專利名稱：一種礦用提升機(jī)盤式制動(dòng)器狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是用于礦用提升機(jī)盤式制動(dòng)器的正壓力、閘瓦間隙、閘瓦磨損、閘瓦溫 度以及盤式制動(dòng)器制動(dòng)失效時(shí)故障狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)。
背景技術(shù)：
盤式制動(dòng)器是廣泛應(yīng)用于礦井提升機(jī)上的一種機(jī)械制動(dòng)裝置，是提升機(jī)系統(tǒng)中調(diào) 節(jié)運(yùn)行速度停車以及發(fā)生故障時(shí)緊急制動(dòng)安全停車的重要部件。盤式制動(dòng)器由碟形彈簧、 活塞、柱塞、襯板和閘瓦組成。利用壓縮碟形彈簧產(chǎn)生的彈簧壓力使閘瓦作用于制動(dòng)盤對(duì)提 升機(jī)進(jìn)行制動(dòng)，由液壓站提供壓力油進(jìn)行松間。制動(dòng)器所提供最大制動(dòng)力是由液壓站的最 大工作油壓、制動(dòng)器中蝶形彈簧的預(yù)壓縮量和限制在2毫米以內(nèi)的閘瓦間隙共同決定。實(shí) 際運(yùn)行中，因制動(dòng)器出現(xiàn)故障(如碟形彈簧的疲勞失效或斷裂，缸體磨損，卡缸，銹蝕等) 造成制動(dòng)失效，而導(dǎo)致提升系統(tǒng)制動(dòng)失靈發(fā)生重大安全事故時(shí)有發(fā)生。所以對(duì)現(xiàn)有的盤式 制動(dòng)器實(shí)際的制動(dòng)能力進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)是急需解決的問題之一。中國(guó)專利文獻(xiàn)93237335. 6公開的一種盤式制動(dòng)器狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，是由裝在油壓 管路上的油壓傳感器、裝在各制動(dòng)器閘瓦中部的閘瓦監(jiān)測(cè)探頭、安全制動(dòng)信號(hào)接點(diǎn)和狀態(tài) 監(jiān)測(cè)儀組成，當(dāng)制動(dòng)器工作時(shí)，監(jiān)測(cè)儀根據(jù)對(duì)油壓信號(hào)和各間瓦貼間信號(hào)檢測(cè)，得出各制動(dòng) 器的實(shí)際制動(dòng)正壓力和系統(tǒng)總制動(dòng)正壓力，根據(jù)安全制動(dòng)斷電時(shí)間和各制動(dòng)器的貼閘時(shí)間 檢測(cè)，得出各制動(dòng)器在緊急制動(dòng)時(shí)的空動(dòng)時(shí)間大小。這種方法對(duì)制動(dòng)器的工況監(jiān)測(cè)不夠全 面，無法監(jiān)測(cè)閘瓦間隙，閘瓦磨損，以及閘瓦實(shí)時(shí)的工作溫度(提升機(jī)下放材料時(shí)，閘瓦溫 度變化較大，對(duì)閘瓦摩擦性能影響較大)。在監(jiān)測(cè)閘瓦貼閘信號(hào)時(shí)，需要在閘瓦上鉆孔安裝 探頭，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)影響較大。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型是在不改變現(xiàn)有盤式制動(dòng)器原有的結(jié)構(gòu)且不影響其正常工作的條件 下提出了一種新型的盤式制動(dòng)器狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，該裝置可對(duì)盤式制動(dòng)器的工作狀況進(jìn)行全 面的監(jiān)測(cè)，包括實(shí)際制動(dòng)正壓力，閘瓦間隙，閘瓦溫度，制動(dòng)油壓進(jìn)行在線檢測(cè)和狀態(tài)監(jiān)測(cè)， 并予以顯示和報(bào)警。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取了如下技術(shù)方案。本裝置包括高精度油壓傳 感器、高精度位移傳感器、紅外溫度傳感器、分站采集系統(tǒng)監(jiān)測(cè)儀和總站數(shù)據(jù)存儲(chǔ)顯示系 統(tǒng)。油壓傳感器通過三通管裝在提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)液壓站的制動(dòng)油壓管路中，它可接在液壓 站總油壓表管路上，也可由多個(gè)油壓傳感器分別裝在液壓站與各制動(dòng)器相連的油管支路 上，對(duì)制動(dòng)或松間過程中液壓站的工作油壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)。位移傳感器安裝在制動(dòng)器支架上，將 傳感器的探頭頂住閘瓦的襯板，使位移傳感器有一定的初始?jí)嚎s量，并保證閘瓦工作時(shí)的 最大位移量與初始?jí)嚎s量之和小于位移傳感器的量程，實(shí)時(shí)跟蹤閘瓦的移動(dòng)。紅外溫度傳 感器安裝在閘瓦的襯板上，并將探頭對(duì)準(zhǔn)閘瓦與制動(dòng)圓盤接觸處，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)閘瓦溫度的變 化。[0006]所述分站采集系統(tǒng)監(jiān)測(cè)儀包括第一單片機(jī)、放大器、數(shù)碼管顯示模塊、第一無線傳 輸模塊、第一報(bào)警模塊和第一鍵盤，油壓傳感器、位移傳感器、紅外溫度傳感器經(jīng)過放大器 后與第一單片機(jī)相連，數(shù)碼管顯示模塊、第一無線傳輸芯片、第一報(bào)警模塊及第一鍵盤均與 單片機(jī)相連；所述總站數(shù)據(jù)存儲(chǔ)顯示系統(tǒng)包括第二單片機(jī)、第二無線傳輸模塊、存儲(chǔ)模塊、液晶 顯示模塊、USB模塊、第二報(bào)警模塊和第二鍵盤，第二單片機(jī)通過第二無線傳輸模塊接收分 站采集系統(tǒng)監(jiān)測(cè)儀中的油壓傳感器數(shù)據(jù)、位移傳感器數(shù)據(jù)和紅外溫度傳感器數(shù)據(jù)，再經(jīng)過 第二單片機(jī)運(yùn)算處理后通過液晶顯示模塊顯示制動(dòng)器的狀態(tài)參數(shù)值，USB模塊、存儲(chǔ)模塊、 第二報(bào)警模塊和第二鍵盤均與第二單片機(jī)相連。
本實(shí)用新型根據(jù)在制動(dòng)過程中的油壓信號(hào)和各制動(dòng)器閘瓦間隙值的變化，測(cè)出各 制動(dòng)器的實(shí)際貼閘開閘的油壓值，得出各制動(dòng)器制動(dòng)時(shí)對(duì)制動(dòng)盤產(chǎn)生的實(shí)際制動(dòng)正壓力 值、閘瓦磨損、彈簧剛度系數(shù)和油缸阻力，以及制動(dòng)系統(tǒng)總制動(dòng)正壓力值。根據(jù)紅外溫度傳 感器測(cè)量制動(dòng)器工作時(shí)閘瓦的溫度，決定閘瓦的摩擦系數(shù)。本實(shí)用新型具有傳感器安裝簡(jiǎn)便，測(cè)量精度高，監(jiān)測(cè)參數(shù)全面，對(duì)原有的制動(dòng)系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)和性能影響小的特點(diǎn)。根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果，可對(duì)制動(dòng)器閘瓦的磨損程度、碟形彈簧的疲勞失 效或斷裂以及各閘瓦之間的制動(dòng)正壓力和同步程度等故障狀態(tài)做出及時(shí)的診斷和識(shí)別。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型分站采集系統(tǒng)監(jiān)測(cè)儀框圖；圖3為本實(shí)用新型總站數(shù)據(jù)存儲(chǔ)顯示系統(tǒng)框圖；圖4為本實(shí)用新型分站采集系統(tǒng)的電路原理圖；圖5為本實(shí)用新型總站數(shù)據(jù)存儲(chǔ)顯示系統(tǒng)的電路原理圖；圖中1、提升機(jī)滾筒制動(dòng)圓盤，2、閘瓦，3、閘瓦襯板，4、柱塞，5、油缸，6、活塞，7、蝶 形彈簧，8、油路，9、液壓站，10、位移傳感器，11、紅外溫度傳感器，12、油壓傳感器，13、分站 采集系統(tǒng)監(jiān)測(cè)儀，14、無線天線，15、總站數(shù)據(jù)存儲(chǔ)顯示系統(tǒng)。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述如圖1所示，本監(jiān)測(cè)裝置安裝在由提升機(jī)滾筒制動(dòng)圓盤1、若干對(duì)盤式制動(dòng)器和液 壓站9構(gòu)成的制動(dòng)系統(tǒng)中，包括油壓傳感器、位移傳感器、紅外溫度傳感器、分站采集系統(tǒng) 監(jiān)測(cè)儀和總站數(shù)據(jù)存儲(chǔ)顯示系統(tǒng)。將油壓傳感器12通過三通管安裝在液壓站的制動(dòng)油壓 管8路上。位移傳感器10安裝在制動(dòng)器支架上，將位移傳感器的探頭頂住間瓦的襯板3， 使位移傳感器10有一定的初始?jí)嚎s量，并保證間瓦工作時(shí)的最大位移量和初始?jí)嚎s量之 和小于位移傳感器的量程，實(shí)時(shí)跟蹤閘瓦的移動(dòng)。紅外溫度傳感器11安裝在閘瓦的襯板3 上，并將探頭對(duì)準(zhǔn)閘瓦2與制動(dòng)圓盤1的接觸處，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)閘瓦溫度的變化。紅外溫度傳感 器信號(hào)都經(jīng)過引線送入分站采集系統(tǒng)監(jiān)測(cè)儀13的衰減電路。油壓傳感器12是采用電阻應(yīng) 變式壓力傳感器，測(cè)量范圍為0-7MPa，供電電壓為5V，輸出電壓信號(hào)范圍為1-5V。位移傳感 器10為差動(dòng)變壓型，通過一次線圈與二次線圈弱電磁藕合，位移變化量與輸出電壓變化量呈精密線性關(guān)系，把機(jī)械變化量轉(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)電信號(hào)。供電為9V，測(cè)量范圍為0-10mm，，輸出 電壓信號(hào)問為0-5V。紅外溫度傳感器11基于塞貝克效應(yīng)(溫差電勢(shì)效應(yīng))輸出一個(gè)與溫 度成比例的電壓信號(hào)。供電為5V，測(cè)量范圍為-30° -1000°，輸出電壓信號(hào)為0-5V。當(dāng)制 動(dòng)器工作時(shí)，分站采集系統(tǒng)獲取液壓站油壓值、閘瓦位移值和溫度值，并通過無線模塊將采 集到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸給總站數(shù)據(jù)存儲(chǔ)顯示系統(tǒng)，并由總站系統(tǒng)內(nèi)部程序計(jì)算出實(shí)際制動(dòng)正 壓力、閘瓦磨損、彈簧剛度系數(shù)和油缸阻力，并存儲(chǔ)和顯示，為制動(dòng)器的工作狀態(tài)和故障預(yù) 測(cè)提供可靠的依據(jù)。如圖2所示，分站采集系統(tǒng)監(jiān)測(cè)儀包括第一單片機(jī)、放大器、數(shù)碼管顯示模塊、第 一無線傳輸模塊、第一報(bào)警模塊和第一鍵盤，油壓傳感器、位移傳感器、紅外溫度傳感器經(jīng) 過放大器后與單片機(jī)相連，數(shù)碼管顯示模塊、無線傳輸芯片、報(bào)警模塊及鍵盤均與單片機(jī)相 連。本實(shí)施例分站采集系統(tǒng)監(jiān)測(cè)儀中的單片機(jī)選用的是C8051F020，AD轉(zhuǎn) 換參考電壓芯片 選用的是AD780、放大器選用的是LM2902、數(shù)碼管顯示模塊控制芯片的是MAX7219、無線傳 輸模塊選用的是nRF24L01，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集、傳輸、顯示和報(bào)警。油壓傳感器12、位 移傳感器10和紅外溫度傳感器11輸出的信號(hào)經(jīng)過低噪聲、高增益放大器LM2902衰減一半 后，送入C8051F020的模數(shù)轉(zhuǎn)化口 Pl. 0 Pl. 7,MAX7219由C8051F020單片機(jī)控制，決定著 數(shù)碼管的顯示方式以及顯示內(nèi)容。采集到的數(shù)據(jù)通過HRF24L01芯片傳送到總站數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 顯示系統(tǒng)中，分站采集系統(tǒng)中的L2902放大器的放大倍數(shù)為0. 5，分站采集系統(tǒng)的報(bào)警口接 P2. 6。C8051F020單片機(jī)的P2. 0，Ρ2· 3 Ρ2· 5控制著四個(gè)功能鍵設(shè)置鍵、向上鍵、向下鍵 和確定鍵，用于設(shè)置內(nèi)部參數(shù)。如圖3所示，總站數(shù)據(jù)存儲(chǔ)顯示系統(tǒng)包括第二單片機(jī)、第二無線傳輸模塊、液晶顯 示模塊、存儲(chǔ)模塊、USB模塊、第二報(bào)警模塊和第二鍵盤，第二單片機(jī)通過第二無線傳輸模塊 接收分站采集系統(tǒng)監(jiān)測(cè)儀中的油壓傳感器數(shù)據(jù)、位移傳感器數(shù)據(jù)和紅外溫度傳感器數(shù)據(jù)， 經(jīng)過第二單片機(jī)運(yùn)算處理后通過液晶顯示模塊顯示制動(dòng)器的狀態(tài)參數(shù)值，存儲(chǔ)模塊、USB模 塊、第二報(bào)警模塊和第二鍵盤均與第二單片機(jī)相連。本實(shí)施例中總站數(shù)據(jù)存儲(chǔ)顯示系統(tǒng)中 的單片機(jī)選用的是C8051F020、存儲(chǔ)模塊選用Μ25Ρ16、USB模塊選用CH375、無線傳輸芯片 選用的是nRF24L01、液晶顯示模塊選用的是SG240128SYD，實(shí)現(xiàn)對(duì)采集得到數(shù)據(jù)的接收、存 儲(chǔ)、計(jì)算、顯示和報(bào)警。C8051F020單片機(jī)通過nRF24L01模塊接收到數(shù)據(jù)，存入M25P16中，并 控制SG240128SYD液晶顯示模塊輪流顯示各個(gè)閘瓦的工作狀態(tài)參數(shù)。并由USB芯片CH375 與上位機(jī)進(jìn)行通信和數(shù)據(jù)交換，總站數(shù)據(jù)存儲(chǔ)顯示系統(tǒng)報(bào)警口接P3. O。C8051F020單片機(jī) 的P3. 6，P2. 4 P2. 6控制著四個(gè)功能鍵設(shè)置鍵、向上鍵、向下鍵和確定鍵，用于設(shè)置內(nèi)部 參數(shù)。如圖4和圖5所示，油壓傳感器12、位移傳感器10和紅外溫度傳感器11輸出的 0-5V信號(hào)經(jīng)過低噪聲衰減電路衰減一半后，送入分站采集系統(tǒng)監(jiān)測(cè)儀中的C8051F020單片 機(jī)12位模數(shù)轉(zhuǎn)換口 Pl，C8051F020將轉(zhuǎn)換結(jié)果送入MAX7219芯片內(nèi)部，由MAX7219控制數(shù) 碼管顯示。然后送入riRF24L01無線傳輸芯片將采集的結(jié)果送入總站數(shù)據(jù)儲(chǔ)存顯示系統(tǒng)?？?站數(shù)據(jù)儲(chǔ)存顯示系統(tǒng)通過nRF24L01無線傳輸芯片接收到數(shù)據(jù)后立即存入M25P16存儲(chǔ)模塊 中，并通過液晶顯示模塊SG240128SYD顯示。并通過USB芯片CH375與外圍的設(shè)備交換數(shù) 據(jù)。在總站數(shù)據(jù)存儲(chǔ)顯示系統(tǒng)的軟件操作中，將得到的油壓值和閘瓦間隙值相配合，得到制 動(dòng)閘的貼閘油壓Pt、開閘油壓Pk和閘瓦松閘后間隙達(dá)到最大時(shí)的油壓Pmax。Pt為閘瓦抱閘時(shí)液壓的瞬時(shí)油壓值，Pk為閘瓦開閘時(shí)液壓站的瞬時(shí)油壓。Pmax為液壓站的最大工作油 壓。經(jīng)過公式N = Pt*S運(yùn)算處理(S為已知的制動(dòng)油缸有效作用面積)，得出制動(dòng)正壓力 Ni。在監(jiān)測(cè)總站計(jì)算出制動(dòng)系統(tǒng)總制動(dòng)正壓力Ν = Σ Ni，并顯示存儲(chǔ)相應(yīng)的測(cè)量值，包括各 制動(dòng)器實(shí)際的貼閘油壓值、開閘油壓和最大工作油壓，實(shí)時(shí)的閘瓦間隙，閘瓦磨損，閘瓦工 作溫度，制動(dòng)器的實(shí)際制動(dòng)正壓力，制動(dòng)系統(tǒng)總制動(dòng)正壓力，油缸阻力，彈簧剛度系數(shù)。根據(jù) 上述實(shí)測(cè)結(jié)果，可以對(duì)彈簧的疲勞失效或斷裂以 及各閘瓦之間的制動(dòng)正壓力和貼閘同步程 度等故障作出及時(shí)的診斷和預(yù)測(cè)，并由單片機(jī)輸出報(bào)警。
權(quán)利要求1. 一種礦用提升機(jī)盤式制動(dòng)器狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于包括油壓傳感器、位移傳 感器、紅外溫度傳感器、分站采集系統(tǒng)監(jiān)測(cè)儀和總站數(shù)據(jù)存儲(chǔ)顯示系統(tǒng)；其中油壓傳感器 安裝在提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)液壓站的制動(dòng)油壓管路中；位移傳感器安裝在制動(dòng)器支架上并將其 探頭頂住閘瓦的襯板，且保證閘瓦工作時(shí)的最大位移量與位移傳感器初始?jí)嚎s量之和小于 位移傳感器的量程；紅外溫度傳感器安裝在閘瓦的襯板上，并將其探頭對(duì)準(zhǔn)閘瓦與制動(dòng)圓 盤接觸處；所述分站采集系統(tǒng)監(jiān)測(cè)儀包括第一單片機(jī)、放大器、數(shù)碼管顯示模塊、第一無線傳輸模 塊、第一報(bào)警模塊和第一鍵盤，油壓傳感器、位移傳感器、紅外溫度傳感器均通過放大器與 單片機(jī)相連，數(shù)碼管顯示模塊、無線傳輸芯片、第一報(bào)警模塊及第一鍵盤均與第一單片機(jī)相 連；所述總站數(shù)據(jù)存儲(chǔ)顯示系統(tǒng)包括第二單片機(jī)、第二無線傳輸模塊、存儲(chǔ)模塊、液晶顯示 模塊、USB模塊、第二報(bào)警模塊和第二鍵盤，第二單片機(jī)通過第二無線傳輸模塊接收分站采 集系統(tǒng)監(jiān)測(cè)儀中的油壓傳感器數(shù)據(jù)、位移傳感器數(shù)據(jù)和紅外溫度傳感器數(shù)據(jù)，再經(jīng)過第二 單片機(jī)內(nèi)部運(yùn)算處理后通過液晶顯示模塊顯示制動(dòng)器的狀態(tài)參數(shù)值，USB模塊、存儲(chǔ)模塊、 第二報(bào)警模塊和第二鍵盤均與第二單片機(jī)相連。
專利摘要本實(shí)用新型是一種礦用提升機(jī)盤式制動(dòng)器狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，用于礦用提升機(jī)盤式制動(dòng)器的正壓力、閘瓦間隙、閘瓦溫度以及盤式制動(dòng)器制動(dòng)失效時(shí)故障狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)。本裝置包括油壓傳感器、位移傳感器、紅外溫度傳感器、分站采集系統(tǒng)監(jiān)測(cè)儀和總站數(shù)據(jù)存儲(chǔ)顯示系統(tǒng)。油壓傳感器、位移傳感器和紅外溫度傳感器均與分站采集系統(tǒng)檢測(cè)儀相連，分站采集系統(tǒng)監(jiān)測(cè)儀通過無線傳輸模塊與總站數(shù)據(jù)存儲(chǔ)顯示系統(tǒng)進(jìn)行通訊。本實(shí)用新型具有傳感器安裝簡(jiǎn)便，測(cè)量精度高，監(jiān)測(cè)參數(shù)全面，對(duì)原有的制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和性能影響小的特點(diǎn)。根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果，可對(duì)制動(dòng)器閘瓦的磨損程度、碟形彈簧的疲勞失效或斷裂以及各閘瓦之間的制動(dòng)正壓力和同步程度等故障狀態(tài)做出及時(shí)的診斷和識(shí)別。
文檔編號(hào)B66B19/06GK201834649SQ20102055584
公開日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2010年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者付勝, 肖克 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)