CN101927925A - 提升机制动设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提升机制动设备，包括制动盘，闸瓦、与闸瓦相连的制动弹簧、驱动闸瓦的致动机构，其中所述提升机制动设备还包括：报警器、控制器以及检测闸瓦位移的位移检测装置，其中所述控制器与位移检测装置和报警器相连以便所述控制器在位移检测装置检测到闸瓦从松开位置朝向制动位置移动的位移大于第一预设位移时控制报警器发出闸瓦失效报警和/或在检测到的所述位移小于第二预设位移时控制报警器发出制动弹簧失效报警。本发明的提升机制动设备不需要提升机停机，即可及时监控和检测制动设备的运行状态，进而有效防患提升机制动的失效，提高提升机整体运行的可靠性和安全性。

Description

提升机制动设备

技术领域

本发明涉及制动设备领域，尤其是涉及一种提升机制动设备。

背景技术

提升机是位势负载，制动闸失效将引起机毁人亡的严重安全事故。制动闸系统中的多种缺陷均可引起制动闸失效。例如闸瓦过度磨损、闸弹簧损坏又无法正确和及时地检测，运行中油压波动过大，或者超重运行状态下的紧急制动使制动闸瓦过度发热而降低制动力，制动液压站回油回路不能回油等因素均可引起制动闸的制动失效。

在传统的提升机制动设备中，主要考虑通过对电气控制部分的改进来提高安全性，而对机械结构系统各部分的运行状态的监控却重视不够，操作人员难以及时得知机械结构系统各部分的运行状态，由此导致提升机整体运行的可靠性和安全性难以显著提高。

发明内容

本发明旨在至少克服现有技术中的上述技术问题之一。

为此，本发明的一个目的是提供一种提升机制动设备，该提升机制动设备不需要提升机停机，即可及时监控和检测提升机制动设备的机械结构系统各部分的运行状态，进而有效防患提升机制动的失效，提高提升机整体运行的可靠性和安全性。

为了实现上述目的，根据本发明提出一种提升机制动设备，包括制动盘，闸瓦、与闸瓦相连的制动弹簧、驱动闸瓦的致动机构，其中，所述提升机制动设备还包括：报警器、控制器以及检测闸瓦位移的位移检测装置，其中所述控制器与位移检测装置和报警器相连以便所述控制器在位移检测装置检测到闸瓦从松开位置朝向制动位置移动的位移大于第一预设位移时控制报警器发出闸瓦失效报警和/或在检测到的所述位移小于第二预设位移时控制报警器发出制动弹簧失效报警。

由于可以在制动设备运行期间通过实时检测闸瓦的位移，来判断闸瓦和/或制动弹簧是否失效，进而及时提醒操作人员更换闸瓦上的摩擦片和/或制动弹簧，因此可以有效防患提升机制动闸的失效，提高提升机整体运行的可靠性和安全性。

在本发明的一个实施例中，所述致动机构为液压致动机构，其中所述提升机制动设备进一步包括检测液压回路油压的油压检测装置，所述油压检测装置与控制器相连以便当油压检测装置在液压致动机构释放闸瓦后检测到的油压大于预设油压时控制器控制报警器发出制动失效报警。

如果在闸瓦处于制动位置时油压异常，说明液压致动机构没有完全泄压，闸瓦没有被液压致动机构完全释放，从而制动弹簧可能无法将闸瓦推动到制动盘，因此存在制动失效可能，通过在操作过程中实时监控液压回路中的油压，有利于操作人员及时发现液压回路存在的故障，进一步防患提升机制动闸的失效，提高提升机整体运行的可靠性和安全性。

在本发明的一个实施例中，所述提升机制动设备还包括检测闸瓦制动正压力的制动正压力检测装置，所述制动正压力检测装置与控制器相连且在检测到的制动正压力小于预设制动正压力时控制器控制报警器发出制动失效报警。

由于直接检测闸瓦制动的正压力，因此一旦制动正压力小于预设制动正压力，说明制动力不能达到要求，提示操作人员采取必要的处理措施，有利于进一步防患提升机制动闸的失效，提高提升机整体运行的可靠性和安全性。

在本发明的一个实施例中，所述提升机制动设备进一步包括检测提升机转动加减速度的加减速度测量装置，所述加速度测量装置与控制器相连且在检测到的提升机转动加速度大于预设转动加速度时或闸瓦处于制动位置而提升机转动减速度超出转动减速度预设范围时控制器控制报警器发出报警。

测量提升机转动的加减速度并在转动加速度过大或转动减速度超范围时报警，可进一步帮助操作人员监控提升机的工作状态，防范和制止因制动失效等原因导致事故的发生。

在本发明的一个实施例中，所述提升机制动设备进一步包括电气恒减速制动控制装置，所述电气恒减速制动控制装置与控制器相连以在报警器发出报警时所述控制器控制电气恒减速制动装置制动提升机的驱动电机。

设置电气恒减速制动控制装置，可以在因闸瓦、制动弹簧等原因导致制动失效以及因其他原因导致提升机转动加速度过大或转动减速度超出预设范围的情况下，使提升机以恒定的减速度减速停车，从而提高提升机运行的平稳性和安全性。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明一个实施例的提升机制动设备示意图，其中闸瓦处于抱闸状态；

图2为根据本发明一个实施例的提升机制动设备的示意图，其中闸瓦处于松闸状态；

图3为根据本发明一个实施例的提升机制动设备的工作原理框图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

下面参考附图描述根据本发明实施例的提升机制动设备100。

图1为根据本发明一个实施例的提升制动设备100的示意图，其中闸瓦12处于抱闸状态；图2为根据本发明一个实施例的提升制动设备100的示意图，其中闸瓦12处于松闸状态；图3为根据本发明的一个实施例的提升制动设备100的工作原理框图。

如图1～3所示，根据本发明一个实施例的提升机制动设备100，包括制动盘11、闸瓦12、与闸瓦12相连的制动弹簧14、驱动闸瓦12的致动机构20、报警器30、控制器40以及检测闸瓦12位移的位移检测装置50。闸瓦12固定在闸瓦座13上，且制动盘11、闸瓦12、和制动弹簧14构成制动闸10。

闸瓦12固定在闸瓦座13的、与制动盘11相邻的一侧并可拆卸。制动弹簧14的一端与闸瓦座13的另一侧相连，制动弹簧14的另一端可以与机座(未示出)相连，例如与液压致动机构20的缸体相连。

制动弹簧14在伸展时推动闸瓦座13朝向制动盘11移动，进而通过闸瓦座13将闸瓦12压紧到制动盘11上，即使闸瓦12移动到制动位置。致动机构20用于使制动闸10的闸瓦座13沿着远离制动盘11的方向移动，从而将闸瓦12移动到松开位置，同时将制动弹簧14压缩。

需要说明的是，虽然图1和2中示出了两个螺旋弹簧形式的制动弹簧14，但本发明并不限于此，制动弹簧14也可以用其他弹性件代替，并且数量可以根据需要设置。

在本发明的一个示例中，致动机构20为液压式致动机构，从而可以提高稳定性和可靠性。液压式致动机构20包括液压缸21以及与液压缸21相连的液压站(未示出)。液压缸21包括缸体210和活塞211，活塞211由设置在缸体210中的活塞头211a以及延伸到缸体210外部的连杆211b构成。

连杆211b位于缸体210内的一端与活塞头211连接以带动活塞头211a在液压缸21内往复运动，连杆211b位于缸体210外的另一端与闸瓦座13连接。制动弹簧14的另一端固定在缸体210上。

在不需要制动时，液压站向液压缸21内、连杆211b所在一侧(图1和图2中的左侧)供给液压油，由此活塞211克服制动弹簧14的弹力推动闸瓦座13朝向远离制动盘11的方向(图1和2中的向右方向)移动到松闸位置。闸瓦座13带动闸瓦12脱离制动盘11，同时闸瓦座13将制动弹簧14压缩。

当需要制动时，液压站解除液压缸21内的压力，液压缸21的左侧泄压，此时，制动弹簧14的弹力使闸瓦座13朝向接近制动盘11的方向移动并最终将闸瓦12压紧在制动盘11上(制动位置)，以通过闸瓦12与制动盘11之间的摩擦力实现对制动盘11的制动。为了保证制动效果，闸瓦12作用到制动盘11上的正压力可以通过制动弹簧14的选用以及制动状态下制动弹簧14的伸展距离实现。

由此，通过液压站对液压缸21的加压，活塞头122a经由连杆211b和闸瓦座13使闸瓦12脱离制动盘11到达松开位置，同时闸瓦座13将制动弹簧14压缩；通过液压站对液压缸21的解压，制动弹簧14伸展，经由闸瓦座13将闸瓦12推动到制动位置而压紧到制动盘11上，由此实现闸瓦12对制动盘11的制动以及对所述制动的解除。

控制器40与位移检测装置50和报警器30电连接，以便在位移检测装置50检测到闸瓦12从松开位置朝向制动位置移动的位移大于第一预设位移时，控制器40控制报警器30发出闸瓦12失效的报警和/或在检测到的位移小于第二预设位移时控制报警器30发出制动弹簧14失效的报警。这里，“松开位置”指闸瓦12在致动机构20的拉动下脱离制动盘11后到达的预设位置，在制动位置制动弹簧14通常被完全压缩，所述预设位置可以根据需要调节。“制动位置”指致动机构20解除对闸瓦12的拉动后制动弹簧14推动闸瓦12有效制动制动盘11时闸瓦12所处的位置。

根据本发明的一个示例，位移检测装置50为位移传感器。所述位移传感器可以为一个，也可以为两个，在图1和2所示的实施例中，两个位移传感器50分别设置在液压缸21的上下两侧，位移传感器50具有可伸缩的测量杆51，测量杆51的测量端与闸瓦座13的一侧相连，并可随闸瓦座13的移动而移动，以记录闸瓦座13的位移变化。

需要说明的是，由于闸瓦12固定在闸瓦座13上，且闸瓦座13的厚度一定，因此位移传感器测量出闸瓦座13位移的变化可以作为闸瓦12的位移变化。当然，也可以使用其它结构直接测量闸瓦12位移变化。位移传感器例如可以为霍尔式位移传感器，它具有反应灵敏，不受外界灰尘等非金属干扰的优点。另外，位移检测装置50也可以为精密行程开关。

下面结合图1和图2对本实施例中提升机制动设备100的工作原理进行描述。

在不需要制动时，液压站对液压缸21供油，闸瓦座13在活塞211的拉动下带动闸瓦12朝向远离制动盘11的方向移动到松开位置，测量杆51相应移动，此时制动闸10处于松闸状态(参见图2)；当需要制动时，液压站解除液压缸21的油压，液压缸21释放压力，闸瓦座13在制动弹簧14的弹力作用下推动闸瓦12朝向制动盘11移动，测量杆51随之移动，到达制动位置时，闸瓦12压紧制动盘11，此时制动闸10处于抱闸状态(参见图1)，在此过程中测量杠51测量出闸瓦12从松开位置移动到制动位置的位移量。

由于在提升机100升降过程中制动闸10要不断地抱闸和松闸，因此一方面，会导致闸瓦12因不断地被磨损而逐渐变薄的问题。当闸瓦12磨损严重而失效之前，需要及时发现并更换闸瓦12。为此，需要设定闸瓦12从松开位置朝向制动位置移动时所允许的最大位移，该最大位移即为上述第一预设位移且等于闸瓦12所允许的最大磨损量与未磨损的闸瓦12从松开位置移动到制动位置时的位移之和。另一方面，制动弹簧14会因反复压缩和伸展而疲劳甚至断裂以致失效。因此，在液压缸21释放压力之后，即使闸瓦12没有任何磨损，也可能因制动弹簧14失效而无法将闸瓦12推动到制动位置。因此，需要设定闸瓦12从松开位置朝向制动位置移动时制动弹簧14需要伸展的最小位移，此最小位移即为上述第二预设位移，所述最小位移等于制动弹簧14将未磨损的闸瓦12推动到能够有效制动制动盘11的制动位置时闸瓦12的位移。

下面对第一预设位移和第二预设位移的确定进行说明。

首先，安装新的未磨损的闸瓦12以及新的制动弹簧14，接着将闸瓦12移动到松开位置，此时制动弹簧14处于完全压缩状态，测量此时闸瓦12与制动盘11的相对端面之间的距离S₀，这里，将制动盘11与闸瓦12相对的端面作为参考，需要说明的是，本发明并不限于此，可以选任何合适的固定位置作为参考。

接着，可以根据经验和/或制动闸10安全系数的要求设定闸瓦12的最大允许磨损量ΔS，也可以通过试验测量制动失效开始出现时闸瓦12的磨损量，将小于或等于闸瓦12的磨损量的值作为最大允许磨损量ΔS。这样，闸瓦12的最大允许磨损量ΔS与S₀之和即为上述第一预设位移，即闸瓦12从松开位置移动到制动位置的最大允许位移，实际使用中，ΔS可以根据实际情况进行修正和调节。

在制动弹簧14能够充分伸展的情况下，如果闸瓦12从松开位置到能够有效制动制动盘11的位置所移动的工作位移为S，则应该满足S≤S₀+ΔS。换言之，如果闸瓦12的工作位移小于或等于S₀+ΔS时，说明闸瓦12的磨损量小于ΔS，状态正常；如果闸瓦12的工作位移大于S₀+ΔS时，说明闸瓦12磨损量大于ΔS，磨损过度，制动闸10存在因闸瓦12磨损过度而发生制动失效的危险。此时控制器40根据位移检测装置50发来的闸瓦12的位移大于S₀+ΔS的信号控制报警器30发出报警。操作人员接到报警后可以及时更换闸瓦2。

由于闸瓦12、闸瓦座13与制动弹簧14相连，因此制动弹簧14的工作位移即等于闸瓦12的工作位移，S₀也即是制动弹簧14的最小工作位移，此最小工作位移作为第二预设位移。

实践中，由于闸瓦12会磨损，因此制动闸10有效制动时制动弹簧14的工作位移应大于或等于S₀，如果未磨损的闸瓦12从松开位置移动到有效制动制动盘11时制动弹簧14的工作位移为L，则应该满足L≥S₀。

换言之，为了能够将闸瓦12从松开位置推动到有效制动制动盘11的位置，弹簧14的工作位移L应该不小于S₀与闸瓦12的磨损量之和；如果制动弹簧14的工作位移L小于S₀，则说明闸瓦12已经不能有效制动制动盘11，即使闸瓦12不能到达制动位置，从而因为制动弹簧14的原因制动闸10无法有效制动。此时控制器40根据位移检测装置50发来的制动弹簧14(闸瓦12)的位移小于S₀的信号控制报警器30发出报警。操作人员接到报警后及时更换制动弹簧14。

本领域技术人员容易理解的是，即使闸瓦12的工作位移S≤S₀+ΔS，且制动弹簧14的工作位移大于S₀，制动闸10也可能因为制动闸12对制动盘11的正压力不足而制动失效。为此，如图3所示，根据本发明的一个实施例，提升机制动设备100进一步包括检测闸瓦12对制动盘11的正压力的制动正压力检测装置70。该制动正压力检测装置70与控制器40相连，并测量闸瓦12处于制动位置时制动弹簧14经由闸瓦12作用到制动盘11上的正压力。一旦测量到的正压力小于预设制动正压力时，控制器40将控制报警器30发出制动失效报警，以便操作人员及时检修制动闸10。所述制动正压力检测装置70可以为压力传感器，例如可以设置在制动弹簧14的一端与固定该端的固定部(如液压缸210的缸体)之间。

在本发明的一个实施例中，提升机制动设备100进一步包括检测液压致动机构20的回路中的油压的油压检测装置(未图示)，所述油压检测装置与控制器40相连，以便在致动机构20释放闸瓦12后油压检测装置检测到的回路中的油压大于预设油压时控制器40控制报警器30发出制动失效报警。

如图1所示，在需要制动时，油压缸210内的油压释放，弹簧14伸展，推动闸瓦12压紧到制动盘11上。此时，若液压缸210内的油压未完全释放，则油压缸210内残存的油压将导致制动弹簧14无法完全伸展，从而制动弹簧14无法将闸瓦12压紧到制动盘11上，或即使压到制动盘11上，闸瓦12与制动盘11之间的压力也不能达到有效制动的正压力。此时，在检测到闸瓦12处于制动位置时，回路中的油压大于预设油压(在不考虑液压油因自身重力产生的静压的情况下预设油压值可设为零)时控制器40控制报警器30发出制动失效报警，以便及时地检修液压回路。

在本发明的一个实施例中，提升机制动设备100进一步包括检测提升机60的转动加减速度的加减速度测量装置80。加速度测量装置80与控制器40相连且在检测到提升机60的转动加速度大于预设转动加速度时或闸瓦处于制动位置时提升机转动减速度超出转动减速度预设范围时控制器40控制报警器30发出报警。因为在制动时，将提升机60的速度降低为零需要一个时间过程。此过程中，如果提升机60的转动减速度过大(此处是就其绝对值而言)，则存在以下问题：一方面，如果是在提升机60所提升物体比如罐笼以一定速度下行的过程中制动，则提升机60所用钢索承受的拉力有可能过大，如果超过该钢索的安全极限时，容易造成钢索的断裂，而且也加大了闸瓦12的磨损，减少了该提升机制动设备100的使用寿命。另一方面，如果在提升机60所提升物体比如罐笼以一定速度上行的过程中制动，则有可能出现提升机60所提升物体比如罐笼上抛、钢索松弛的危险情况。另外，如果闸瓦处于制动位置时提升机转动减速度过小(此处同样是就其绝对值而言)，说明制动失效。因此，需要设定提升机转动的转动减速度预设范围。再者，提升机60在运行过程中还可能因某种原因致使所提升物体比如罐笼以例如自由落体的方式下落的紧急情况。因此，需要设定提升机的最大转动加速度即上述预设转动加速度。在以上情况下，通过控制器40控制报警器30发出报警，以便采取有效措施将提升机60的转动加减速度强制控制在安全范围内，进一步提高提升机60的安全性能。

根据本发明的一个实施例，提升机制动设备100进一步包括电气恒减速制动控制装置90。该电气恒减速制动控制装置90与控制器40相连。在因闸瓦12、制动弹簧14等原因导致制动失效以及因其他原因导致提升机60的转动加速度过大或减速度超范围的情况下，通过控制器40发出报警的同时，控制器40控制恒减速制动控制装置90使提升机60的驱动电机200以恒定的减速度使提升机60减速停车，以及时停车检修，消除故障。从而提高提升机60运行的平稳性和安全性。恒减速制动控制装置90可以是现有技术中的恒减速制动控制装置，这对于本领域的普通技术人员而言是已知的，这里不再详细描述。

综上所述，根据本发明的提升机制动设备是根据闸瓦磨损、制动弹簧性能、制动正压力、致动机构油压、提升机转动加速度监测和报警制动失效以及采用电气恒减速制动于一体的综合制动控制设备，可以有效防患提升机制动的失效，提高提升机运行的可靠性和安全性。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种提升机制动设备，包括制动盘，闸瓦、与闸瓦相连的制动弹簧、驱动闸瓦的致动机构，其特征在于，所述提升机制动设备还包括：报警器、控制器以及检测闸瓦位移的位移检测装置，其中所述控制器与位移检测装置和报警器相连以便所述控制器在位移检测装置检测到闸瓦从松开位置朝向制动位置移动的位移大于第一预设位移时控制报警器发出闸瓦失效报警和/或在检测到的所述位移小于第二预设位移时控制报警器发出制动弹簧失效报警。

2.如权利要求1所述的提升机制动设备，其特征在于，所述位移检测装置为位移传感器。

3.如权利要求1所述的提升机制动设备，其特征在于，所述位移检测装置为精密行程开关。

4.如权利要求1所述的提升机制动设备，其特征在于，所述致动机构为液压致动机构，其中所述提升机制动设备进一步包括检测液压回路油压的油压检测装置，所述油压检测装置与控制器相连以便在液压致动机构释放闸瓦后油压检测装置检测到的油压大于预设油压时控制器控制报警器发出制动失效报警。

5.如权利要求1所述的提升机制动设备，其特征在于，所述提升机制动设备进一步包括检测闸瓦制动正压力的制动正压力检测装置，所述制动正压力检测装置与控制器相连且在检测到的制动正压力小于预设制动正压力时控制器控制报警器发出制动失效报警。

6.如权利要求5所述的提升机制动设备，其特征在于，所述制动正压力检测装置为正压力传感器。

7.如权利要求1所述的提升机制动设备，其特征在于，所述提升机制动设备进一步包括检测提升机转动加减速度的加减速度测量装置，所述加减速度测量装置与控制器相连且在检测到提升机转动加速度大于预设转动加速度时或闸瓦处于制动位置而提升机转动减速度超出转动减速度预设范围时控制器控制报警器发出报警。

8.如权利要求1-7中任一项所述的提升机制动设备，其特征在于，进一步包括电气恒减速制动控制装置，所述电气恒减速制动控制装置与控制器相连以在报警器发出报警时所述控制器控制电气恒速制动装置制动提升机的驱动电机。

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