[實(shí)用新型]盤(pán)式制動(dòng)器摩擦學(xué)性能監(jiān)測(cè)預(yù)警裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201120193566.2
• 申請(qǐng)日: 2011-06-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN202133538U
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鮑久圣;朱真才;童敏明;陰妍;陳光柱;楊磊;劉超
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01M13/00
• 分類(lèi)號(hào): G01M13/00
• 代理公司: 南京蘇高專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種盤(pán)式制動(dòng)器摩擦學(xué)性能監(jiān)測(cè)預(yù)警裝置，屬于摩擦學(xué)及自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，能夠?qū)ΡP(pán)式制動(dòng)器制動(dòng)過(guò)程中的摩擦學(xué)性能進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并對(duì)異常摩擦學(xué)狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)預(yù)警。

背景技術(shù)

目前，礦井提升機(jī)、汽車(chē)、列車(chē)等裝備的制動(dòng)系統(tǒng)大多采用盤(pán)式制動(dòng)器作為制動(dòng)裝置。盤(pán)式制動(dòng)器依靠閘瓦（或剎車(chē)片）與制動(dòng)盤(pán)之間的摩擦作用，將機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能消耗掉，從而實(shí)現(xiàn)制動(dòng)減速或停車(chē)功能。因此，盤(pán)式制動(dòng)器在制動(dòng)過(guò)程中的摩擦學(xué)性能直接關(guān)系到這些裝備的制動(dòng)效能及可靠性，從而對(duì)生產(chǎn)、交通乃至人員生命安全都產(chǎn)生重要影響。盤(pán)式制動(dòng)器在制動(dòng)過(guò)程中的摩擦學(xué)性能主要受制動(dòng)工況條件的約束和影響，并呈現(xiàn)出復(fù)雜的變化規(guī)律。若能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)盤(pán)式制動(dòng)器的制動(dòng)工況條件，并能據(jù)此準(zhǔn)確預(yù)測(cè)其摩擦學(xué)性能參數(shù)的變化規(guī)律，則當(dāng)預(yù)測(cè)到異常摩擦學(xué)狀態(tài)時(shí)，就可以提前發(fā)出預(yù)警信號(hào)，提醒操作人員或通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)有關(guān)制動(dòng)工況參數(shù)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，從而避免因制動(dòng)器摩擦學(xué)性能劣化而引發(fā)的制動(dòng)事故。

目前關(guān)于制動(dòng)摩擦學(xué)問(wèn)題的研究，基本上都還局限于對(duì)制動(dòng)器摩擦副的摩擦系數(shù)、磨損率等常規(guī)摩擦學(xué)性能參數(shù)的試驗(yàn)分析，很少有人嘗試對(duì)盤(pán)式制動(dòng)器制動(dòng)過(guò)程中的摩擦學(xué)性能進(jìn)行預(yù)測(cè)研究。其他領(lǐng)域有關(guān)摩擦學(xué)性能預(yù)測(cè)的研究報(bào)道，也大都僅預(yù)測(cè)輸出摩擦系數(shù)單個(gè)摩擦學(xué)性能指標(biāo)，不能客觀、全面反映制動(dòng)器摩擦副接觸界面上的真實(shí)摩擦學(xué)狀態(tài)。針對(duì)當(dāng)前盤(pán)式制動(dòng)器摩擦學(xué)性能監(jiān)測(cè)及預(yù)警技術(shù)方面存在的明顯不足，發(fā)明盤(pán)式制動(dòng)器摩擦學(xué)性能監(jiān)測(cè)預(yù)警方法及裝置顯得尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問(wèn)題：??本實(shí)用新型以提高盤(pán)式制動(dòng)器的制動(dòng)可靠性和安全性為目標(biāo)，提出一種盤(pán)式制動(dòng)器摩擦學(xué)性能監(jiān)測(cè)預(yù)警裝置，可廣泛適用于礦井提升機(jī)、汽車(chē)、列車(chē)等裝備的盤(pán)式制動(dòng)器，對(duì)其在制動(dòng)過(guò)程中的摩擦學(xué)性能進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并對(duì)異常摩擦學(xué)狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)預(yù)警。

技術(shù)方案：??

本實(shí)用新型提出的盤(pán)式制動(dòng)器摩擦學(xué)性能監(jiān)測(cè)預(yù)警裝置是：由傳感檢測(cè)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、計(jì)算處理系統(tǒng)及軟件系統(tǒng)組成；傳感檢測(cè)系統(tǒng)由光電編碼器、正壓力傳感器和測(cè)溫?zé)犭婑罱M成，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由功率放大器、A/D轉(zhuǎn)換器和單片機(jī)組成，計(jì)算處理系統(tǒng)由PLC裝置、通訊串口、工控機(jī)、蜂鳴器和顯示器組成，軟件系統(tǒng)由VB主界面和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型組成。

光電編碼器安裝在盤(pán)式制動(dòng)器制動(dòng)盤(pán)旋轉(zhuǎn)軸的端部，正壓力傳感器安裝在盤(pán)式制動(dòng)器碟形彈簧的后端，測(cè)溫?zé)犭婑钣蓴R架將其置于盤(pán)式制動(dòng)器制動(dòng)盤(pán)表面上靠近閘瓦（或剎車(chē)片）與制動(dòng)盤(pán)接觸區(qū)域附近。

正壓力傳感器、測(cè)溫?zé)犭婑钆c功率放大器、A/D轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)及PLC裝置以串聯(lián)方式連接，光電編碼器與PLC裝置直接相連，PLC裝置與工控機(jī)通過(guò)通訊串口相連。

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型由MATLAB程序構(gòu)建，存儲(chǔ)于工控機(jī)硬盤(pán)內(nèi)部；軟件系統(tǒng)主界面由VB程序編制，VB界面與MATLAB程序之間通過(guò)Active?X接口實(shí)現(xiàn)通訊。

本實(shí)用新型提出的盤(pán)式制動(dòng)器摩擦學(xué)性能監(jiān)測(cè)預(yù)警方法是：首先，通過(guò)模擬盤(pán)式制動(dòng)器制動(dòng)工況開(kāi)展摩擦學(xué)性能測(cè)試試驗(yàn)，獲取數(shù)據(jù)樣本；然后，利用數(shù)據(jù)樣本，基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，構(gòu)建摩擦學(xué)性能智能預(yù)測(cè)模型；最后，基于模型的預(yù)測(cè)能力，利用監(jiān)測(cè)預(yù)警裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)盤(pán)式制動(dòng)器摩擦學(xué)性能的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)以及對(duì)異常摩擦學(xué)狀態(tài)的自動(dòng)預(yù)警。

具體監(jiān)測(cè)預(yù)警方法是：首先，根據(jù)礦井提升機(jī)、汽車(chē)、列車(chē)等裝備的實(shí)際制動(dòng)工況條件，合理選擇滑動(dòng)速度、制動(dòng)壓力、摩擦面溫度等制動(dòng)工況參數(shù)的取值范圍；利用塊-盤(pán)式摩擦試驗(yàn)機(jī)將閘瓦（或剎車(chē)片）與制動(dòng)盤(pán)配副摩擦，開(kāi)展摩擦學(xué)性能測(cè)試試驗(yàn)，測(cè)試制動(dòng)器摩擦副在制動(dòng)過(guò)程中的摩擦系數(shù)、摩擦系數(shù)穩(wěn)定系數(shù)、磨損率等摩擦學(xué)性能參數(shù)的變化規(guī)律，從而獲取包含制動(dòng)工況參數(shù)與摩擦學(xué)性能參數(shù)之間復(fù)雜映射關(guān)系的數(shù)據(jù)樣本。然后，基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以制動(dòng)工況參數(shù)作為輸入、摩擦學(xué)性能參數(shù)作為輸出，構(gòu)建盤(pán)式制動(dòng)器摩擦學(xué)性能的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型；利用摩擦學(xué)試驗(yàn)數(shù)據(jù)樣本反復(fù)訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真對(duì)其結(jié)構(gòu)及參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，使其具備對(duì)盤(pán)式制動(dòng)器制動(dòng)過(guò)程摩擦學(xué)性能的智能預(yù)測(cè)功能。最后，由傳感檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測(cè)盤(pán)式制動(dòng)器的滑動(dòng)速度、制動(dòng)壓力、摩擦面溫度等制動(dòng)工況參數(shù)；由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行采集、放大和轉(zhuǎn)換處理；由計(jì)算處理系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)上傳的制動(dòng)工況數(shù)據(jù)后，調(diào)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)輸出盤(pán)式制動(dòng)器的摩擦學(xué)性能參數(shù)；由軟件系統(tǒng)實(shí)時(shí)顯示預(yù)測(cè)結(jié)果，并對(duì)預(yù)測(cè)到的盤(pán)式制動(dòng)器異常摩擦學(xué)狀態(tài)自動(dòng)預(yù)警。