CN115076268B - 一种提升机盘式制动器碟簧动作次数检测装置及检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提升机盘式制动器碟簧动作次数检测装置及检测方法，该检测装置包括光源发射器、光敏感应装置和信号处理器，光源发射器安装于制动器活塞上，光敏感应装置上以等间距并联排列固定有光敏元件，光敏感应装置安装于制动器油缸底部中心上方，当制动器工作时光敏感应装置上的光敏元件的导通序号发生变化，信号处理器根据光敏元件导通序号的变化检测得到制动器碟簧动作次数，同时能够实时提供当前制动闸瓦磨损情况，当超出安全阈值后发出报警指示，能够有效提升制动器工作安全性。本发明所需元件较少、成本低廉、安装简便、简单可靠、适应性强、使用效果好，具有广泛的实用性。

Description

一种提升机盘式制动器碟簧动作次数检测装置及检测方法
技术领域
本发明涉及盘式制动器技术领域，具体涉及一种提升机盘式制动器碟簧动作次数检测装置及检测方法。
背景技术
盘式制动器作为矿井提升机制动器制动的关键设备，在提升机运行的减速过程中发挥了重要的作用。碟簧是盘式制动器中的关键部件之一，在盘式制动器制动过程中起到提供制动正压力的作用。碟簧在使用过程中需要频繁的动作，其长期频繁动作后极易产品疲劳失效，其动作次数与其使用寿命紧密相关。监测盘式制动器碟簧的动作次数对预测碟簧的寿命、提升盘式制动器的运行可靠性和安全性具有重要意义，而目前仍缺乏有效的盘式制动器碟簧动作次数在线检测方法。因此，亟需发明一种提升机盘式制动器碟簧动作次数检测装置及检测方法。
发明内容
本发明的目的是克服已有技术的不足，提供一种结构简单、成本低廉、使用效果好的提升机盘式制动器碟簧动作次数检测装置及检测方法。
为实现上述目的，本发明提供一种提升机盘式制动器碟簧动作次数检测装置包括光源发射器、光敏感应装置和信号处理器。
所述的光源发射器包括通光孔、点光源、外壳。所述点光源布置在外壳底部中心，与点光源相对的外壳端盖上设有环形通光孔；所述的光敏感应装置以条形板为基础，在条形板上以等间距并联排列固定有光敏元件，每个光敏元件左端通过导线与电源连接，右端单独与信号处理器相连，光敏感应装置安装于制动器油缸底部中心上方。
进一步的，光敏元件为具有光敏特征的单向导电PN节。
进一步的，光敏元件采用硅或锗制作而成。
进一步的，光敏感应装置上光敏元件的间距为0.1mm～0.2mm。
利用上述装置的碟簧动作次数检测方法，包括以下步骤：
a)在活塞连接碟簧的端面圆心安装光源发射器，将光敏感应装置安装于制动器油缸底部中心上方，并通过导线与电源和信号处理器连接；
b)在制动器首次工作时，进行一次制动测试，分别给出解除制动和实施制动命令，信号处理器记录下盘式制动器完全伸出状态时条形光敏感应片上的导通PN节序号Nmax0，并记录碟簧动作次数为1；
c)信号处理器计算出盘式制动器实施制动工况下活塞距离油缸底部的距离L，计算公式为
L＝0.5Dcot(θ/2)，
其中：θ为光源发射器锥形光线的锥形角，D为首次制动测试时盘式制动器实施制动时制动油缸底部光圈直径，计算公式为
D＝(Nmax0-1)Δd，
其中：Δd为光敏感应片上PN节布置间距；
d)在制动器正常工作过程中，信号处理器实时监测条形光敏感应装置上PN节导通情况，当PN节导通序号经历一次由最大变为最小的过程时，碟簧的动作次数增加1次，信号处理器保存下碟簧的累计动作次数和检测到的PN节最大导通序号Nmax；
e)信号处理器计算出制动器闸瓦磨损量ΔL，计算公式为
ΔL＝0.5Dmaxcot(θ/2)-L，
其中：Dmax为盘式制动器实施制动时制动油缸底部光圈直径，计算公式为
Dmax＝(Nmax-1)Δd；
f)信号处理器将实时保存的碟簧累计动作次数和制动器闸瓦磨损量发送给制动器控制系统，同时当碟簧累计动作次数和制动器闸瓦磨损量超出各自设定阈值时，信号处理器发出报警信号，提醒工作人员及时检修。
有益效果：本发明提供的盘式制动器碟簧动作次数检测装置在盘式制动器制动和放松过程中仅需检测光圈的变化，信号检测处理方便容易，能够在线监测碟簧动作次数，同时能够提供制动闸瓦实时磨损信息，能够有效提升制动器工作安全性。同时，本发明所需元件较少、成本低廉、安装简便、简单可靠、适应性强、使用效果好，具有广泛的实用性。
附图说明
图1为本发明的结构原理图。
图2为光源发射器结构图。
图3为条形光敏感应装置和信号处理器结构图
图4为不同制动状态下光线模拟图。
图中：1-光源发射器，2-光敏感应装置，3-信号处理器，4-碟簧，5-活塞，6-活塞杆,7-闸瓦,11-通光孔，12-点光源，13-外壳，21-光敏元件，22-电源，23-条形板，24-导线
具体实施方式
下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的描述：
如图1～4所示，本发明提供的提升机盘式制动器碟簧动作次数检测装置包括光源发射器1、光敏感应装置2和信号处理器3。
所述的光源发射器1包括通光孔11、点光源12、外壳13。所述点光源12布置在外壳13底部中心，与点光源12相对的外壳13端盖上设有环形通光孔11；所述的光敏感应装置2以条形板23为基础，在条形板23上以等间距并联排列固定有光敏元件21，每个光敏元件21左端通过导线24与电源22连接，右端单独与信号处理器3相连，光敏感应装置2安装于制动器油缸底部中心上方。
进一步的，光敏元件21为具有光敏特征的单向导电PN节。
进一步的，光敏元件21采用硅或锗制作而成。
进一步的，光敏感应装置2上光敏元件21的间距为0.1mm～0.2mm。
利用上述装置的碟簧动作次数检测方法，包括以下步骤：
a)在活塞5连接碟簧4的端面圆心安装光源发射器1，将光敏感应装置2安装于制动器油缸底部中心上方，并通过导线24与电源22和信号处理器3连接；
b)在制动器首次工作时，进行一次制动测试，分别给出解除制动和实施制动命令，信号处理器3记录下盘式制动器完全伸出状态时条形光敏感应片上的导通PN节序号Nmax0，并记录碟簧4动作次数为1；
c)信号处理器3计算出盘式制动器实施制动工况下活塞5距离油缸底部的距离L，计算公式为
L＝0.5Dcot(θ/2)，
其中：θ为光源发射器1锥形光线的锥形角，D为首次制动测试时盘式制动器实施制动时制动油缸底部光圈直径，计算公式为
D＝(Nmax0-1)Δd，
其中：Δd为光敏感应片上PN节布置间距；
d)在制动器正常工作过程中，信号处理器3实时监测条形光敏感应装置2上PN节导通情况，当PN节导通序号经历一次由最大变为最小的过程时，碟簧4的动作次数增加1次，信号处理器3保存下碟簧4的累计动作次数和检测到的PN节最大导通序号Nmax；
e)信号处理器3计算出制动器闸瓦7磨损量ΔL，计算公式为
ΔL＝0.5Dmaxcot(θ/2)-L，
其中：Dmax为盘式制动器实施制动时制动油缸底部光圈直径，计算公式为
Dmax＝(Nmax-1)Δd；
f)信号处理器3将实时保存的碟簧4累计动作次数和制动器闸瓦7磨损量发送给制动器控制系统，同时当碟簧4累计动作次数和制动器闸瓦7磨损量超出各自设定阈值时，信号处理器3发出报警信号，提醒工作人员及时检修。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种提升机盘式制动器碟簧动作次数检测装置，其特征在于，包括光源发射器(1)、光敏感应装置(2)和信号处理器(3)；
所述的光源发射器(1)包括通光孔(11)、点光源(12)、外壳(13)，点光源(12)布置在外壳(13)底部中心，与点光源(12)相对的外壳(13)端盖上设有环形通光孔(11)；
所述的光敏感应装置(2)以条形板(23)为基础，在条形板(23)上以等间距并联排列固定有光敏元件(21)，每个光敏元件(21)左端通过导线(24)与电源(22)连接，右端单独与信号处理器(3)相连，光敏感应装置(2)安装于制动器油缸底部中心上方在活塞(5)连接碟簧(4)的端面圆心安装光源发射器(1)，将光敏感应装置(2)安装于制动器油缸底部中心上方，并通过导线(24)与电源(22)和信号处理器(3)连接。
2.根据权利要求1所述的一种提升机盘式制动器碟簧动作次数检测装置，其特征在于，所述的光敏元件(21)为具有光敏特征的单向导电PN节。
3.根据权利要求1所述的一种提升机盘式制动器碟簧动作次数检测装置，其特征在于，所述的光敏元件(21)采用硅或锗制作而成。
4.根据权利要求1所述的一种提升机盘式制动器碟簧动作次数检测装置，其特征在于，所述的光敏感应装置(2)上光敏元件(21)的间距为0.1mm～0.2mm。
5.一种利用权利要求1所述的一种提升机盘式制动器碟簧动作次数检测装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
a）在活塞（5）连接碟簧（4）的端面圆心安装光源发射器（1），将光敏感应装置（2）安装于制动器油缸底部中心上方，并通过导线（24）与电源（22）和信号处理器（3）连接；
b）在制动器首次工作时，进行一次制动测试，分别给出解除制动和实施制动命令，信号处理器（3）记录下盘式制动器完全伸出状态时条形光敏感应片上的导通PN节序号
Figure QLYQS_1
，并记录碟簧（4）动作次数为1；
c）信号处理器（3）计算出盘式制动器实施制动工况下活塞（5）距离油缸底部的距离
Figure QLYQS_2
，计算公式为
Figure QLYQS_3
，
其中：
Figure QLYQS_4
为光源发射器（1）锥形光线的锥形角，
Figure QLYQS_5
为首次制动测试时盘式制动器实施制动时制动油缸底部光圈直径，计算公式为
Figure QLYQS_6
，
其中：
Figure QLYQS_7
为光敏感应片上PN节布置间距；
d）在制动器正常工作过程中，信号处理器（3）实时监测条形光敏感应装置（2）上PN节导通情况，当PN节导通序号经历一次由最大变为最小的过程时，碟簧（4）的动作次数增加1次，信号处理器（3）保存下碟簧（4）的累计动作次数和检测到的PN节最大导通序号
Figure QLYQS_8
；
e）信号处理器（3）计算出制动器闸瓦（7）磨损量
Figure QLYQS_9
，计算公式为
Figure QLYQS_10
，
其中：
Figure QLYQS_11
为盘式制动器实施制动时制动油缸底部光圈直径，计算公式为
Figure QLYQS_12
；
f）信号处理器（3）将实时保存的碟簧（4）累计动作次数和制动器闸瓦（7）磨损量发送给制动器控制系统，同时当碟簧（4）累计动作次数和制动器闸瓦（7）磨损量超出各自设定阈值时，信号处理器（3）发出报警信号，提醒工作人员及时检修。
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