CN102963790A - 摩擦式提升机盘式制动闸制动性能检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种摩擦式提升机盘式制动闸制动性能检测装置，摩擦滚筒的轴端上安装速度光电编码器，速度光电编码器连接数据检测处理与控制中心的可编程控制器，电涡流位移传感器安装在盘式制动闸的蝶形弹簧筒体上，电涡流位移传感器的端面与制动闸瓦最大磨损后的端面保持同一平面。既可应用于矿山摩擦式提升机上，也可应用于矿山缠绕式提升机以及其它依靠盘式制动闸作为制动器件的机械设备上。

Description

摩擦式提升机盘式制动闸制动性能检测装置

技术领域

本发明涉及一种矿山提升机机电液一体化控制领域的检测装置，尤其涉及一种摩擦式提升机盘式制动闸制动性能检测装置。

背景技术

摩擦式提升机属于位式机械设备，一旦失去可靠的制动，就会产生自旋转、滑绳等现象，发生提升机过卷、过放等重大事故。矿山摩擦式提升机普遍使用盘式制动闸作为制动器件，盘式制动闸利用蝶形弹簧预压缩产生制动力，靠制动油压再次压缩松闸。摩擦式提升机在完全制动时制动油压为零，盘式制动闸依靠蝶形弹簧预压缩施加正压力给制动盘，制动盘产生摩擦力，形成制动力矩。摩擦式提升机在运行期间，盘式制动闸在制动油压作用下，预压缩的蝶形弹簧再次被压缩，使盘式制动闸与制动盘之间产生一定的间隙。保证盘式制动闸具有良好的制动性能，是提升机安全可靠运行的关键。摩擦式提升机必须具有足够的制动力矩，即要求制动力矩既不能过大，也不能过小，过大会造成提升机急剧减速，容易出现滑绳、断绳等机械事故，过小则不能有效减速 ，容易出现提升机过卷、过放事故。盘式制动闸对提升机制动盘产生正压力，而后形成摩擦力才产生提升机制动力矩，受现场环境因素影响，摩擦系数也是一个变数。提升机提升负荷变化较大、运行方式变化时，需要的制动力矩也需要变化，有的提升机为了产生可调的制动力矩，设计了有限的二级制动功能，但又为了提升机接近终端时的安全制动，提升机到达井口时，还必须解除二级制动功能，因此，具有良好的制动性能和制动力矩可调整性，也是提升机安全可靠运行的重要保证。盘式制动闸是保障摩擦式提升机安全运行的关键部件，《煤矿安全规程》要求，提升机必须装设闸间隙保护装置，当闸间隙超过规定值时，能自动报警或自动断电；盘式制动闸第一级由保护回路断电时起至制动闸瓦接触到制动盘上的空动时间不得超过0.3s；盘式制动闸的制动闸瓦与制动盘之间的间隙应不大于2mm；提升机的盘式制动闸制动时，所产生的力矩与实际提升最大静荷重旋转力矩之比K值不得小于3。对质量模数较小的提升机，上提重载盘式制动闸的制动减速度超过《煤矿安全规程》第433条所规定的限值时，可将保险闸的K值适当降低，但不得小于2。凿井时期，升降物料用的提升机K值不得小于2；计算提升机制动力矩时，盘式制动闸和制动盘之间的摩擦系数应根据实测确定，一般采用0.29～0.35；新安装的矿井提升机投入运行后，必须每年进行１次检查，每３年进行１次测试，检查验收和测试内容包括检查盘式制动闸的各部间隙及连接、固定情况，并验算提升机制动力矩和防滑条件、测试盘式制动闸空动时间和制动减速度、测试盘式制动闸的贴闸压力等内容。受盘式制动闸制动闸瓦磨损等因素影响，盘式制动闸与制动盘之间间隙需要调整时，只能有人工完成，并且盘式制动闸的制动正压力也是固定不可调整的，当提升机制动减速度不能满足要求时，采用二级制动也有很大的局限性。因此，实时检测盘式制动闸的制动性能，在线调整盘式制动闸的制动性能指标，是摩擦式提升机安全可靠制动的关键技术。

中国实用新型专利“盘式制动闸状态监测及事故记录仪”(申请号：94242750.5；公开号：CN2208701Y)利用压力应变片将盘式制动闸正压力信号转换为电信号，通过模数变换和单片机显示盘式制动闸正压力。这种方法实际检测的是盘式制动闸连接螺栓的拉压力，不能实际反映提升机实际制动力矩。

中国实用新型专利“盘式制动闸状态监测装置”(专利号：ZL93237335.6；授权公告号：CN2173733Y)利用液压传感器检测油管压力，通过和盘式制动闸油缸作用面积相乘来计算盘式制动闸正压力，同时利用镶嵌在盘式制动闸制动闸板中的金属传感器和制动盘的接触来监测盘式制动闸的行程时间。

中国发明专利“大型制动器制动力矩渐开线形测量装置”（专利号：ZL200710025204.0；授权公告号：CN100460844C）利用固定在提升机制动盘上的渐开线承压件与千斤顶相互作用，通过检测提升机制动盘缓慢转动时的千斤顶油压信号，来计算盘式制动闸与提升机制动盘之间的摩擦力。这种测量装置需要一套附属装置分别安装在提升机制动盘和固定基座上，在静态下、定期测量盘式制动闸与提升机制动盘之间的摩擦力。

中国发明专利“制动状态下监测制动正压力的盘式制动闸”（专利号：ZL200710025205.5，授权公告号：CN100467899C）提出了在盘式制动闸内设置承拉套筒，承拉套筒表面贴电阻应力片的方式来检测盘式制动闸受力部件的拉力，以此换算为盘式制动闸正压力，通过乘以固定的摩擦系数来验算提升机制动力矩。

中国发明专利“盘式制动闸制动性能检测方法及装置”（专利号：ZL200710022013.9，授权公告号：CN100526833C）在盘式制动闸蝶形弹簧后端设置压力传感器来检测、换算盘式制动闸产生的正压力，与前述几种专利所述的方法具有一定的相似性。在盘式制动闸支架上安装轴向接触式霍尔位移传感器检测盘式制动闸空动时间，同时参考测速发电机输出电压来计算盘式制动闸制动减速度值。

目前，国内科研工作者研制了多种方法的提升机盘式制动闸制动力或制动力矩的检测装置，但现在还没有形成高精度、高可靠性、成熟的检测方案和装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种摩擦式提升机盘式制动闸制动性能检测装置，能够在线实时检测盘式制动闸实际产生的制动力矩、调整盘式制动闸与制动盘之间间隙和提升机制动力矩、实施多级制动、检测盘式制动闸空动时间、检测盘式制动闸蝶形弹簧疲劳程度、判断制动闸瓦磨损程度、检测提升机制动盘偏摆等性能数据，确保盘式制动闸具有完备的制动性能，保障提升机制动性能可靠。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种摩擦式提升机盘式制动闸制动性能检测装置，包括摩擦滚筒和盘式制动闸，摩擦滚筒的两端设有制动盘，制动盘上安装盘式制动闸，摩擦滚筒连接提升机电动机，其特征是：摩擦滚筒的轴端上安装速度光电编码器，速度光电编码器连接数据检测处理与控制中心的可编程控制器，电涡流位移传感器安装在盘式制动闸的蝶形弹簧筒体上，电涡流位移传感器的端面与制动闸瓦最大磨损后的端面保持同一平面。

根据所述的摩擦式提升机盘式制动闸制动性能检测装置，其特征是：所述盘式制动闸包括调整螺母、盘式制动闸壳体、制动闸瓦，步进电动机安装在盘式制动闸壳体上，步进电动机通过齿轮与调整螺母啮合，步进电动机可以根据数据检测处理与控制中心指令要求调整制动闸瓦与制动盘之间的间隙。

根据所述的摩擦式提升机盘式制动闸制动性能检测装置，其特征是：所述数据检测处理与控制中心由可调闸信号、制动油压信号、提升负荷电流信号、制动闸瓦位移信号、可调闸光电编码器、步进电动机控制信号、警铃、交流V电源、人机界面、制动力矩测试开关、间隙调整开关、制动力矩自动调整开关、可编程控制器组成，实现数据的检测与输出控制。

根据所述的摩擦式提升机盘式制动闸制动性能检测装置，其特征是：所述装置的液压系统叶片泵、液压系统电动机、电液比例调压装置、液压传感器、二位三通电磁阀、可调闸信号组成，根据数据检测处理与控制中心输入的可调闸信号，为盘式制动闸输出压力大小可调的制动油压，同时向数据检测处理与控制中心反馈液压系统制动油压的大小。

根据所述的摩擦式提升机盘式制动闸制动性能检测装置，其特征是：所述数据检测处理与控制中心通过检测提升机速度、提升负荷、制动闸瓦与制动盘间隙、制动油压等有关数据，进行逻辑判断和数据计算处理，在线实时检测盘式制动闸实际产生的制动力矩、调整盘式制动闸与制动盘的间隙和提升机制动力矩、检测盘式制动闸空动时间、检测盘式制动闸的蝶形弹簧疲劳程度、对提升机实施多级制动、判断提升机制动盘偏摆数据，确保盘式制动闸具有完备的制动性能，保障提升机制动可靠。

根据所述的摩擦式提升机盘式制动闸制动性能检测装置，其特征是：所述调整制动闸瓦与制动盘之间的间隙调整方式为手动或自动。

本发明的有益效果在于：本专利在线实时检测盘式制动闸空动时间，动态分析、判断提升机制动盘偏摆数据，检测盘式制动闸蝶形弹簧疲劳强度，判断制动闸瓦磨损程度和贴闸油压；通过对提升机变位质量和制动减速度趋势分析，在线检测提升机实际制动力矩，根据提升负荷、提升行程的检测，在线实时调整盘式制动闸制动力以及制动闸瓦与制动盘之间间隙，能够有效实施多级制动方式；能够有效实时检测盘式制动闸制动性能指标，在线调节盘式制动闸制动性能。本发明检测方案有效可靠，装置简单可行，检测精度高，控制性能可靠，具有极大的推广应用性。既可应用于矿山摩擦式提升机上，也可应用于矿山缠绕式提升机以及其它依靠盘式制动闸作为制动器件的机械设备上。

附图说明

图1是本发明的提升机盘式制动闸工作示意图。

图2是本发明的可调盘式制动闸机械结构原理图。

图3是本发明的可调盘式制动闸液压系统示意图。

图4是本发明的数据检测处理与控制中心电气原理图。

附图中： 1、摩擦滚筒；2、制动盘；3、提升机电动机；4、速度光电编码器；5、盘式制动闸；5.1、盘式制动闸端盖，5.2、进油端盖；5.3、进油咀；5.4、泄油咀；5.5、调整螺母；5.6、连接螺栓；5.7、连接螺栓筒体；5.8、活塞；5.9、油缸；5.10、盘式制动闸壳体；5.11、蝶形弹簧；5.12、蝶形弹簧筒体；5.13、制动闸瓦；5.14、蝶形弹簧基座；6、电涡流位移传感器；7、步进电动机；8、油箱；9、粗过滤器；10、叶片泵；11、液压系统电动机；12、精过滤器；13、电液比例调压装置；14、液压传感器；15、二位三通电磁阀；16、油管；17、可调闸信号；18、制动油压信号；19、提升负荷电流信号；20、制动闸瓦位移信号；21、可调闸光电编码器；22、步进电动机控制信号；23、警铃；24、交流220V电源；25、人机界面；26、制动力矩测试开关；27、间隙调整开关；28、制动力矩自动调整开关；29、可编程控制器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明：

本发明的实施方案如图1、2、3、4所示，一种摩擦式提升机盘式制动闸制动性能检测装置，包括摩擦滚筒1和盘式制动闸5，摩擦滚筒1的两端设有制动盘2，制动盘2上安装盘式制动闸5，摩擦滚筒1连接提升机电动机3，其特征是：摩擦滚筒1的轴端上安装速度光电编码器4，速度光电编码器4连接数据检测处理与控制中心的可编程控制器29，电涡流位移传感器6安装在盘式制动闸5的蝶形弹簧筒体5.12上，电涡流位移传感器6的端面与制动闸瓦5.13最大磨损后的端面保持同一平面。根据所述的摩擦式提升机盘式制动闸制动性能检测装置，其特征是：所述盘式制动闸5包括调整螺母5.5、盘式制动闸壳体5.10、制动闸瓦5.13，步进电动机7安装在盘式制动闸壳体5.10上，步进电动机7通过齿轮与调整螺母5.5啮合，步进电动机7可以根据数据检测处理与控制中心指令要求调整制动闸瓦5.13与制动盘2之间的间隙。根据所述的摩擦式提升机盘式制动闸制动性能检测装置，其特征是：所述数据检测处理与控制中心由可调闸信号17、制动油压信号18、提升负荷电流信号19、制动闸瓦位移信号20、可调闸光电编码器21、步进电动机控制信号22、警铃23、交流220V电源24、人机界面25、制动力矩测试开关26、间隙调整开关27、制动力矩自动调整开关28、可编程控制器29组成，实现数据的检测与输出控制。根据所述的摩擦式提升机盘式制动闸制动性能检测装置，其特征是：所述装置的液压系统叶片泵10、液压系统电动机11、电液比例调压装置13、液压传感器14、二位三通电磁阀15、可调闸信号17组成，根据数据检测处理与控制中心输入的可调闸信号17，为盘式制动闸5输出压力大小可调的制动油压，同时向数据检测处理与控制中心反馈液压系统制动油压的大小。根据权利要求1或2所述的摩擦式提升机盘式制动闸制动性能检测装置，其特征是：所述数据检测处理与控制中心通过检测提升机速度、提升负荷、制动闸瓦与制动盘间隙、制动油压等有关数据，进行逻辑判断和数据计算处理，在线实时检测盘式制动闸5实际产生的制动力矩、调整盘式制动闸5与制动盘2的间隙和提升机制动力矩、检测盘式制动闸5空动时间、检测盘式制动闸5的蝶形弹簧5.11疲劳程度、对提升机实施多级制动、判断提升机制动盘2偏摆数据，确保盘式制动闸5具有完备的制动性能，保障提升机制动可靠。根据所述的摩擦式提升机盘式制动闸制动性能检测装置，其特征是：所述调整制动闸瓦5.13与制动盘2之间的间隙调整方式为手动或自动。

本发明专利的技术方案如下：

图1是本发明的提升机盘式制动闸工作示意图，图1中，摩擦滚筒1与提升机电动机3固定联接，同步旋转，其周边搭覆钢丝绳，钢丝绳两端连接提升容器，依靠钢丝绳与摩擦滚筒1之间的摩擦力带动提升容器上下往复运行；制动盘2为一圆环钢板，固定在摩擦滚筒1上，由盘式制动闸5通过制动闸瓦5.13施加压力，形成摩擦力，产生制动力矩；提升机电动机3用来输出转矩，拖动摩擦滚筒1旋转；速度光电编码器4与摩擦滚筒1轴端连接，同步旋转，选用型号为欧姆龙E6B2-CWZ6C 1000P/R，A、B两相输出给数据检测处理与控制中心的FX2N-64MT可编程控制器29的X0、X1端子，利用FX2N-64MT可编程控制器29内部的C251高速计数器计数，计算摩擦滚筒1线速度和提升行程，其中摩擦滚筒1线速度就是提升机速度；盘式制动闸5一般成对使用，使用对数根据提升机所需要的制动力矩进行配置，盘式制动闸5依靠蝶形弹簧5.11预压缩施加正压力给制动盘2，产生摩擦力，形成制动力矩；电涡流位移传感器6安装于盘式制动闸5的蝶形弹簧筒体5.12上，其端面与制动闸瓦5.13最大磨损后的端面保持同一平面，以此固定电涡流位移传感器6的安装位置，此时电涡流位移传感器6端面距离制动盘2的距离为制动闸瓦5.13的允许磨损厚度，电涡流位移传感器6随蝶形弹簧筒体5.12往复移动，其端面和制动盘2之间的距离变化量，即为盘式制动闸5的制动闸瓦5.13与制动盘2之间的间隙，在制动闸瓦5.13固定不动并与制动盘2保持一定间隙的情况下，检测制动闸瓦5.13与制动盘2之间的间隙变化，判断制动盘2的偏摆。在制动油压小于残压并且可调闸信号17输出为零的条件下，如果制动闸瓦5.13与制动盘2之间的间隙为0，则此时判断制动闸瓦5.13磨损到最大程度；步进电动机7安装于盘式制动闸壳体5.10上，通过齿轮和盘式制动闸5的调整螺母5.5啮合，在制动闸瓦5.13与制动盘2之间保持一定间隙的条件下，步进电动机7根据数据检测处理与控制中心指令要求，调整制动闸瓦5.13与制动盘2之间的间隙。

矿山摩擦式提升机普遍使用盘式制动闸5作为制动器件，盘式制动闸利用蝶形弹簧5.11预压缩产生制动力，靠制动油压再次压缩松闸。摩擦式提升机在完全制动时制动油压为零，盘式制动闸5依靠蝶形弹簧5.11预压缩施加正压力给制动盘2，制动盘2产生摩擦力，形成制动力矩。摩擦式提升机在运行期间，盘式制动闸5在制动油压作用下，预压缩的蝶形弹簧5.11再次被压缩，使制动闸瓦5.13与制动盘2之间产生一定的间隙，《煤矿安全规程》要求盘式制动闸5的制动闸瓦5.13与制动盘2之间的间隙应不大于2mm，同时要求对提升机产生一定的制动力矩，保证盘式制动闸5具有良好的制动性能，是提升机安全可靠运行的关键。

图2是本发明的可调盘式制动闸机械结构原理图，图2中，盘式制动闸端盖5.1用来防止灰尘进入盘式制动闸5内部；进油端盖5.2端面利用多条螺栓和油缸5.9紧固在一起，上方开有进油孔，压力油经过进油咀5.3进入油孔，继而进入油缸5.9和活塞5.8之间的空腔内，油缸5.9两侧镶有两道唇形密封，防止泄油，下方开有泄油孔，油缸5.9和活塞5.8之间的压力油一旦通过密封渗透到蝶形弹簧5.11空腔，则通过此泄油孔排出到外界，防止渗油污染制动闸瓦5.13；进油咀5.3与进油端盖5.2通过螺纹连接，和进油孔相通，外接盘式制动闸液压系统油管16；泄油咀5.4与进油端盖5.2通过螺纹连接，和泄油孔相通，外接费油回收装置；调整螺母5.5内表面和油缸5.9装配在一起，外表面利用螺纹和盘式制动闸壳体5.10内螺纹连接，在制动闸瓦5.13和制动盘2之间保持间隙的情况，利用调整螺母5.5调整制动闸瓦5.13和制动盘2之间的间隙大小；连接螺栓5.6利用螺纹和蝶形弹簧筒体5.12连接，以一定扭矩预紧蝶形弹簧5.11；活塞5.8作为制动油压的作用面，产生正压力；油缸5.9储存一定容积的压力油，使制动闸瓦5.13和制动盘2之间保持一定的间隙；盘式制动闸壳体5.10为不可动件，固定在盘式制动闸5基座上，其上配置放气孔，以便蝶形弹簧5.11被压缩时排出蝶形弹簧筒体5.12和油缸5.9之间的空气；蝶形弹簧5.11有多片叠放在一起，根据提升机制动力矩产生一定的预压缩量，作用在制动盘2上，提升机运行时，蝶形弹簧5.11继续被压缩，使制动闸瓦5.13和制动盘2之间保持一定的间隙；蝶形弹簧筒体5.12作为蝶形弹簧5.11承压构件，其上装配制动闸瓦5.13，作用于制动盘2，产生一定的摩擦力；制动闸瓦5.13为复合材料，耐磨、摩擦系数高，具有一定的厚度，直接和制动盘2接触，产生摩擦力，制动闸瓦5.13受材料成分、污染、温度等因素影响时，其与制动盘2之间的摩擦系数容易发生变化，受磨损等因素影响，其厚度逐渐减小，与制动盘2之间的间隙逐渐增大，因此需要调整。当制动闸瓦5.13厚度减小到一定程度时，必须更换新的制动闸瓦，防止盘式制动闸5制动失效；蝶形弹簧基座5.14用来稳固蝶形弹簧5.11。

摩擦式提升机完全制动时，通入进油咀5.3的制动油压为0，通常受电液比例调压装置13非理想化影响，制动油压通常保持一定数值，标准规定小于0.3mpa，此制动油压也称为残压，制动闸瓦5.13在蝶形弹簧5.11预压缩变形能量下，施加正压力于制动盘2上，并保持提升机具有足够的制动力矩。此时，电涡流位移传感器6与制动盘2之间保持一定间隙，制动闸瓦5.13与制动盘2之间间隙为0。当摩擦式提升机解除完全制动时，进油咀5.3通入制动油压，制动油压作用在活塞5.8上，活塞5.8作用于连接螺栓5.6，连接螺栓5.6拉动蝶形弹簧筒体5.12，蝶形弹簧筒体5.12压缩蝶形弹簧5.11，当蝶形弹簧5.11被压缩到一定程度，即制动闸瓦5.13施加给制动盘2的正压力为0时，此时的制动油压为贴闸油压。提升机运行时，制动盘2处于旋转状态，制动闸瓦5.13与制动盘2之间需要保持一定间隙，此时，通入进油咀5.3的制动油压进一步升高，蝶形弹簧5.11继续被压缩，制动闸瓦5.13和制动盘2之间保持一定间隙。当制动盘2和制动闸瓦5.13之间达到规定最大间隙时，此时通入进油咀5.3的制动油压为最大敞闸油压。电涡流位移传感器6安装于蝶形弹簧筒体5.12外壳上，随制动闸瓦5.13移动而移动，当电涡流位移传感器6和制动盘2之间间隙变化时，电涡流位移传感器6输出的制动闸瓦位移信号20也呈比例变化，变化的制动闸瓦位移信号20即反映制动闸瓦5.13与制动盘2之间的间隙。通常，制动盘2受加工、使用等因素影响，制动盘2盘面并不能保持一个绝对平面，总有一定的偏摆量，这个偏摆量对盘式制动闸5制动性能有一定影响，在蝶形弹簧5.11被压缩量不变化的情况下，电涡流位移传感器6检测到的制动闸瓦5.13与制动盘2之间的间隙变化，就能反映制动盘2的偏摆，制动盘2偏摆量过大，就不能保证提升机正常运行。进油咀5.3通入一定的制动油压，蝶形弹簧5.11的变形量也就一定，即蝶形弹簧5.11预计变形量，当电涡流位移传感器6检测到蝶形弹簧5.11的变形量超过预计变形量时，此时就可判断蝶形弹簧5.11处于疲劳状态。受制动力矩调整、制动闸瓦5.13磨损等因素影响，制动闸瓦5.13与制动盘2之间的间隙通常需要进行调整，制动闸瓦5.13与制动盘2之间的间隙调整通过调整螺母5.5完成。当制动闸瓦5.13与制动盘2处于制动状态时，蝶形弹簧5.11变形能量通过蝶形弹簧基座5.14、油缸5.9作用到调整螺母5.5与盘式制动闸壳体5.10的螺纹副上，此时不能调整制动闸瓦5.13与制动盘2之间的间隙，当制动闸瓦5.13与制动盘2之间具有一定间隙时，蝶形弹簧5.11变形能量不再作用于调整螺母5.5与盘式制动闸壳体5.10之间的螺纹副上，此时可通过调整螺母5.5与制动闸壳体5.10之间的螺纹副位移，调整制动闸瓦5.13与制动盘2之间的间隙，调整螺母5.5与步进电动机7通过齿轮啮合，步进电动机7在数据检测处理与控制中心的步进电动机控制信号指令下，通过旋转，带动调整螺母5.5与盘式制动闸壳体5.10之间的螺纹副运动。

图3是本发明的可调盘式制动闸液压系统示意图，图3中，油箱8用来存储一定的液压油；粗过滤器9除去进入油泵10油液中的一些悬浮物；叶片泵10在液压系统电动机11拖动下，根据电液比例调压装置13的调定压力，输出一定压力和流量的制动油压；液压系统电动机11为叶片泵10提供动力；精过滤器12除去叶片泵10输出压力油中的更小杂质颗粒；电液比例调压装置13在叶片泵10工作的情况下，根据数据检测处理与控制中心输入的0～10V可调闸信号17，调定液压系统制动油压，系统最小制动油压为0，最大制动油压取决于提升机需要配置的提升力矩；液压传感器14用来检测进入盘式制动闸5的制动油压大小，根据压力量程输出0～10V模拟电压信号，有数据检测处理与控制中心的FX2N-64MT可编程控制器29读取，变换为制动力信号；二位三通电磁阀15负责盘式制动闸5油路的通断；油管16连接盘式制动闸5的进油咀5.3；可调闸信号17有数据检测处理与控制中心根据控制要求生成，为0～10V模拟电压信号，输出给电液比例调压装置13中的一个电磁线圈，调定可调盘式制动闸液压系统制动油压，控制盘式制动闸5的动作。

本发明专利中，盘式制动闸5的制动油压来自可调盘式制动闸液压系统，可调盘式制动闸液压系统的制动油压有叶片泵10产生，通过二位三通阀15、油管16进入盘式制动闸5油缸59中。盘式制动闸5的制动油压高低可调节，制动油压调节有电液比例调压装置13完成，当可调闸信号17为0时，液压系统制动油压为0，通常受电液比例调压装置内部阻尼影响，在可调闸信号17为0的情况下，液压系统保持一定的残压，当可调闸信号17升高时，液压系统制动油压也同步跟随升高。

图4是本发明的数据检测处理与控制中心，速度光电编码器4与摩擦滚筒1轴端连接，同步旋转，选用型号为欧姆龙E6B2-CWZ6C 1000P/R，其A、B两相输出给数据检测处理与控制中心的FX2N-64MT可编程控制器29的X0、X1端子，利用FX2N-64MT可编程控制器29内部的C251高速计数器计数，计算摩擦滚筒1线速度和提升行程，其中摩擦滚筒1线速度就是提升机速度；可调闸信号17有FX2N-64MT可编程控制器29的FX2N-4DA数模转换模块输出，其大小与可调闸光电编码器21输出脉冲数量呈正比，在制动力矩自动调整状态时可自动按系数调整；制动油压信号18为0～10V模拟电压信号，有液压传感器14输出，输入给FX2N-64MT可编程控制器29的FX2N-4AD四通道模拟输入模块，转换为液压系统制动油压信号；提升负荷电流信号19为4～20MA电流信号，取自提升机电动机3定子电流，输入给FX2N-64MT可编程控制器29的FX2N-4AD四通道模拟输入模块，以此计算提升机提升负荷，提升负荷电流信号幅值正比反映提升负荷大小；制动闸瓦位移信号20为4～20MA电流信号，有电涡流位移传感器6输出，输入给FX2N-64MT可编程控制器29的FX2N-4AD四通道模拟输入模块，以此检测制动闸瓦5.13与制动盘2之间的间隙大小，电流信号幅值正比反映制动闸瓦5.13与制动盘2之间的间隙；可调闸光电编码器21型号为欧姆龙E6B2-CWZ6C 1000P/R，与提升机操作手柄连接，有操作人员推动同步旋转，输出光电脉冲给数据检测处理与控制中心的FX2N-64MT可编程控制器29的X2端子，利用FX2N-64MT可编程控制器29内部的C1计数器计数，累积的脉冲个数换算出可调闸信号17；步进电动机控制信号22根据盘式制动闸5的个数，多路配置，在制动闸瓦5.13和制动闸盘2之间保持间隙的条件下，分别调整对应制动闸瓦5.13与制动闸盘2之间的间隙大小，每个脉冲步距为0.01MM；警铃23为报警信号，当盘式制动闸5制动力矩不足、空动时间超限、蝶形弹簧5.11疲劳、制动盘2偏摆数据过大、提升机减速度过大等性能数据异常时，进行报警提示；交流220V电源24输入给数据检测处理与控制中心的FX2N-64MT可编程控制器29，作为供电电源；人机界面25为F940GOT触摸屏，通过编程，与FX2N-64MT可编程控制器通讯，显示、存储盘式制动闸5性能数据；制动力矩测试开关26输入给 FX2N-64MT可编程控制器29的X端子，接通时，数据检测处理与控制中心根据检测到的各种数据，自动计算提升机实时制动力矩；间隙调整开关27输入给 FX2N-64MT可编程控制器29的X端子，根据盘式制动闸5个数，多路配置，接通时，数据检测处理与控制中心根据每个盘式制动闸5不同控制要求，实时电动调整制动闸瓦5.13和制动闸盘2之间的间隙；制动力矩自动调整开关28输入给 FX2N-64MT可编程控制器29的X端子，接通时，数据检测处理与控制中心根据预设的提升机变位质量、提升负荷、运行方式，自动调整盘式制动闸5的最大敞闸油压和制动闸瓦5.13和制动闸盘2之间的间隙，实现盘式制动闸5制动性能在线可调；FX2N-64MT可编程控制器29有32路X输入端子、32路Y输出端子、FX2N-4AD四通道模拟输入模块、FX2N-4DA四通道模拟输出模块组成，完成盘式制动闸5性能检测、数据的处理以及相关控制功能。

数据检测处理与控制中心是本发明专利的核心，盘式制动闸5制动性能分析、处理与控制均在这里完成。在可调盘式制动闸液压系统控制下，制动闸瓦5.13与制动盘2之间作相对运动过程中，电涡流位移传感器6根据制动闸瓦5.13与制动盘2之间间隙变化，发出与间隙成正比的制动闸瓦位移信号20，输入给FX2N-64MT可编程控制器29的4AD模块，并实时在人机界面25上显示，超过规定值时通过警铃23进行报警。当制动盘2发生偏摆时，电涡流位移传感器6发出的制动闸瓦位移信号20也呈比例进行动态变化，在蝶形弹簧5.11变形量不变化的情况下，如果电涡流位移传感器6检测到瞬时最大间隙为▽1,瞬时最小间隙为▽2，则（▽1＋▽2）/2为基准间隙，（▽1－▽2）/2为制动盘2的偏摆量。当任何一个制动闸瓦5.13与制动盘2之间间隙超过规定值时，在制动闸瓦5.13完全敞闸的条件下，将间隙调整开关27接通，此时步进电动机控制信号22连续输出，此时可进行制动闸瓦5.13与制动盘2之间间隙调整。蝶形弹簧5.11变形量与液压系统制动油压值呈正比关系，在人工将提升机锁住的条件下，将盘式制动闸5通入一定的制动油压，对比蝶形弹簧5.11应该发生的变形量与电涡流位移传感器6检测到的位移数据，当电涡流位移传感器6检测到的位移数据大于蝶形弹簧5.11应该发生的变形量时，此时认为蝶形弹簧5.11处于疲劳状态，通常超过蝶形弹簧5.11预计变形量的10%时，则更换疲劳过度的蝶形弹簧5.11。当提升机运行至一定速度时，将制动力矩测试开关26接通，此时可调闸信号17迅速为0，同时检测制动油压信号18是否为0或小于残压值，在此条件下，记录此时提升机速度为v₁，当检测到所有制动闸瓦5.13与制动盘2之间间隙为0时，记录此时提升机速度为v₂，当提升机速度为0时，记录提升机速度v₂变化到0的时间为t，则全部盘式制动闸5完全制动后，提升机减速度为v₂/t，这样就避免了因制动盘2偏摆而有v₁计算提升机减速度的不准确性，根据公式f＝ma，其中m为提升机变位质量与提升负荷变位质量之和，提升机变位质量预存到可编程控制器数据单元，提升负荷变位质量由电动机3的提升负荷电流信号19变换得到，因为a＝v₂/t，以此求得提升机制动力f，根据求得的提升机制动力f和综合全部盘式制动闸5施加给制动盘2的制动力和，由此可计算出制动闸瓦5.13与制动盘2之间的摩擦系数                                               

，摩擦系数

存储到FX2N-64MT可编程控制器29内部数据单元，并根据每次制动力矩测试的数据进行更新，以备提升机制动力矩自动调节过程中反算制动油压使用。所求的提升机制动力f和制动半径相乘，进一步可求出提升机实际制动力矩，制动半径为制动盘2中心与摩擦滚筒1中心之间的距离。当制动力矩测试开关26接通时，FX2N-64MT可编程控制器29利用内部T计时器进行计时，当电涡流位移传感器6检测到制动闸瓦5.13与制动盘2之间间隙为0时，FX2N-64MT可编程控制器29内部T计时器停止计时，此时检测到的时间为盘式制动闸5空动时间。在制动油压小于残压并且可调闸信号17输出为0的条件下，当电涡流位移传感器6与制动盘2之间的距离为0时，此时认为制动闸瓦5.13磨损超限，人机界面25进行显示，警铃23进行报警，提醒工作人员更换磨损超限的制动闸瓦5.13。通常认为制动闸瓦5.13与制动盘2之间间隙为0.05mm时的制动油压为贴闸油压，贴闸油压直接反映了盘式制动闸5施加给制动盘2制动力的大小，当电涡流位移传感器6检测到制动闸瓦5.13与制动盘2之间间隙为0.05mm时，FX2N-64MT可编程控制器29记录此时的制动油压，即为贴闸油压。提升机在上提或下放不同负荷时，为满足《煤矿安全规程》要求的最大、最小减速度，此时提升机制动力矩也需要变化，即要求盘式制动闸5的制动力矩能够动态变化，此时将制动力矩自动调整开关28打在接通位置，根据公式f＝ma，数据检测处理与控制中心开始计算所需要的制动力矩，并处于制动力矩自动调整过程中。当需要增大提升机制动力矩时，此时可调闸信号17进行比例增大，可调盘式制动闸液压系统制动油压升高，同时步进电动机控制信号22输出，制动闸瓦5.13与制动盘2之间间隙按一定比例减小；当需要减小提升机制动力矩时，此时可调闸信号17进行比例减小，可调盘式制动闸液压系统制动油压降低，或步进电动机控制信号17输出，制动闸瓦5.13与制动盘2之间间隙按一定比例增大，实现提升机制动力矩和制动闸瓦5.13与制动盘2间隙的自动闭环调整，满足提升机各种运行方式下具有适宜的制动力矩。当提升机在井筒中运行过程中需要紧急制动时，在确保提升机不发生过卷、过放事故的条件下，为避免提升机产生过大的减速度，装置可实现提升机缓慢、柔和制动停车，此时，FX2N-64MT可编程控制器29输出可调闸信号17，可调闸信号17降低到一定程度，并且该可调闸信号17可连续多级可调，保证盘式制动闸5的制动闸瓦5.13以一定的制动力施加到制动盘2上，实现多级制动，使提升机缓慢制动、柔性停车。

Claims (6)

1.一种摩擦式提升机盘式制动闸制动性能检测装置，包括摩擦滚筒（1）和盘式制动闸（5），摩擦滚筒（1）的两端设有制动盘（2），制动盘（2）上安装盘式制动闸（5），摩擦滚筒（1）连接提升机电动机（3），其特征是：摩擦滚筒（1）的轴端上安装速度光电编码器（4），速度光电编码器（4）连接数据检测处理与控制中心的可编程控制器（29），电涡流位移传感器（6）安装在盘式制动闸（5）的蝶形弹簧筒体（5.12）上，电涡流位移传感器（6）的端面与制动闸瓦（5.13）最大磨损后的端面保持同一平面。

2.根据权利要求1所述的摩擦式提升机盘式制动闸制动性能检测装置，其特征是：所述盘式制动闸（5）包括调整螺母（5.5）、盘式制动闸壳体（5.10）、制动闸瓦（5.13），步进电动机（7）安装在盘式制动闸壳体（5.10）上，步进电动机（7）通过齿轮与调整螺母（5.5）啮合，步进电动机（7）可以根据数据检测处理与控制中心指令要求调整制动闸瓦（5.13）与制动盘（2）之间的间隙。

3.根据权利要求1或2所述的摩擦式提升机盘式制动闸制动性能检测装置，其特征是：所述数据检测处理与控制中心由可调闸信号（17）、制动油压信号（18）、提升负荷电流信号（19）、制动闸瓦位移信号（20）、可调闸光电编码器（21）、步进电动机控制信号（22）、警铃（23）、交流220V电源（24）、人机界面（25）、制动力矩测试开关（26）、间隙调整开关（27）、制动力矩自动调整开关（28）、可编程控制器（29）组成，实现数据的检测与输出控制。

4.根据权利要求1或2所述的摩擦式提升机盘式制动闸制动性能检测装置，其特征是：所述装置的液压系统叶片泵（10）、液压系统电动机（11）、电液比例调压装置（13）、液压传感器（14）、二位三通电磁阀（15）、可调闸信号（17）组成，根据数据检测处理与控制中心输入的可调闸信号（17），为盘式制动闸（5）输出压力大小可调的制动油压，同时向数据检测处理与控制中心反馈液压系统制动油压的大小。

5.根据权利要求1或2所述的摩擦式提升机盘式制动闸制动性能检测装置，其特征是：所述数据检测处理与控制中心通过检测提升机速度、提升负荷、制动闸瓦与制动盘间隙、制动油压等有关数据，进行逻辑判断和数据计算处理，在线实时检测盘式制动闸（5）实际产生的制动力矩、调整盘式制动闸（5）与制动盘（2）的间隙和提升机制动力矩、检测盘式制动闸（5）空动时间、检测盘式制动闸（5）的蝶形弹簧（5.11）疲劳程度、对提升机实施多级制动、判断提升机制动盘（2）偏摆数据，确保盘式制动闸（5）具有完备的制动性能，保障提升机制动可靠。

6.根据权利要求2所述的摩擦式提升机盘式制动闸制动性能检测装置，其特征是：所述调整制动闸瓦（5.13）与制动盘（2）之间的间隙调整方式为手动或自动。

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