CN105909702A - 一种诊断制动故障和监测制动力的盘式制动器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种诊断制动故障和监测制动力的盘式制动器，设置碟簧力和制动力两个传感器，碟簧力传感器监测碟簧组变形产生的碟簧力，制动力传感器监测闸瓦组件施加到闸盘上的制动力。盘式制动器的工作原理是制动状态下碟簧力应全部施加到闸盘上，通过试验得出摩擦力与碟簧力相比很小可忽略，制动力等于碟簧力。制动状态下比较两个传感器监测的数值：相等，作为监测的制动力。不相等，则诊断为盘形制动器制动故障。发明的诊断制动故障和监测制动力的盘式制动器，能诊断制动故障，制动力监测精度高，制动可靠，具有广泛的实用性。

Description

一种诊断制动故障和监测制动力的盘式制动器
技术领域
本发明涉及一种诊断制动故障和监测制动力的盘式制动器，尤其适用于矿井提升机能诊断制动故障和监测制动力的盘式制动器。
背景技术
矿井提升机是煤矿生产中的重要运输工具，主要用于设备、物料和人员运输，直接关系到矿工的生命安全和煤矿的安全生产。制动器的制动性能对提升机安全运行起着决定性的作用，因为制动器制动故障导致提升机制动失灵，造成严重的生产安全事故时有发生，尤其是对制动器制动力的准确监测更是对提升机的安全运行起着至关重要的作用。
图2所示为目前国内常用的监测碟簧力的盘式制动器，工作原理是制动状态下碟簧力应全部施加到闸盘1上，即碟簧力N等于制动力N 1，盘形制动器无故障制动时碟簧组3的内孔与闸瓦组件2的内轴之间的摩擦力、闸瓦组件2的外轴与闸座12的内孔之间的摩擦力、活塞9和液压缸5之间的摩擦力，通过试验得出与碟簧力相比很小都可忽略不计，监测碟簧力的盘式制动器可以把监测的碟簧力N作为制动力N 1。但监测碟簧力的盘形制动器出现制动故障时，制动状态下监测的碟簧力N不等于制动力N 1。
例如图3所示为某制动闸厂家生产的有制动故障的故障闸，开闸的闸间隙为1.7 mm时，合闸制动时制动力为零，按《煤炭安全规程》第426条规定:闸间隙小于等于2mm时，制动力矩应大于等于3倍的最大载荷旋转力矩。故障闸存在巨大隐患，而且用碟簧力传感器4未能监测出该故障。分析如下：安装时旋动调节螺钉10将碟簧组3靠紧并将闸瓦组件2压到闸盘1上，然后拧动联接螺钉8，活塞9先压到液压缸5上，但活塞9的轴和闸瓦组件2的内轴两个被联接轴之间还存在很大缝隙Δ，这就是故障的原因，继续拧紧联接螺钉8使两个被联接轴压紧，同时碟簧组3也被预压缩了Δ。松闸时工作油压力作用在活塞9上将碟簧组3压缩的总量为Δ+1.6 mm，那么活塞9只能向左离开油缸5的距离是1.6 mm，如图4所示，闸间隙为1.7 mm，制动状态下，活塞9受到的油压力为零，在碟簧力N作用下，活塞9只能向右移动1.6 mm就被油缸5挡住，闸瓦组件2未能贴到闸盘1，竟有0.1 mm缝隙，如图5所示，碟簧力N全部作用到油缸5上而未施加到闸盘1上，制动力N 1等于零，而碟簧力传感器4监测出的碟簧力N很大为KΔ/n，K为碟簧的刚度，Δ为碟簧组3的压缩变形量，n为碟簧的片数，显然碟簧力传感器4监测出的碟簧力N不等于制动力N 1，但又被误作为制动力N 1显然隐患很大。
再例如，碟簧组3受变力作用，常出现一片或多片疲劳断裂，断裂的碟簧卡在闸瓦组件2的内轴上，制动状态下闸瓦组件2受卡阻力作用，使制动力N 1小于碟簧力N。闸瓦组件2的内轴表面出现严重摩痕或错用了内径尺寸小的碟簧，闸瓦组件2同样会受到卡阻力作用，也会出现制动力N 1小于碟簧力N的情况。
监测碟簧力的盘形制动器，碟簧力传感器4监测的是碟簧力N而不是制动力N 1，对制动状态下制动力N 1不等于碟簧力N的故障闸，碟簧力N不能完全施加到闸盘1上，制动力N 1小于碟簧力N，碟簧力传感器4监测的碟簧力N不是真实的制动力N 1，而又被误作为制动力N 1隐患很大，也不能诊断故障闸的故障。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足之处，发明一种诊断制动故障和监测制动力的盘式制动器，设置碟簧力和制动力两个传感器，碟簧力传感器监测碟簧组变形产生的碟簧力N，制动力传感器监测闸瓦组件施加到闸盘上的制动力N 1。盘式制动器的工作原理是制动状态下碟簧力应全部施加到闸盘上，制动力N 1等于碟簧力N。
设置的碟簧力传感器，小径环压在液压缸上，受液压缸的支反力N；大径环压在碟簧组左端上，受碟簧力N；碟簧力传感器的中部凹槽在碟簧力和支反力N的作用下产生应变，应变值与碟簧力N成正比，中部凹槽贴应变片监测碟簧力N，由导线从闸座的孔引出。
设置的制动力传感器，右端焊接在闸瓦组件上，中部轴肩压在承拉套筒的孔肩上，左端通过联接螺母与活塞联接，制动力传感器、闸瓦组件、活塞成为一个整体。承拉套筒的轴肩压在碟簧组右端上，起到将碟簧组的碟簧力N′传递到制动力传感器的中部轴肩上的作用。制动状态下，活塞受到的油压力为零，在碟簧力N′的作用下闸瓦组件向右移动贴到闸盘上，制动力N 1作用在闸盘上，通过试验得出摩擦力与碟簧力N相比很小可忽略，则N 1= N′，制动力传感器的右端和中部轴肩之间的圆柱体在碟簧力和制动力N 1的作用下产生应变，应变值与制动力N 1成正比，在此段圆柱体外圆上贴应变片监测制动力N 1，并由导线从中心孔引出。
通过试验得出摩擦力与碟簧力N相比很小可忽略，碟簧组两端的碟簧力相等，即N′=N，根据[0009]所述 N 1= N′，由此得N 1= N，其中制动力N 1由制动力传感器监测，碟簧力N由碟簧力传感器监测。制动时比较两个传感器监测的数值：相等，作为监测的制动力。不相等，则诊断为盘形制动器制动故障。
有益效果
盘式制动器工作原理是制动状态下碟簧力应全部施加到闸盘上，即碟簧组变形产生的碟簧力N等于闸瓦组件施加到闸盘上的制动力N 1。发明诊断制动故障和监测制动力的盘式制动器，设置两个传感器：碟簧力传感器监测碟簧力，制动力传感器监测制动力。制动时比较两个传感器监测的数值：相等，作为监测的制动力，制动力监测数据可靠。不相等，则诊断为盘形制动器制动故障，及时发现故障隐患，避免制动失灵事故的发生。
附图说明
图1为本发明的一种诊断制动故障和监测制动力的盘式制动器结构示意图。
图2为监测碟簧力的盘式制动器的结构图。
图3为有故障的监测碟簧力的盘式制动器的安装过程示意图。
图4为有故障的监测碟簧力的盘式制动器松闸时示意图。
图5为有故障的监测碟簧力的盘式制动器制动状态下示意图。
图6为本发明的一种诊断制动故障和监测制动力的盘式制动器诊断故障示意图。
图中:1—闸盘；2—闸瓦组件；3—碟簧组；4—碟簧力传感器；5—液压缸；6—承拉套筒；7—制动力传感器；8—联接螺钉；9—活塞；10—调节螺钉；11—联接螺母；12—闸座；N—碟簧力；N′—碟簧力；N 1—制动力。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作进一步的描述。
一种诊断制动故障和监测制动力的盘式制动器如图1所示，设置碟簧力传感器4和制动力传感器7两个传感器，碟簧力传感器4监测碟簧组3变形产生的碟簧力N，制动力传感器7监测闸瓦组件2施加到闸盘1上的制动力N 1，盘式制动器的工作原理是制动状态下碟簧力应全部施加到闸盘1上，制动力N 1等于碟簧力N。
设置的碟簧力传感器4，小径环压在液压缸5上，受液压缸5的支反力N；大径环压在碟簧组3左端上，受碟簧力N；中部凹槽在碟簧力和支反力N的作用下产生应变，应变值与碟簧力N成正比，中部凹槽贴应变片监测碟簧力N，由导线从闸座12的孔引出。
设置的制动力传感器7，右端焊接在闸瓦组件2上，中部轴肩压在承拉套筒6的孔肩上，左端通过联接螺母11与活塞9联接，制动力传感器7、闸瓦组件2、活塞9成为一个整体，承拉套筒6的轴肩压在碟簧组3右端上，起到将碟簧组3的碟簧力N′传递到制动力传感器7的中部轴肩上的作用，松闸时工作油压力作用在活塞9上将碟簧组3压缩，使闸瓦组件2左移离开闸盘1并保持一定的闸间隙，制动状态下，活塞9受到的油压力为零，在碟簧力N′的作用下闸瓦组件2向右移动贴到闸盘1上，制动力N 1作用在闸盘1上，无故障制动状态下闸瓦组件2的外轴和闸座12的内孔之间的摩擦力、活塞9和液压缸5之间的摩擦力，通过试验得出与碟簧力N相比很小可忽略，则N 1= N′，制动力传感器7的右端和中部轴肩之间的圆柱体在碟簧力和制动力N 1的作用下产生应变，应变值与制动力N 1成正比，在此段圆柱体外圆上贴应变片监测制动力N 1，并由导线从中心孔引出。
无故障制动状态下碟簧组3的内孔和承拉套筒6的外轴之间的摩擦力，通过试验得出与碟簧力N相比很小可忽略，则碟簧组3两端的碟簧力相等，即N′=N，根据[0022]所述 N 1= N′，由此得N 1= N，其中制动力N 1由制动力传感器7监测，碟簧力N由碟簧力传感器4监测，制动状态下比较两个传感器监测的数值：相等，作为监测的制动力。不相等，则诊断为盘形制动器制动故障。
结合图6进行制动故障诊断，松闸时工作油压力作用在活塞9上将碟簧组3压缩，使闸瓦组件2左移离开闸盘1并保持一定的闸间隙，制动状态下，活塞9受到的油压力为零，碟簧力N通过承拉套筒6传递到制动力传感器7的中部轴肩上，并在此力作用下活塞9向右移动先被液压缸5卡住，而闸瓦组件2未能压到闸盘1上，离闸盘1竟有0.1 mm缝隙，制动力传感器7监测的制动力N 1数值为零，而碟簧力传感器4监测出的碟簧力N数值很大，比较两个传感器监测的数值不相等，则诊断该盘形制动器有制动故障，分析故障原因，因活塞9先被液压缸5卡住而闸瓦组件2未能压到闸盘1上，碟簧力N′全部作用到液压缸5上，而没有施加到闸盘1上，制动力N 1等于零。
结合图1进行制动故障诊断，图示位置为制动状态，制动力传感器7监测的制动力N 1数值小于碟簧力传感器4监测的碟簧力N数值，则诊断该盘形制动器有制动故障，分析故障原因，碟簧组3的一片碟簧断裂并卡阻在闸瓦组件2内轴上，使得碟簧组3两端的碟簧力不相等，而且N′< N，忽略摩擦力N′=N 1，故N 1<N，也能诊断因闸瓦组件2的内轴表面出现严重摩痕或错用了内径尺寸小的碟簧，使闸瓦组件2受到卡阻力的制动故障。

Claims (4)

1.一种诊断制动故障和监测制动力的盘式制动器，其特征在于：设置碟簧力传感器（4）和制动力传感器（7）两个传感器，碟簧力传感器（4）监测碟簧组（3）变形产生的碟簧力N，制动力传感器（7）监测闸瓦组件（2）施加到闸盘（1）上的制动力N 1，盘式制动器的工作原理是制动状态下碟簧力应全部施加到闸盘（1）上，制动力N 1等于碟簧力N。
2.根据权利要求1所述的一种诊断制动故障和监测制动力的盘式制动器，其特征在于：设置的碟簧力传感器（4），小径环压在液压缸（5）上，受液压缸（5）的支反力N；大径环压在碟簧组（3）左端上，受碟簧力N；中部凹槽在碟簧力和支反力N的作用下产生应变，应变值与碟簧力N成正比，中部凹槽贴应变片监测碟簧力N，由导线从闸座（12）的孔引出。
3.根据权利要求1所述的一种诊断制动故障和监测制动力的盘式制动器，其特征在于：设置的制动力传感器（7），右端焊接在闸瓦组件（2）上，中部轴肩压在承拉套筒（6）的孔肩上，左端通过联接螺母（11）与活塞（9）联接，制动力传感器（7）、闸瓦组件（2）、活塞（9）成为一个整体，承拉套筒（6）的轴肩压在碟簧组（3）右端上，起到将碟簧组（3）的碟簧力N′传递给制动力传感器（7）的中部轴肩的作用，制动状态下，活塞（9）受到的油压力为零，在碟簧力N′的作用下闸瓦组件（2）向右移动贴到闸盘（1）上，制动力N 1作用在闸盘（1）上，通过试验得出摩擦力与碟簧力N相比很小可忽略，N 1= N′，制动力传感器（7）的右端和中部轴肩之间的圆柱体在碟簧力和制动力N 1的作用下产生应变，应变值与制动力N 1成正比，在此段圆柱体外圆上贴应变片监测制动力N 1，并由导线从中心孔引出。
4.根据权利要求1所述的一种诊断制动故障和监测制动力的盘式制动器，其特征在于：通过试验得出摩擦力与碟簧力N相比很小可忽略，碟簧组（3）两端的碟簧力相等，即N′=N，根据权利要求3所述 N 1=N′，由此得N 1= N，其中制动力N 1由制动力传感器（7）监测，碟簧力N由碟簧力传感器（4）监测，制动状态下比较两个传感器监测的数值：相等，作为监测的制动力，不相等，则诊断为盘形制动器制动故障。
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