[发明专利]盘式制动器摩擦学性能监测预警装置及方法

权利要求书

1.一种盘式制动器摩擦学性能监测预警装置，其特征在于该装置由传感检测系统、数据采集系统、计算处理系统及软件系统组成；

传感检测系统包括光电编码器(2-1)、正压力传感器(2-2)和测温热电耦(2-4)，

数据采集系统包括功率放大器(3-1)、A/D转换器(3-2)和单片机(3-3)，

计算处理系统包括PLC装置(4-1)、通讯串口(4-2)、工控机(4-3)、蜂鸣器(4-4)和显示器(4-5)，

软件系统包括VB主界面(5-2)和神经网络预测模型(5-1)；

光电编码器(2-1)安装在盘式制动器制动盘(1-1)的转轴(1-2)端部，正压力传感器(2-2)安装在盘式制动器碟形弹簧(1-4)的后端且链接闸瓦(1-5)，闸瓦(1-5)位于制动盘(1-1)的两侧，测温热电耦(2-4)由搁架(2-3)将其置于盘式制动器制动盘(1-1)附近；正压力传感器(2-2)与测温热电耦(2-4)分别与功率放大器(3-1)、A/D转换器(3-2)、单片机(3-3)及PLC装置(4-1)以串联方式连接，光电编码器(2-1)与PLC装置(4-1)直接相连，PLC装置(4-1)通过通讯串口(4-2)与工控机(4-3)相连；神经网络预测模型(5-1)由MATLAB程序构建，存储于工控机(4-3)硬盘内部；软件系统VB界面(5-2)由VB程序编制，VB界面(5-2)与MATLAB程序之间通过Active X控件实现通讯。

2.一种盘式制动器摩擦学性能监测预警方法，其特征在于该方法基于摩擦学试验和神经网络技术，构建摩擦学性能智能预测模型；利用监测预警装置，基于智能预测模型，实现对盘式制动器摩擦学性能的实时监测以及对异常摩擦学状态的自动预警。

首先，根据盘式制动器实际制动工况条件，合理选择制动滑动速度、制动压力、摩擦面温度工况参数的取值范围；利用块-盘式摩擦试验机，测试盘式制动器摩擦副在制动过程中摩擦系数、摩擦系数稳定系数、磨损率的摩擦学性能参数的变化规律；对试验获取的原始数据进行样本化处理，并将其分为两类：学习样本和检验样本；

然后，基于神经网络技术，以制动工况参数作为输入、摩擦学性能参数作为输出，构建盘式制动器摩擦学性能的神经网络预测模型；利用学习样本反复训练神经网络，利用检验样本验证神经网络的预测能力；通过计算机仿真对神经网络的结构及参数进行优化，从而构建盘式制动器摩擦学性能的智能预测模型；

最后，由传感检测系统实时检测盘式制动器的制动工况参数，由数据采集系统对检测信号进行采集、放大和转换，并上传给计算处理系统；当全部制动工况参数上传完以后，由计算处理系统调用神经网络预测模型，根据制动工况参数预测输出盘式制动器的摩擦学性能参数；摩擦学性能参数的预测结果经软件系统处理后通过显示器实时显示，若判别为异常摩擦学状态，则启动蜂鸣器自动预警。