CN108892011B - 变频施工升降机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种变频施工升降机，涉及建筑机械领域，提供一种可使吊笼在升降机架顶部和底部平稳、精确、可靠地停下的变频施工升降机。变频施工升降机包括升降机架、吊笼、控制装置和驱动吊笼的变频电机；升降机架底上具有减速挡块、终端挡块和极限挡块；控制装置包括变频器、电磁制动器以及设置在吊笼上的减速限位器、终端限位器和极限开关；减速限位器触碰减速挡块时触发使吊笼减速；终端限位器触碰终端挡块时触发使吊笼进一步减速；极限开关触碰极限挡块时触发强行制动吊笼；各挡块的安装位置和长度根据公式严格计算。本发明通过严格计算减速挡块、终端挡块和极限挡块的安装位置和长度，保证吊笼停靠位置精确。

Description

变频施工升降机
技术领域
本发明涉及建筑机械领域，具体涉及一种变频施工升降机。
背景技术
变频施工升降机通过联动操作控制台操作，改变变频器的输出频率，进而控制变频电机转速改变吊笼的运行速度，从而达到匀加速、匀速、匀减速的操作要求。但在施工现场，时有发生冲顶或坐底，由此引发的人员伤亡和设备损坏，给人民的生命财产安全造成了巨大的损失。变频施工升降机发生冲顶或坐底与制动装置设置不当有密切关系。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种可使吊笼在升降机架顶部和底部平稳、精确、可靠地停下的变频施工升降机。
为解决上述技术问题所采用的技术方案是：变频施工升降机包括升降机架、吊笼、控制装置和驱动吊笼的变频电机；升降机架底部具有底部减速挡块、底部终端挡块和底部极限挡块，升降机架顶部具有顶部减速挡块、顶部终端挡块和顶部极限挡块；
控制装置包括变频器、电磁制动器以及设置在吊笼上的减速限位器、终端限位器和极限开关；变频器控制变频电机的输入频率；减速限位器控制变频器输出频率由f工线性降低至f低，终端限位器控制变频器输出频率由f低线性降低至零，f工为吊笼正常升降时变频电机工作频率，f低为吊笼低速升降时变频电机工作频率；极限开关控制电磁制动器制动吊笼；
底部减速挡块、减速限位器和顶部减速挡块位于同一竖向直线上，减速限位器触碰底部减速挡块或顶部减速挡块时触发；底部终端挡块、终端限位器和顶部终端挡块位于同一竖向直线上，终端限位器触碰底部终端挡块或顶部终端挡块时触发；底部极限挡块、极限开关和顶部极限挡块位于同一竖向直线上，极限开关触碰底部极限挡块或顶部极限挡块时触发；
底部减速挡块、底部终端挡块和底部极限挡块的安装位置以施工升降机最低处的进出吊笼平台为基准，该基准为底部基准；顶部减速挡块、顶部终端挡块和顶部极限挡块的安装位置以施工升降机最高处的进出吊笼平台为基准，该基准为顶部基准；
底部减速挡块的顶端距底部基准的距离
Figure GDA0002395385240000011
底部减速挡块的
Figure GDA0002395385240000021
顶部减速挡块的底端距顶部基准的距离
Figure GDA0002395385240000022
顶部减速挡块的长度L2＝L1；其中，
Figure GDA0002395385240000023
Y＝0.05m，
Figure GDA0002395385240000024
V工为吊笼正常升降的速度，t1为变频器频率由f工线性降低至f低的时间，t2＝0.4s,t3为变频器频率由f低线性降低至零的时间,h1为减速限位器距吊笼的内部空间底面的距离。
进一步的是：底部终端挡块顶端距底部基准的距离H3＝h2-Y，底部终端挡块的长度L3≥Z,顶部终端挡块的底端距顶部基准的距离H4＝h2+Y,顶部终端挡块的长度L4＝L3，h2为终端限位器距吊笼的内部空间底面的距离。
进一步的是：底部极限挡块的顶端距底部基准的距离H5＝h3-Y-Z，底部极限挡块的长度L5≥Z,顶部极限挡块的底端距顶部基准的距离H6＝h3+Y+Z,顶部极限挡块的长度L6＝L5，h3为极限开关距吊笼的内部空间底面的距离。
本发明的有益效果是：本发明的吊笼在升降机架底部的减速过程为：减速限位器触及底部减速挡块而触发，变频器控制变频电机输入频率由f工线性降低至f低，吊笼平缓减速。减速完成后，吊笼缓慢运行，此时可人工操作联动操作控制台使吊笼停下。如果不人工操作，则吊笼继续缓慢运行至内部空间底面略低于底部基准，终端限位器触及底部终端挡块而触发，变频器控制变频电机输入频率由f低线性降低至零，吊笼平缓停下。终端限位器及相关线路等出现故障，则吊笼继续缓慢运行一小段距离，极限开关触及底部极限挡块而触发，极限开关控制电磁制动器强行制动吊笼。吊笼在升降机架顶部的减速过程与底部相同。
本发明的吊笼制动时，运行速度平缓线性降低，提高了乘坐人员的舒适度。
本发明通过计算式严格计算底部减速挡块、底部终端挡块、底部极限挡块、顶部减速挡块、顶部终端挡块和顶部极限挡块的安装位置和长度，保证各挡块处于最佳安装位置并具有最佳长度，从而保证吊笼停靠位置精确。
本发明可人工操作控制吊笼停下，也可自动平缓停下，还可通过电磁制动器强行制动吊笼，可确保吊笼制动的可靠性。
附图说明
图1为变频施工升降机底部的制动装置的结构示意图；
图2为变频施工升降机顶部的制动装置的结构示意图；
图3为变频施工升降机吊笼减速过程的v-t图；
图中标记为：升降机架1、底部减速挡块2、底部终端挡块3、底部极限挡块4、吊笼5、内部空间底面51、减速限位器6、终端限位器7、极限开关8、底部基准9、顶部减速挡块10、顶部终端挡块11、顶部极限挡块12、顶部基准13。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
如图1和图2所示：变频施工升降机包括升降机架1、吊笼5、控制装置和驱动吊笼5的变频电机；升降机架1底部具有底部减速挡块2、底部终端挡块3和底部极限挡块4，升降机架1顶部具有顶部减速挡块10、顶部终端挡块11和顶部极限挡块12；控制装置包括变频器、电磁制动器以及设置在吊笼5上的减速限位器6、终端限位器7和极限开关8；变频器控制变频电机的输入频率；减速限位器6控制变频器输出频率由f工线性降低至f低，终端限位器7控制变频器输出频率由f低线性降低至零，f工为吊笼正常升降时变频电机工作频率，f低为吊笼低速升降时变频电机工作频率；极限开关8控制电磁制动器制动吊笼5；底部减速挡块2、减速限位器6和顶部减速挡块10位于同一竖向直线上，减速限位器6触碰底部减速挡块2或顶部减速挡块10时触发；底部终端挡块3、终端限位器7和顶部终端挡块11位于同一竖向直线上，终端限位器7触碰底部终端挡块3和顶部终端挡块11时触发；底部极限挡块4、极限开关8和顶部极限挡块12位于同一竖向直线上，极限开关8触碰底部极限挡块4或顶部极限挡块12时触发；底部减速挡块2、底部终端挡块3和底部极限挡块4的安装位置以施工升降机最低处的进出吊笼平台为基准，该基准为底部基准9；顶部减速挡块10、顶部终端挡块11和顶部极限挡块12的安装位置以施工升降机最高处的进出吊笼平台为基准，该基准为顶部基准13；底部减速挡块2的顶端距底部基准9的距离
Figure GDA0002395385240000031
底部减速挡块2的长度
Figure GDA0002395385240000032
顶部减速挡块10的底端距顶部基准13的距离
Figure GDA0002395385240000033
顶部减速挡块10的长度L2＝L1；其中，
Figure GDA0002395385240000034
Y＝0.05m，
Figure GDA0002395385240000035
V工为吊笼正常升降的速度，t1为变频器频率由f工线性降低至f低的时间，t2＝0.4s,t3为变频器频率由f低线性降低至零的时间,h1为减速限位器6距吊笼5的内部空间底面51的距离。底部终端挡块3顶端距底部基准9的距离H3＝h2-Y，底部终端挡块3的长度L3≥Z,顶部终端挡块11的底端距顶部基准13的距离H4＝h2+Y,顶部终端挡块11的长度L4＝L3，h2为终端限位器7距吊笼5的内部空间底面51的距离。底部极限挡块4的顶端距底部基准9的距离H5＝h3-Y-Z，底部极限挡块4的长度L5≥Z,顶部极限挡块12的底端距顶部基准13的距离H6＝h3+Y+Z,顶部终端挡块12的长度L6＝L5，h3为极限开关8距吊笼5的内部空间底面51的距离。
本发明的吊笼5在升降机架1底部的减速过程为：减速限位器6触及底部减速挡块2而触发，变频器控制变频电机输入频率由f工线性降低至f低，吊笼平缓线性减速，速度由V工降至V低。减速完成后，吊笼5以V低缓慢运行，此时可人工操作联动操作控制台使吊笼5停下，吊笼5的内部空间底面51与底部基准9基本平齐。如果不人工操作，则吊笼5继续缓慢运行至内部空间底面51略低于底部基准9，终端限位器7触及底部终端挡块3而触发，变频器控制变频电机输入频率由f低线性降低至零，吊笼5平缓停下。终端限位器7及相关线路等出现故障，则吊笼5继续缓慢运行一小段距离，极限开关8触及底部极限挡块4而触发，极限开关8控制电磁制动器强行制动吊笼5。吊笼5在升降机架1顶部的减速过程与底部相同。图3为变频施工升降机吊笼减速过程的v-t图。
下面以吊笼5下移的减速过程为例结合v-t图说明本发明公式推导方法。
变频电机同步转速
Figure GDA0002395385240000041
此速度可近似为变频电机工作转速，本专利中均以此公式计算变频电机工作转速。公式中，f为变频器输出给变频电机的实际频率，P为极对数。
变频电机连接减速机后再连接传动装置，减速机将变频电机输出转速降低并提高扭矩，传动装置将旋转运动转化成直线运动，从而使吊笼5上下运动。吊笼5实际运行速度v＝k·n·r(公式2)，k是减速机的减速比，r是减速机旋转一周吊笼的移动距离，r与传动装置的结构和尺寸相关。
根据公式1和公式2，可得
Figure GDA0002395385240000042
根据匀变速直线运动的位移公式
Figure GDA0002395385240000043
可得吊笼5速度由V工降至V低过程的位移
Figure GDA0002395385240000051
吊笼5速度由V工降至V低后，吊笼5的内部空间底面51应稍高于底部基准9一端距离，该距离为X。正常情况下，吊笼5速度由V工降至V低后，应人工操作控制吊笼5停下，人工操作应有一定的反应时间t2，操作后，吊笼5速度由V低减为零。人工操作反应时间内，吊笼5的移动距离
Figure GDA0002395385240000052
操作后吊笼移动距离为
Figure GDA0002395385240000053
Figure GDA0002395385240000054
由此可得到：
Figure GDA0002395385240000055
由图1可得H1＝S1+X+h1，结合计算式2可得：
Figure GDA0002395385240000056
其中t1的确定需要考虑到平稳性、司乘人员舒适度以及电器元件动作的延迟时间等因素，是一个经验值。55m/min中速升降机及以下为2～3s、55m/min以上高速梯为3～5s。t2取0.4s。t3可取0.5～0.8s。
如果不人工操作，则吊笼5继续缓慢运行至内部空间底面51低于底部基准9一端距离Y，终端限位器7触及底部终端挡块3而触发，变频器控制变频电机输入频率由f低线性降低至零，吊笼5平缓停下。由图1可得底部终端挡块(3)顶端距底部基准(9)的距离H3＝h2-Y，Y取0.05m。
终端限位器7及相关线路等出现故障，则吊笼5继续缓慢运行一小段距离Z，极限开关8触及底部极限挡块4而触发，极限开关8控制电磁制动器强行制动吊笼5。Z显然不能小于终端限位器7正常工作时吊笼6的移动距离，因此
Figure GDA0002395385240000057
由图1可得底部极限挡块4的顶端距底部基准9的距离H5＝h3-Y-Z。
减速挡块2的长度L1应保证整个制动过程减速限位器6均是触发的，因此
Figure GDA0002395385240000058
底部终端挡块3的长度L3应保证吊笼速度由V低减为零的过程中终端限位器(7)是始终触发的，因此L3≥Z。
极限开关8触及底部极限挡块4而触发，极限开关8控制电磁制动器强行制动吊笼5，因此极限开关8触及底部极限挡块4后吊笼5的移动距离很短，底部极限挡块4的长度L5可以很短。本发明取L5≥Z。
采用与上述公式推导方式相同的方式并结合图2可以推导出顶部减速挡块(10)的底端距顶部基准(13)的距离
Figure GDA0002395385240000061
顶部终端挡块(11)的底端距顶部基准(13)的距离H4＝h2+Y以及顶部极限挡块(12)的底端距顶部基准(13)的距离H6＝h3+Y+Z。各挡块长度方面：顶部减速挡块(10)的长度L2＝L1，顶部终端挡块(11)的长度L4＝L3，顶部极限挡块(12)的长度L6＝L5。

Claims (3)

1.变频施工升降机，其特征在于：包括升降机架(1)、吊笼(5)、控制装置和驱动吊笼(5)的变频电机；升降机架(1)底部具有底部减速挡块(2)、底部终端挡块(3)和底部极限挡块(4)，升降机架(1)顶部具有顶部减速挡块(10)、顶部终端挡块(11)和顶部极限挡块(12)；
控制装置包括变频器、电磁制动器以及设置在吊笼(5)上的减速限位器(6)、终端限位器(7)和极限开关(8)；变频器控制变频电机的输入频率；减速限位器(6)控制变频器输出频率由f工线形降低至f低，终端限位器(7)控制变频器输出频率由f低线形降低至零，f工为吊笼正常升降时变频电机工作频率，f低为吊笼低速升降时变频电机工作频率；极限开关(8)控制电磁制动器制动吊笼(5)；
底部减速挡块(2)、减速限位器(6)和顶部减速挡块(10)位于同一竖向直线上，减速限位器(6)触碰底部减速挡块(2)或顶部减速挡块(10)时触发；底部终端挡块(3)、终端限位器(7)和顶部终端挡块(11)位于同一竖向直线上，终端限位器(7)触碰底部终端挡块(3)和顶部终端挡块(11)时触发；底部极限挡块(4)、极限开关(8)和顶部极限挡块(12)位于同一竖向直线上，极限开关(8)触碰底部极限挡块(4)或顶部极限挡块(12)时触发；
底部减速挡块(2)、底部终端挡块(3)和底部极限挡块(4)的安装位置以施工升降机最低处的进出吊笼平台为基准，该基准为底部基准(9)；顶部减速挡块(10)、顶部终端挡块(11)和顶部极限挡块(12)的安装位置以施工升降机最高处的进出吊笼平台为基准，该基准为顶部基准(13)；
底部减速挡块(2)的顶端距底部基准(9)的距离
Figure FDA0002395385230000011
底部减速挡块(2)的长度
Figure FDA0002395385230000012
顶部减速挡块(10)的底端距顶部基准(13)的距离
Figure FDA0002395385230000013
顶部减速挡块(10)的长度L2＝L1；其中，
Figure FDA0002395385230000014
Y＝0.05m，
Figure FDA0002395385230000015
V工为吊笼正常升降的速度，t1为变频器频率由f工线形降低至f低的时间，t2＝0.4s,t3为变频器频率由f低线形降低至零的时间,h1为减速限位器(6)距吊笼(5)的内部空间底面(51)的距离。
2.根据权利要求1所述的变频施工升降机，其特征在于：底部终端挡块(3)顶端距底部基准(9)的距离H3＝h2-Y，底部终端挡块(3)的长度L3≥Z,顶部终端挡块(11)的底端距顶部基准(13)的距离H4＝h2+Y,顶部终端挡块(11)的长度L4＝L3，h2为终端限位器(7)距吊笼(5)的内部空间底面(51)的距离。
3.根据权利要求2所述的变频施工升降机，其特征在于：底部极限挡块(4)的顶端距底部基准(9)的距离H5＝h3-Y-Z，底部极限挡块(4)的长度L5≥Z,顶部极限挡块(12)的底端距顶部基准(13)的距离H6＝h3+Y+Z,顶部极限挡块(12)的长度L6＝L5，h3为极限开关(8)距吊笼(5)的内部空间底面(51)的距离。
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