CN117490868A - 一种叉车制动器多点温度实时检测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种叉车制动器多点温度实时检测系统，包括温度检测单元、控制模块、无线发射模块、无线接收模块、处理模块，温度检测单元设置在摩擦衬片的内侧面上；无线发射模块、温度检测单元分别与控制模块电连接；无线接收模块与处理模块电连接。本发明通过在摩擦衬片内侧面上布置温度检测单元，通过摩擦衬片内侧面上各个温度检测单元所检测的温度数据并基于训练好的温度传递模型来间接计算摩擦衬片外侧面的最高温度预测值，输出结果准确，能够实时准确预测摩擦衬片外侧面的最高温度值，并对摩擦衬片的温度状态进行预警。

Description

一种叉车制动器多点温度实时检测系统
技术领域
本发明涉及叉车制动器技术领域，特别涉及一种叉车制动器多点温度实时检测系统。
背景技术
现有的叉车通常采用鼓式制动器作为制动部件。鼓式制动器包括包括制动鼓、设置在制动鼓内侧的两个摩擦衬片，通过驱动件驱动两个摩擦衬片移动，制动鼓与叉车的车辆相连，并随车辆同步转动。当两个摩擦衬片朝外侧移动时，摩擦衬片的外侧面与制动鼓的内侧面接触，制动鼓与摩擦衬片之间产生摩擦，通过两者之间的摩擦实现对车轮的制动效果。
其中，摩擦衬片与制动鼓发生摩擦时，摩擦衬片的外表面的温度会急剧上升，当摩擦片外表面的温度过高时，容易加剧摩擦衬片表面的磨损，导致摩擦衬片使用寿命下降；并且温度过高还会导致摩擦衬片材料的分解并产生严重的冒烟现象，会在摩擦衬片的外侧表面形成一层油状物质，影响制动效果。因此在行驶过程中，对摩擦衬片外侧表面温度的实时监测并对摩擦衬片的温度过高情况作出及时预警是十分有必要的。
但是实际情况中，叉车在行驶状态下，很难直接对摩擦衬片的外侧表面温度进行直接测量，难以准确获取摩擦衬片外侧表面的温度数据。
发明内容
本发明的目的在于解决叉车在行驶状态下，很难直接对摩擦衬片的外侧表面温度进行直接测量，难以准确获取摩擦衬片外侧表面的温度数据的问题，提供一种叉车制动器多点温度实时检测系统，能够有效解决上述问题。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的：一种叉车制动器多点温度实时检测系统,包括温度检测单元、控制模块、无线发射模块、无线接收模块、处理模块，温度检测单元设置在摩擦衬片的内侧面上；无线发射模块、温度检测单元分别与控制模块电连接；无线接收模块与处理模块电连接；
在对摩擦衬片的外侧面温度进行检测时,方法如下：
步骤1）、数据收集：在实验室条件下收集摩擦衬片内侧面上各个温度检测单元的温度数据、相对应的摩擦衬片外侧面的最高温度，以这些数据作为训练集数据，并获取摩擦衬片的导热系数、厚度、摩擦衬片外侧面面积；
步骤2）、基于神经网络算法并以摩擦衬片的导热系数、厚度、摩擦衬片外侧面面积作为特征建立摩擦衬片的温度传递模型；
步骤3）、通过训练集数据对温度传递模型进行训练；
步骤4）、各个温度检测单元采集到的温度数据实时输入温度传递模型中，通过温度传递模型计算并输出摩擦衬片外侧面的最高温度预测值；
步骤5）、将摩擦衬片外侧面的最高温度预测值与设定温度阈值进行比对，当摩擦衬片外侧面的最高温度预测值高于设定温度阈值时，处理模块发出高温预警信号。
本发明中，温度检测单元检测到的温度数据会通过无线发射模块发射出去并被无线接收模块接收，无线接收模块将接收到的信号传输给处理模块，处理模块对数据进行分析处理并得出摩擦衬片外侧面的最高温度预测值。本发明基于温度传递模型对摩擦衬片外表面的最高温度进行准确预测，在进行预测时，以摩擦衬片内侧的各个温度检测单元所检测到的温度数据作为输入变量，温度传递模型通过该输入变量进行计算从而得出出摩擦衬片外侧面的最高温度预测值；温度传递模型基于神经网络算法进行构建，并以摩擦衬片的导热系数、厚度、摩擦衬片外侧面面积作为特征，充分考虑到摩擦衬片的材料特性、形状尺寸对温度传递的影响，并通过实验室条件下所获取的训练集数据对温度传递模型进行训练，能够使温度传递模型更加准确，从而实现对摩擦衬片外侧面最高温度的准确预测。本发明通过在摩擦衬片内侧面上布置温度检测单元，通过摩擦衬片内侧面上各个温度检测单元所检测的温度数据并基于训练好的温度传递模型来间接计算摩擦衬片外侧面的最高温度预测值，输出结果准确，能够实时准确预测摩擦衬片外侧面的最高温度值，并对摩擦衬片的温度状态进行预警。
作为优选，所述摩擦衬片的内侧面上设有五个温度检测单元，其中一个温度检测单元设置在摩擦衬片的中心处，其余四个温度检测单元分别设置在摩擦衬片的四个角落处。通过在摩擦衬片的中心和角落处布置多个温度检测单元，通过多点检测的方式能够有效降低摩擦衬片表面温度分布不均所造成的偶然误差，提高计算结果的可靠性。
作为优选，所述温度检测单元为热电偶温度传感器。
作为优选，步骤1）中，对收集到的训练集数据进行数据清洗，剔除异常数据。通过对训练集数据进行数据清洗并剔除异常数据，提高数据的准确性和可用性，使温度传递模型更加准确。
作为优选，所述摩擦衬片的内侧面上设有用于对温度检测单元进行定位的定位套筒，温度检测单元的一端连接在定位套筒中，温度检测单元与摩擦衬片的内侧面接触；温度检测单元的另一端连接有压盖，压盖套在温度检测单元上，压盖与温度检测单元之间设有弹簧；温度检测单元的一侧设有导热支架，导热支架的一端与摩擦衬片接触；导热支架上设有热反应金属片，热反应金属片的一端与导热支架固定连接，热反应金属片的另一端与压盖接触；热反应金属片由第一金属层和第二金属层组成，第二金属层位于第一金属层上靠近压盖的一侧，第一金属层的热膨胀系数大于第二金属层的热膨胀系数。
本发明中，通过弹簧使温度检测单元的一端与摩擦衬片的内侧面接触；当叉车处于闲置状态时，摩擦衬片不与制动鼓发生摩擦，因此摩擦衬片的温度较低，摩擦衬片的温度与室温保持一致，此时的热反应金属片弯曲程度较低，弹簧的压缩量较小，弹簧温度检测单元的压力也相对较小，避免弹簧压力过大而对温度检测单元造成过大的挤压；当叉车处于工作状态时，摩擦衬片会与制动鼓发生摩擦而造成温度上升，摩擦片在温度上升时，摩擦片的温度会通过导热支架传递至热反应金属片上并导致热反应金属片的温度上升，热反应金属片温度上升时，由于第一金属层的热膨胀系数大于第二金属层的热膨胀系数，导致在温度上升过程中第一金属层的热膨胀量大于第二金属层的热膨胀量，从而使热反应金属片与压盖接触的一端朝着摩擦衬片内侧面的方向弯曲，热反应金属片将顶住压盖并推动压盖移动，并使得弹簧压缩，弹簧在压缩后，弹簧对温度检测单元的压力增大，使温度检测单元能够稳定地与摩擦衬片的内侧面接触。这样的好处在于：由于叉车在运行过程中会产生震动，热反应金属片的弯曲对弹簧进行进一步的压缩，增大弹簧压力使温度检测单元能够稳定地与摩擦衬片的内侧面接触，实现稳定的温度测量；当叉车处于闲置状态时，由于温度检测单元无需对摩擦衬片的温度进行检测，温度检测单元处于不工作状态，此时的热反应金属片将反向弯曲并减小对弹簧的压缩，降低了温度检测单元非工作状态下收到的弹簧挤压力，避免温度检测单元长时间承受较高的轴向压力。
作为优选，压盖上设有可使温度检测单元上的电缆通过的通孔。
作为优选，所述导热支架由黄铜制成。
本发明的有益效果是：本发明通过在摩擦衬片内侧面上布置温度检测单元，通过摩擦衬片内侧面上各个温度检测单元所检测的温度数据并基于训练好的温度传递模型来间接计算摩擦衬片外侧面的最高温度预测值，输出结果准确，能够实时准确预测摩擦衬片外侧面的最高温度值，并对摩擦衬片的温度状态进行预警。
附图说明
图1为叉车制动器多点温度实时检测系统的模块连接示意图。
图2为叉车制动器的结构示意图。
图3为温度检测单元在摩擦衬片上的分布示意图。
图4为温度检测单元安装在摩擦衬片上时的结构示意图。
图中：1、制动鼓，2、摩擦衬片，3、温度检测单元，5、定位套筒，6、压盖，7、弹簧，8、电缆，9、导热支架，10、第一金属层，11、第二金属层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
如图1至图4所示，一种叉车制动器多点温度实时检测系统，包括温度检测单元3、控制模块、无线发射模块、无线接收模块、处理模块，温度检测单元3设置在摩擦衬片2的内侧面上。无线发射模块、温度检测单元3分别与控制模块电连接；无线接收模块与处理模块电连接。无线发射模块与无线接收模块之间联立无线连接，用于数据的无线传输。
温度检测单元3检测到的温度数据会通过无线发射模块发射出去并被无线接收模块接收，无线接收模块将接收到的信号传输给处理模块，处理模块对数据进行分析处理并得出摩擦衬片2外侧面的最高温度预测值。本发明中，温度检测单元3为热电偶温度传感器。
如图3所示，摩擦衬片2的内侧面上设有五个温度检测单元3，其中一个温度检测单元3设置在摩擦衬片2的中心处，其余四个温度检测单元3分别设置在摩擦衬片2的四个角落处。
如图4所示，摩擦衬片2的内侧面上设有用于对温度检测单元3进行定位的定位套筒5，温度检测单元3的一端连接在定位套筒5中，温度检测单元3与摩擦衬片2的内侧面接触。温度检测单元3的另一端连接有压盖6，压盖6套在温度检测单元3上，压盖6与温度检测单元3之间设有弹簧7。
温度检测单元3的一侧设有导热支架9，导热支架9由导热性能良好的金属材料制成。本实施例中，导热支架9由黄铜制成。导热支架9的一端与摩擦衬片2接触，导热支架9上设有热反应金属片，热反应金属片的一端与导热支架9固定连接，热反应金属片的另一端与压盖6接触。热反应金属片由第一金属层10和第二金属层11组成，第二金属层11位于第一金属层10上靠近压盖6的一侧，第一金属层10的热膨胀系数大于第二金属层11的热膨胀系数。压盖6上设有可使温度检测单元3上的电缆8通过的通孔。温度检测单元3上的线缆从通孔中穿出。
通过弹簧7使温度检测单元3的一端与摩擦衬片2的内侧面接触；当叉车处于闲置状态时，摩擦衬片2不与制动鼓1发生摩擦，因此摩擦衬片2的温度较低，摩擦衬片2的温度与室温保持一致，此时的热反应金属片弯曲程度较低，弹簧7的压缩量较小，弹簧7温度检测单元3的压力也相对较小，避免弹簧7压力过大而对温度检测单元3造成过大的挤压；当叉车处于工作状态时，摩擦衬片2会与制动鼓1发生摩擦而造成温度上升，摩擦片在温度上升时，摩擦片的温度会通过导热支架9传递至热反应金属片上并导致热反应金属片的温度上升，热反应金属片温度上升时，由于第一金属层10的热膨胀系数大于第二金属层11的热膨胀系数，导致在温度上升过程中第一金属层10的热膨胀量大于第二金属层11的热膨胀量，从而使热反应金属片与压盖6接触的一端朝着摩擦衬片2内侧面的方向弯曲，热反应金属片将顶住压盖6并推动压盖6移动，并使得弹簧7压缩，弹簧7在压缩后，弹簧7对温度检测单元3的压力增大，使温度检测单元3能够稳定地与摩擦衬片2的内侧面接触。这样的好处在于：由于叉车在运行过程中会产生震动，热反应金属片的弯曲对弹簧7进行进一步的压缩，增大弹簧7压力使温度检测单元3能够稳定地与摩擦衬片2的内侧面接触，实现稳定的温度测量；当叉车处于闲置状态时，由于温度检测单元3无需对摩擦衬片2的温度进行检测，温度检测单元3处于不工作状态，此时的热反应金属片将反向弯曲并减小对弹簧7的压缩，降低了温度检测单元3非工作状态下收到的弹簧7挤压力，避免温度检测单元3长时间承受较高的轴向压力。
在对摩擦衬片2的外侧面温度进行检测时,方法如下：
步骤1)、数据收集：在实验室条件下收集摩擦衬片2内侧面上各个温度检测单元3的温度数据、相对应的摩擦衬片2外侧面的最高温度，以这些数据作为训练集数据，并获取摩擦衬片2的导热系数、厚度、摩擦衬片2外侧面面积。
在该步骤中，对收集到的训练集数据进行数据清洗，剔除异常数据。通过对训练集数据进行数据清洗并剔除异常数据，提高数据的准确性和可用性。
步骤2)、基于神经网络算法并以导热系数、厚度、摩擦衬片2外侧面面积作为特征建立摩擦衬片2的温度传递模型。
温度传递模型基于神经网络算法进行构建，并以摩擦衬片2的导热系数、厚度、摩擦衬片2外侧面面积作为特征，充分考虑到摩擦衬片2的材料特性、形状尺寸对温度传递的影响。
步骤3)、通过训练集数据对温度传递模型进行训练。通过实验室条件下所获取的训练集数据对温度传递模型进行训练，能够使温度传递模型更加准确，从而实现对摩擦衬片2外侧面最高温度的准确预测。
步骤4)、各个温度检测单元3采集到的温度数据实时输入温度传递模型中，通过温度传递模型计算并输出摩擦衬片2外侧面的最高温度预测值。
本发明基于温度传递模型对摩擦衬片2外表面的最高温度进行准确预测，在进行预测时，以摩擦衬片2内侧的各个温度检测单元3所检测到的温度数据作为输入变量，温度传递模型通过该输入变量进行计算从而得出出摩擦衬片2外侧面的最高温度预测值。
步骤5)、将摩擦衬片2外侧面的最高温度预测值与设定温度阈值进行比对，当摩擦衬片2外侧面的最高温度预测值高于设定温度阈值时，处理模块发出高温预警信号。
本发明通过在摩擦衬片2内侧面上布置温度检测单元3，通过摩擦衬片2内侧面上各个温度检测单元3所检测的温度数据并基于训练好的温度传递模型来间接计算摩擦衬片2外侧面的最高温度预测值，输出结果准确，能够实时准确预测摩擦衬片2外侧面的最高温度值，并对摩擦衬片2的温度状态进行预警。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种叉车制动器多点温度实时检测系统,其特征在于，包括温度检测单元、控制模块、无线发射模块、无线接收模块、处理模块，温度检测单元设置在摩擦衬片的内侧面上；无线发射模块、温度检测单元分别与控制模块电连接；无线接收模块与处理模块电连接；
在对摩擦衬片的外侧面温度进行检测时,方法如下：
步骤1）、数据收集：在实验室条件下收集摩擦衬片内侧面上各个温度检测单元的温度数据、相对应的摩擦衬片外侧面的最高温度，以这些数据作为训练集数据，并获取摩擦衬片的导热系数、厚度、摩擦衬片外侧面面积；
步骤2）、基于神经网络算法并以导热系数、厚度、摩擦衬片外侧面面积作为特征建立摩擦衬片的温度传递模型；
步骤3）、通过训练集数据对温度传递模型进行训练；
步骤4）、各个温度检测单元采集到的温度数据实时输入温度传递模型中，通过温度传递模型计算并输出摩擦衬片外侧面的最高温度预测值；
步骤5）、将摩擦衬片外侧面的最高温度预测值与设定温度阈值进行比对，当摩擦衬片外侧面的最高温度预测值高于设定温度阈值时，处理模块发出高温预警信号。
2.根据权利要求1所述的一种叉车制动器多点温度实时检测系统，其特征在于，所述摩擦衬片的内侧面上设有五个温度检测单元，其中一个温度检测单元设置在摩擦衬片的中心处，其余四个温度检测单元分别设置在摩擦衬片的四个角落处。
3.根据权利要求1所述的一种叉车制动器多点温度实时检测系统，其特征在于，所述温度检测单元为热电偶温度传感器。
4.根据权利要求1所述的一种叉车制动器多点温度实时检测系统，其特征在于，步骤1）中，对收集到的训练集数据进行数据清洗，剔除异常数据。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种叉车制动器多点温度实时检测系统，其特征在于，所述摩擦衬片的内侧面上设有用于对温度检测单元进行定位的定位套筒，温度检测单元的一端连接在定位套筒中，温度检测单元与摩擦衬片的内侧面接触；温度检测单元的另一端连接有压盖，压盖套在温度检测单元上，压盖与温度检测单元之间设有弹簧；温度检测单元的一侧设有导热支架，导热支架的一端与摩擦衬片接触；导热支架上设有热反应金属片，热反应金属片的一端与导热支架固定连接，热反应金属片的另一端与压盖接触；热反应金属片由第一金属层和第二金属层组成，第二金属层位于第一金属层上靠近压盖的一侧，第一金属层的热膨胀系数大于第二金属层的热膨胀系数。
6.根据权利要求5所述的一种叉车制动器多点温度实时检测系统，其特征在于，压盖上设有可使温度检测单元上的电缆通过的通孔。
7.根据权利要求5所述的一种叉车制动器多点温度实时检测系统，其特征在于，所述导热支架由黄铜制成。
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