CN107764529A - 一种降噪处理的盘式制动器摩擦性能检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种降噪处理的盘式制动器摩擦性能检测方法，压力传感器设在盘式制动器的摩擦片上，温度传感器设在盘式制动器制动盘与摩擦片的间隙中，扭矩传感器分两个测量体，两个测量体与盘式制动器的旋转轴连接；扭矩、压力、温度传感器与PLC连接，PLC与计算机连接；扭矩传感器检测到的制动力矩数值信号、压力传感器检测到的制动力数值信号、温度传感器检测到的温度数值信号传递给PLC；制动力矩数值、制动力数值和温度数值信号由PLC进行A/D转换后再降噪处理。本发明将传感器测得的信号经PLC转换后输入到计算机中，通过小波降噪的方法能够准确得到盘式制动器实际工作时温度、制动力矩以及摩擦系数的数据，对实际工况下制动器的使用与维护有重要意义。

Description

一种降噪处理的盘式制动器摩擦性能检测方法
技术领域
本发明涉及一种摩擦性能检测方法，具体涉及一种降噪处理的盘式制动器摩擦性能检测方法。
背景技术
电力液压盘式制动器是煤矿、冶金、港口码头等行业常用的一种制动装置，其基本工作原理是利用油压动力实现开闸(释放)或闭闸(制动)。开闸是由电力液压推动器、制动弹簧和平面铰点组成杠杆系，此时制动弹簧在电力液压推动器的推力下被压缩，制动摩擦片松开制动盘；闭闸是***在制动弹簧力的作用下，将弹簧力增比后传递到制动闸瓦上，制动摩擦片抱紧制动盘，通过和制动盘的配合产生制动力。在电力液压盘式制动器的长期使用过程中，制动摩擦片与制动盘之间的摩擦导致摩擦片磨损，从而影响制动器的性能，甚至可能导致安全事故的发生，因此对电力液压盘式制动器摩擦性能进行检测具有重要意义。
目前，电力液压盘式制动器有关专利多集中于制动器结构改进以及制动力矩等静态参数的提取，例如：专利号为ZL201520183505.6的专利设计了电力液压制动器***检测以及自诊断***，但是该***只能够应用于特定制动器，且没有说明制动器的安装布置，无法得到准确的制动器性能参数；专利号为ZL201510167676.4的发明专利设计了电力液压制动器制动力矩检测***，通过施加测试力矩观察制动器的工作状况，从而判断制动器的性能。上述专利都没有提及对电力液压盘式制动器的在线检测并能够得到较为全面的制动器性能参数的装置，对制动器单一参数的检测并不能够真实反映制动器的工作状态。此外，对电力液压盘式制动器性能的检测具有一定的专业性，测试时需要安装传感器以及设计出专用的测试***，一般施工场地无法达到该要求。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种降噪处理的盘式制动器摩擦性能检测方法，可以准确检测盘式制动器摩擦制动力、制动力矩、温度数值及其变化情况。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种降噪处理的盘式制动器摩擦性能检测方法，包括传感检测***和数据处理***；
传感检测***包括卡装式扭矩传感器、压力传感器、温度传感器，压力传感器粘连在电力液压盘式制动器的摩擦片侧面，温度传感器设置在电力液压盘式制动器的制动盘与摩擦片之间的间隙中，卡装式扭矩传感器分为两个测量体，两个测量体通过螺栓与电力液压盘式制动器的旋转轴连接；数据处理***包括PLC和计算机，卡装式扭矩传感器、压力传感器、温度传感器与PLC连接，PLC通过工业通讯总线与计算机连接；卡装式扭矩传感器检测到的制动力矩数值信号、压力传感器检测到的制动力数值信号、温度传感器检测到的温度数值信号传递给PLC；制动力矩数值信号、制动力数值信号、和温度数值信号由PLC进行A/D转换，A/D转换后进行降噪处理：
a.将PLC接收的制动力、制动力矩以及温度信号进行分解，由于现场工况复杂多变，因此在降噪软件中存储有dbN以及symN系列小波函数，可适用于更多工况下的信号分解，根据信号本身的时域特性和波形趋势，选定相应小波函数，确定分解层数为4层；
b.采用固定阈值原则(sqtwlolg)选取相应的阈值T，对各个分解尺度下的高频信号进行软阈值量化函数y(x)处理，即对于小于给定阈值门限的小波域系数置零，其他小波系数向零收缩,式中N为信号的长度，x为小波系数，T为阈值；
c.根据小波分解的最底层低频系数和各层高频系数进行一维小波重构，即可获得降噪后的制动器数据信号；
d.对于存在噪声的信号，设定信噪比(SNR)以及均方根误差(RMSE)作为降噪效果的评价指标，式中x(n)为降噪前信号，为降噪后信号，SNR越大，RMSE越小则表明降噪效果越好，若信号未达到预期效果，则可选用其他小波函数继续进行降噪处理。
进一步的，所述的温度传感器设置的位置距离摩擦片、制动盘接触表面相距5mm。
进一步的，在所述的压力传感器与电力液压盘式制动器的摩擦片之间设置垫片。
进一步的，所述的压力传感器、温度传感器为无线传感器，压力传感器、温度传感器通过无线信号与PLC连接。
进一步的，所述的PLC与计算机集成在箱体中，箱体一侧边缘设有数据接口。
与现有技术相比本发明采用传感器、PLC以及计算机组合，将传感器测得的信号经过PLC转换为数字信号输入到计算机中，通过小波降噪的方法能够在工矿现场准确得到实际工况下电力液压盘式制动器的温度、制动力矩以及摩擦系数等参数，通过对数据进行处理与存储，最终可得到温度以及摩擦系数的变化图表，易安装，便于携带，对实际工况下制动器的使用与维护有重要意义。
附图说明
图1为本发明检测安装结构示意图；
图2为图1中A部局部放大示意图；
图3为本发明降噪处理流程图；
图中：001-检测装置箱体，002-计算器，003-接口装置，004-工业通讯总线，005-PLC，101-旋转轴，102-制动盘，103-电力液压盘式制动器，104-卡装式扭矩传感器，105-压力传感器，106-温度传感器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1和图2所示，本发明包括传感检测***和数据处理***；
传感检测***包括卡装式扭矩传感器104、压力传感器105、温度传感器106，压力传感器105粘连在电力液压盘式制动器103的摩擦片侧面，用于检测制动力数值，温度传感器106设置在电力液压盘式制动器103的制动盘102与摩擦片之间的间隙中，用于检测温度数值，卡装式扭矩传感器104分为两个测量体，两个测量体通过螺栓与电力液压盘式制动器103的旋转轴101连接，用于检测制动力矩数值；数据处理***包括PLC005和计算机002，卡装式扭矩传感器104、压力传感器105、温度传感器106与PLC005连接，PLC005通过工业通讯总线004与计算机002连接；卡装式扭矩传感器104将检测到的制动力矩数值、压力传感器105将检测到的制动力数值、温度传感器106将检测到的温度数值转换成电信号并且传递给PLC005；制动力矩数值信号、制动力数值信号和温度数值信号由PLC005进行A/D转换，A/D转换后进行降噪处理，如图3所示：
a.将PLC005接收的制动力、制动力矩以及温度信号进行分解，由于现场工况复杂多变，因此在降噪软件中存储有dbN以及symN系列小波函数，可适用于更多工况下的信号分解，根据信号本身的时域特性和波形趋势，选定相应小波函数，确定分解层数为4层；
b.采用固定阈值原则(sqtwlolg)选取相应的阈值T，对各个分解尺度下的高频信号进行软阈值量化函数y(x)处理，即对于小于给定阈值门限的小波域系数置零，其他小波系数向零收缩,式中N为信号的长度，x为小波系数，T为阈值；
c.根据小波分解的最底层低频系数和各层高频系数进行一维小波重构，即可获得降噪后的制动器数据信号。
d.对于存在噪声的信号，设定信噪比(SNR)以及均方根误差(RMSE)作为降噪效果的评价指标，式中x(n)为降噪前信号，为降噪后信号，SNR越大，RMSE越小则表明降噪效果越好；若信号未达到预期效果，则可选用其他小波函数继续进行降噪处理。
在进行制动时，为了防止制动盘102与温度传感器106之间互相接触而影响温度传感器106检测温度的准确性，温度传感器106设置的位置距离摩擦片、制动盘102接触表面相距5mm，既保证了制动时温度传感器106不与制动盘102、摩擦片接触，同时还能保证检测到准确的温度数值。
进行制动控制时，制动盘102挤压摩擦片导致其产生变形，压力传感器105同时也会随之发生变形，为此，在压力传感器105与电力液压盘式制动器103的摩擦片之间设置垫片，能够有效防止压力传感器105在制动控制时发生变形损坏导致检测数值不准的情况。
为了方便携带，便于检测时的布置安装，PLC005与计算机002集成在箱体001中，压力传感器105、温度传感器106采用无线传感器，压力传感器105、温度传感器106通过无线信号与PLC005连接，箱体001一侧边缘设有数据接口003，可将采集的数据传输至其他装置中。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种降噪处理的盘式制动器摩擦性能检测方法，其特征在于，
包括传感检测***和数据处理***；
传感检测***包括卡装式扭矩传感器(104)、压力传感器(105)、温度传感器(106)，压力传感器(105)粘连在电力液压盘式制动器(103)的摩擦片侧面，温度传感器(106)设置在电力液压盘式制动器(103)的制动盘(102)与摩擦片之间的间隙中，卡装式扭矩传感器(104)分为两个测量体，两个测量体通过螺栓与电力液压盘式制动器(103)的旋转轴(101)连接；
数据处理***包括PLC(005)和计算机(002)，卡装式扭矩传感器(104)、压力传感器(105)、温度传感器(106)与PLC(005)连接，PLC(005)通过工业通讯总线(004)与计算机(002)连接；
卡装式扭矩传感器(104)检测到的制动力矩数值信号、压力传感器(105)检测到的制动力数值信号、温度传感器(106)检测到的温度数值信号传递给PLC(005)；制动力矩数值信号、制动力数值信号、和温度数值信号由PLC(005)进行A/D转换，A/D转换后进行降噪处理：
a.将PLC(005)接收的制动力、制动力矩以及温度信号进行分解，由于现场工况复杂多变，因此在降噪软件中存储有dbN以及symN系列小波函数，可适用于更多工况下的信号分解，根据信号本身的时域特性和波形趋势，选定相应小波函数，确定分解层数为4层；
b.采用固定阈值原则选取相应的阈值T，对各个分解尺度下的高频信号进行软阈值量化函数y(x)处理，即对于小于给定阈值门限的小波域系数置零，其他小波系数向零收缩,式中N为信号的长度，x为小波系数，T为阈值；
c.根据小波分解的最底层低频系数和各层高频系数进行一维小波重构，即可获得降噪后的制动器数据信号；
d.对于存在噪声的信号，设定信噪比以及均方根误差作为降噪效果的评价指标，式中x(n)为降噪前信号，为降噪后信号，SNR越大，RMSE越小则表明降噪效果越好，若信号未达到预期效果，则可选用其他小波函数继续进行降噪处理。
2.根据权利要求1所述的一种降噪处理的盘式制动器摩擦性能检测方法，其特征在于，所述的温度传感器(106)设置的位置距离摩擦片、制动盘(102)接触表面相距5mm。
3.根据权利要求1所述的一种降噪处理的盘式制动器摩擦性能检测方法，其特征在于，在所述的压力传感器(105)与电力液压盘式制动器(103)的摩擦片之间设置垫片。
4.根据权利要求1所述的一种降噪处理的盘式制动器摩擦性能检测方法，其特征在于，所述的压力传感器(105)、温度传感器(106)为无线传感器，压力传感器(105)、温度传感器(106)通过无线信号与PLC(005)连接。
5.根据权利要求1所述的一种降噪处理的盘式制动器摩擦性能检测方法，其特征在于，所述的PLC(005)与计算机(002)集成在箱体(001)中，箱体(001)一侧边缘设有数据接口(003)。
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