起重机制动器制动力矩在线监测系统研究
一、系统设计与核心组成
- 传感技术
- 压力/力矩传感器：通过滑轨滑块机构（如专利CN115614405A）或液压缸-转矩转速传感器（如专利CN212539498U）实时监测制动过程中的压力或力矩变化。
- 应变片技术：在制动器与支座连接处嵌入应变片，直接测量压力/拉力数据，结合控制模块计算制动力矩。
- 动态补偿算法：通过PLC控制器（如文献）对摩擦系数、弹簧力等参数进行动态补偿，提高监测精度。
- 数据采集与处理
- 采用分布式传感网络，将多点压力/力矩数据实时传输至控制模块，通过公式 Mz=F×lMz?=F×l（力臂法）或减速度法（惯量计算）计算制动力矩。
- 结合无线传输技术（如五龙制动的“自感知制动器”），将数据同步至云端或终端平台，实现远程监控。
- 报警与安全机制
- 当监测到制动力矩低于阈值或异常波动时，触发声光报警或停机保护，避免溜钩等安全事故。
二、关键技术突破与创新
- 非侵入式监测
- 避免在制动器本体安装传感器，通过外部滑轨滑块机构或液压传动组件间接测量，降低对原有设备的改造成本。
- 动态工况适应性
- 针对不同载荷和转速条件，采用自适应滤波算法消除振动干扰，确保监测结果的稳定性。
- 多参数融合诊断
- 结合温度、磨损量等辅助参数，构建制动器健康状态评估模型，实现故障预诊断。
三、应用现状与典型案例
- 行业应用
- 在汽车起重机、桥门式起重机等场景中，通过在线监测系统替代传统人工点检，提升安全性（如太原重工、五龙制动的案例）。
- 国家级检测机构（如上海特检院）采用液压驱动-转矩传感器系统，实现静制动力矩的标准化测试。
- 技术对比
- 直接测量法（如应变片）：精度高但需接触式安装，适用于新设备设计。
- 间接计算法（如减速度法）：无需改造设备，但依赖复杂算法，适合存量设备升级。
四、挑战与未来趋势
- 现存问题
- 高温、粉尘等恶劣环境对传感器寿命的影响。
- 长期运行中摩擦系数漂移导致的监测误差。
- 发展方向
- 智能化：融合AI算法（如神经网络）实现制动力矩的预测性维护。
- 无线化：推广低功耗无线传感网络，减少布线成本。
- 多参数集成：同步监测温度、振动、磨损等参数，构建制动器全生命周期管理体系。
总结
当前研究已从单一力矩监测向多参数融合、智能化诊断方向演进。未来需进一步解决环境适应性、算法鲁棒性等问题，推动技术从实验室走向规模化应用。
