CN110282517A

CN110282517A - 电梯制动试验滑行量测量方法及装置

Info

Publication number: CN110282517A
Application number: CN201910626215.7A
Authority: CN
Inventors: 王晶; 李红昌; 张金民; 薛宇; 赵岳; 张博鑫; 杜羽
Original assignee: Xian Special Equipment Inspection and Testing Institute
Current assignee: Xian Special Equipment Inspection and Testing Institute
Priority date: 2019-07-11
Filing date: 2019-07-11
Publication date: 2019-09-27
Anticipated expiration: 2039-07-11
Also published as: CN110282517B

Abstract

本发明提出一种电梯制动试验滑动距离测量方法及装置，旨在更准确地测量滑行距离，使上行/下行制动试验得到更符合真实情况的试验结果。该测量方法包括：启动制动器工作，通过检测制动器的激磁电流，确定制动试验的基准清零点，触发测量设备工作，分别针对曳引轮转动角度和钢丝绳滑动距离同步开始测量；当曳引轮不再转动时，测量得到曳引轮的转动角度，换算为对应的竖直位移量S1；当钢丝绳不再滑动时，测量得到钢丝绳的滑动距离，记为S2；钢丝绳相对于曳引轮的滑动距离S₃＝S₂‑S₁。本发明以电流传感器来作为整个制动试验系统的触发信号，通过分别测量曳引轮和钢丝绳的制停距离，从而能够得到更符合真实情况的试验结果。

Description

电梯制动试验滑行量测量方法及装置

技术领域

本发明涉及一种电梯制动距离的测量方法及装置。

背景技术

电梯是高层建筑中必不可少的一种垂直运输工具，和人们的生活、工作有紧密的联系，因此电梯的安全性至关重要。

按照TSG T7001-2009《电梯监督检验和定期检验规则—曳引与强制驱动电梯》，电梯制动试验分为上行制动试验和下行制动试验。其中：上行制动试验要求轿厢空载以正常速度上行至行程上部时，切断电动机与制动器供电，轿厢应当被可靠制停，并且无明显变形和损坏；下行制动试验要求轿厢装载1.25倍额定载重量，以正常运行速度下行至行程下部，切断电动机与制动器供电，曳引机应当停止运转，轿厢应当完全停止，并且无明显变形和损坏。

上行/下行制动试验是电梯检验过程中的一项重要试验，其主要目的是对电梯曳引能力的检验，同时也是对制动器的间接检验。

制动器是电梯的关键部件，电梯的曳引能力更是关乎电梯安全的重中之重。很多伤亡事故都离不开这两个关键因素，所以新检规将其列为重要检验项目。但新检规对上行/下行制动试验的规定并不明确，导致在实际检验工作中判定结果存在异议。

目前，已有相关文献对此进行了研究，并取得了一定的成果。例如专利文献CN106915676A公开了一种电梯制动参数检测仪，采用磁性滚轮式钢丝绳位移测量装置，测量时磁性滚轮的外圆靠紧在电梯钢丝绳的侧面，磁性滚轮的外圆与接触的电梯钢丝产生磁吸力，钢丝绳上下移动时带动磁性滚轮转动，磁性滚轮与旋转编码器连接，磁性滚轮外圆的线速度来表征电梯钢丝上下移动的线速度，通过采集电梯钢丝绳线速度来分析计算出电梯轿厢的运动信息(电梯运行速度、制动距离与制动减速度)。

但是，上述文献对于上行/下行制动的真正目的，制动过程中的钢丝绳滑移问题、滑移时的减速度及制动距离测量问题，实际上仍缺乏足够的认识，其测量结果无法有效反映影响实际电梯工作可靠性的全面因素。

发明内容

本发明提出一种电梯制动试验滑动距离测量方法及装置，旨在更准确地测量滑行距离，使上行/下行制动试验得到更符合真实情况的试验结果。

本发明对上行/下行制动问题进行了深入了研究，明确了以下几点：

制动过程中，在曳引轮和钢丝绳没有滑动时，制动力完全由制动器提供，有滑动时，制动力由钢丝绳和曳引轮之间的摩擦力来提供，直接测量钢丝绳的滑动距离很难判断制动器是否工作正常。

由于现有技术是由人为操作制动器(按急停按钮)，因反应延迟会导致制动过程的滑动距离测量的起始点存在较大误差。

基于此，本发明给出了以下解决方案：

该电梯制动试验滑行量测量方法，包括：

启动制动器工作，通过检测制动器的激磁电流，确定制动试验的基准清零点，触发测量设备工作，分别针对曳引轮转动角度和钢丝绳滑动距离同步开始测量；

当曳引轮不再转动时，测量得到曳引轮的转动角度，换算为对应的竖直位移量S1；

当钢丝绳不再滑动时，测量得到钢丝绳的滑动距离，记为S2；

钢丝绳相对于曳引轮的滑动距离S₃＝S₂-S₁。

进一步地，所述启动制动器工作，是通过切断电梯供电电路的主开关来触发制动器启动。

进一步地，所述曳引轮的转动角度，是采用第一滑轮与曳引轮的边缘部位压靠在一起，通过第一滑轮配置的旋转编码器间接测量得到。

进一步地，所述钢丝绳的滑动距离，是采用第二滑轮与钢丝绳在同一平面方向边缘相切并压靠在一起，通过第二滑轮配置的旋转编码器间接测量并换算得到。

一种实现上述电梯制动试验滑行量测量方法的装置，其特征在于，包括：微处理器、电流传感器、第一测量设备和第二测量设备，微处理器采集电流传感器检测的制动器激磁电流，作为第一测量设备和第二测量设备的触发信号；所述第一测量设备包括第一滑轮及其旋转编码器，所述第一滑轮用于与曳引轮的边缘部位压靠在一起，使第一滑轮的转动平面与该边缘部位的切线方向处于同一平面；所述第二测量设备包括第二滑轮及其旋转编码器，所述第二滑轮用于与钢丝绳在同一平面方向边缘相切并压靠在一起。第一测量设备和第二测量设备可以位于曳引轮的同一侧，也可以分别位于不同侧。

进一步地，所述第一滑轮采用橡胶轮，为凸轮形式。

进一步地，所述第二滑轮为凹轮形式，凹部的尺寸与钢丝绳的直径相适配。

进一步地，所述第二测量设备还包括压紧滑轮和连接臂，压紧滑轮的工作面为内凹弧面(上述第二滑轮也可以认为其工作面为内凹弧面)；所述压紧滑轮与所述第二滑轮分别位于钢丝绳的两侧并相应形成弧面接触，压紧滑轮通过连接臂与第二滑轮固定连接，从而共同限位并压紧钢丝绳。

进一步地，所述连接臂上设置有多个固定孔位，用于调节压紧滑轮与第二滑轮的间距。

进一步地，第一滑轮与其旋转编码器、第二滑轮与其旋转编码器，相应的轴系分别采用一对角接触轴承。

进一步地，所述连接臂分为平行的两支，一端分别与压紧滑轮的轴向两端连接，另一端分别与第二滑轮的轴向两端固定面(动滑轮的固定部分)连接。

进一步地，所述第二滑轮与其旋转编码器，相应的轴系采用一对角接触轴承。

进一步地，所述第二滑轮及其旋转编码器的整体封装，采用硬质铝合金2A12。

进一步地，两个测量设备(角度测量仪)的设备支座均采用三角支撑结构。具体地，设备支座形成两个三角支架，相应的三个臂分别记为水平臂、竖直臂和斜臂；

第一三角支架的水平臂与角度测量仪固定连接；竖直臂的上端在角度测量仪远端与水平臂固定连接；斜臂一端靠近角度测量仪与水平臂连接，另一端与竖直臂固定连接；

第二三角支架与第一三角支架共用同一竖直臂；第二三角支架的水平臂作为底座，更远离角度测量仪、与竖直臂的下端固定连接；第二三角支架的斜臂位于第一三角支架的斜臂的上方，一端与水平臂连接，另一端与竖直臂固定连接。

进一步地，第一三角支架的水平臂上设置有用于调节斜臂连接位置的条形槽或通孔。

进一步地，第二三角支架的水平臂上设置有用于调节斜臂连接位置的条形槽或通孔。

本发明具有以下有益效果：

1、充分研究了电梯运行时实际制动过程的特点，分别测量了曳引轮和钢丝绳的制停距离，从而能够得到更符合真实情况的试验结果。

2、以电流测量作为制动的基准清零点(电流传感器来作为整个制动试验系统的触发信号)，相比人工法，基准点准确度提升近百倍(人反应延迟大约在几百毫秒，而电流测量延迟在ms级)。

3、采用具有内凹弧面的从动滑轮和压紧滑轮在钢丝绳的两侧共同对钢丝绳限位并压紧，能够避免钢丝绳在非上行下行方向的晃动，同时由于紧密接触从动滑轮，从而有助于更准确地测量制动试验中钢丝绳的滑动量。

4、基于从动滑轮、压紧滑轮以及连接臂，可适应一定范围内不同粗细的钢丝绳。

5、可调节的设备支座，结构稳定，且方便调节测量位置。

6、测量装置简明、可靠，不影响电梯的正常工作。

附图说明

图1为本发明的测量系统示意图。

图2为角度测量仪及其相关结构的示意图。

图3为角度测量仪与曳引轮连接示意图。

图4为橡胶轮压靠曳引轮的示意图(俯视方向)。

图5为角度测量仪与钢丝绳连接示意图。

图6为图5所示连接结构的局部放大图。

图7为测试系统运行的流程图。

附图标号说明：

1-曳引轮；2-钢丝绳；3-角度测量仪；4-设备支座；5-橡胶轮(第一滑轮)；6-从动滑轮(第二滑轮)；7-压紧滑轮；8-连接臂；

301-安装底座；302-轴承；303-主轴；304-轴承；305-旋转编码器；306-滑环；307-电路板；308-插接件。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明作进一步详述。

一方面，考虑到目前电梯制动器一般为断电式电磁制动器，其工作原理为：以弹簧将刹车片压住，利用其摩擦力来产生制动扭力。切断激磁电流后，弹簧的弹力会使电枢压住制动片，制动器就会做动，将电梯刹住。当激磁线圈通电时，压住制动片的电枢会将弹簧压缩，制动器不工作，电梯可自由运转。为此，我们采用电流传感器来作为整个系统的触发信号。

另一方面，电梯上行/下行制动时，其实存在两个滑行量，一个是制动器失电后曳引轮与制动器之间的滑行量，一个是钢丝绳与曳引轮之间的滑行量。制动过程中，在曳引轮和钢丝绳没有滑动时，制动力完全由制动器提供，有滑动时，制动力由钢丝绳和曳引轮之间的摩擦力来提供，直接测量钢丝绳的滑动距离很难判断制动器是否工作正常。因此，本发明通过准确测量这两个滑行量，能有效地区分出制动器提供的制动力和曳引轮提供的制动力产生的影响，进而对制动器做出精确的评价。因此，分别同时测量曳引轮和钢丝绳的制动距离。

系统电路部分的组成如图1所示，电流传感器来作为整个系统的触发信号，两套旋转编码器分别测量曳引轮和钢丝绳的制动距离，显示屏用于显示系统的输出，由操作人员读取测量数值。键盘用于输入编码器对应的滑轮半径值(也可采用触控屏作为人机交互界面，省去键盘)。微处理器进行电流值采样、编码器数值清零、编码器计数、滑动距离计算、液晶显示控制等功能。

电流传感器可采用钳形电流表，以方便安装和拆卸。

微处理器可选择CPLD或者DSP等嵌入式微处理器，液晶可选1602或12864液晶。

编码器可选用旋转的增量式编码器，两个编码器各连接一个滑轮，分别对应于曳引轮和钢丝绳，进行角度测量。

其中，对应于曳引轮的角度测量仪主要由一对角接触轴承、旋转编码器、电动滑环、信号处理电路板等组成，前端的转动件为橡胶轮，如图2所示。整体结构采用硬质铝合金2A12，是一种高强度硬铝，可进行热处理强化，经表面处理后具有较高的抗腐蚀能力。轴系采用一对角接触轴承，可以承受较大的轴向、径向的联合载荷，且具有较好的的支撑刚度和旋转精度；主轴采用轴承钢，经表面处理具有较高的刚度，耐腐蚀性。角度检测采用高精度旋转编码器，其结构简单，动作灵敏、工作可靠，对环境条件要求低，抗干扰能力强。

对应于钢丝绳的角度测量仪的结构与图2所示结构类同，仅仅是前端的转动件(滑轮)结构有所不同。

第一编码器相应的第一滑轮与曳引轮的边缘部位压靠在一起，使第一滑轮的转动平面与该边缘部位的切线方向处于同一平面。当曳引轮转动时，会经第一滑轮带着第一编码器旋转。

第二编码器相应的第二滑轮与钢丝绳在同一平面方向边缘相切并压靠在一起。当钢丝绳运动时，会带着第二编码器旋转。而且还设计有钢丝绳压紧组件(压紧滑轮和连接臂等)，压紧滑轮的工作面为内凹弧面(上述第二滑轮也可以认为其工作面为内凹弧面)；压紧滑轮与第二滑轮分别位于钢丝绳的两侧并相应形成弧面接触，压紧滑轮通过连接臂与第二滑轮固定连接，从而共同限位并压紧钢丝绳。压紧滑轮可拆换，连接臂上设置有多个固定孔位，用于调节压紧滑轮与第二滑轮的间距，以适应不同规格的钢丝绳，使整个装置更具有通用性。

具有内凹弧面的第二滑轮和压紧滑轮在钢丝绳的两侧共同对钢丝绳限位并压紧，能够避免钢丝绳在非上行下行方向的晃动，同时由于紧密接触从动滑轮，从而有助于更准确地测量制动试验中钢丝绳的滑动量。

角度测量仪与设备支座之间可上下及左右微调，采用三角支撑结构。具体地，设备支座形成两个三角支架，相应的三个臂分别记为水平臂、竖直臂和斜臂；

三角支架的水平臂上还设置有用于调节斜臂连接位置的条形槽或通孔。

工作原理：

整个系统的运行的流程如图7所示，当检测到电流为零时，则为电梯制动器工作时刻，此时将两个编码器的值均清零，开始计数。当曳引轮不再滑动时，此时第一编码器读数不再增加，根据第一编码器测得的角度值计算得到曳引轮滑动距离；当钢丝绳不再滑动时，此时第二编码器的读数不再增加，根据第二编码器测得的角度值计算得到钢丝绳的滑动距离；综合两者，得到钢丝绳相对于曳引轮的滑动距离。

1、测量曳引轮滑动距离(制动时曳引轮因惯性产生的转动量)：

对设备支座高度、方向进行调节，使设备第一滑轮(橡胶轮)与曳引轮(被测设备)压靠在一起，橡胶轮有一定的压缩量，调整完成后，对设备支座进行锁紧固定，如图3所示。当曳引轮转动时，由于橡胶轮和曳引轮压靠在一起，橡胶轮跟随一起转动，旋转编码器这时检测出橡胶轮的旋转角度。设曳引轮转动角度为θ，橡胶轮与曳引轮接触点距曳引轮旋转中心距离为R，橡胶轮跟随曳引轮转动角度为θ₁，橡胶轮压紧后的半径为R1，则曳引轮转动的角度为：

曳引轮滑动距离为：

S₁＝θ₁*2*π*R₁/360

2、测量钢丝绳滑动距离：

如图5所示，采用凹型的刚性滑轮组件，将钢丝绳穿过滑轮组件，第二滑轮(从动滑轮)与压紧滑轮配合限位并压紧钢丝绳，如图6所示。当钢丝绳滑动时，将带动从动滑轮转动，这时旋转编码器测出从动滑轮转过的角度。设钢丝绳中心距从动滑轮的旋转中心的距离为R2，旋转编码器测得从动滑轮转动角度为θ₂，则钢丝绳的滑动距离为：

S₂＝θ₂*2*π*R₂/360

最终得出，钢丝绳相对于曳引轮的滑动距离为：S₃＝S₂-S₁。

Claims

1.电梯制动试验滑行量测量方法，其特征在于，包括：

钢丝绳相对于曳引轮的滑动距离S₃＝S₂-S₁。

2.根据权利要求1所述的电梯制动试验滑行量测量方法，其特征在于：所述启动制动器工作，是通过切断电梯供电电路的主开关来触发制动器启动。

3.根据权利要求1所述的电梯制动试验滑行量测量方法，其特征在于：所述曳引轮的转动角度，是采用第一滑轮与曳引轮的边缘部位压靠在一起，通过第一滑轮配置的旋转编码器间接测量得到。

4.根据权利要求1所述的电梯制动试验滑行量测量方法，其特征在于：所述钢丝绳的滑动距离，是采用第二滑轮与钢丝绳在同一平面方向边缘相切并压靠在一起，通过第二滑轮配置的旋转编码器间接测量并换算得到。

5.一种实现权利要求1所述电梯制动试验滑行量测量方法的装置，其特征在于，包括：微处理器、电流传感器、第一测量设备和第二测量设备，微处理器采集电流传感器检测的制动器激磁电流，作为第一测量设备和第二测量设备的触发信号；

所述第一测量设备包括第一滑轮及其旋转编码器，所述第一滑轮用于与曳引轮的边缘部位压靠在一起，使第一滑轮的转动平面与该边缘部位的切线方向处于同一平面；

所述第二测量设备包括第二滑轮及其旋转编码器，所述第二滑轮用于与钢丝绳在同一平面方向边缘相切并压靠在一起。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：所述第一滑轮采用橡胶轮，为凸轮形式。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：所述第二滑轮为凹轮形式，凹部的尺寸与钢丝绳的直径相适配。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第二测量设备还包括压紧滑轮和连接臂，压紧滑轮的工作面为内凹弧面；所述压紧滑轮与所述第二滑轮分别位于钢丝绳的两侧并相应形成弧面接触，压紧滑轮通过连接臂与第二滑轮固定连接，从而共同限位并压紧钢丝绳。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述连接臂上设置有多个固定孔位，用于调节压紧滑轮与第二滑轮的间距。

10.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，第一滑轮与其旋转编码器、第二滑轮与其旋转编码器，相应的轴系分别采用一对角接触轴承。