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1 引言 制動器在制動過程中的安全、平穩和可靠關系到人身生命及設備財產的安全保障，對它的性能試驗和質量檢測是各制動器生產廠家和使用單位都非常重視的一個重要環節。但目前國內各制動器生產廠家對制動器產品所采用的檢測設備和檢測方法都遠遠落后于高速發展的現代工業對該產品的要求，尤其對起重機制動器的檢測，由于目前在生產成本、制動力矩標定等方面受到較大限制，長久以來一直是困擾各生產廠家的一個難題。 起重機制動器試驗臺是專門用于起重機制動器性能試驗和質量檢測的實驗裝置，可對盤式、鉗盤式等多種制動器進行測試。在制動器的性能試驗中，溫度、扭矩和轉速是所需檢測的重要參數。根據起重機制動器試驗臺的特點及檢測項目需求，設計了起重機制動器試驗臺信號采集系統。其中，傳感器是信號采集系統的基礎。本文對系統中用到的溫度傳感器、扭矩傳感器和測速傳感器進行了研究。 2 工作原理 起重機制動器試驗臺信號采集系統的工作原理主要是根據制動器的運轉時間率JC(％)、飛輪矩GD2(kg?m2)的大小和電機轉速n(r?min-1)，調整試驗臺與之相匹配，然后依據制動能量相等法則模擬制動器的運行狀況。圖1為制動器試驗臺主體原理圖。由測試系統控制的可調速主電機，通過聯接和傳動裝置驅動加載慣性飛輪組及被測制動輪(盤)旋轉運行，當制動器在工作循環中反復制動時，通過溫度傳感器、扭矩傳感器、測速傳感器和測速發電機等對轉速、溫度、扭矩等反映制動器性能的主要參數進行測量，經各種預處理及A/D轉換后，由通用計算機進行數據處理與分析。 3 傳感器的選用 3.1 溫度傳感器 系統最初采用的測量制動盤溫度的方法是利用熱電偶測溫。與其他測溫傳感器相比，這種方法有許多優點如測溫范圍廣、結構簡單、測溫點小、準確度高、動態響應快等，缺點是選用熱電偶需進行冷端補償。 要測量制動盤的溫度時，制動盤要進行不斷的旋轉，因此本系統選用Thermalert MID10LT型非接觸紅外溫度測量儀來測量制動盤的溫度，測量范圍為0～500 ℃，重復性為±1℃，完全可以滿足系統要求，同時避免了采用熱電偶測溫的缺點。 3.2 扭矩傳感器 在通過轉軸應變或應力來測量扭矩的方法中，最常采用的是應變式扭矩傳感器，在轉軸的適當部位粘貼4片應變片，做全橋連接，便成為扭矩傳感器。 系統測量試驗臺的制動扭矩選用的是JDN型(400 kg?m)扭矩傳感器，其測量范幽不大于5000 N?m，測量誤差不大于±0.3％，均滿足系統要求。由JDN型(400 kg?m)扭矩傳感器輸出的制動扭矩信號，接入YD-15型動態電阻應變儀，經放大、濾波后輸出。 3.3 測速傳感器 轉速測量目前已從最早的機械式和直接發電式發展到數字脈沖式，常見的轉速測量方式有測速發電機、磁電式、光電式、同步閃光式、旋轉編碼盤等多種測量方式。 制動器試驗臺的主電機功率為45 kW，最高允許轉速1300 r?min-1，無級調速，轉速誤差不大于±0.3％。本系統采用SZMB-5型磁電式轉速傳感器，轉速范圍：6～9999，r?min-1，測量誤差不大于±0.02％，均滿足系統要求。 4 試驗結果及分析 為測試三種傳感器在起重機制動器試驗臺信號采集系統中的精度，對某電磁鐵鉗盤式制動器進行性能試驗。由測試系統控制可調速主電機產生固定轉速，分別用Thermalert MID10LT型非接觸紅外溫度測量儀、JDN型(400 kg?m)扭矩傳感器和SZMB-5型磁電式轉速傳感器對制動盤的溫度、制動力矩和制動轉速進行測量。 為了對測試數據進行分析處理，要計算其算術平均值和標準差。 溫度數據代入公式計算可得t≈26.1℃，σt≈0.0756℃，3σt≈0.227℃ 5 結束語 目前，該系統已經成功應用于電磁鐵鉗盤式起重機制動器的性能檢測。應用結果表明，該系統中的傳感器選用合理，達到了對起重機制動器主要性能參數的準確檢測，為進一步的信號分析處理工作奠定了良好的基礎。 |
