盘式制动器检测系统设计研究
发布时间：2021-09-29 12:04
矿井提升机承担着提升物料、人员、设备和重要物资的任务,其中盘式制动器对提升机的安全生产工作起到极其重要的作用。在我国当前的矿山生产中,对制动器的检测仍然存在诸多不足,包括时效性差、稳定性差与测量不准确等问题,无法满足当前的智能化生产需求。本文以提升机盘式制动器为研究对象,研究设计了一套基于STM32F103为核心处理器的嵌入式检测系统,完成相关检测物理量的传感器信号调理、采集和处理;基于LabVIEW开发人机交互界面,实现对提升机盘式制动器的状态实时显示和检测,控制显示界面简单方便,易于现场使用人员操作。本文首先对盘式制动器的结构与工作原理进行理论分析,研究了影响盘式制动器工作状态的因素及作用机理。在此基础上归纳了盘式制动器状态检测的物理量类别,选择了相关传感器并提出了相应的检测方法,构建了总体的检测方案。本文完成了盘式制动器检测系统的硬件设计,包括基于STM32F103嵌入式系统的核心模块,底板模块、采集系统模块与外围信号转换模块。针对测试系统功能要求,完成了具体的元件选型,并对相应电路进行设计。另外本文完成了盘式制动器检测系统的软件设计,分为下位机核心处理器的软件设计与上位机核心部...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
具有检测功能的制动器结构图
2制动器结构分析与总体检测系统设计9到完全脱离状态，活塞仍有制动器的反作用存在。为了更好的理解盘式制动器的工作原理，其受力分析如下。根据图2-2所示，碟簧组的作用力为F1，综合摩擦阻力为F3（综合摩擦阻力包括碟簧和承拉套筒等之间的摩擦力，制动正压力传感器与承拉套筒间的摩擦力和空行程压缩碟簧的力等），液压油产生的力为F2。图2-2盘式制动器工作原理示意图Figure2-2Schematicdiagramofdiscbrakeworkingprinciple（1）根据松闸状态下的力学平衡分析可知，此时的活塞不再受到制动盘的反作用力。综合阻力F3的方向向左，液压油产生的压力方向向右，碟簧力F1方向向左，此时平衡公式为：213FF+F（2-1）（2）完全制动状态下，制动器的工作腔内液压油完全回油，此时的油压力趋于零，碟簧组的压缩量为Δd，碟簧刚度为K，制动盘与制动器瓦之间紧密接触，作用力N最大。根据力学平衡可得：13FNFKd（2-2）(3)开始制动到制动器与制动盘接触的过程中，存在贴闸油压aP，活塞杆的受力面积为S，根据其力学平衡分析可得：2133aFFFKdFPS（2-3）根据上式的分析可知，在组装完成后的制动器中，碟簧的刚度与液压缸的活塞面积是固定不变的。根据分析可得，影响制动器制动力大小的因素还包括液压站的残压，所以在检测制动器的系统中同样需要对液压站的残压大小进行检测。通过对盘式制动器的合闸和制动过程等状态的受力分析，制动力的大小与多个参
时，液压制动系统中的管路残压应小于0.5MPa。在提升机的实际工作运行中，液压站一般情况下通过两路油压实现二级制动，所以在对液压系统的油压检测中采用专用的油压传感器安装在液压油回路中，通过回路中引出接头的安装方式进行实现。关于贴闸点的识别问题，国内诸多学者也进行了相应研究探讨，本文采用文献[49]中介绍的方法和判据进行贴闸点选择。贴闸油压为当电涡流位移传感器检测到制动闸瓦与制动盘的距离为0.05mm时，将此时采集的油压数据为贴闸油压[49]。采集贴闸油压时，将偏摆量的影响考虑其中。其实际应用安装图如图2-4所示。图2-4油压传感器安装图Figure2-4Oilpressuresensorinstallationdiagram（2）制动器的闸瓦间隙检测制动器从出厂到提升机上安装的过程中不可避免的会有误差出现，闸瓦间隙过大会对提升机的制动造成影响。以前对制动盘与闸瓦间的间隙检测主要借助人工的塞尺去逐一测量。但这种测量方法主要存在以下几个问题包括效率低、精度低、人工依赖度大与无法及时地发现问题等。为了保证对闸瓦间隙的精确测量，目前的主流检测方法是用位移传感器对闸瓦间隙进行检测。当前市场上可供选择的位移传感器款式较多，其中电涡流位移
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种改进的多传感器数据自适应融合方法[J]. 戴海发,卞鸿巍,王荣颖,张甲甲. 武汉大学学报(信息科学版). 2020(10)
[2]基于BP神经网络的矿井提升机转矩控制系统[J]. 沈翔. 煤矿机械. 2019(11)
[3]Experimental study on the temperature evolution in the railway brake disc[J]. Aleksander Yevtushenko,Micha? Kuciej,Piotr Wasilewski. Theoretical & Applied Mechanics Letters. 2019(05)
[4]运输绞车制动闸结构改型及其制动力矩分析[J]. 魏彦波. 矿山机械. 2018(10)
[5]矿井提升机液压制动装置在线监测系统的改造[J]. 孟园泰. 机械管理开发. 2018(08)
[6]碟簧厚度增加对盘式制动器制动力矩的影响[J]. 刘英华,闫利拉,杨照飞,徐桂云,张亚运. 矿山机械. 2018(08)
[7]提升机盘式制动器闸间隙的监测方法分析[J]. 翟玉芳,徐桂云,宋狄. 矿山机械. 2018(07)
[8]矿井提升机制动力矩检测方法研究[J]. 朱程林,王飞. 矿山机械. 2018(06)
[9]基于三星Exynos4412的智能医疗系统的设计和实现[J]. 乔增光,屈八一,程腾. 软件. 2017(06)
[10]矿井提升机盘式制动器可靠性分析[J]. 薛鹏. 山东煤炭科技. 2016(12)
博士论文
[1]中国煤炭产量峰值与煤炭资源可持续利用问题研究[D]. 郑欢.西南财经大学 2014
[2]基于混合Petri网的矿井生产主物流系统建模与仿真[D]. 孙宇博.西南交通大学 2012
硕士论文
[1]基于信息融合的电网故障诊断方法研究[D]. 田海霖.西安工程大学 2019
[2]基于ARM的提升机载荷监测系统研究[D]. 王凯旋.中国矿业大学 2019
[3]鸽子穿戴式神经信号检测与刺激闭环调控系统设计[D]. 卢俊杉.郑州大学 2018
[4]基于Linux的提升机制动监测装置人机交互系统设计[D]. 孙涛.中国矿业大学 2018
[5]诊断故障及监测制动正压力的提升机盘式制动器设计研究[D]. 沙世康.中国矿业大学 2018
[6]基于STM32的嵌入式线圈车辆检测系统研究与设计[D]. 周彬.南京信息工程大学 2016
[7]多绳摩擦提升试验台检测系统研究[D]. 包从望.中国矿业大学 2016
[8]基于信息融合的智能电网统一模型的研究[D]. 李博.华北电力大学(北京) 2016
[9]基于Hadoop的海洋数据存储处理系统[D]. 刘金凤.中国海洋大学 2015
[10]盘式制动器的参数化建模及强度分析[D]. 王亮.武汉理工大学 2014
本文编号：3413677
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
具有检测功能的制动器结构图
2制动器结构分析与总体检测系统设计9到完全脱离状态，活塞仍有制动器的反作用存在。为了更好的理解盘式制动器的工作原理，其受力分析如下。根据图2-2所示，碟簧组的作用力为F1，综合摩擦阻力为F3（综合摩擦阻力包括碟簧和承拉套筒等之间的摩擦力，制动正压力传感器与承拉套筒间的摩擦力和空行程压缩碟簧的力等），液压油产生的力为F2。图2-2盘式制动器工作原理示意图Figure2-2Schematicdiagramofdiscbrakeworkingprinciple（1）根据松闸状态下的力学平衡分析可知，此时的活塞不再受到制动盘的反作用力。综合阻力F3的方向向左，液压油产生的压力方向向右，碟簧力F1方向向左，此时平衡公式为：213FF+F（2-1）（2）完全制动状态下，制动器的工作腔内液压油完全回油，此时的油压力趋于零，碟簧组的压缩量为Δd，碟簧刚度为K，制动盘与制动器瓦之间紧密接触，作用力N最大。根据力学平衡可得：13FNFKd（2-2）(3)开始制动到制动器与制动盘接触的过程中，存在贴闸油压aP，活塞杆的受力面积为S，根据其力学平衡分析可得：2133aFFFKdFPS（2-3）根据上式的分析可知，在组装完成后的制动器中，碟簧的刚度与液压缸的活塞面积是固定不变的。根据分析可得，影响制动器制动力大小的因素还包括液压站的残压，所以在检测制动器的系统中同样需要对液压站的残压大小进行检测。通过对盘式制动器的合闸和制动过程等状态的受力分析，制动力的大小与多个参
时，液压制动系统中的管路残压应小于0.5MPa。在提升机的实际工作运行中，液压站一般情况下通过两路油压实现二级制动，所以在对液压系统的油压检测中采用专用的油压传感器安装在液压油回路中，通过回路中引出接头的安装方式进行实现。关于贴闸点的识别问题，国内诸多学者也进行了相应研究探讨，本文采用文献[49]中介绍的方法和判据进行贴闸点选择。贴闸油压为当电涡流位移传感器检测到制动闸瓦与制动盘的距离为0.05mm时，将此时采集的油压数据为贴闸油压[49]。采集贴闸油压时，将偏摆量的影响考虑其中。其实际应用安装图如图2-4所示。图2-4油压传感器安装图Figure2-4Oilpressuresensorinstallationdiagram（2）制动器的闸瓦间隙检测制动器从出厂到提升机上安装的过程中不可避免的会有误差出现，闸瓦间隙过大会对提升机的制动造成影响。以前对制动盘与闸瓦间的间隙检测主要借助人工的塞尺去逐一测量。但这种测量方法主要存在以下几个问题包括效率低、精度低、人工依赖度大与无法及时地发现问题等。为了保证对闸瓦间隙的精确测量，目前的主流检测方法是用位移传感器对闸瓦间隙进行检测。当前市场上可供选择的位移传感器款式较多，其中电涡流位移
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种改进的多传感器数据自适应融合方法[J]. 戴海发,卞鸿巍,王荣颖,张甲甲. 武汉大学学报(信息科学版). 2020(10)
[2]基于BP神经网络的矿井提升机转矩控制系统[J]. 沈翔. 煤矿机械. 2019(11)
[3]Experimental study on the temperature evolution in the railway brake disc[J]. Aleksander Yevtushenko,Micha? Kuciej,Piotr Wasilewski. Theoretical & Applied Mechanics Letters. 2019(05)
[4]运输绞车制动闸结构改型及其制动力矩分析[J]. 魏彦波. 矿山机械. 2018(10)
[5]矿井提升机液压制动装置在线监测系统的改造[J]. 孟园泰. 机械管理开发. 2018(08)
[6]碟簧厚度增加对盘式制动器制动力矩的影响[J]. 刘英华,闫利拉,杨照飞,徐桂云,张亚运. 矿山机械. 2018(08)
[7]提升机盘式制动器闸间隙的监测方法分析[J]. 翟玉芳,徐桂云,宋狄. 矿山机械. 2018(07)
[8]矿井提升机制动力矩检测方法研究[J]. 朱程林,王飞. 矿山机械. 2018(06)
[9]基于三星Exynos4412的智能医疗系统的设计和实现[J]. 乔增光,屈八一,程腾. 软件. 2017(06)
[10]矿井提升机盘式制动器可靠性分析[J]. 薛鹏. 山东煤炭科技. 2016(12)
博士论文
[1]中国煤炭产量峰值与煤炭资源可持续利用问题研究[D]. 郑欢.西南财经大学 2014
[2]基于混合Petri网的矿井生产主物流系统建模与仿真[D]. 孙宇博.西南交通大学 2012
硕士论文
[1]基于信息融合的电网故障诊断方法研究[D]. 田海霖.西安工程大学 2019
[2]基于ARM的提升机载荷监测系统研究[D]. 王凯旋.中国矿业大学 2019
[3]鸽子穿戴式神经信号检测与刺激闭环调控系统设计[D]. 卢俊杉.郑州大学 2018
[4]基于Linux的提升机制动监测装置人机交互系统设计[D]. 孙涛.中国矿业大学 2018
[5]诊断故障及监测制动正压力的提升机盘式制动器设计研究[D]. 沙世康.中国矿业大学 2018
[6]基于STM32的嵌入式线圈车辆检测系统研究与设计[D]. 周彬.南京信息工程大学 2016
[7]多绳摩擦提升试验台检测系统研究[D]. 包从望.中国矿业大学 2016
[8]基于信息融合的智能电网统一模型的研究[D]. 李博.华北电力大学(北京) 2016
[9]基于Hadoop的海洋数据存储处理系统[D]. 刘金凤.中国海洋大学 2015
[10]盘式制动器的参数化建模及强度分析[D]. 王亮.武汉理工大学 2014
本文编号：3413677
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