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盘式制动器是提升机的重要组成部件之一,其制动可靠性直接关系着提升机的安全运行和井下工作人员的人身安全。所以非常有必要对盘式制动器的实际运行状态进行在线监测。
本文根据盘式制动器的结构特点,工作原理和性能,通过故障树分析方法研究了盘式制动器的故障类型和原因,确定了监测仪的监测参数:分析了温度变化对制动性能的影响,根据已有的实验数据得出了温度与制动盘摩擦系数的关系,实现了对盘式制动器在热效应下制动力矩的在线监测;对比了目前盘式制动器的监测方法,提出了扩展的盘式制动器油压监测方法,实现了盘式制动器状态参数的全面监测;通过对目前盘式制动器监测仪的发展现状和短距离无线通信技术的研究,开发了基于C8051F系列单片机和无线通信方式,具有分布式监测、集中显示功能的盘式制动器状态监测仪。
该监测仪由子机和主机两部分构成。子机以低功耗单片机C8051F020为主控芯片,利用其12位的AD模块转换通过传感器输出的电压信号,由MAX7219芯片控制数码管实时显示采集的状态信息,通过无线通信芯片nRF24L01把数据传送到主机;主机同样以C8051F020单片机为核心,通过nRF24L01接收各个子机传输过来的数据,采用基于T6963C控制器的液晶模块轮流显示各个子机监测的状态数据,同时将数据存储在M25P16存储器中。主机在USB模式下利用CH375芯片把监测得到的状态数据存储到U盘中,并经U盘将数据传送到上位机存储和处理。
在硬件系统正常工作的基础上,基于C语言完成了系统故障诊断程序和系统应用程序的编写,并对软硬件系统进行了联合调试,实现了盘式制动器监测仪无线通信和状态监测的功能。该系统功耗低、运行速度快和对现场影响小,具有良好的应用前景。