CN109027071A - 一种提升机制动闸后盖式碟簧力监测传感器 - Google Patents

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徐桂云
刘珍
孙正
蒋奇
徐文涛
张然
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Abstract

一种提升机制动闸后盖式碟簧力监测传感器，包括设在前置盘式制动器上的透盖和设在透盖外端面的盖板，透盖的中心线与前置盘式制动器的中心线重合，透盖的外部呈台阶状，外端面上设有一外环形凹槽，外环形凹槽内均布有多个成对排列的应变片，成对排列的应变片以一定偏角α分别紧贴在环形凹槽内的外径上；应变片采集传感器形变，传感器发生形变破坏电桥平衡，电桥将输出与压力对应的电压信号。本发明在不改变原有后盖安装尺寸与结构基础上，实现既有原后盖承力的作用，又可实现实时在线监测碟簧力，以此判断碟簧疲劳和断裂情况，实现监测制动安全，大大提高了提升机盘式制动器的可靠性。本发明结构简单，安装维修方便，测量精度高。

Description

一种提升机制动闸后盖式碟簧力监测传感器
技术领域
本发明涉及一种后盖式传感器，尤其是一种适用于监测油缸前置盘式制动器碟簧的后盖式传感器。
背景技术
在我国煤炭资源是生产和消费的主体，其中80％的煤炭资源要靠提升机运输。矿井提升系统安全、可靠运行将会对国家经济发展以及人民生活水平有积极的意义。煤矿安全事故的引发包括人、提升机、环境等多方面的因素，其中盘式制动器正压力不足是一个比较典型的原因。在煤矿安全生产中，盘式制动器制动正压力不足故障是导致提升运输问题的主要原因之一。
盘式制动器是提升机设备上的重要的制动单元，对提升机制动动作非常重要。盘形制动器是由蝶形弹簧产生制动力，靠油压松闸。当液压油进入液压单元时，液压力推动活塞，带动筒体，闸瓦移动，压缩蝶形弹簧，闸瓦离开制动盘，呈松闸状态。当液压单元泄压时，蝶形弹簧回到原始压缩变形状态，筒体、闸瓦在弹簧力作用下压向制动盘产生制动力，实现了提升机制动的目的。从制动器动作过程看，蝶簧是实现制动最关键的零件之一。在煤矿安全规程中，若发现碟簧疲劳和磨损应立即更换，一般碟簧检查为半年检修、一年大修。在碟簧制动过程中，若碟簧片疲劳会导致制动正压力减小，使制动时间长，制动时滑行距离长、制动力矩小等问题，无法实现及时制动；若碟簧片断裂会使闸瓦组件在液压缸中卡死不能松闸，不能及时发现导致闸瓦严重磨损，以及导致提升机滚筒轴向移动，影响提升机制动性能和提升性能。由此可见碟簧的疲劳、磨损或断裂都会给生产带来极大的人员和财产损害。若能够实现直接在线监测碟簧力可及时发现碟簧片疲劳和断裂。现在技术中均是监测制动正压力来监测制动安全，但是盘式制动器的正压力监测与盘式制动器的实际制动正压力存有很大误差，无法实现准确监测制动正压力。
发明内容
技术问题：本发明的目的是克服已有技术的不足之处，提供一种结构简单、可靠性高、能实现监测制动安全的专门用于盘式制动器监测碟簧力的后盖式传感器。
技术方案：本发明的一种提升机制动闸后盖式碟簧力监测传感器，包括设在前置盘式制动器上的透盖和设在透盖外端面的盖板，所述透盖的中心线与前置盘式制动器的中心线重合，透盖的外部呈台阶状，外端面上设有一外环形凹槽，外环形凹槽内均布有多个成对排列的应变片，成对排列的应变片以一定偏角α分别紧贴在环形凹槽内的外径上；所述透盖的内孔呈阶梯状，与外端面开设的外环形凹槽相对应的位置处设有一内环形凹槽，透盖内孔中的台肩内径与前置盘式制动器的碟簧内径相同，顶靠在前置盘式制动器的碟簧上，透盖最大径外环上开有沉头孔，通过螺钉与盘式制动器的液压缸和支座相连。
所述的多个应变片为6-10片，均为分布在环形凹槽内外径上。
所述的一定偏角α为5-10°。
有益效果：由于采用上述技术方案，本发明的后盖式传感器专门用于提升机和输送机带后盖的的盘式制动器，利用现有的矿井提升机盘式制动器结构的有限空间，不改变原有后盖安装尺寸，现场可直接更换，不需改变现有制动器原有性能参数和其它零件的结构尺寸，既有原后盖承力的作用，又可实现实时在线监测碟簧力，以此判断碟簧疲劳和断裂情况，实现监测制动安全，大大提高了提升机盘式制动器的可靠性。由于可在线直接监测盘式制动器的碟簧力，能够直接在线诊断碟簧疲劳和断裂情况，确保施加制动正压力的碟簧完好。后盖式碟簧传感器结构简单，安装维修方便，测量精度高，具有广泛的实用性。
附图说明
图1为本发明的后盖式传感器结构图；
图2为本发明的后盖式传感器安装示意图；
图3为本发明的传感器受力分析图。
图中：1—制动盘；2—闸瓦组件；3—液压缸；4—活塞；5—碟簧；6—后盖传感器；7—应变片；α—成对排列应变片之间的夹角，P—碟簧力，P′—螺栓提供的支反力。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的说明：
图1所示，本发明的一种提升机制动闸后盖式碟簧力监测传感器，主要由设在前置盘式制动器上的透盖6和设在透盖外端面的盖板构成，所述透盖6的中心线与前置盘式制动器的中心线重合，透盖6的外部呈台阶状，外端面上设有一外环形凹槽，外环形凹槽内均布有多个成对排列的应变片7，所述的多个应变片为6-10片，均为分布在环形凹槽内外径上。成对排列的应变片7以一定偏角α分别紧贴在环形凹槽内的外径上；所述的一定偏角α为5-10°。所述透盖6的内孔呈阶梯状，与外端面开设的外环形凹槽相对应的位置处设有一内环形凹槽，透盖6内孔中的台肩内径与前置盘式制动器的碟簧内径相同，顶靠在前置盘式制动器的碟簧上，透盖6最大径外环上开有沉头孔，通过螺钉与盘式制动器的液压缸和支座相连。后盖传感6的内孔直径等于前置盘式制动器的碟簧5内径，后盖传感器6从结构上看是一个薄厚不等的圆环应变梁，按厚度和受力不同分成三环，小环a支撑在碟簧5的小径上，大环c上开有沉头孔通过螺钉与盘式c制动器的液压缸3和支座相连。小环a较厚承受碟簧5产生碟簧力P，大环也较厚承受螺钉提供的拉力P′,中间环b较薄，中间环b在碟簧力P与拉力P′的作用下产生剪切应变。中间环b内倾斜对称排列的多片应变片7，成对排列的应变片7之间的偏角α为5-10°。
如图2所示，为提升机和输送机的油缸前置盘式制动器，它包括制动盘1、与制动盘1相连的闸瓦组件2、与闸瓦组件2连为一体的活塞4、处于闸瓦组件2跟活塞4之间的液压缸3、套在活塞4后部外圈的碟簧5、连接液压缸且抵住碟簧5的后盖传感器6，后盖传感器6由开设的内孔直径等于碟簧内径，不改变原有盘式制动器的任何尺寸。后盖传感器6远离碟簧5一侧端面设有一圈环形凹槽，凹槽底部成对排列的多个应变片7以一定偏角α分别紧贴在环形凹槽内外径上。应变片7上受径向弯曲和轴向剪切的复合应力，复合应变值与所受力P和P′成正比，这样可达到即使中间环的尺寸b较小测量精度也较高，由引出孔引出导线，由数据采集系统采集传感器监测值。
如图3所示，当盘式制动器不工作时，传感器上的应变片没有外加压力作用，电桥处于平衡状态，称为零位。当制动器工作时，碟簧力作用在后盖式碟簧传感器上，传感器受压后应变片电阻发生变化，电桥将失去平衡，给电桥加一个恒定电流或电压电源，电桥将输出与压力对应的电压信号，这样传感器的电阻变化通过电桥转换成压力信号输出。电桥检测出电阻值的变化，经过放大后，再经过电压电流的转换，变换成相应的电流信号，该电流信号通过非线性校正环路的补偿，即产生了输入电压成线性对应关系的4～20mA的标准输出信号。数据采集装置会采集传感器上数据并发送至上位机，供工作人员观察监测。

Claims (3)

1.一种提升机制动闸后盖式碟簧力监测传感器，其特征在于：它包括设在前置盘式制动器上的透盖(6)和设在透盖外端面的盖板，所述透盖(6)的中心线与前置盘式制动器的中心线重合，透盖(6)的外部呈台阶状，外端面上设有一外环形凹槽，外环形凹槽内均布有多个成对排列的应变片(7)，成对排列的应变片(7)以一定偏角α分别紧贴在环形凹槽内的外径上；所述透盖(6)的内孔呈阶梯状，与外端面开设的外环形凹槽相对应的位置处设有一内环形凹槽，透盖(6)内孔中的台肩内径与前置盘式制动器的碟簧内径相同，顶靠在前置盘式制动器的碟簧上，透盖(6)最大径外环上开有沉头孔，通过螺钉与盘式制动器的液压缸和支座相连。
2.根据权利要求1所述的一种提升机制动闸后盖式碟簧力监测传感器，其特征在于：所述的多个应变片为6-10片，均为分布在环形凹槽内外径上。
3.根据权利要求1所述的一种提升机制动闸后盖式碟簧力监测传感器，其特征在于：所述的一定偏角α为5-10°。
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