CN109733970A - 一种安全钳摩擦温升测试装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种安全钳摩擦温升测试装置，包括导轨圆环装置和安全钳装置；所述导轨圆环装置包括导轨圆环、用于驱动所述导轨圆环进行转动运动的驱动电机；所述安全钳装置包括用于抵接所述导轨圆环的钳块、用于装设所述钳块的滑动组件以及用于驱动所述钳块滑动的动力系统；所述钳块上设置有压力感应器和温度感应器。以及一种安全钳摩擦温升测试装置的控制方法。本发明能够对安全钳制动的初始速度、电梯轿厢的初始动能和轿厢重力的作用进行等效或高效模拟，从而避免安全钳系统的实际试验造成的成本高、试验难度大以及试验隐患的问题。

Description

一种安全钳摩擦温升测试装置及其控制方法

技术领域

本发明属于电梯技术领域，具体涉及一种安全钳摩擦温升测试装置及其控制方法。

背景技术

现有技术中，随着高速电梯的研发日益火热，高速电梯用安全钳的摩擦温升显得更加重要。由于安全钳制动初始速度升高，钳块表面温升会十分显著，比如高速重载电梯安全钳摩擦过程中的最高温升可以达到1000℃，这样的高温会使安全钳制动性能退化而造成危险，因此对钳块温升性能的检验十分必要。

目前，常规的安全钳试验仅包含对机械性能的测试，对安全钳温升性能的测试尚缺乏有效手段。高速电梯制动时初始速度大，在导轨上滑行的距离会很长。因此，大速度、长距离的安全钳制动试验需要更新强化各种配套试验设施，使得每次实际试验成本高昂。另外，在高速、重载的安全钳试验过程中会产生较大的冲击能量，容易使设备产生损伤且有不小的危险性。

发明内容

为了解决上述问题，本发明旨在提供一种安全钳摩擦温升测试装置，能够对安全钳制动的初始速度、电梯轿厢的初始动能和轿厢重力的作用进行等效或高效模拟。

为实现上述目的，本发明按以下技术方案予以实现：

一种安全钳摩擦温升测试装置，包括导轨圆环装置和安全钳装置；所述导轨圆环装置包括导轨圆环、用于驱动所述导轨圆环进行转动运动的驱动电机；所述安全钳装置包括用于抵接所述导轨圆环的钳块、用于装设所述钳块的滑动组件以及用于驱动所述钳块滑动的动力系统；所述钳块上设置有压力感应器和温度感应器。

作为优选，所述导轨圆环设置在主轴上，所述主轴的一端通过设置轴联器连接所述驱动电机。

作为优选，所述主轴设置在机架上，所述主轴与所述机架之间设置有若干轴承座。

作为优选，所述主轴上固设有法兰盘，所述导轨圆环即紧定设置在所述法兰盘上。

作为优选，所述滑动组件包括安装架、可滑动设置在所述安装架上的滑板，所述动力系统设置在所述安装架上，所述钳块设置在所述滑板的一侧，所述滑板的另一侧连接所述动力系统的动力输出端。

作为优选，所述动力系统包括伸缩缸，所述伸缩缸的一端设置在所述安装架上，所述伸缩缸的活动端连接所述滑板。

作为优选，所述滑板与所述安装架之间设置有若干复位弹簧。

作为优选，所述钳块设置有两组，并对称设置在所述导轨圆环的两侧。

作为优选，所述压力感应器为薄片传感器，所述温度感应器为设置在所述钳块接触面边缘上的热电偶。

本发明的另一个目的是提供一种安全钳摩擦温升测试装置的控制方法，包括如下步骤：

S1、根据电梯轿厢下落动能与导轨圆环转动动能相等的原则，进行轿厢质量与导轨圆环惯量的等效计算；由安全钳载荷的定义，导轨圆环的等效转动惯量表示如下：

1/2J_eqω_f＝m_safetyv₀ ²

式中，J_eq为导轨圆环的转动惯量，ω_f为导轨圆环的角速度，m_safety为安全钳载荷，v₀为电梯轿厢制动初始速度；

S2、根据速度相等的原则，安全钳摩擦作用在导轨圆环表面处的线速度应当与电梯轿厢制动的初始速度相同，因此：

ω_fr_f＝v₀

式中，ω_f为导轨圆环的角速度，r_f为摩擦作用点到圆心的距离，v₀为制动初始速；

整理得：

J_eq＝m_safetyr_f ²

S3、根据功率相等的原则，实际工况中重力对轿厢做功的功率应当与驱动电机对导轨圆环做功的功率相等，因此为了模拟重力在轿厢上施加的影响，对驱动电机要施加等效重力作用的恒力矩T进行计算；可得：

Tω＝m_safetygv

式中，T为驱动电机的输出力矩,ω为驱动电机的轴角速度，m_safety为安全钳载荷，g为重力加速度，v为瞬时速度，又由于：v＝ωr

整理可得：

T＝m_safetygr_f

S4、控制驱动电机启动，以带动导轨圆环转动，并控制导轨圆环的转动速度达到电梯轿厢下坠时的工况速度；

S5、达到工况速度后，启动动力系统，以推动钳块压入导轨圆环；

S6、当压力感应器检测到压力后反馈一个信号给控制器，控制器控制驱动电机输出S3计算得出的等效力矩T；

S7、摩擦力矩使导轨圆环制停，制停后动力系统停止输出或进行滑动组件的反向复位操作；

S8、通过动力系统的压力表换算出制动压力，压力感应器器测出摩擦力，温度感应器读取钳块的温升数据。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本方案中，提供了一种安全钳摩擦温升测试装置，使得其与安全钳的实际试验相比能有明显的优势，即：在实际试验时，电梯轿厢的安全钳系统是会发生整体的长距离运动，而在本方案中的试验台进行试验时，除了飞轮盘在旋转外，系统整体是没有运动的；因此，可大大地降低试验成本。

同时，对于相关物理量的测量而言，本方案比实际测量时更为方便、快捷；此外，本方案中的动力系统可以由液压装置提供，而实际测试中根本无法做到；通过对相关参数进行记录、计算，从而得到测试结果，在得到准确数据的同时，避免了实际测量时对零部件的冲击，延长了设备的使用寿命并降低了由冲击带来的隐患。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明测试装置的整体结构示意图。

图2为本发明导轨圆环装置的结构示意图。

图3为本发明安全钳装置的结构示意图。

其中：

1-导轨圆环装置，11-导轨圆环，111-法兰盘，12-驱动电机，13-主轴，131-轴联器，132-轴承座，14-机架；

2-安全钳装置，21-钳块，22-安装架，221-滑板，222-复位弹簧，23-伸缩缸，231-油管，232-油泵。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。

实施例1

如图1-3所示，本实施例中提供一种安全钳摩擦温升测试装置，主要包括导轨圆环装置1、安全钳装置2和检测系统(图中未示出)。

所述导轨圆环装置1包括导轨圆环11、用于驱动所述导轨圆环11进行转动运动的驱动电机12；所述导轨圆环11设置在主轴13上，所述主轴13的一端通过设置轴联器131连接所述驱动电机12，所述主轴13设置在机架14上，所述主轴13与所述机架14之间设置有若干轴承座132。此外，所述主轴13上固定设置有法兰盘111，所述导轨圆环11即紧定设置在所述法兰盘111上。

所述安全钳装置2包括用于抵接所述导轨圆环11的钳块21、用于装设所述钳块21的滑动组件以及用于驱动所述钳块21滑动的动力系统。

作为一种优选的方案，所述钳块21设置有两组，并对称设置在所述导轨圆环11的两侧。

所述滑动组件包括安装架22、可滑动设置在所述安装架22上的滑板221，所述滑板221与所述安装架22之间设置有若干复位弹簧222；滑板221与安装架22之间的复位弹簧222在滑板221外推时始终处于拉伸状态，当动力系统停止动力供应后，复位弹簧222会把滑板221拉回；所述复位弹簧222起到制停结束后使钳块21与导轨圆环11脱离接触的复位作用。

所述动力系统设置在所述安装架22上，所述钳块21设置在所述滑板221的一侧，所述滑板221的另一侧连接所述动力系统的动力输出端。所述动力系统包括液压式伸缩缸23，所述伸缩缸23的一端设置在所述安装架22上并通过油管231连接至油泵232，所述油泵232上设置有油压表(图中未示出)，所述伸缩缸23的活动端连接所述滑板221。

所述检测系统包括控制器、压力感应器和温度感应器；所述压力感应器、温度感应器电连接所述控制器。作为一种优选的方案，本实施例中所述压力感应器为薄片传感器，所述温度感应器为设置在所述钳块21接触面边缘上的热电偶。

安全钳装置2的制动压力由油泵232输出的高压油提供，通过油压表显示的油压换算得钳块21表面的制动压力；钳块21受到的摩擦力通过薄片压力传感器获得；钳块21的温升通过分布在钳块21接触面边缘的热电偶获得。

安全钳装置2模拟制动过程描述如下：未制动时，导轨圆环11竖直立于两个钳块21之间，油泵232将高压油通过油管2321输入到液压式伸缩缸23内，活塞杆受到油压推力作用往外运动，推动与之相连的钳块21向一侧方向运动；同时，另一钳块21所在的滑动组件会受到油压推力作用而向导轨圆环11运动；使得两钳块21之间的距离缩小，都向导轨圆环11的侧面靠近，从而压入导轨圆环11表面。

为了便于对本方案的进一步理解，本实施例中提供一种安全钳摩擦温升测试装置的控制方法，包括如下步骤：

S1、根据电梯轿厢下落动能与导轨圆环11转动动能相等的原则，进行轿厢质量与导轨圆环11惯量的等效计算；由安全钳载荷的定义，导轨圆环11的等效转动惯量表示如下：

1/2J_eqω_f＝m_safetyv₀ ²

式中，J_eq为导轨圆环的转动惯量，ω_f为导轨圆环的角速度，m_safety为安全钳载荷，v₀为电梯轿厢制动初始速度。

S2、根据速度相等的原则，安全钳摩擦作用在导轨圆环11表面处的线速度应当与电梯轿厢制动的初始速度相同，因此：

ω_fr_f＝v₀

式中，ω_f为导轨圆环的角速度，r_f为摩擦作用点到圆心的距离，v₀为制动初始速；

整理得：

J_eq＝m_safetyr_f ²

S3、根据功率相等的原则，实际工况中重力对轿厢做功的功率应当与驱动电机12对导轨圆环11做功的功率相等，因此为了模拟重力在轿厢上施加的影响，对驱动电机12要施加等效重力作用的恒力矩T进行计算；可得：

Tω＝m_safetygv

式中，T为驱动电机的输出力矩,ω为驱动电机的轴角速度，m_safety为安全钳载荷，g为重力加速度，v为瞬时速度，又由于：v＝ωr

整理可得：

T＝m_safetygr_f

S4、控制驱动电机12启动，主轴13通过法兰盘111带动导轨圆环11转动，并控制导轨圆环11的转动速度达到电梯轿厢下坠时的工况速度；这模拟了电梯轿厢下坠、安全钳开始动作时，钳块压入导轨表面的初速度；由于导轨圆环11与法兰盘111组成的飞轮盘的惯量经过设计，因此钳块21开始接触导轨圆环11时，法兰盘111与导轨圆环11的整体转动动能恰好和轿厢制动前的平动动能相同，从而合理的等效了初始能量。

S5、达到工况速度后，启动动力系统，以推动钳块21压入导轨圆环11；在飞轮盘转速达到所需速度后，安全钳装置中的钳块21压入电梯导轨材质制成的导轨圆环11表面，进行摩擦制动。

S6、当压力感应器检测到压力后反馈一个信号给控制器，控制器控制驱动电机12输出S3中计算得出的等效力矩T，此时驱动电机12改为输出恒力矩，该力矩等效轿厢下坠时重力施加在轿厢上的影响；显然，等效重力的恒力矩使飞轮盘加速，而摩擦力矩使飞轮盘减速，最终飞轮盘被摩擦制停。

S7、摩擦力矩使导轨圆环制停后，动力系统停止输出或进行对滑动组件的反向复位操作；

S8、通过动力系统的压力表换算出制动压力，压力感应器器测出摩擦力，温度感应器读取钳块的温升数据。

通过以上设计，实现安全钳制动试验的初始速度，电梯轿厢的初始动能和轿厢重力的作用都在本测试装置上得到了合理的等效和模拟。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种安全钳摩擦温升测试装置，其特征在于，包括导轨圆环装置和安全钳装置；

所述导轨圆环装置包括导轨圆环、用于驱动所述导轨圆环进行转动运动的驱动电机；

所述安全钳装置包括用于抵接所述导轨圆环的钳块、用于装设所述钳块的滑动组件以及用于驱动所述钳块滑动的动力系统；所述钳块上设置有压力感应器和温度感应器。

2.根据权利要求1所述的一种安全钳摩擦温升测试装置，其特征在于，所述导轨圆环设置在主轴上，所述主轴的一端通过设置轴联器连接所述驱动电机。

3.根据权利要求2所述的一种安全钳摩擦温升测试装置，其特征在于，所述主轴设置在机架上，所述主轴与所述机架之间设置有若干轴承座。

4.根据权利要求2或3所述的一种安全钳摩擦温升测试装置，其特征在于，所述主轴上固设有法兰盘，所述导轨圆环即紧定设置在所述法兰盘上。

5.根据权利要求1所述的一种安全钳摩擦温升测试装置，其特征在于，所述滑动组件包括安装架、可滑动设置在所述安装架上的滑板，所述动力系统设置在所述安装架上，所述钳块设置在所述滑板的一侧，所述滑板的另一侧连接所述动力系统的动力输出端。

6.根据权利要求5所述的一种安全钳摩擦温升测试装置，其特征在于，所述动力系统包括伸缩缸，所述伸缩缸的一端设置在所述安装架上，所述伸缩缸的活动端连接所述滑板。

7.根据权利要求5或6所述的一种安全钳摩擦温升测试装置，其特征在于，所述滑板与所述安装架之间设置有若干复位弹簧。

8.根据权利要求1所述的一种安全钳摩擦温升测试装置，其特征在于，所述钳块设置有两组，并对称设置在所述导轨圆环的两侧。

9.根据权利要求1所述的一种安全钳摩擦温升测试装置，其特征在于，所述压力感应器为薄片传感器，所述温度感应器为设置在所述钳块接触面边缘上的热电偶。

10.一种安全钳摩擦温升测试装置的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、根据电梯轿厢下落动能与导轨圆环转动动能相等的原则，进行轿厢质量与导轨圆环惯量的等效计算；由安全钳载荷的定义，导轨圆环的等效转动惯量表示如下：

1/2J_eqω_f＝m_safetyv₀ ²

式中，J_eq为导轨圆环的转动惯量，ω_f为导轨圆环的角速度，m_safety为安全钳载荷，v₀为电梯轿厢制动初始速度；

S2、根据速度相等的原则，安全钳摩擦作用在导轨圆环表面处的线速度应当与电梯轿厢制动的初始速度相同，因此：

ω_fr_f＝v₀

式中，ω_f为导轨圆环的角速度，r_f为摩擦作用点到圆心的距离，v₀为制动初始速；

整理得：

J_eq＝m_safetyr_f ²

S3、根据功率相等的原则，实际工况中重力对轿厢做功的功率应当与驱动电机对导轨圆环做功的功率相等，因此为了模拟重力在轿厢上施加的影响，对驱动电机要施加等效重力作用的恒力矩T进行计算；可得：

Tω＝m_safetygv

式中，T为驱动电机的输出力矩,ω为驱动电机的轴角速度，m_safety为安全钳载荷，g为重力加速度，v为瞬时速度，又由于：v＝ωr

整理可得：

T＝m_safetygr_f

S4、控制驱动电机启动，以带动导轨圆环转动，并控制导轨圆环的转动速度达到电梯轿厢下坠时的工况速度；

S5、达到工况速度后，启动动力系统，以推动钳块压入导轨圆环；

S6、当压力感应器检测到压力后反馈一个信号给控制器，控制器控制驱动电机输出S3计算得出的等效力矩T；

S7、摩擦力矩使导轨圆环制停，制停后动力系统停止输出或进行滑动组件的反向复位操作；

S8、通过动力系统的压力表换算出制动压力，压力感应器器测出摩擦力，温度感应器读取钳块的温升数据。