CN112178090B - 一种盘式制动器贴闸压力在线检测的方法 - Google Patents
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Abstract
本专利介绍了一种盘式制动器贴闸压力在线检测的方法，在盘式制动器进油口设置油压传感器，活塞壳体端盖处设置位移传感器，嵌入式控制器实时采集油压传感器的油压值信号和位移传感器的活塞位移值信号，并对各数值进行标定存储；盘式制动器松闸过程中，嵌入式控制器通过周期循环采样的方式连续采集记录松闸过程中油压值和对应的活塞位置。本发明的油压传感器和位移传感器位置设置不受限制，安装方便，简单有效，准确率高，保证矿井提升机安全运行。
Description
技术领域
本发明涉及矿井提升机盘式制动器检测技术领域，特别涉及一种盘式制动器贴闸压力在线检测的方法。
背景技术
已知的，矿井提升机是矿山生产中的关键设备之一，它的安全运行关系到矿山的生产安全和工作人员的生命安全。矿井提升设备发生飞车、墩罐等事故的主要原因是由于制动闸的制动力矩不足造成的, 而制动器贴闸压力不足是造成制动闸制动力矩不足的重要原因。《煤矿安全规程》规定：“制动装置产生的制动力矩与实际提升最大载荷旋转力矩之比K 值不得小于3”；“计算制动力矩时,闸轮和闸瓦的摩擦系数应当根据实测确定,一般采用0.3 - 0.35”。准确检测盘式制动器的贴闸压力,是矿井提升机安全运行的重要保障。
盘式制动器松闸过程：液压站逐步升高液压油压力，把液压油压入油缸驱动活塞压缩制动碟簧，使制动闸瓦离开制动闸盘。松闸过程可以分为二个部分，一部分是不产生闸间隙的贴闸压力消减过程，另一部分是产生闸间隙的开闸过程。二个部分活塞都产生位移，第一部分产生位移抵消了抱闸状态下制动器刀架、闸瓦的弹性形变以及在抱闸和松闸的过程中闸盘摆动，第二部分产生的位移是闸瓦间隙。
现有盘式制动器的贴闸压力检测方法，在制动碟形弹簧挡圈的前端设置压力传感器；此方法简单直接，但是加装压力传感器的碟形弹簧挡圈没有标准产品，需要定制；且各厂家的各种型号碟形弹簧挡圈外形尺寸千差万别；在实际应用中加装压力传感器的可操作性差。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种盘式制动器贴闸压力在线检测的方法，综合分析油压、制动器活塞位移、闸瓦间隙之间的关系可计算出准确的贴闸压力，简单有效，保证矿井提升机安全运行。
本发明所采用的技术方案是：
一种盘式制动器贴闸压力在线检测的方法，具体步骤为：
S1：在盘式制动器进油口设置油压传感器，活塞壳体端盖处设置位移传感器，嵌入式控制器实时采集油压传感器的油压值信号和位移传感器的活塞位移值信号，并对各数值进行标定存储；
S2：在盘式制动器松闸过程中，嵌入式控制器通过周期循环采样的方式连续采集记录松闸过程中油压值和对应的活塞位置；油压值每增加0.1MPA，记录一次油压值和对应的活塞位置值；油压变化量△P为每隔0.1MPA计算一次，活塞位置变化量△L 为当前活塞位置减去上个0.1MPA时的活塞位置；依据公式
K = △L/0.1MPA
计算每两个相邻周期的曲线斜率K1、K2……Kn，并存储于嵌入式控制器中；
S3：嵌入式控制器继续进行S2的实时计算，随着松闸过程的时间推移，当出现斜率Kn+1大于等于1.5倍的Kn时，判定产生松闸过程的A点，n为松闸过程从开始到A点的曲线斜率K的计算次数；嵌入式控制器捕捉并记录A点的活塞位置LA和工作油压值PA ；
S4：嵌入式控制器继续进行S2的实时计算直至松闸过程结束，嵌入式控制器捕捉并记录最终位置B点的位移传感器反馈的盘式制动器活塞位置LB和油压传感器采集的工作油压值PB，此过程中产生的Kn+2、Kn+3……K2n 相近，存储于嵌入式控制器中；
S5：对AB段松闸过程受力分析，此时制动闸瓦已与闸盘脱离接触，贴闸压力为0，制动活塞所受到的碟簧弹力与液压压力大小相等，方向相反；
FA弹 = FA液； （1）
FA弹 ：A点碟簧弹力； FA液A点液压压力
FB弹 = FB液； （2）
FB弹 ：B点碟簧弹力； FB液：B点液压压力；
将方程（2）-方程（1）：
FB液 - FA液 = FB弹 - FA弹
根据压力公式F = P * S和胡克定理综合可得：
（ PB –PA ) * S活 = K弹 * （ LB - LA）
K弹 = (（ PB –PA ) * S活 ）/（ LB - LA）
PA：A点油压值；PB：B点油压值；
LA: A点活塞位置；LB: B点活塞位置；
S活:活塞面积； K弹：碟簧弹力系数；
S6：根据压力公式F = P * S：
FA弹=PA* S活
根据胡克定理计算，抱闸状态下的碟簧弹力FO弹；
FO弹 =FA弹 - K弹 * LA
在抱闸状态下，油缸内油压为零，贴闸压力与碟簧弹力大小相等，方向相反，据此得到制动器贴闸压力F贴：
F贴= FO弹。
由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性：
本发明的油压传感器和位移传感器实时采集油压值、制动器活塞位移值，嵌入式控制器作为数据采集、存储及分析的硬件平台，计算贴闸压力数学模型的参变量，实时计算每次松闸、抱闸时的理论贴闸压力值，运用大数据将一段时间内的多个理论贴闸压力值进行比对筛选求均值，最终计算出准确的贴闸压力；通过测量松闸、抱闸过程中油压和活塞的位移，综合分析油压、制动器活塞位移、闸瓦间隙之间的关系，算法更贴近松闸或抱闸过程两阶段性的特征，计算出准确的贴闸压力；油压传感器和位移传感器位置设置不受限制，安装方便，简单有效，准确率高，保证矿井提升机安全运行。
附图说明
图1是本专利的松闸和抱闸过程制动油压与活塞位移曲线图。
其中松闸过程是0点—>A点—>B点的过程；抱闸过程相反，是B点—> A点—>0点的过程。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步解释说明，不能以此限定本发明的保护范围，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切技术改进。
结合附图1所示，其中横坐标为制动油压，纵坐标为活塞位移，整个松闸过程可以分成0点到A点，A点到B点两段；0点到A点是闸在抱闸状态下克服制动器刀架、闸瓦的弹性形变以及在抱闸和松闸的过程中闸盘摆动等初始状态，即将与闸盘产生间隙的过程，A点到B点则是真正松闸过程中产生闸间隙的过程。
一种盘式制动器贴闸压力在线检测的方法， 具体步骤为：
S1：在盘式制动器进油口设置油压传感器，活塞壳体端盖处设置位移传感器，嵌入式控制器实时采集油压传感器的油压值信号和位移传感器的活塞位移值信号，并对各数值进行标定存储；
S2：在盘式制动器松闸过程中，嵌入式控制器通过周期循环采样的方式连续采集记录松闸过程中油压值和对应的活塞位置；油压值每增加0.1MPA，记录一次油压值和对应的活塞位置值；油压变化量△P为每隔0.1MPA计算一次，活塞位置变化量△L 为当前活塞位置减去上个0.1MPA时的活塞位置；依据公式
K = △L/0.1MPA
计算每两个相邻周期的曲线斜率K1、K2……Kn，并存储于嵌入式控制器中；
S3：嵌入式控制器继续进行S2的实时计算，随着松闸过程的时间推移，当出现斜率Kn+1大于等于1.5倍的Kn时，判定产生松闸过程的A点，n为松闸过程从开始到A点的曲线斜率K的计算次数；嵌入式控制器自动捕捉此A点的活塞位置LA和工作油压值PA ；
S4：嵌入式控制器继续进行S2的实时计算直至松闸过程结束，嵌入式控制器捕捉并记录最终位置B点的位移传感器反馈的盘式制动器活塞位置LB和油压传感器采集的工作油压值PB，此过程中产生的Kn+2、Kn+3……K2n 相近，存储于嵌入式控制器中；
S5：对AB段开闸过程受力分析，此时制动闸瓦已与闸盘脱离接触，贴闸压力为0，制动活塞所受到的碟簧弹力与液压压力大小相等，方向相反；
FA弹 = FA液； （1）
FA弹 ：A点碟簧弹力； FA液A点液压压力
FB弹 = FB液； （2）
FB弹 ：B点碟簧弹力； FB液：B点液压压力；
将方程（2）-方程（1）：
FB液 - FA液 = FB弹 - FA弹
根据压力公式F = P * S和胡克定理综合可得：
（ PB –PA ) * S活 = K弹 * （ LB - LA）
K弹 = (（ PB –PA ) * S活 ）/（ LB - LA）
PA：A点油压值；PB：B点油压值；
LA: A点活塞位置；LB: B点活塞位置；
S活:活塞面积； K弹：碟簧弹力系数；
S6：根据胡克定理计算，抱闸状态下的碟簧弹力FO弹；
FA弹=PA* S活
FO弹 =FA弹 - K弹 * LA
在抱闸状态下，油缸内油压为零，贴闸压力与碟簧弹力大小相等，方向相反，据此得到制动器贴闸压力F贴：
F贴= FO弹。
本发明未详述部分为现有技术。
为了公开本发明的发明目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的，但是，应了解的是，本发明旨在包括一切属于本构思和发明范围内的实施例的所有变化和改进。
Claims (1)
1.一种盘式制动器贴闸压力在线检测的方法；其特征在于：具体步骤为：
S1：在盘式制动器进油口设置油压传感器，活塞壳体端盖处设置位移传感器，嵌入式控制器实时采集油压传感器的油压值信号和位移传感器的活塞位移值信号，并对各数值进行标定存储；
S2：在盘式制动器松闸过程中，嵌入式控制器通过周期循环采样的方式连续采集记录松闸过程中油压值和对应的活塞位置；油压值每增加0.1MPA，记录一次油压值和对应的活塞位置值；油压变化量△P为每隔0.1MPA计算一次，活塞位置变化量△L为当前活塞位置减去上个0.1MPA时的活塞位置；依据公式
K = △L/0.1MPA
计算每两个相邻周期的曲线斜率K1、K2……Kn，并存储于嵌入式控制器中；
S3：嵌入式控制器继续进行S2的实时计算，随着松闸过程的时间推移，当出现斜率Kn+1大于等于1.5倍的Kn时，判定产生松闸过程的A点，n为松闸过程从开始到A点的曲线斜率K的计算次数；嵌入式控制器自动捕捉此A点的活塞位置LA和工作油压值PA ；
S4：嵌入式控制器继续进行S2的实时计算直至松闸过程结束，嵌入式控制器捕捉并记录最终位置B点的位移传感器反馈的盘式制动器活塞位置LB和油压传感器采集的工作油压值PB，此过程中产生的Kn+2、Kn+3……K2n 相近，存储于嵌入式控制器中；
S5：对AB段开闸过程受力分析，此时制动闸瓦已与闸盘脱离接触，贴闸压力为0，制动活塞所受到的碟簧弹力与液压压力大小相等，方向相反；
FA弹 = FA液； （1）
FA弹 ：A点碟簧弹力； FA液A点液压压力
FB弹 = FB液； （2）
FB弹 ：B点碟簧弹力； FB液：B点液压压力；
将方程（2）-方程（1）：
FB液 - FA液 = FB弹 - FA弹
根据压力公式F = P * S和胡克定理综合可得：
（ PB –PA ) * S活 = K弹 * （ LB - LA）
K弹 = (（ PB –PA ) * S活 ）/（ LB - LA）
PA：A点油压值；PB：B点油压值；
LA: A点活塞位置；LB: B点活塞位置；
S活:活塞面积； K弹：碟簧弹力系数；
S6：根据胡克定理计算，抱闸状态下碟簧弹力FO弹；
FA弹=PA* S活
FO弹 =FA弹 - K弹 * LA
在抱闸状态下，油缸内油压为零，贴闸压力与碟簧弹力大小相等，方向相反，据此得到制动器贴闸压力F贴：
F贴= FO弹。
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