一种兼顾闸瓦温度与磨损程度的矿井提升机制动控制方法技术

本发明专利技术公开了一种兼顾闸瓦温度与磨损程度的矿井提升机制动控制方法，首先根据闸瓦磨损量的程度不同划分磨损等级，然后按照磨损等级不同对制动总扭矩进行分配得到各个盘式制动器的期望制动力矩，最后依据闸瓦实时摩擦系数和分配后的制动力矩得到各个盘式制动器的期望制动力，采用压力闭环的方式实时调节三位四通比例换向阀的开口大小完成对期望制动力的跟踪控制，实现了矿井提升机制动系统的智能调控。本方法不仅避免了由盘式制动器闸瓦不均匀磨损造成的个别盘式制动器寿命下降问题，而且解决了制动过程中可能存在的因闸瓦温度升高使其摩擦系数降低进而造成制动力矩不足和制动性能下降等问题，从而极大地提升了矿机提升机的运行安全性。升机的运行安全性。升机的运行安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种兼顾闸瓦温度与磨损程度的矿井提升机制动控制方法


[0001]本专利技术涉及矿井提升机
，具体涉及一种兼顾闸瓦温度与磨损程度的矿井提升机制动控制方法。

技术介绍

[0002]矿井提升机作为煤炭生产中负责提升材料和设备、升降人员等任务的关键设备，其安全可靠性不仅直接影响整个矿井的生产和经济效益，而且最重要的是关系到矿工的生命安全。随着矿井提升机对运力要求的不断提升，以及对安全性要求的提高，研究人员研发出一种多通道制动系统以提升矿井提升机制动过程中的安全性，该制动系统由n个独立的盘式制动器通道组成，每个制动通道由独立的三位四通比例换向阀控制，在制动命令发出后，控制器根据相同的减速指令信号和同一速度反馈信号实现提升机的恒减速制动。在这种方式下，每个盘式制动器会获得相同的制动力给定信号，然后由单独的三位四通比例换向阀调节回油腔压力完成制动力的跟踪控制。理论上在制动过程中，每个盘式制动器会保持相同的制动压力，但是由于液压管路布置差异，制动器安装误差，换向阀压力流量特性，盘式制动器响应特性差异等因素必然会导致盘式制动器作用于闸盘的制动力不一致的现象，进而导致闸瓦出现不均匀磨损的问题。因此，如果给每个盘式制动器相同的制动设定压力，往往会导致闸瓦磨损不一致的问题，出现单个或多个盘式制动器闸瓦磨损加剧的现象，致使其制动性能下降，使用寿命降低甚至出现制动器失效等问题。除此之外，在制动过程中闸瓦与闸盘发生摩擦使得闸瓦摩擦表面的温度升高，随着摩擦表面的温度升高，闸瓦的摩擦系数以近似线性的方式下降，如果采用恒定的摩擦系数进行制动力矩到制动正压力的转化，会导致最终作用于闸盘上的制动扭矩与期望值之间产生较大的偏差。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种兼顾闸瓦温度与磨损程度的矿井提升机制动控制方法，可以实现矿井提升机的协同制动控制，既保证了多个盘式制动器闸瓦的磨损一致性，且能够根据闸瓦的温度反馈实时调节闸瓦的摩擦系数，从而提高了矿井提升机运行安全性。
[0004]为实现上述目的，本专利技术的一种兼顾闸瓦温度与磨损程度的矿井提升机制动控制方法，基于矿井提升机控制系统，控制系统包括N个独立通道的盘式制动器，每个盘式制动器由单独的三位四通比例换向阀控制，在每个盘式制动器上安装有位移传感器、温度传感器和油压传感器，所述控制方法包括如下步骤，
[0005]步骤S1测量闸瓦磨损量，根据闸瓦磨损量的程度不同划分磨损等级；
[0006]步骤S2测量闸瓦的实时温度，利用闸瓦温度与摩擦系数关系式得到闸瓦实时摩擦系数；
[0007]步骤S3按照磨损等级不同，对制动总扭矩进行分配，得到各个盘式制动器的期望制动力矩；
[0008]步骤S4依据闸瓦实时摩擦系数和分配后的制动力矩，得到各个盘式制动器的期望
制动力；
[0009]步骤S5利用油压传感器的反馈信号，采用压力闭环的方式实时调节三位四通比例换向阀的开口大小，完成对期望制动力的跟踪控制。
[0010]进一步地，在步骤S1中，先记录闸瓦的初始厚度d
i0
；定义盘式制动器贴闸方向为正，利用位移传感器分别测定盘形闸在完全松闸和完全压紧状态时，闸瓦的初始位置信息和其中i表示第i个盘式制动器。
[0011]进一步地，在步骤S1中，通过检测闸瓦完全松闸时的位置和完全贴闸时的位置得到单个闸瓦的磨损量既而得到制动系统共n个盘式制动器的闸瓦总磨损量为盘式制动器平均磨损量为计算闸瓦平均磨损量ε
avg
相对总磨损量ε
sum
的百分比η
avg
＝ε
avg
/ε
sum
＝1/n。
[0012]进一步地，在步骤S1中，计算单个闸瓦磨损量ε
i
相对总磨损量ε
sum
的百分比η
i
，其计算公式为
[0013]进一步地，在步骤S1中，根据单个闸瓦磨损量相对总磨损量的百分比η
i
划分磨损等级，η
i
＜β1η
avg
时为A级磨损；当β1η
avg
≤η
i
＜β2η
avg
为B级磨损；当η
i
≥β2η
avg
为C级磨损,闸瓦磨损程度等级划分系数β1取值范围为1.5
‑
2.5，β2取值范围为4.5
‑
5.5。
[0014]进一步地，在步骤S2中，利用公式μ
i
＝k(t
i
‑
t
i0
)+μ
i0
得到t
i
温度下的闸瓦摩擦系数μ
i
，k为比例系数，μ
i0
为室温t0时的闸瓦摩擦系数。
[0015]进一步地，在步骤S4中，当盘式制动器闸瓦磨损等级为A级磨损时，制动扭矩选择线性比例分配，盘式制动器期望制动力为F
i
，其值设定为
[0016][0017]其中R为摩擦制动半径；利用盘式制动器分配制动力F
i
、盘式制动器碟簧刚度K，液压缸有效作用面积s以及碟簧形变量x
i
，计算得到盘式制动器的回油腔压力p
i
，其计算公式为
[0018][0019]判断是否存在回油腔压力p
i
小于零的情况，如果不存在，全部n个盘式制动器的回油腔压力分配值为p
i
；如果存在，说明盘式制动器达到最大制动能力，不能提供足够的制动力，即盘式制动器制动力饱和，检测回油腔压力p
i
小于零的数量m，对于m个回油腔压力小于零的盘式制动器，其回油腔压力分配值设定为p
j
＝0,j＝1,...,m；由于部分盘式制动器未能提供足够的制动力，进而导致总制动力矩不足，所以计算剩余所需制动力矩其中是盘式制动器回油腔压力p
i
＝0时碟簧的形变量，对n
‑
m个未达到制动力饱和的盘式制动器进行制动力矩T
s
的再分配，其制动力设定值为
[0020][0021]根据公式(2)和公式(3)计算得到n
‑
m个未达到制动力饱和的盘式制动器的回油腔压力p
k
，其计算公式为：
[0022][0023]进一步地，在步骤S4中，当盘式制动器闸瓦磨损等级为B级时，总制动扭矩T选择非线性指数分配，盘式制动器期望制动力为F
i
，其值设定为
[0024][0025]根据公式(2)和公式(5)计算得到盘式制动器的回油腔压力p
i
，其计算公式为
[0026][0027]判断是否存在回油腔压力p
i
小于零的情况，如果不存在，全部n个盘式制动器的回油腔压力分配值为p
i
；如果存在，说明盘式制动器达到最大制动能力，不能提供足够的制动力，即盘式制动器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种兼顾闸瓦温度与磨损程度的矿井提升机制动控制方法，其特征在于，控制方法基于矿井提升机控制系统，控制系统包括N个独立通道的盘式制动器，每个盘式制动器由单独的三位四通比例换向阀控制，在每个盘式制动器上安装有位移传感器、温度传感器和油压传感器，所述控制方法包括如下步骤：步骤S1测量闸瓦磨损量，根据闸瓦磨损量的程度不同划分磨损等级；步骤S2测量闸瓦的实时温度，利用闸瓦温度与摩擦系数关系式得到闸瓦实时摩擦系数；步骤S3按照磨损等级不同，对制动总扭矩进行分配，得到各个盘式制动器的期望制动力矩；步骤S4依据闸瓦实时摩擦系数和分配后的制动力矩，得到各个盘式制动器的期望制动力；步骤S5利用油压传感器的反馈信号，采用压力闭环的方式实时调节三位四通比例换向阀的开口大小，完成对期望制动力的跟踪控制。2.根据权利要求1所述的一种兼顾闸瓦温度与磨损程度的矿井提升机制动控制方法，其特征在于，在步骤S1中，先记录闸瓦的初始厚度d
i0
；定义盘式制动器贴闸方向为正，利用位移传感器分别测定盘形闸在完全松闸和完全压紧状态时，闸瓦的初始位置信息和其中i表示第i个盘式制动器。3.根据权利要求2所述的一种兼顾闸瓦温度与磨损程度的矿井提升机制动控制方法，其特征在于，在步骤S1中，通过检测闸瓦完全松闸时的位置和完全贴闸时的位置得到单个闸瓦的磨损量既而得到制动系统共n个盘式制动器的闸瓦总磨损量为盘式制动器平均磨损量为计算闸瓦平均磨损量ε
avg
相对总磨损量ε
sum
的百分比η
avg
＝ε
avg
/ε
sum
＝1/n。4.根据权利要求3所述的一种兼顾闸瓦温度与磨损程度的矿井提升机制动控制方法，其特征在于，在步骤S1中，计算单个闸瓦磨损量ε
i
相对总磨损量ε
sum
的百分比η
i
，其计算公式为5.根据权利要求4所述的一种兼顾闸瓦温度与磨损程度的矿井提升机制动控制方法，其特征在于，在步骤S1中，根据单个闸瓦磨损量相对总磨损量的百分比η
i
划分磨损等级，η
i
＜β1η
avg
时为A级磨损；当β1η
avg
≤η
i
＜β2η
avg
为B级磨损；当η
i
≥β2η
avg
为C级磨损,闸瓦磨损程度等级划分系数β1取值范围为1.5
‑
2.5，β2取值范围为4.5
‑
5.5。6.根据权利要求5所述的一种兼顾闸瓦温度与磨损程度的矿井提升机制动控制方法，其特征在于，在步骤S2中，利用公式μ
i
＝k(t
i
‑
t
i0
)+μ
i0
得到t
i
温度下的闸瓦摩擦系数μ
i
，k为比例系数，μ
i0
为室温t0时的闸瓦摩擦系数。7.根据权利要求6所述的一种兼顾闸瓦温度与磨损程度的矿井提升机制动控制方法，其特征在于，在步骤S4中，当盘式制动器闸瓦磨损等级为A级磨损时，制动扭矩选择线性比例分配，盘式制动器期望制动力为F
i
，其值设定为
其中R为摩擦制动半径；利用盘式制动...

【专利技术属性】
技术研发人员：解辉，汤裕，沈刚，张文娟，朱真才，李翔，王威，柏德恩，彭玉兴，周公博，卢昊，王庆国，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：