CN102706506B - 安全制动器综合性能试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种安全制动器综合性能试验装置，包括底座，所述底座上固定有电机，所述电机的一端连接测速编码器，所述电机另一端为输出高速轴，所述高速轴上依次间隔安装有高速轴制动盘，静态力矩测试装置，多组惯性飞轮，减速机，所述减速机输出的低速轴上安装惯性飞轮和低速轴制动盘，所述低速轴制动盘一侧设置有与其配合安装制动器，所述制动器安装于升降平台上。本发明所述的安全制动器主要应用于大型、危险性高的起重机上，一旦出现制动故障可能导致重大人身、财产损失。其同时可以满足制动器静态制动力矩的测试与制动器动态制动力矩的测试，合二为一，降低了成本，提高工作效率。

Description

安全制动器综合性能试验装置

技术领域

本发明涉及测试制动器综合性能的设备，尤其是一种安全制动器综合性能试验装置。

背景技术

安全制动器通常应用于重要的具有起升性质的机构，如起重机起升机构、臂架俯仰机构和倾角下运式皮带运输机等。现代工业快速发展，随着起重、装卸机械朝着大型化和超大型化、专用和高效化以及半自动和自动化方向的快速发展，安全制动器的应用随之得到了快速发展。

目前，现有技术中所使用的制动器的动态制动性能的测试通常在惯性试验台上进行，通过电动机驱动高速旋转飞轮实现对制动器惯性加载测试，由于电动机驱动转矩远远小于大规格的制动器力矩，则不能实现对制动器直接进行静态加载。且现有技术中通常将压力传感器和扭矩传感器安装于底座上，通过压力传感器和扭矩传感器测试参数，由于制动器制动力大，长期的使用，压力传感器和扭矩传感器在底座上易产生漂移的现象，影响了测试参数的准确性。安全制动器由于其动态制动力矩较大，需要的转动惯量大，对地面传感器的冲击也较大，目前还没有相应的试验台能够对其进行动态制动力矩进行试验。

而制动器静态制动力矩测试通常采用杠杆加配重进行测量，由于制动器体积大，实际操作过程中制动器的制动力矩受到多种因素的影响，与一开始所设置的设计值之间有很大的差异，需要加挂配重时，只能慢慢凑，给静态制动力矩测试带来了很多不便，且配重级数有限，从而使得静态制动力矩测试精度及测试效率低。另外，一旦产生摩擦相对运动，配重将加速下落，存在安全隐患。

另外，由于各种工业制动器的中心高度及底座安装尺寸不同，制动器根据其结构类型、型号规格和应用场合的不同，通常需要安装在不同高度的平台上，现有技术中通常采用的制动器安装平台为固定平台，当制动器应用场合发生变化，则需要另外制作或选择合适高度的工作平台，或者在制动器下加高度合适的垫块，使用与操作麻烦，成本高，效率低。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中安全制动器性能试验装置功能单一、存在安全隐患、效率低、试验精度低等缺点，提供一种结构合理，操作方便，试验精度高的安全制动器综合性能试验装置，从而有效的将静态制动力矩试验与动态制动力矩试验、高度轴制动器试验与安全制动器试验结合于同一装置中，其制动力与制动力矩范围大，广泛应用于起重机械的高速轴制动器和低速轴制动器试验中。

本发明所采用的技术方案如下：

一种安全制动器综合性能试验装置，包括底座，所述底座上固定有电机，所述电机的一端连接测速编码器，所述电机另一端为输出高速轴，所述高速轴上依次间隔安装有高速轴制动盘，静态力矩测试装置，多组惯性飞轮，减速机，所述减速机输出的低速轴上安装惯性飞轮和低速轴制动盘，所述低速轴制动盘一侧设置有与其配合安装制动器，所述制动器安装于升降平台上。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述电机与测速编码器的连接结构为：所述电机一端伸出轴上开有凹槽，所述测速编码器一端安装于所述凹槽内，并通过螺钉紧固，所述电机与测速编码器的连接处套置有橡胶固定环；所述伸出轴上还安装有锥形固定套；

所述静态力矩测试装置的结构为：包括惯性飞轮，所述惯性飞轮的一侧机架上设置有液压装置，所述液压装置通过滑动座安装于机架上，所述液压装置的活塞杆端部通过螺栓紧固液压推杆一端，所述液压推杆的另一端固定有齿形块，所述惯性飞轮上通过紧固件固定有齿形结构，所述齿形结构与齿形块形成啮合传动；位于滑动座上，还安装有支撑支架，所述支撑支架的端部通过销轴与液压推杆中部连接，形成支点；

所述液压装置采用组合液压缸，通过双液压缸并联连接；

所述惯性飞轮所在高速轴上，位于惯性飞轮的一端安装有齿式离合器，所述齿式离合器包括两啮合连接的外齿结构和内齿结构，内齿结构通过紧固件与惯性飞轮的一端固连，所述外齿结构上安装有控制齿式离合器离合的拨叉机构；

所述拨叉机构的结构为：包括操作手柄，所述操作手柄底部通过销轴连接有连接件，所述连接件上套置有支杆，所述支杆穿入底部机架上的固定块中，所述固定块一侧设置有“Y”形架；惯性飞轮一侧安装有摩擦片，所述摩擦片外端面一侧固连的连接块插入“Y”形架的凹槽内，其横向方向并通过销轴铰接，所述摩擦片外端面的另一侧伸出轴杆，所述轴杆卡接于一支撑架的U形槽内；位于齿式离合器的一侧为支撑座，所述支撑座的一端通过紧固件安装直角连接板，所述直角连接板上安装有两个接近开关和接近开关，所述接近开关和接近开关均为红外线传感器，当操作手柄与接近开关接近时，接近开关感应工作；

所述升降平台的结构如下：包括底座、所述底座上通过支架固定一工作平台，所述底座与工作平台之间设置有控制工作平台升降的液压装置，还包括锁紧装置，所述锁紧装置结构为：所述支杆的前后两侧分别设置有固定板，所述工作平台底面延伸有与固定板滑动的滑动板，当工作平台在液压装置的动力下升降置某一高度时，固定板与滑动板之间通过多组紧固件固定；

所述工作平台上均匀间隔设置有多条“T”形槽，与所述“T”形槽垂直方向上通过紧固件安装有“L”形固定件；

所述液压装置为液压缸，两个液压缸间隔安装于底座上，液压缸的活塞杆与工作平台抵接；

所述固定板上设置有标尺。

本发明的有益效果如下：

本发明所述的安全制动器主要应用于大型、危险性高的起重机上，一旦出现制动故障可能导致重大人身、财产损失。其同时可以满足制动器静态制动力矩的测试与制动器动态制动力矩的测试，合二为一，降低了成本，提高工作效率。

本发明不但能对安全制动器的静态制动力矩和动态制动力矩进行试验，还能满足高速轴制动器静态制动力矩和动态制动力矩试验，覆盖了所有工业制动器的静态制动力矩和动态制动力矩的试验，一机多用，节约成本，使用与操作方便。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1的俯视图。

图3为本发明电机与测速编码器的连接结构图。

图4为本发明静态制动力矩试验装置的结构示意图。

图5为图4中沿A-A截面的全剖视图。

图6为本发明惯性飞轮上离合器拨叉机构的结构示意图。

图7为图6的主视图（全剖视图）。

图8本发明升降平台的结构示意图。

图9图8的主视图（局部剖视）。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

如图1和图2所示，本实施例的安全制动器综合性能试验装置，包括底座8，底座8上固定有电机2，电机2采用变频电机，电机2的一端连接测速编码器1，电机2另一端为输出高速轴4，高速轴4上依次间隔安装有高速轴制动盘5，静态力矩测试装置13，多组惯性飞轮，每组惯性飞轮的惯量值不同，减速机7，减速机7输出的低速轴10上安装惯性飞轮6和低速轴制动盘11，低速轴制动盘11一侧设置有与其配合安装制动器，制动器安装于升降平台12上。高速轴4与低速轴10上分别通过多个间隔的支撑座9支撑。

见图3，电机2与测速编码器1的连接结构为：电机2一端伸出轴14上开有凹槽，测速编码器1一端安装于凹槽内，并通过螺钉15紧固，电机2与测速编码器1的连接处套置有橡胶固定环16；伸出轴14上还安装有锥形固定套17，起到保护的作用，随着电机的动作，通过测速编码器1可以同时测出转速，测量准确度高，采用加速度法，结合试验系统中所加载的惯性飞轮的惯量，计算出制动力矩。避免了现有技术中采用压力传感器和扭矩传感器的麻烦操作，使用方便，使用寿命长，精度高。

见图4和图5，静态力矩测试装置13的结构为：包括惯性飞轮6，惯性飞轮6的一侧机架上设置有液压装置13-9，液压装置13-9采用组合液压缸，通过双液压缸并联连接，其测量范围广，测量更精确；液压装置13-9通过滑动座13-11安装于机架上，液压装置13-9的活塞杆13-8端部通过螺栓13-6紧固液压推杆13-4一端，液压推杆13-4的另一端固定有齿形块13-3，惯性飞轮6上通过紧固件固定有齿形结构13-2，齿形结构13-2与齿形块13-3形成啮合传动；位于滑动座13-11上，还安装有支撑支架13-7，支撑支架13-7的端部通过销轴与液压推杆13-4中部连接，形成支点13-5。

见图6，惯性飞轮6所在高速轴4上，位于惯性飞轮6的一端安装有齿式离合器，齿式离合器包括两啮合连接的外齿结构13-14和内齿结构13-13，内齿结构13-13通过紧固件与惯性飞轮6的一端固连，外齿结构13-14上安装有控制齿式离合器离合的拨叉机构。根据实际应用的需要，通过拨叉机构有效的控制惯性飞轮6是否处于工作状态，使用灵活。

见图7，拨叉机构的结构为：包括操作手柄13-15，操作手柄13-15底部通过销轴13-19连接有连接件13-18，连接件13-18上套置有支杆13-20，支杆13-20穿入底部机架上的固定块13-26中，固定块13-26一侧设置有“Y”形架13-25；惯性飞轮6一侧安装有摩擦片13-21，摩擦片13-21外端面一侧固连的连接块13-22插入“Y”形架13-25的凹槽内，其横向方向并通过销轴13-27铰接，摩擦片13-21外端面的另一侧伸出轴杆13-23，轴杆13-23卡接于一支撑架13-24的U形槽内；位于齿式离合器的一侧为支撑座13-12，支撑座13-12的一端通过紧固件安装直角连接板13-17，直角连接板13-17上安装有两个接近开关13-16-1和接近开关13-16-2，接近开关13-16-1和接近开关13-16-2均为红外线传感器，当操作手柄13-15与接近开关接近时，接近开关感应工作。

见图8和图9，升降平台12的结构如下：包括底座12-6、底座12-6上通过支架固定一工作平台12-3，底座12-6与工作平台12-3之间设置有控制工作平台12-3升降的液压装置，液压装置为液压缸12-5，两个液压缸12-5间隔安装于底座12-6上，液压缸12-5的活塞杆与工作平台12-3抵接，还包括锁紧装置，锁紧装置结构为：支杆的前后两侧分别设置有固定板12-10，固定板12-10上设置有标尺12-11，便于精确工作平台3升降的所在高度，工作平台12-3底面延伸有与固定板12-10滑动的滑动板12-9，当工作平台12-3在液压装置的动力下升降置某一高度时，固定板12-10与滑动板12-9之间通过多组紧固件固定。工作平台12-3上均匀间隔设置有多条“T”形槽12-1，与“T”形槽12-1垂直方向上通过紧固件安装有“L”形固定件12-2。

拨叉机构的动作过程如下：

通过拨动操作手柄13-15，当操作手柄13-15与图示位置右侧的接近开关13-16-1接近，此时齿式离合器的内齿结构13-13和外齿结构13-14处于啮合状态，惯性飞轮6旋转，处于工作状态，由于惯性飞轮6与转轴（图示位置为高速轴4）一起旋转，从而带动转轴（图示位置为高速轴4）上的制动盘（图中未画出）旋转产生摩擦力，制动器工作，使电机停止工作，此时可以进行静态制动力矩的测量与计算；拨动操作手柄13-15，使操作手柄13-15与图示位置左侧的接近开关13-16-2接近，此时操作手柄13-15拨动外齿结构13-14向左移动，齿式离合器的内齿结构13-13和外齿结构13-14处于分离状态，惯性飞轮6不工作，处于空转状态，此时可以进行动态制动力矩的测试与计算。同时，操作手柄13-15的摆动（图示位置向左摆动），连接件13-18绕着销轴13-19逆时针旋转，带动支杆13-20向上移动，支杆13-20的向上移动，使固定块13-26与“Y”形架13-25同时绕着销轴13-27向上摆动，从而使卡接在“Y”形架13-25内的连接块13-22连同摩擦片13-21向上摆动，摩擦片13-21与惯性飞轮13-6接触，产生摩擦力，使惯性飞轮13-6停止空转。 

静态力矩测试装置的使用过程如下：

（1）当a口供油压时（此时为小力矩），活塞杆13-8向上升起，从而带动液压推杆13-4绕着支点13-5逆时针旋转，从而使与液压推杆13-4端部啮合传动的惯性飞轮6顺时针旋转，此时，通过操作与计算可以得出相对应的静态力矩；

（2）当为b口供油压时（此时为大力矩），活塞杆13-8向上升起，通过上述同样的操作方式，同时可在操作软件上显示出相对应的静态力矩；

（3）当为c口供油压时，活塞杆13-8向下移动（收回），液压推杆13-4绕着支点13-5顺时针旋转，从而使与液压推杆13-4端部啮合传动的惯性飞轮6逆时针旋转，此时，静态制动力矩试验复位，达到下一次静态制动力矩试验的装备状态。

通过拨叉机构与静态力矩测试装置的配合使用，方便的实现了静态力矩的测试装置在整套测试系统中的操作过程：通过拨动操作手柄13-15，当操作手柄13-15与图示位置右侧的接近开关13-16-1接近，此时齿式离合器的内齿结构13-13和外齿结构13-14处于啮合状态，惯性飞轮6处于工作状态，由于惯性飞轮6与转轴（图示位置为高速轴4）连为一体，带动转轴（图示位置为高速轴4）旋转；同时，传感器13-11感应到齿式离合器已完全啮合，启动液压系统，控制液压装置13-9动作，根据实际力矩的大小，选择相适应的液压缸，使活塞杆13-8向上升起，从而带动液压推杆13-4绕着支点13-5逆时针旋转，从而使与液压推杆13-4端部啮合传动的惯性飞轮13-6顺时针旋转，惯性飞轮13-6的旋转，带动制动盘（或者制动轮）旋转，此时制动器夹紧制动偶件（图中未画出），当液压推杆4的推力达到一定值时，制动偶件（图中未画出）克服制动摩擦力，制动偶件（图中未画出）在制动器上所产生的相对运动，此时，当感应开关检测到惯性飞轮6已经发生转动，液压系统断电，与此同时通过计算与测量可以方便的得出制动力矩。

升降平台的工作原理为：

根据不同规格的制动器，将制动器通过紧固件固定于工作平台12-3上的“T”形槽12-1内，具体位置可以沿“T”形槽12-1的水平方向或者垂直于“T”形槽12-1方向移动，其安装可以通过“L”形固定件12-2调整与安装；根据制动器实际应用中所需要的高度位置，控制液压缸12-5工作，使液压缸12-5的活塞杆向上伸出，活塞杆的伸出将工作平台12-3在高度方向上升起，并可以通过标尺12-11精确确定高度值，当达到所需高度位置时，液压缸12-5停止工作，此时利用多组螺栓12-8与销轴12-7将固定板12-10与滑动板12-9连接紧固。即完成了本发明升降平台的上升工作，采用相同的方法，当液压缸12-5控制其活塞杆向下缩回时，可以完成升降平台的下降工作。操作方便，稳定可靠。

本发明实际工作过程中：

根据被试验制动器的不同类型和规格，首先操作升降平台12，调整升降平台12的高度，控制制动器的安装中心高；然后根据被试制动器的额定制动力矩，选择高速轴4试验还是低速轴10试验，当额定制动力矩不大于30000Nm时，位于减速机7左侧的离合器3脱离，低速轴10试验系统脱离高速轴4，此时在高速轴4处进行制动器的动态制动力矩试验，当额定制动力矩大于30000Nm时，低速轴10试验系统通过位于减速机7左侧的离合器3与减速机7结合，此时在低速轴系统进行制动器的动态制动力矩试验。

动态制动力矩试验时，通过操作手柄13-15使惯性飞轮6脱离高速轴4，左侧的接近开关13-16-2与操作手柄13-15接近，系统感知静态制动力矩试验装置已经脱离，此时电机2在预设的参数下运转，达到设定转速后，电机2失电，同时制动器也失电上闸，制动器的摩擦片夹紧制动偶件，在制动摩擦力的作用下，高速轴4慢慢减速停止。通过在不同时刻速度的变化及转动惯量的数值，控制系统自动计算出动态制动力矩。

静态制动力矩试验时，通过拨叉机构，操作手柄13-15拨动右侧接近开关13-16-1，此时齿式离合器与惯性飞轮6结合，通过右侧的接近开关13-16-1的作用，系统感应到处于静态制动力矩试验状态，电机2将不能启动。通过启动液压系统，控制液压装置13-9供给液压油，使静态力矩测试装置动作，从而完成静态制动力矩试验。

本发明在试验装置上设置了多重电气联锁保护和机械联锁保护，静态制动力矩试验和动态制动力矩试验通过接近开关电气互锁，不能同时进行；高速轴试验和低速轴试验通过离合器机械互锁，二者只能进行一种试验；静态制动力矩试验装置准备不到位，液压系统不启动，不能进行试验。同时制动器液压升降平台也有多重机械联锁和电气联锁，惯性飞轮也有固定装置，使系统安全，不易误操作，保护设备和人身安全。

由于安全制动器安装于低速轴上，制动过程对试验台结构和基础的冲击大；制动盘直径大，一般在1600～3150mm之间，部分特殊产品（如升船机）上可能达到10000mm以上；制动初转速低，正常制动时初转速接近零，紧急制动时也仅是高速轴转速的几十分之一，或更小；与高速轴工作制动器的结构不同，安装方式也不同，两者的结构不同决定了测试方法和手段也不尽相同。所以，用高速轴制动器的试验台不能进行安全制动器试验，必须要有专用的安全制动器试验系统。 

本发明所述的安全制动器，其安全制动器又称低速轴制动器和紧急制动器，在减速机7输出的低速轴10上安装低速轴制动盘11，或者在低速轴10所连接卷筒轴或通过卷筒一端的法兰盘上安装制动器，当起升机构的传动链某一环节出现故障或工作制动器失效时，能及时将起重机所吊物品制动和保持住，从而有效的避免物品突然坠落的重大事故的发生。避免了现有技术中将制动轮或者制动盘安装于高速轴上，存在较大安全隐患的缺陷，提高了安全性。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。 

Claims (9)

1.一种安全制动器综合性能试验装置，其特征在于：包括底座（8），所述底座（8）上固定有电机（2），所述电机（2）的一端连接测速编码器（1），所述电机（2）另一端为输出高速轴（4），所述高速轴（4）上依次间隔安装有高速轴制动盘（5），静态力矩测试装置，多组惯性飞轮，减速机（7），所述减速机（7）输出的低速轴（10）上安装惯性飞轮（6）和低速轴制动盘（11），所述低速轴制动盘（11）一侧设置有与其配合安装制动器，所述制动器安装于升降平台（12）上；所述静态力矩测试装置的结构为：包括惯性飞轮（6），所述惯性飞轮（6）的一侧机架上设置有液压装置（13-9），所述液压装置（13-9）通过滑动座（13-11）安装于机架上，所述液压装置（13-9）的活塞杆（13-8）端部通过螺栓（13-6）紧固液压推杆（13-4）一端，所述液压推杆（13-4）的另一端固定有齿形块（13-3），所述惯性飞轮（6）上通过紧固件固定有齿形结构（13-2），所述齿形结构（13-2）与齿形块（13-3）形成啮合传动；位于滑动座（13-11）上，还安装有支撑支架（13-7），所述支撑支架（13-7）的端部通过销轴与液压推杆（13-4）中部连接，形成支点（13-5）。

2.如权利要求1所述的安全制动器综合性能试验装置，其特征在于：所述电机（2）与测速编码器（1）的连接结构为：所述电机（2）一端伸出轴（14）上开有凹槽，所述测速编码器（1）一端安装于所述凹槽内，并通过螺钉（15）紧固，所述电机（2）与测速编码器（1）的连接处套置有橡胶固定环（16）；所述伸出轴（14）上还安装有锥形固定套（17）。

3.如权利要求1所述的安全制动器综合性能试验装置，其特征在于：所述液压装置（13-9）采用组合液压缸，通过双液压缸并联连接。

4.如权利要求1所述的安全制动器综合性能试验装置，其特征在于：所述惯性飞轮（6）所在高速轴（4）上，位于惯性飞轮（6）的一端安装有齿式离合器，所述齿式离合器包括两啮合连接的外齿结构（13-14）和内齿结构（13-13），内齿结构（13-13）通过紧固件与惯性飞轮（6）的一端固连，所述外齿结构（13-14）上安装有控制齿式离合器离合的拨叉机构。

5.如权利要求4所述的安全制动器综合性能试验装置，其特征在于：所述拨叉机构的结构为：包括操作手柄（13-15），所述操作手柄（13-15）底部通过销轴（13-19）连接有连接件（13-18），所述连接件（13-18）上套置有支杆（13-20），所述支杆（13-20）穿入底部机架上的固定块（13-26）中，所述固定块（13-26）一侧设置有“Y”形架（13-25）；惯性飞轮（6）一侧安装有摩擦片（13-21），所述摩擦片（13-21）外端面一侧固连的连接块（13-22）插入“Y”形架（13-25）的凹槽内，其横向方向并通过销轴（13-27）铰接，所述摩擦片（13-21）外端面的另一侧伸出轴杆（13-23），所述轴杆（13-23）卡接于一支撑架（13-24）的U形槽内；位于齿式离合器的一侧为支撑座（13-12），所述支撑座（13-12）的一端通过紧固件安装直角连接板（13-17），所述直角连接板（13-17）上安装有两个接近开关（13-16-1）和接近开关（13-16-2），所述接近开关（13-16-1）和接近开关（13-16-2）均为红外线传感器，当操作手柄（13-15）与接近开关接近时，接近开关感应工作。

6.如权利要求1所述的安全制动器综合性能试验装置，其特征在于：所述升降平台（12）的结构如下：包括底座（12-6），所述底座（12-6）上通过支架固定一工作平台（12-3），所述底座（12-6）与工作平台（12-3）之间设置有控制工作平台（12-3）升降的液压装置，还包括锁紧装置，所述锁紧装置结构为：支杆的前后两侧分别设置有固定板（12-10），所述工作平台（12-3）底面延伸有与固定板（12-10）滑动的滑动板（12-9），当工作平台（12-3）在液压装置的动力下升降至某一高度时，固定板（12-10）与滑动板（12-9）之间通过多组紧固件固定。

7.如权利要求6所述的安全制动器综合性能试验装置，其特征在于：所述工作平台（12-3）上均匀间隔设置有多条“T”形槽（12-1），与所述“T”形槽（12-1）垂直方向上通过紧固件安装有“L”形固定件（12-2）。

8.如权利要求6所述的安全制动器综合性能试验装置，其特征在于：所述液压装置为液压缸（12-5），两个液压缸（12-5）间隔安装于底座（12-6）上，液压缸（12-5）的活塞杆与工作平台（12-3）抵接。

9.如权利要求6所述的安全制动器综合性能试验装置，其特征在于：所述固定板（12-10）上设置有标尺（12-11）。

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