CN109767667B - 一种起重机制动器机械调整考核的模拟装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属涉及一种起重机制动器机械调整考核的模拟装置及方法；包括制动轮、动力装置、制动器、状态调整装置和编码器；所述制动轮可沿自身轴线旋转；所述制动轮用于模拟制动器中需要制动的部位；所述动力装置与制动轮连接；所述动力装置用于驱动制动轮；所述制动器用于实现制动轮的制动；所述制动器包括抱闸和推动器；所述推动器的推杆沿设定直线运动以控制抱闸的开闭；所述制动轮伸入抱闸中；所述状态调整装置设置于推动器下方；所述状态调整装置用于实现推动器沿推杆方向的升降。本发明用于模拟起重机平移运动中的惯性制动过程，能够完整模拟起重机制动器的调节过程；避免采用真实起重机考核造成的成本大；安全风险高的问题。

Description

一种起重机制动器机械调整考核的模拟装置及方法

技术领域

本发明属于实训考核技术领域，具体涉及一种起重机制动器机械调整考核的模拟装置及方法。

背景技术

起重机的制动器调节是起重机机械维护和检修过程中非常重要的一个环节，对制动器调节后制动性能的要求也较为严格。为提升起重机维护作业人员的从业技能，增强从业人员的安全意识，需对作业人员的制动器调节技术做严格考核。发明人认为目前的制动器机械调节考核存在以下问题：

(1)真实起重机的制动器调节，学员经验不足可能存在安全隐患。

(2)起重机是大型设备，学校或是培训机构一般不会配备过多的起重机械供学员操作，这就造成了人多机器少的情况，学员操作时间较短必然影响教学质量，而加购设备明显成本太高。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种起重机制动器机械调整考核的模拟装置及方法，本发明用于模拟起重机平移运动中的惯性制动过程，能够模拟起重机制动器的调节过程，避免采用真实起重机考核造成的成本大，安全风险高的问题。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：一种起重机制动器机械调整考核的模拟装置，包括制动轮、动力装置、制动器、状态调整装置和编码器，所述制动轮可沿自身轴线旋转，所述制动轮用于模拟制动器中需要制动的部位；

所述动力装置与制动轮连接，所述动力装置用于驱动制动轮；

所述制动器用于实现制动轮的制动，所述制动器包括抱闸和推动器，所述推动器的推杆沿设定直线运动以控制抱闸的开闭，所述制动轮伸入抱闸中；

所述状态调整装置设置于推动器下方，所述状态调整装置用于实现推动器沿推杆方向的升降；

所述编码器与制动轮同轴设置，所述编码器用于检测制动轮的速度。

进一步，所述动力装置包括电动机和减速机，所述减速机为双输入单输出型减速机；

所述减速机的一个输入端与电动机的转轴固定连接，另一个输入端与惯性滚子固定连接，所述减速机的输出端通过转动轴与制动轮固定连接。

采用电动机可以模拟起重机动力系统，惯性滚子可以模拟起重机负载，能够模拟起重机中动力系统停止工作后，负载在惯性的带动下继续运动的工况。

进一步，转动轴远离制动轮的一端安装有所述编码器，所述编码器与控制系统信号连接，所述控制系统与显示器、电动机、推动器信号连接。

采用编码器可以方便的测试制动轮的速度以及制动时间，便于考核。

进一步，所述制动器安装于制动器支撑架上端，所述制动器支撑架用于支撑制动器。

进一步，所述状态调整装置包括直线丝杆步进电机，所述直线丝杆步进电机的穿出轴形成顶轴，所述顶轴的上端通过销轴与推动器的下端铰接，所述直线丝杆步进电机的基体与制动器支撑架固定连接；所述直线丝杆步进电机与控制系统信号连接。

采用状态调整装置可以调整制动器中推动器的补偿行程，

进一步，,所述顶轴的下端与导靴板固定连接，所述导靴板通过导向件导向，所述导靴板的下方设有微动开关。

采用导靴板与微动开关的配合，可以驱动直线丝杆步进电机的顶杆向下运动的极限位置。

进一步，所述导向件为光杠，所述直线丝杆步进电机的基体侧面固定设有多个所述光杠，所述导靴板中设有至少两个导向孔，所述光杠穿过导向孔。

进一步，所述光杠的下端与限位板固定连接，所述限位板的上表面安装有所述微动开关。

一种起重机制动器机械调整考核的模拟方法，包括以下步骤：

步骤1：制动器处于待调整状态，显示器显示补偿行程范围和制动时间范围要求，需考核学员对制动器的制动力矩和推动器的补偿行程进行调整，所述补偿行程指的是:制动器处于制动状态时，推杆伸出的长度；

步骤2：启动电动机及推动器，推动器得电使得抱闸脱离与制动轮的接触，电动机的转动通过一个输入端输入减速机，与减速机连接的惯性滚子及制动轮随之运动；

步骤3：待考核学员下达制动指令，推动器及电动机断电，抱闸在弹簧的作用下闭合并与制动轮摩擦进行制动，惯性滚子在惯性的作用下继续转动，制动轮受惯性滚子的驱动继续转动，一段时间后抱闸实现制动轮的完全制动，制动轮及惯性滚子停止转动；

步骤4：利用编码器实时记录制动轮的速度并传递给控制系统，控制系统计算从制动指令下达到制动轮完全停止所需要的制动时间，将制动时间传递给控制系统，并由显示器显示，控制系统自动判断制动时间是否合格；

步骤5：控制系统自动控制直线丝杆步进电机中顶杆运动带动推动器上下运动，推动器的运动使得推动器的补偿行程发生变化，使变化后的补偿行程超出调整要求范围，需重新调整；

步骤6：重复步骤1-5的操作。

本发明的有益效果：

本发明中制动器与起重机制动器结构相同，直观的模拟了起重机制动器的工作状态，使用该设备进行制动器的机械调节与在真实设备上调节，制动器的工作状态全无区别。

采用电动机、减速机、惯性滚子来模拟起重机的动力系统和负载，在提高教学质量的同时，有效节省了真实设备的培训时间，节省了教学开支；所需的场地小，安全性高，解决了起重机制动器机械调节的技术实训考核受设备、场地、安全性严重制约的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。

图1为本发明实施例中整体结构示意图；

图2为本发明实施例中隐藏了滚子支撑箱体、减速机护壳和外壳后的结构示意图；

图3为本发明实施例中动力装置隐藏了滚子支撑箱体、减速机护壳后的结构示意图；

图4为本发明实施例中制动器的结构示意图；

图5为本发明实施例中状态调整装置隐藏外壳后的结构示意图。

图中：1、电动机；2、减速机；3、惯性滚子；4、滚子安装底板；5、滚子上压板；6、滚子支撑箱体；7、阶梯轴；8、制动轮；9、编码器；10、减速机护壳；11、制动器支撑架；12、制动器；13、带座调心轴承；14、工字架；15、直线丝杆步进电机；16、顶轴；17、光轴；18、导靴板；19、直线轴承；20、限位底架；21、微动开关；22、调整装置外壳。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

本申请中的直线丝杠步进电机是直线电机的一种，输出的运动为顶杆的往复直线运动。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

本发明的一种典型实施方式中，如图1-5所示，一种起重机制动器12机械调整考核的模拟装置，包括制动轮8、动力装置、制动器12、状态调整装置和编码器9，所述制动轮8可沿自身轴线旋转，所述制动轮8用于模拟制动器12中需要制动的部位。

所述动力装置与制动轮8连接，所述动力装置用于驱动制动轮8。

所述制动器12用于实现制动轮8的制动，所述制动器12包括抱闸和推动器，所述推动器的推杆沿设定直线运动以控制抱闸的开闭，所述制动轮8伸入抱闸中。

所述状态调整装置设置于推动器下方，所述状态调整装置用于实现推动器沿推杆方向的升降。

所述编码器9与制动轮8同轴设置，所述编码器9用于检测制动轮8的速度。

如图1、3所示，所述动力装置包括电动机1和减速机2，所述减速机2为双输入单输出型减速机2，减速机2通过内部的蜗轮蜗杆实现减速。

具体的，所述减速机2具有一个输入孔、一个输入轴、一个输出孔。

所述电动机1的基体与减速机2外壳通过法兰、螺栓固定连接，所述电动机1的转轴穿过减速机2外壳后伸入减速机2的输入孔中，转轴与输入孔通过平键连接。

所述惯性滚子3设置于滚子支撑箱体6中，所述滚子支撑箱体6内腔的上顶面固定设有滚子上压板5，滚子支撑箱体6内腔的下底面固定设有滚子安装底板4，所述惯性滚子3分别通过圆锥滚子轴承与滚子上压板5及滚子安装底板4转动连接。

所述的减速机护壳10扣在减速机2上部，通过长螺栓与滚子上压板5连接。

所述惯性滚子3上端顶部中心开有带键槽的圆孔，所述减速机2的输入轴穿过滚子支撑箱体6后伸入惯性滚子3顶部的圆孔中，输出轴与圆孔通过平键连接。

所述减速机2的输出孔中安装有转动轴，转动轴为阶梯轴，所述阶梯轴的一端通过平键与减速器的输出孔连接，阶梯轴的中部设有所述制动轮8，所述制动轮8与阶梯轴通过平键进行径向定位，通过阶台和卡簧进行轴向定位，所述的阶梯轴7穿出减速机2一端的端面中心开有深孔，该端设置有编码器9。

具体的，所述的编码器9通过支架固定在减速机2上，编码器9的伸出轴穿入阶梯轴7的深孔中，通过紧定螺钉锁紧，编码器9主要检测阶梯轴的转动状态，通过转动状态判定制动器12的制动时间。

所述的滚子安装底板4四周设置有四个螺纹孔，用于固定长螺栓做设备挂绳吊装使用。

如图4所示，所述的制动装置包括制动器支撑架11、制动器12、带座调心轴承13、工字架14。所述制动器12设置在制动器支撑架11上，二者通过螺栓连接。

所述的工字架14通过螺栓安装在制动器支撑架11上，工字架14设置在制动器12后侧，用于保证带座调心轴承13的高度，所述的带座调心轴承13设置在工字架14上，位置与制动器12的抱闸圈同心，所述阶梯轴远离减速机2的一端伸入带座调心轴承13中并定位。

具体的，本方案中采用的制动装置与现有起重机中的制动装置的结构完全一致，在制动装置的大小和材料上可以存在不同。因此，本申请中并未详细公开制动器中各部件的结构设置，本领域技术人员可以自行设置，不能认为是不清楚的。

如图5所示，所述的状态调整装置包括直线丝杆步进电机15、顶轴16、光轴17、导靴板18、直线轴承19、限位底架20，微动开关21、调整装置外壳22。

所述的光轴17共有四个，光轴17顶端开有螺纹深孔，底端加工成螺柱，所述的直线丝杆步进电机15顶端具有四个安装孔，每个安装孔对应一个光轴17，每个光轴17的顶端伸入安装孔中通过螺栓固定在制动器支撑架11上，螺栓穿过制动器12支架上的螺纹孔后与安装孔螺纹配合以实现固定。

所述的顶轴16为直线丝杆步进电机15的穿出轴，顶轴16穿出制动器支撑架11上表面，并通过销子与制动器12电机铰接。

所述顶轴的下端与导靴板固定连接，所述的导靴板18上设置有两个直线轴承19，两个直线轴承19设置在对角的两个光轴17上。

所述的限位底架20设置有四个通孔，分别穿入四个光轴17的底部螺柱，通过螺母将限位底架20与光轴17固定。

所述的微动开关21设置在限位底架20上。

所述的调整装置外壳22上部贴紧制动器支撑架11下表面，调整装置外壳22下底设置有四个通孔，穿入四个光轴17的底部螺柱，通过螺母固定。

所述的滚子支撑箱体6与制动器支撑架11的连接面开有四个孔，滚子支撑箱体6的四个孔的内面焊有螺母，所述的制动器支撑架11上与滚子支撑箱体6连接的孔均为腰孔，用于装配时调整左右位置。

优选的，转动轴远离制动轮8的一端安装有所述编码器9，所述编码器9与控制系统信号连接，所述控制系统与显示器、电动机1、推动器信号连接。

优选的，所述制动器12安装于制动器支撑架11上端，所述制动器支撑架11用于支撑制动器12。

优选的，所述状态调整装置包括直线丝杆步进电机15，所述直线丝杆步进电机15的穿出轴形成顶轴16，所述顶轴16的上端通过销轴与推动器的下端铰接，所述直线丝杆步进电机15的基体与制动器支撑架11固定连接。

所述直线丝杆步进电机与控制系统信号连接。

优选的，所述顶轴16的下端通过外螺纹与导靴板18连接，所述导靴板18具有螺纹孔，所述外螺纹与螺纹孔配合使用，所述导靴板18通过导向件导向，所述导靴板18的下方设有微动开关21。

优选的，所述导向件为光杠，所述直线丝杆步进电机15的基体侧面固定设有多个所述光杠，所述导靴板18中设有至少两个导向孔，所述光杠穿过导向孔。

优选的，所述光杠的下端与限位板固定连接，所述限位板的上表面安装有所述微动开关21。

本发明还公开了一种起重机制动器12机械调整考核的模拟方法，包括以下步骤：

步骤1：制动器处于待调整状态，显示器显示补偿行程范围和制动时间范围要求(各人员要求时间范围不同)，需考核学员对制动器的制动力矩和推动器的补偿行程进行调整，所述补偿行程指的是:制动器处于制动状态时，推杆伸出的长度；

步骤2：启动电动机及推动器，推动器得电使得抱闸脱离与制动轮的接触，电动机的转动通过一个输入端输入减速机，与减速机连接的惯性滚子及制动轮随之运动；

步骤3：待考核学员下达制动指令，推动器及电动机断电，抱闸在弹簧的作用下闭合并与制动轮摩擦进行制动，惯性滚子在惯性的作用下继续转动，制动轮受惯性滚子的驱动继续转动，一段时间后抱闸实现制动轮的完全制动，制动轮及惯性滚子停止转动；

步骤4：利用编码器实时记录制动轮的速度并传递给控制系统，控制系统计算从制动指令下达到制动轮完全停止所需要的制动时间，将制动时间传递给控制系统，并由显示器显示，控制系统自动判断制动时间是否合格；

步骤5：控制系统自动控制直线丝杆步进电机中顶杆运动带动推动器上下运动，推动器的运动使得推动器的补偿行程发生变化，使变化后的补偿行程超出调整要求范围，需重新调整；

步骤6：重复步骤1-5的操作。

在步骤5中直线丝杠步进电机的顶轴上下运动，带动导靴板上下运动，导靴板向上的运动可由直线丝杠步进电机的本体限位，导靴板向下运动时会触碰到微动开关，微动开关将信号传递给控制系统，控制系统控制直线丝杠步进电机断电。采用上述方式来限制直线丝杠步进电机的行程。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (2)

1.一种起重机制动器机械调整考核的模拟装置，其特征在于，包括

制动轮，所述制动轮可沿自身轴线旋转，所述制动轮用于模拟制动器中需要制动的部位；

动力装置，所述动力装置与制动轮连接，所述动力装置用于驱动制动轮；

所述动力装置包括电动机和减速机，所述减速机为双输入单输出型减速机；

所述减速机的一个输入端与电动机的转轴固定连接，另一个输入端与惯性滚子固定连接，所述减速机的输出端通过转动轴与制动轮固定连接；

转动轴远离制动轮的一端安装有所述编码器，所述编码器与控制系统信号连接，所述控制系统与显示器、电动机、推动器信号连接；

制动器，所述制动器用于实现制动轮的制动，所述制动器包括抱闸和推动器，所述推动器的推杆沿设定直线运动以控制抱闸的开闭，所述制动轮伸入抱闸中；

所述制动器安装于制动器支撑架上端，所述制动器支撑架用于支撑制动器；

状态调整装置，所述状态调整装置设置于推动器下方，所述状态调整装置用于实现推动器沿推杆方向的升降；

所述状态调整装置包括直线丝杆步进电机，所述直线丝杆步进电机的穿出轴形成顶轴，所述顶轴的上端通过销轴与推动器的下端铰接，所述直线丝杆步进电机的基体与制动器支撑架固定连接；

所述直线丝杆步进电机与控制系统信号连接；

所述顶轴的下端与导靴板固定连接，所述导靴板通过导向件导向，所述导靴板的下方设有微动开关；

所述导向件为光杠，所述直线丝杆步进电机的基体侧面固定设有多个所述光杠，所述导靴板中设有至少两个导向孔，所述光杠穿过导向孔；

所述光杠的下端与限位板固定连接，所述限位板的上表面安装有所述微动开关；

编码器，所述编码器与制动轮同轴设置，所述编码器用于检测制动轮的速度。

2.一种起重机制动器机械调整考核的模拟方法，利用了权利要求1中所述的起重机制动器机械调整考核的模拟装置，其特征在于,包括以下步骤：

步骤1：制动器处于待调整状态，显示器显示补偿行程范围和制动时间范围要求，需考核学员对制动器的制动力矩和推动器的补偿行程进行调整，所述补偿行程指的是:制动器处于制动状态时，推杆伸出的长度；

步骤2：启动电动机及推动器，推动器得电使得抱闸脱离与制动轮的接触，电动机的转动通过一个输入端输入减速机，与减速机连接的惯性滚子及制动轮随之运动；

步骤3：待考核学员下达制动指令，推动器及电动机断电，抱闸在弹簧的作用下闭合并与制动轮摩擦进行制动，惯性滚子在惯性的作用下继续转动，制动轮受惯性滚子的驱动继续转动，一段时间后抱闸实现制动轮的完全制动，制动轮及惯性滚子停止转动；

步骤4：利用编码器实时记录制动轮的速度并传递给控制系统，控制系统计算从制动指令下达到制动轮完全停止所需要的制动时间，将制动时间传递给控制系统，并由显示器显示，控制系统自动判断制动时间是否合格；

步骤5：控制系统自动控制直线丝杆步进电机中顶杆运动带动推动器上下运动，推动器的运动使得推动器的补偿行程发生变化，使变化后的补偿行程超出调整要求范围，需重新调整；

步骤6：重复步骤1-5的操作。