1 引 言
       
    制動(dòng)器在制動(dòng)過(guò)程中的安全、平穩(wěn)和可靠關(guān)系到人身生命及設(shè)備財(cái)產(chǎn)的安全保障，對(duì)它的性能試驗(yàn)和質(zhì)量檢測(cè)是各制動(dòng)器生產(chǎn)廠家和使用單位都非常重視的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。
      
    但目前國(guó)內(nèi)各制動(dòng)器生產(chǎn)廠家對(duì)制動(dòng)器產(chǎn)品所采用的檢測(cè)設(shè)備和檢測(cè)方法都遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于高速發(fā)展的現(xiàn)代工業(yè)對(duì)該產(chǎn)品的要求，尤其對(duì)起重機(jī)制動(dòng)器的檢測(cè)，由于目前在生產(chǎn)成本、制動(dòng)力矩標(biāo)定等方面受到較大限制，長(zhǎng)久以來(lái)一直是困擾各生產(chǎn)廠家的一個(gè)難題。
       
    起重機(jī)制動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)是專門用于起重機(jī)制動(dòng)器性能試驗(yàn)和質(zhì)量檢測(cè)的實(shí)驗(yàn)裝置，可對(duì)盤式、鉗盤式等多種制動(dòng)器進(jìn)行測(cè)試。在制動(dòng)器的性能試驗(yàn)中，溫度、扭矩和轉(zhuǎn)速是所需檢測(cè)的重要參數(shù)。根據(jù)起重機(jī)制動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)的特點(diǎn)及檢測(cè)項(xiàng)目需求，設(shè)計(jì)了起重機(jī)制動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)信號(hào)采集系統(tǒng)。其中，傳感器是信號(hào)采集系統(tǒng)的基礎(chǔ)。本文對(duì)系統(tǒng)中用到的溫度傳感器、扭矩傳感器和測(cè)速傳感器進(jìn)行了研究。
      
　　2 工作原理
       
    起重機(jī)制動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)信號(hào)采集系統(tǒng)的工作原理主要是根據(jù)制動(dòng)器的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間率JC（%）、飛輪矩GD2（kg/m2）的大小和電機(jī)轉(zhuǎn)速n（rmin-1），調(diào)整試驗(yàn)臺(tái)與之相匹配，然后依據(jù)制動(dòng)能量相等法則模擬制動(dòng)器的運(yùn)行狀況。圖1為制動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)主體原理圖。由測(cè)試系統(tǒng)控制的可調(diào)速主電機(jī)，通過(guò)聯(lián)接和傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)加載慣性飛輪組及被測(cè)制動(dòng)輪（盤）旋轉(zhuǎn)運(yùn)行，當(dāng)制動(dòng)器在工作循環(huán)中反復(fù)制動(dòng)時(shí)，通過(guò)溫度傳感器、扭矩傳感器、測(cè)速傳感器和測(cè)速發(fā)電機(jī)等對(duì)轉(zhuǎn)速、溫度、扭矩等反映制動(dòng)器性能的主要參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，經(jīng)各種預(yù)處理及A/D轉(zhuǎn)換后，由通用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析。

　　3 傳感器的選用
           
    3.1 溫度傳感器
      
    系統(tǒng)最初采用的測(cè)量制動(dòng)盤溫度的方法是利用熱電偶測(cè)溫。與其他測(cè)溫傳感器相比，這種方法有許多優(yōu)點(diǎn)如測(cè)溫范圍廣、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)溫點(diǎn)小、準(zhǔn)確度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快等，缺點(diǎn)是選用熱電偶需進(jìn)行冷端補(bǔ)償。
      
    要測(cè)量制動(dòng)盤的溫度時(shí)，制動(dòng)盤要進(jìn)行不斷的旋轉(zhuǎn)，因此本系統(tǒng)選用Thermalert MID10LT型非接觸紅外溫度測(cè)量?jī)x來(lái)測(cè)量制動(dòng)盤的溫度，測(cè)量范圍為0～500 ℃，重復(fù)性為±1℃，完全可以滿足系統(tǒng)要求，同時(shí)避免了采用熱電偶測(cè)溫的缺點(diǎn)。
      
    3.2 扭矩傳感器
      
    在通過(guò)轉(zhuǎn)軸應(yīng)變或應(yīng)力來(lái)測(cè)量扭矩的方法中，最常采用的是應(yīng)變式扭矩傳感器，在轉(zhuǎn)軸的適當(dāng)部位粘貼4片應(yīng)變片，做全橋連接，便成為扭矩傳感器。
      
    系統(tǒng)測(cè)量試驗(yàn)臺(tái)的制動(dòng)扭矩選用的是JDN型（400 kg/m）扭矩傳感器，其測(cè)量范幽不大于5000 N?m，測(cè)量誤差不大于±0.3%，均滿足系統(tǒng)要求。由JDN型（400 kg/m）扭矩傳感器輸出的制動(dòng)扭矩信號(hào)，接入YD-15型動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀，經(jīng)放大、濾波后輸出。
      
    3.3 測(cè)速傳感器
      
    轉(zhuǎn)速測(cè)量目前已從最早的機(jī)械式和直接發(fā)電式發(fā)展到數(shù)字脈沖式，常見的轉(zhuǎn)速測(cè)量方式有測(cè)速發(fā)電機(jī)、磁電式、光電式、同步閃光式、旋轉(zhuǎn)編碼盤等多種測(cè)量方式。
       
    制動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)的主電機(jī)功率為45 kW，最高允許轉(zhuǎn)速1300 r/min-1，無(wú)級(jí)調(diào)速，轉(zhuǎn)速誤差不大于±0.3%。本系統(tǒng)采用SZMB-5型磁電式轉(zhuǎn)速傳感器，轉(zhuǎn)速范圍：6～9999，r/min-1，測(cè)量誤差不大于±0.02%，均滿足系統(tǒng)要求。
       
　　4 試驗(yàn)結(jié)果及分析
      
    為測(cè)試三種傳感器在起重機(jī)制動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)信號(hào)采集系統(tǒng)中的精度，對(duì)某電磁鐵鉗盤式制動(dòng)器進(jìn)行性能試驗(yàn)。由測(cè)試系統(tǒng)控制可調(diào)速主電機(jī)產(chǎn)生固定轉(zhuǎn)速，分別用Thermalert MID10LT型非接觸紅外溫度測(cè)量?jī)x、JDN型（400 kg/m）扭矩傳感器和SZMB-5型磁電式轉(zhuǎn)速傳感器對(duì)制動(dòng)盤的溫度、制動(dòng)力矩和制動(dòng)轉(zhuǎn)速進(jìn)行測(cè)量，結(jié)果如表1。

    為了對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，要計(jì)算其算術(shù)平均值和標(biāo)準(zhǔn)差。算術(shù)平均值與標(biāo)準(zhǔn)差的計(jì)算公式分別為

    
    將表1中的溫度數(shù)據(jù)代入公式計(jì)算可得t≈26.1℃，σt≈0.0756℃，3σt≈0.227℃<1.000℃。同理，分別將表1中的制動(dòng)力矩和轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)代入公式汁箅得到T≈1276.2 N?m；σT≈1.7681 N/m，3σT≈5.3041，小于5000×0.3%=15.000 N?m；n≈345 r/min-1；σn≈0.488 r/min-1，3σn≈1.464，小于9999×0.02%=1.9998 r/min-1。這說(shuō)明了系統(tǒng)測(cè)得的數(shù)據(jù)結(jié)果可信，傳感器的選用比較合理。
      
　　5 結(jié)束語(yǔ)
      
    目前，該系統(tǒng)已經(jīng)成功應(yīng)用于電磁鐵鉗盤式起重機(jī)制動(dòng)器的性能檢測(cè)。應(yīng)用結(jié)果表明，該系統(tǒng)中的傳感器選用合理，達(dá)到了對(duì)起重機(jī)制動(dòng)器主要性能參數(shù)的準(zhǔn)確檢測(cè)，為進(jìn)一步的信號(hào)分析處理工作奠定了良好的基礎(chǔ)。

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