure for characterizing the isolated effect of temperature on friction measurements obtained from vehicular friction materials. The design of this equipment was based on the features and limitations found in the main machinery and testing procedures for brakes. Details about the mechanical design and automation of the tribometer are presented as well as its instrumental measurement uncertainties and precision. Besides, a new testing procedure is proposed in order to characterize the isolated effect of temperature on friction results obtained in the tests. The current mechanical design of the tribometer comprises some features that contribute to make the equipment operation ease and thus reduce its setup time. A crank and screw mechanism, which is used for adjusting the sliding radius, and a device for rapid exchange of the samples by means of a single screw are both examples of those features. The current automation design of the tribometer consists of circuits for controlling load, speed, torque and temperature, which operate in closed loop mode. The instrumental measurement uncertainty from the friction measuring system is ±2,9% of the nominal friction measurement, considering the typical operating range of the machine. Experimental tests performed on the tribometer showed that the repeatability (precision) of the friction measurements is ±0,013. The automation design also included the connection between the tribometer and an induction heater. The use of this technology together with the proposed testing procedure proved to be a suitable tool for characterizing the isolated effect of temperature on friction during braking tests performed on the tribometer. This work is also complemented by the development of a technique for post-processing the data related to the tests carried out in accordance with the proposed testing procedure for the tribometer. This technique proved to be an efficient and clear way to assess the simultaneous effects of load and temperature on friction measurements.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um tribômetro para a realização de ensaios com materiais de fricção utilizados em freios veiculares, capaz de servir como uma ferramenta adicional para pesquisa e desenvolvimento de novos produtos. São apresentadas todas as etapas de desenvolvimento da máquina, desde suas premissas básicas, projeto mecânico e de automação e procedimento de calibração até os testes finais para comprovação das suas potencialidades. Construiu-se um equipamento de pequeno porte (dimensões reduzidas), a fim de permitir ensaios rápidos e de baixo custo. O sistema atuador e de rotação foi dimensionado a partir de faixas de velocidade e pressão de contato que ocorrem em sistemas de freio comerciais. O tribômetro permite a troca rápida dos corpos de prova além do ajuste do raio de deslizamento do par de atrito. Além disso, um mecanismo de atuação próprio permite a realização de ensaios sem a influência do tipo de sistema de freio empregado. O sistema de automação, composto por hardware para aquisição de dados e programa para gerar interface gráfica, gerencia todos os processos envolvidos na máquina, além de tornar a sua operacionalidade simples e racional. Um conjunto composto por resistência aquecedora, soprador de ar, relé e termopares é responsável por controlar a temperatura do disco, separando esta variável dos demais parâmetros de operação (pressão e velocidade de escorregamento) durante os ensaios. O procedimento de calibração adotado mostra que o equipamento projetado fornece medições confiáveis da força normal, do torque de frenagem e, conseqüentemente, do coeficiente de atrito. Testes de avaliação do sistema atuador apontam que a força medida sofre a influência da rugosidade do disco, da baixa capacidade do reservatório de ar do sistema pneumático, de efeitos de histerese mecânica e da dilatação térmica e de ruídos eletromagnéticos. Os resultados dos ensaios de frenagem empregados comprovam que a máquina projetada é capaz de separar a variável temperatura do disco dos demais parâmetros de operação e, desta forma, pode servir de ferramenta adicional na compreensão do comportamento do atrito (e do desgaste em um momento posterior) frente às diferentes condições de operação contribuindo, de certa forma, para o aumento do conhecimento dos fenômenos tribológicos. / This work presents the development of a tribometer for friction tests with materials used in vehicular brakes, able to serving as an additional tool for research and development of new products. Every stage of the project are presented since its basic premises, mechanical and automation design, the calibration procedure until the final tests to prove its potential. It was constructed an equipment with small dimensions to enable rapid and low cost testing. The actuator and rotation system has been designed to operate in the range of velocity and contact pressures that occur in commercial brake systems. The tribometer allows the rapid exchange of specimen beyond the adjustment of the wear track radius. Furthermore, a special mechanism of action was designed to allow testing without the influence of the type of brake system employed. The automation system, composed of a data acquisition hardware and software to generate graphical interface, manages all processes involved in the machine, and makes its operation simple and rational. A set composed of heating resistance, air blower, relay and thermocouples is responsible for controlling the temperature of the disk, separating it from other variable operating conditions (pressure and slip velocity) during tests. The calibration procedure performed show that the equipment designed provides reliable measurements of normal force, braking torque and friction coefficient. The tests for evaluating the system actuator suggest that the force measurement has influence of the disk surface roughness, of low air capacity in the tank, of thermal dilation and mechanic hysteresis effects and of electromagnetic noise. The results of braking tests performed show that the designed machine is capable of separating the variable disk temperature of the other operation parameters and thus can serve as an additional tool in understanding the friction behavior (and wear a moment later) under a set of operating conditions. It can contribute, in some way, to enlarge the knowledge with respect to tribologics phenomenons.

A demanda crescente por veículos mais confortáveis e mais seguros apresenta desafios à indústria. Os freios são um dos mais importantes sistemas de segurança dos veículos e também são frequentemente objeto de reclamações de consumidores por motivo de ruído. Os materiais de atrito empregados nos sistemas de freio devem apresentar desempenho satisfatório sob diferentes condições de temperatura e umidade, possuindo resistência à corrosão, longa vida útil, baixo custo e produzindo baixos níveis de ruído. Com o objetivo de caracterizar diferentes materiais quanto ao coeficiente de atrito e à produção de ruído, foram realizados ensaios de frenagem em diferentes condições utilizando um tribômetro. Esse equipamento possui sistemas de medição e controle capazes de registrar os coeficientes de atrito a cada frenagem simulada. O tribômetro também foi instrumentado com uma célula de carga capaz de medir variações da força de atrito. Os ensaios foram realizados em diferentes condições de temperatura e de intervalos de tempo entre as frenagens, alternando etapas quentes e frias. Durante o assentamento dos materiais, foram verificados diferentes comportamentos do coeficiente de atrito. Os materiais ensaiados apresentaram sensibilidade às variações de temperatura e de intervalos de tempo entre frenagens. Foi observada correlação entre as variações da força de atrito e o coeficiente de atrito. Também foram evidenciados os efeitos da velocidade de deslizamento sobre o espectro de frequências de variação da força de atrito. / The growing demand for more comfortable and safer vehicles comes up with new challenges to the industry. The brakes are one of the most important vehicle safety systems and are also often the subject of customer complaints about noise. The brake friction materials need to perform properly under different conditions of temperature and humidity, presenting resistance to corrosion, long life, low cost and producing low noise levels. In order to characterize the friction coefficient and noise generation of different friction materials, different conditions were tested using a tribometer. This equipment has measurement and control systems capable of record each brake stop friction coefficient. The tribometer was also instrumented with a load cell capable of measuring friction force variations. The tests were performed at different temperatures and time intervals between brake applications, alternating hot and cold stages. During the materials running-in, different behaviors of the friction coefficients were found. The friction materials tested showed sensitivity to temperature variations and time intervals between brake applications. There was a correlation between friction force variations and coefficient of friction. There were also effects of the slip speed on the frequency spectrum of the frictional force variations.

A presente tese descreve as etapas de desenvolvimento de um equipamento (tribômetro) e metodologia de ensaio para caracterização do efeito isolado da temperatura sobre o atrito medido em materiais de fricção utilizados em freios veiculares. O projeto deste equipamento foi baseado nas funcionalidades e limitações encontradas nas principais máquinas e procedimentos de ensaio para freios automotivos. São apresentados e discutidos detalhes do projeto mecânico e de automação do tribômetro, bem como são levantadas suas incertezas de medição instrumentais e precisão. Além disso, é proposta uma nova metodologia de ensaio para caracterização do efeito isolado da temperatura sobre os resultados de atrito obtidos durante os testes. O projeto mecânico atual do tribômetro contempla recursos que contribuem para facilitar a operacionalidade do equipamento e, consequentemente, reduzir o tempo envolvido na etapa de preparação dos testes. São exemplos destes recursos um mecanismo de fuso e manivela, o qual é empregado para a regulagem do raio de deslizamento, e um dispositivo para troca rápida da amostra a partir do ajuste de um único parafuso. O atual projeto de automação do tribômetro é composto por circuitos de controle da carga, rotação, torque e temperatura, os quais operam em malha fechada. A incerteza instrumental do sistema de medição de atrito do tribômetro é igual a ±2,9% do valor nominal medido, considerando a faixa típica de aplicação da máquina. Em termos de precisão, verificou-se experimentalmente que o equipamento projetado apresenta uma repetitividade de ±0,013. O projeto de automação também contemplou a ligação do tribômetro a um aquecedor indutivo. O uso da referida tecnologia em conjunto com a metodologia de ensaio proposta na presente tese mostraram-se capazes de caracterizar de forma acelerada e independente o efeito da temperatura sobre o coeficiente de atrito obtido a partir de ensaios de frenagem executados no tribômetro. Complementa o estudo ainda o desenvolvimento de uma técnica para pós-processamento dos dados relativos aos ensaios executados no tribômetro segundo a metodologia proposta. A referida técnica mostrou-se uma maneira eficiente e relativamente simples de avaliar os efeitos simultâneos da carga e da temperatura sobre o atrito. / The current thesis describes the development of equipment (tribometer) and testing procedure for characterizing the isolated effect of temperature on friction measurements obtained from vehicular friction materials. The design of this equipment was based on the features and limitations found in the main machinery and testing procedures for brakes. Details about the mechanical design and automation of the tribometer are presented as well as its instrumental measurement uncertainties and precision. Besides, a new testing procedure is proposed in order to characterize the isolated effect of temperature on friction results obtained in the tests. The current mechanical design of the tribometer comprises some features that contribute to make the equipment operation ease and thus reduce its setup time. A crank and screw mechanism, which is used for adjusting the sliding radius, and a device for rapid exchange of the samples by means of a single screw are both examples of those features. The current automation design of the tribometer consists of circuits for controlling load, speed, torque and temperature, which operate in closed loop mode. The instrumental measurement uncertainty from the friction measuring system is ±2,9% of the nominal friction measurement, considering the typical operating range of the machine. Experimental tests performed on the tribometer showed that the repeatability (precision) of the friction measurements is ±0,013. The automation design also included the connection between the tribometer and an induction heater. The use of this technology together with the proposed testing procedure proved to be a suitable tool for characterizing the isolated effect of temperature on friction during braking tests performed on the tribometer. This work is also complemented by the development of a technique for post-processing the data related to the tests carried out in accordance with the proposed testing procedure for the tribometer. This technique proved to be an efficient and clear way to assess the simultaneous effects of load and temperature on friction measurements.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um tribômetro para a realização de ensaios com materiais de fricção utilizados em freios veiculares, capaz de servir como uma ferramenta adicional para pesquisa e desenvolvimento de novos produtos. São apresentadas todas as etapas de desenvolvimento da máquina, desde suas premissas básicas, projeto mecânico e de automação e procedimento de calibração até os testes finais para comprovação das suas potencialidades. Construiu-se um equipamento de pequeno porte (dimensões reduzidas), a fim de permitir ensaios rápidos e de baixo custo. O sistema atuador e de rotação foi dimensionado a partir de faixas de velocidade e pressão de contato que ocorrem em sistemas de freio comerciais. O tribômetro permite a troca rápida dos corpos de prova além do ajuste do raio de deslizamento do par de atrito. Além disso, um mecanismo de atuação próprio permite a realização de ensaios sem a influência do tipo de sistema de freio empregado. O sistema de automação, composto por hardware para aquisição de dados e programa para gerar interface gráfica, gerencia todos os processos envolvidos na máquina, além de tornar a sua operacionalidade simples e racional. Um conjunto composto por resistência aquecedora, soprador de ar, relé e termopares é responsável por controlar a temperatura do disco, separando esta variável dos demais parâmetros de operação (pressão e velocidade de escorregamento) durante os ensaios. O procedimento de calibração adotado mostra que o equipamento projetado fornece medições confiáveis da força normal, do torque de frenagem e, conseqüentemente, do coeficiente de atrito. Testes de avaliação do sistema atuador apontam que a força medida sofre a influência da rugosidade do disco, da baixa capacidade do reservatório de ar do sistema pneumático, de efeitos de histerese mecânica e da dilatação térmica e de ruídos eletromagnéticos. Os resultados dos ensaios de frenagem empregados comprovam que a máquina projetada é capaz de separar a variável temperatura do disco dos demais parâmetros de operação e, desta forma, pode servir de ferramenta adicional na compreensão do comportamento do atrito (e do desgaste em um momento posterior) frente às diferentes condições de operação contribuindo, de certa forma, para o aumento do conhecimento dos fenômenos tribológicos. / This work presents the development of a tribometer for friction tests with materials used in vehicular brakes, able to serving as an additional tool for research and development of new products. Every stage of the project are presented since its basic premises, mechanical and automation design, the calibration procedure until the final tests to prove its potential. It was constructed an equipment with small dimensions to enable rapid and low cost testing. The actuator and rotation system has been designed to operate in the range of velocity and contact pressures that occur in commercial brake systems. The tribometer allows the rapid exchange of specimen beyond the adjustment of the wear track radius. Furthermore, a special mechanism of action was designed to allow testing without the influence of the type of brake system employed. The automation system, composed of a data acquisition hardware and software to generate graphical interface, manages all processes involved in the machine, and makes its operation simple and rational. A set composed of heating resistance, air blower, relay and thermocouples is responsible for controlling the temperature of the disk, separating it from other variable operating conditions (pressure and slip velocity) during tests. The calibration procedure performed show that the equipment designed provides reliable measurements of normal force, braking torque and friction coefficient. The tests for evaluating the system actuator suggest that the force measurement has influence of the disk surface roughness, of low air capacity in the tank, of thermal dilation and mechanic hysteresis effects and of electromagnetic noise. The results of braking tests performed show that the designed machine is capable of separating the variable disk temperature of the other operation parameters and thus can serve as an additional tool in understanding the friction behavior (and wear a moment later) under a set of operating conditions. It can contribute, in some way, to enlarge the knowledge with respect to tribologics phenomenons.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um tribômetro para a realização de ensaios com materiais de fricção utilizados em freios veiculares, capaz de servir como uma ferramenta adicional para pesquisa e desenvolvimento de novos produtos. São apresentadas todas as etapas de desenvolvimento da máquina, desde suas premissas básicas, projeto mecânico e de automação e procedimento de calibração até os testes finais para comprovação das suas potencialidades. Construiu-se um equipamento de pequeno porte (dimensões reduzidas), a fim de permitir ensaios rápidos e de baixo custo. O sistema atuador e de rotação foi dimensionado a partir de faixas de velocidade e pressão de contato que ocorrem em sistemas de freio comerciais. O tribômetro permite a troca rápida dos corpos de prova além do ajuste do raio de deslizamento do par de atrito. Além disso, um mecanismo de atuação próprio permite a realização de ensaios sem a influência do tipo de sistema de freio empregado. O sistema de automação, composto por hardware para aquisição de dados e programa para gerar interface gráfica, gerencia todos os processos envolvidos na máquina, além de tornar a sua operacionalidade simples e racional. Um conjunto composto por resistência aquecedora, soprador de ar, relé e termopares é responsável por controlar a temperatura do disco, separando esta variável dos demais parâmetros de operação (pressão e velocidade de escorregamento) durante os ensaios. O procedimento de calibração adotado mostra que o equipamento projetado fornece medições confiáveis da força normal, do torque de frenagem e, conseqüentemente, do coeficiente de atrito. Testes de avaliação do sistema atuador apontam que a força medida sofre a influência da rugosidade do disco, da baixa capacidade do reservatório de ar do sistema pneumático, de efeitos de histerese mecânica e da dilatação térmica e de ruídos eletromagnéticos. Os resultados dos ensaios de frenagem empregados comprovam que a máquina projetada é capaz de separar a variável temperatura do disco dos demais parâmetros de operação e, desta forma, pode servir de ferramenta adicional na compreensão do comportamento do atrito (e do desgaste em um momento posterior) frente às diferentes condições de operação contribuindo, de certa forma, para o aumento do conhecimento dos fenômenos tribológicos. / This work presents the development of a tribometer for friction tests with materials used in vehicular brakes, able to serving as an additional tool for research and development of new products. Every stage of the project are presented since its basic premises, mechanical and automation design, the calibration procedure until the final tests to prove its potential. It was constructed an equipment with small dimensions to enable rapid and low cost testing. The actuator and rotation system has been designed to operate in the range of velocity and contact pressures that occur in commercial brake systems. The tribometer allows the rapid exchange of specimen beyond the adjustment of the wear track radius. Furthermore, a special mechanism of action was designed to allow testing without the influence of the type of brake system employed. The automation system, composed of a data acquisition hardware and software to generate graphical interface, manages all processes involved in the machine, and makes its operation simple and rational. A set composed of heating resistance, air blower, relay and thermocouples is responsible for controlling the temperature of the disk, separating it from other variable operating conditions (pressure and slip velocity) during tests. The calibration procedure performed show that the equipment designed provides reliable measurements of normal force, braking torque and friction coefficient. The tests for evaluating the system actuator suggest that the force measurement has influence of the disk surface roughness, of low air capacity in the tank, of thermal dilation and mechanic hysteresis effects and of electromagnetic noise. The results of braking tests performed show that the designed machine is capable of separating the variable disk temperature of the other operation parameters and thus can serve as an additional tool in understanding the friction behavior (and wear a moment later) under a set of operating conditions. It can contribute, in some way, to enlarge the knowledge with respect to tribologics phenomenons.

A presente tese descreve as etapas de desenvolvimento de um equipamento (tribômetro) e metodologia de ensaio para caracterização do efeito isolado da temperatura sobre o atrito medido em materiais de fricção utilizados em freios veiculares. O projeto deste equipamento foi baseado nas funcionalidades e limitações encontradas nas principais máquinas e procedimentos de ensaio para freios automotivos. São apresentados e discutidos detalhes do projeto mecânico e de automação do tribômetro, bem como são levantadas suas incertezas de medição instrumentais e precisão. Além disso, é proposta uma nova metodologia de ensaio para caracterização do efeito isolado da temperatura sobre os resultados de atrito obtidos durante os testes. O projeto mecânico atual do tribômetro contempla recursos que contribuem para facilitar a operacionalidade do equipamento e, consequentemente, reduzir o tempo envolvido na etapa de preparação dos testes. São exemplos destes recursos um mecanismo de fuso e manivela, o qual é empregado para a regulagem do raio de deslizamento, e um dispositivo para troca rápida da amostra a partir do ajuste de um único parafuso. O atual projeto de automação do tribômetro é composto por circuitos de controle da carga, rotação, torque e temperatura, os quais operam em malha fechada. A incerteza instrumental do sistema de medição de atrito do tribômetro é igual a ±2,9% do valor nominal medido, considerando a faixa típica de aplicação da máquina. Em termos de precisão, verificou-se experimentalmente que o equipamento projetado apresenta uma repetitividade de ±0,013. O projeto de automação também contemplou a ligação do tribômetro a um aquecedor indutivo. O uso da referida tecnologia em conjunto com a metodologia de ensaio proposta na presente tese mostraram-se capazes de caracterizar de forma acelerada e independente o efeito da temperatura sobre o coeficiente de atrito obtido a partir de ensaios de frenagem executados no tribômetro. Complementa o estudo ainda o desenvolvimento de uma técnica para pós-processamento dos dados relativos aos ensaios executados no tribômetro segundo a metodologia proposta. A referida técnica mostrou-se uma maneira eficiente e relativamente simples de avaliar os efeitos simultâneos da carga e da temperatura sobre o atrito. / The current thesis describes the development of equipment (tribometer) and testing procedure for characterizing the isolated effect of temperature on friction measurements obtained from vehicular friction materials. The design of this equipment was based on the features and limitations found in the main machinery and testing procedures for brakes. Details about the mechanical design and automation of the tribometer are presented as well as its instrumental measurement uncertainties and precision. Besides, a new testing procedure is proposed in order to characterize the isolated effect of temperature on friction results obtained in the tests. The current mechanical design of the tribometer comprises some features that contribute to make the equipment operation ease and thus reduce its setup time. A crank and screw mechanism, which is used for adjusting the sliding radius, and a device for rapid exchange of the samples by means of a single screw are both examples of those features. The current automation design of the tribometer consists of circuits for controlling load, speed, torque and temperature, which operate in closed loop mode. The instrumental measurement uncertainty from the friction measuring system is ±2,9% of the nominal friction measurement, considering the typical operating range of the machine. Experimental tests performed on the tribometer showed that the repeatability (precision) of the friction measurements is ±0,013. The automation design also included the connection between the tribometer and an induction heater. The use of this technology together with the proposed testing procedure proved to be a suitable tool for characterizing the isolated effect of temperature on friction during braking tests performed on the tribometer. This work is also complemented by the development of a technique for post-processing the data related to the tests carried out in accordance with the proposed testing procedure for the tribometer. This technique proved to be an efficient and clear way to assess the simultaneous effects of load and temperature on friction measurements.

Este trabalho mostra o desenvolvimento de um procedimento de ensaio para materiais de fricção a ser aplicado em um tribômetro, tendo como característica principal frenagem com velocidade constante e elevadas temperaturas envolvidas. Desenvolveu-se uma metodologia simples, com etapas e parâmetros definidos a partir das características principais do tribômetro utilizado e da temperatura limite desejada no final de cada frenagem. Ao todo, três etapas distintas formam a estrutura básica do procedimento de ensaio: assentamento, caracterização e etapas com altas temperaturas. Para determinação dos parâmetros preliminares de cada uma das etapas envolvidas, utilizou-se amostras de formulação semelhantes a pastilhas de freio de veículos e também amostras com número reduzido de componentes. Para provar a eficácia do método proposto, foram utilizados três materiais com formulações distintas, sendo dois com uma variedade maior de componentes e um notadamente mais simples. Na etapa de assentamento, observou-se a estabilização do coeficiente de atrito das amostras enquanto que nas etapas de caracterização, observou-se a recuperação do coeficiente de atrito entre as etapas de temperatura. Para os estágios de temperatura elevada realizados, foi possível verificar a diferença de comportamento dos materiais utilizados, sendo o coeficiente de atrito menor na primeira etapa de temperatura que na segunda. Entretanto, os resultados também indicaram que alguns dos parâmetros preliminares escolhidos para as etapas de assentamento e temperatura não se mostraram satisfatórios, implicando em mudanças para a versão final da metodologia de ensaio apresentada. / This work presents the development of a testing procedure to evaluate the fiction and wear of friction materials to be applied in a tribometer, with main characteristic braking with constant speed and high temperatures. It was developed a simple methodology, with steps and parameters defined from the main characteristics of the used tribometer and the final limit temperature desired at the end of each braking. Totally, three different stages form the basic structure of the testing procedure: bedding-in, characterization and stages with high temperature. To determinate de primary parameters of each stage, it was used samples with similar formulation as vehicles friction pads and also samples with reduced number of components. To prove the efficiency of the proposed methodology, were used three different friction materials, being two with a large variability of components and a simple one. The bedding-in and the characterization stages showed the stabilization and the recuperation of the friction coefficient of the samples, respectively. After each high temperature stages, it was possible to verify the difference of the used materials, being the friction coefficient lower in the first temperature stage than the second one. However, these results also showed that some chosen primary parameters for the bedding-in and high temperature stages were not satisfactory, implicating in changes to the final procedure version.