CN111908297B - 一种提升机盘式制动闸的监控系统 - Google Patents

一种提升机盘式制动闸的监控系统 Download PDF

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    • B66B5/0031Devices monitoring the operating condition of the elevator system for safety reasons

Abstract

本发明公开了一种提升机盘式制动闸的监控系统,涉及提升机领域。磁致伸缩传感器安装在闸瓦上测量制动间隙,光电编码器安装在滚筒轴端,监控滚筒转动状态,应变片安装在闸瓦推杆,测量制动正压力,检测单元与PLC的配合使用实现自适应反馈调节,使用伺服电机配合滚珠丝杆副推动制动闸瓦,能够实现快速反应、在线调整制动力矩、自适应调节制动间距,在闸瓦水平方向和竖直方向各安装一个振动传感器,分别用于检测水平与竖直方向的振动状态,能够精确测量制动闸在工作过程中的振动情况,保证制动系统的安全运行,对存在的安全隐患及时修复与报警,大幅度降低制动器的故障率,保障了矿井提升机的可靠制动和稳定运行。

Description

一种提升机盘式制动闸的监控系统
技术领域
本发明涉及提升机领域,具体的是一种提升机盘式制动闸的监控系统。
背景技术
矿井提升设备是使人员升降、物料提升和下放的大型机械设备,是矿山井下生产系统和地面工作广场相连接的关键枢纽。随着煤矿生产规模的不断扩大,煤矿开采对于设备的安全性能和自动化程度也愈发重视,担负提物和提人等重要任务的矿井提升机,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,所以其制动系统是煤矿生产中的重要环节。
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,受煤矿开采环境因素的影响,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,因此具有良好的制动性能和制动力矩调整能力也是提升机安全可靠运行的重要保证。多绳摩擦式矿井提升机普遍使用盘式制动闸作为制动器件,目前常用的盘式制动闸依靠碟形弹簧的预压缩施加正压力给制动盘产生摩擦力,从而形成提升机制动力矩。
《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,能自动报警或断电;盘式制动闸第一级由保护回路断电时起至制动闸接触到制动盘上的空动时间不同超过0.3s;盘式制动闸的摩擦片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载荷力矩之比K值不得小于3。受盘式制动闸摩擦片磨损等因素影响,盘式制动闸与制动盘之间的间隙需要调整时,传统制动闸只能人工完成,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,故传统盘式制动闸制造精度要求高,密封要求严格,且要设置一套油压系统,同时碟形弹簧负载偏差难以保证,后期维修较为繁琐。
发明内容
为解决上述背景技术中提到的不足,本发明的目的在于提供一种提升机盘式制动闸的监控系统,该系统能够在线实时检测盘式制动闸的实际制动力矩、调整盘式制动闸与制动盘之间的间隙和提升机制动力矩、实施多种制动方案、检测盘式制动闸的空动时间、判断制动摩擦片的磨损情况、检测滚筒制动盘的偏摆等性能数据,确保盘式制动闸具有良好的制动性能。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
一种提升机盘式制动闸的监控系统,包括提升电机,所述提升电机的输出端固定有两个平行分布的制动盘,制动盘之间固定有滚筒,滚筒的外端部安装有光电编码器。
所述制动盘的侧方设置有机架,机架的上端固定有伺服电机,伺服电机的输出端通过联轴器连接有蜗轮蜗杆副,蜗轮蜗杆副上连接有滚珠丝杠副,滚珠丝杠副上的丝杠和蜗轮蜗杆副上的蜗轮固定连接,滚珠丝杠副侧方设置有闸瓦,闸瓦设置有两个,位于一侧的闸瓦固定在机架上,此闸瓦为固定式的闸瓦,位于另一侧的闸瓦和滚珠丝杠副上的滑块连接,此闸瓦为移动式的闸瓦,移动式的闸瓦的端部固定有摩擦片,靠近光电编码器一侧的制动盘位于两个闸瓦之间,摩擦片和制动盘之间留有间隙。
优选地,移动式的所述闸瓦上通过螺纹连接有两个振动传感器,在闸瓦水平方向和竖直方向各安装一个,分别用于检测水平与竖直方向的振动状态。
优选地,移动式的所述闸瓦的径向外侧通过位移传感器支架安装有三个圆周阵列分布的磁致伸缩位移传感器,三个磁致伸缩位移传感器绕闸瓦周向均匀布置。
优选地,所述闸瓦和伺服电机上分别安装有温度传感器,便于监控系统及时读取闸瓦与伺服电机的工作温度。
优选地,所述闸瓦和滚珠丝杠副之间设置有轮辐式压力传感器,轮辐式压力传感器外观为圆柱形,轮辐式压力传感器由电阻式应变片和弹性体组成,弹性体由轮辋、轮辐和轮毂组成,其中轮辐设置有四个,轮辐的两端分别连接在轮辋和轮毂之间,轮辋与滚珠丝杠副的滚珠滑块连接,轮毂与闸瓦连接。
优选地,所述光电编码器检测滚筒的转动状态,根据编码器的监测数据计算提升机运行速度,线速度:
v=ω·r
式中:ω-角速度;
r-滚筒半径;
当提升机处于完全制动状态时,记录此时提升机速度和停止时间,以此计算提升机减速度a,加速度
Figure BDA0002630082020000031
加速度用于求制动闸的制动力矩。
优选地,所述提升机处安装有电压表和电流表,用于检测提升机负载以及提升系统变位质量,变位质量:
∑m=G/gn
式中:G为一次提升系统总变位重力;
G=Qgn+2Qzgn+2pLp+Gj+2Gt+Gd
式中:Q为一次提升载荷重量;
Qz为提升容器自重;
P为提升钢丝绳每米重;
Lp为一根钢丝绳全长;
Gj、Gt、Gd为提升机全部旋转部分、每个天轮、电动机变位至卷筒圆周处的变位重力。
优选地,在所述提升机等速运行阶段检测提升机负荷,换算变位质量,并和提升机变位质量相加,以此换算提升机工作状态下的系统变位质量m,根据牛顿力学公式
f=ma
求得摩擦制动力f,f与F的比值即为制动闸实时摩擦系数μ,以此值来计算盘式制动闸制动力矩,此值进行定期更新。
优选地,三个所述磁致伸缩位移传感器用于检测闸瓦与制动盘是否平行,设定La、Lb、Lc差值范围ε,当三处数据差值超出范围时,即
max(La,Lb,Lc)-min(La,Lb,Lc)>ε
则表示闸瓦倾斜,影响制动效果,监控系统发出警报,提醒工作人员矫正。
优选地,所述磁致伸缩位移传感器用于测量摩擦片与制动盘之间的间距,同时也检测制动盘的偏摆量,记录位移速度时间图,便于测得制动闸的空动时间,闸间隙实际值应取三个位移传感器的均值,即
Figure BDA0002630082020000041
敞闸时磁致伸缩位移传感器检测到滚筒和制动盘的瞬时最大间隙为L1max,瞬时最小间隙为L1min,则
Figure BDA0002630082020000042
为基准间隙,则
Figure BDA0002630082020000051
作为制动盘的偏摆量;闭闸时磁致伸缩位移传感器检测到滚筒和制动盘的间隙为L2,则
LW=L1-L2
为制动间隙实际值;
安装磁致伸缩位移传感器时,使其端面距离摩擦片允许磨损厚度端面大于1mm,当实测L2小于最初测定值1mm时,认为制动闸瓦磨损超限,PLC发出警告提醒操作人员更换。
本发明的有益效果:
本发明使用伺服电机配合滚珠丝杆副推动制动闸瓦,能够实现快速反应、在线调整制动力矩、自适应调节制动间距,在高精度伺服电机的加持下,制动力矩的调整更加精准。
同时,PLC代替液压系统,省去了传统盘式制动闸复杂的液压管路,通过PLC的程序化设置来检测提升机制动系统的参数变化,相比于以前的电控系统,其后期维护更加方便,整个制动主体的结构更加简单,适用性更强。
本发明中闸瓦推杆与制动闸壳体组成活塞机构,滚珠滑块作为活塞动力源,使闸瓦运动更加平稳,制动受力时应力分布更加均匀,同时,使用各类传感器实时监控制动闸运行状态,对存在的安全隐患及时修复与报警,大幅度降低制动器的故障率,保障了生产生活的安全运行,采用具有反馈机制的控制系统,使制动闸具有自适应调节的能力,扩大的使用范围,市场适应性更高。
附图说明
下面结合附图对本发明作优选的说明。
图1为本发明制动器安装图;
图2为本发明传感器在制动闸上分布图;
图3为本发明制动器敞闸状态传感器检测示意图;
图4为本发明制动器闭闸状态传感器检测示意图;
图5为本发明位移传感器安装位置图;
图6为本发明位移传感器支架结构图;
图7为本发明轮辐式压力传感器结构原理图;
图8为本发明轮辐式压力传感器外观结构图;
图9为本发明自适应调节间隙控制逻辑图;
图10为本发明正压力反馈调节控制逻辑图。
附图中各标号所代表的部件列表如下:
1-提升电机,2-滚筒,3-制动盘,4-光电编码器,5-闸瓦,6-轮辐式压力传感器,7-滚珠丝杠副,8-蜗轮蜗杆副,9-伺服电机,10-机架,11-磁致伸缩位移传感器,12-摩擦片,13-位移传感器支架,14-轮辋,15-轮辐,16-电阻式应变片,17-轮毂,18-温度传感器,19-振动传感器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
一种提升机盘式制动闸的监控系统,如图1和2所示,包括提升电机1,提升电机1的输出端固定有两个平行分布的制动盘3,制动盘3之间固定有滚筒2,滚筒2的外端部安装有光电编码器4,光电编码器4用于监测滚筒2的转动状态,光电编码器4中的A、B、Z三相输出给数据检测处理与控制中心,利用PLC内部C251高速计数器,计算滚筒2的线速度和加速度。滚筒2圆周缠绕钢丝绳,钢丝绳连接提升容器,依靠钢丝绳与滚筒2之间的摩擦力带动提升容器上下往复运动,驱动提升电机1,滚筒2、制动盘3和光电编码器4同步转动。
制动盘3的侧方设置有机架10,机架10的上端固定有伺服电机9,伺服电机9的输出端通过联轴器连接有蜗轮蜗杆副8,蜗轮蜗杆副8上连接有滚珠丝杠副7,滚珠丝杠副7上的丝杠和蜗轮蜗杆副8上的蜗轮固定连接。蜗轮蜗杆副8具有防震自锁的功能,使得制动闸在抱死状态下抗干扰性更强。
滚珠丝杠副7侧端设置有闸瓦5,闸瓦5设置有两个,位于一侧的闸瓦5固定在机架10上,此闸瓦5为固定式的闸瓦5;位于另一侧的闸瓦5和滚珠丝杠副7上的滑块连接,此闸瓦5为移动式的闸瓦5,移动式的闸瓦5的端部固定有摩擦片12,靠近光电编码器4一侧的制动盘3位于两个闸瓦5之间,摩擦片12和制动盘3之间留有间隙。
驱动伺服电机9,伺服电机9通过联轴器将动力导入蜗轮蜗杆副8,由蜗轮蜗杆副8改变旋转方向,将动力导入滚珠丝杠副7,由滚珠丝杠副7将旋转运动改为直线运动,滚珠滑块推动闸瓦5压紧制动盘3,产生制动力矩。
其中,闸瓦5、滚珠丝杠副7、蜗轮蜗杆副8、伺服电机9和摩擦片12组成制动闸主体。
如图2所示,闸瓦5上通过螺纹连接有两个振动传感器19,在闸瓦5水平方向和竖直方向各安装一个,分别用于检测水平与竖直方向的振动状态,能够精确监测制动闸在工作过程中的振动情况,保证制动系统的安全运行。
如图5和6所示,闸瓦5的径向外侧通过位移传感器支架13安装有圆周阵列分布的磁致伸缩位移传感器11,在使用时,同时使用三个磁致伸缩位移传感器11绕闸瓦5周向均匀布置,能够更真实的反应闸间隙,并且能够判断闸瓦5与制动盘3的倾斜状态。通过三个磁致伸缩位移传感器11的数据,判断闸瓦5是否倾斜,三个位移传感器的同时使用增加了位移传感器的容错性,避免因某个位移传感器损坏而使系统失效。
如图2所示,闸瓦5和伺服电机9上分别安装有温度传感器18,能够使监控系统及时读取闸瓦5与伺服电机9的工作温度,当温度过高时系统能够及时做出预警。
如图1所示,闸瓦5和滚珠丝杠副7之间设置有轮辐式压力传感器6,轮辐式压力传感器6外观为圆柱形。如图7和8所示,轮辐式压力传感器6由电阻式应变片16和弹性体组成,弹性体由轮辋14、轮辐15和轮毂17组成,其中轮辐15设置有四个,轮辐15的两端分别连接在轮辋14和轮毂17之间,轮辋14与滚珠丝杠副7的滚珠滑块连接,轮毂17与闸瓦5连接。滚珠滑块通过轮辐式压力传感器6与闸瓦5连接,滚珠滑块外壁面与制动闸壳体内壁面贴合,组成活塞结构,保证闸瓦5平稳制动,在滚珠滑块的推动下轮辐式压力传感器6推动闸瓦5贴合制动盘,摩擦制动。
滚珠滑块推动轮辋14,压力会通过轮辐15传递给轮毂17,最后由轮毂17挤压闸瓦5实现制动,起到过渡作用的轮辐式压力传感器6用于测量闸瓦5的正压力。
其中,光电编码器4、轮辐式压力传感器6和磁致伸缩位移传感器11组成控制系统的检测单元,检测单元用于检测滚筒2的转动状态、制动间隙和制动盘3所受正压力等参数,并实时反馈给PLC,PLC通过算法调整闸瓦5的位置与伺服电机9的转速、转矩,使制动闸实现自适应调节功能,匹配不同的工作场所,以及实现不同的制动状态。自适应调节包括自动检测并调整制动力矩、自动修正闸间隙、自动控制安全制动减速度大小,实时检测闸瓦5与制动盘3的摩擦系数,不同的制动状态包括工作制动、恒减速制动、一级制动以及二级制动。
如图3和4所示,磁致伸缩位移传感器11的输出方式为4mA至20mA电流模拟量输出,使用AD模-数转换模块读取模拟量信号送给PLC,安装时磁致伸缩位移传感器11的端面与制动盘3保持平行,并留有5mm间距,为使测量更加精准,使用三个磁致伸缩位移传感器11,磁致伸缩位移传感器11会随着闸瓦5做往复移动,磁致伸缩位移传感器11端面和制动盘3之间的距离变化量,即为摩擦片12与制动盘3之间的间隙。在摩擦片12固定不动并与制动盘3保持一定间隙的情况下,读取磁致伸缩位移传感器11与制动盘3之间的间隙变化,判断制动盘3的偏摆量。
当载荷作用于轮辋14和轮毂17上时,四个轮辐15受到纯剪切力,每个轮辐15上承受的剪切力为所受载荷的四分之一,利用电阻应变效应,吸附在轮辐15上的电阻式应变片16随机械形变而产生阻值变化,再通过桥式电路获得相应的毫伏级电势输出,并用毫伏计读取电势,计算被测压力,从而测定轮辐式压力传感器6和闸瓦5所受压力。如图4所示,轮辐式压力传感器6所受压力与制动盘3所受正压力相同,从而得到制动正压力;在制动闸施加最大正压力时如果磁致伸缩位移传感器11与制动盘3之间的间隙为3mm,则此时判断摩擦片12磨损到最大程度;磁致伸缩位移传感器11实时检测摩擦片12与制动盘3之间的间隙,伺服电机9根据数据检测处理与控制中心指令要求,调整摩擦片12与制动盘3之间的间隙。
图9是本发明的自适应调节间隙控制逻辑图,在自适应调节间隙系统的控制下,制动闸瓦5与制动盘3之间作相对运动过程中,磁致伸缩位移传感器11检测摩擦片12与制动盘3之间的实际间隙Lw,并将信号以模拟量的方式输入给AD模块,经转换后传给PLC处理,PLC内部比较目标值Lwd与实际Lw的差值,得到误差值,即
e(L)=Lwd-Lw
PLC根据误差值e(L)发出控制命令,调整运动状态,修正实际间隙Lw,实现反馈调节。当制动盘3发生偏摆时,磁致伸缩位移传感器11发出的制动闸瓦5位移信号呈比例进行动态变化,当偏摆量超出规定范围时,PLC会发出警告指令,提醒工作人员及时修正。
图10是本发明的正压力反馈调节控制逻辑图,在正压力反馈调节系统的控制下,轮辐式压力传感器6将正压力实际值Fw通过模拟量信号反馈给PLC,PLC将与正压力目标值Fwd作比较,计算出误差值,即
e(F)=Fwd-Fw
控制中心根据误差值调整控制指令,增大或减小伺服电机9的输出扭矩,及时修正制动正压力,保证良好的制动效果。
本发明中检测单元还包括检测提升机电流电压的电流表和电压表,检测单元中的光电编码器4是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器,通过计算每秒光电编码器4输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速,检测单元中的磁致伸缩位移传感器11为无接触位移传感器,利用磁致伸缩原理、通过两个不同磁场相交产生一个应变脉冲信号来准确地测量位置,本发明的工作环境为室外煤矿开采地,工作环境恶劣,选用该类型传感器正是因其应用在极恶劣的工业环境中,不易受油渍、溶液、尘埃或其它污染的影响的优点。
其中,光电编码器4检测滚筒2的转动状态,根据编码器的监测数据计算提升机运行速度,线速度:
v=ω·r
式中:ω-角速度;
r—滚筒半径;
当提升机处于完全制动状态时,记录此时提升机速度和停止时间,以此计算提升机减速度a,加速度
Figure BDA0002630082020000111
加速度用于求制动闸的制动力矩。
本发明安装有轮辐式压力传感器6,当制动闸从敞闸状态过渡到闭闸状态时,滑块推动闸瓦5挤压制动盘3,滑块施加给闸瓦5的推力与闸瓦5和制动盘3之间的正压力大小相等,制动时轮辐式压力传感器6受力被压缩,电阻式应变片16可以利用应变效应将轮辐的微小形变转化为电势的变化,并通过放大器和算法计算出滑块施加给闸瓦的推力,从而获得盘式制动闸施加给制动盘的正压力F。
本发明在提升机处安装电压表和电流表,用于检测提升机负载以及提升系统变位质量,变位质量:
∑m=G/gn
式中:G为一次提升系统总变位重力;
G=Qgn+2Qzgn+2pLp+Gj+2Gt+Gd
式中:Q为一次提升载荷重量;
Qz为提升容器自重;
P为提升钢丝绳每米重;
Lp为一根钢丝绳全长;
Gj、Gt、Gd为提升机全部旋转部分、每个天轮、电动机变位至卷筒圆周处的变位重力。
在提升机等速运行阶段检测提升机负荷,换算变位质量,并和提升机变位质量相加,以此换算提升机工作状态下的系统变位质量m。根据牛顿力学公式
f=ma
求得摩擦制动力f,f与F的比值即为制动闸实时摩擦系数μ,以此值来计算盘式制动闸制动力矩,此值进行定期更新。
为使测量更加精准,本发明使用三个磁致伸缩位移传感器11,三个位移传感器的使用可以检测闸瓦5与制动盘3是否平行,设定La、Lb、Lc差值范围ε,当三处数据差值超出范围时,即
max(La,Lb,Lc)-min(La,Lb,Lc)>ε
则表示闸瓦5倾斜,影响制动效果,监控系统发出警报,提醒工作人员矫正。
磁致伸缩位移传感器11用于测量摩擦片12与制动盘3之间的间距,同时也检测制动盘3的偏摆量,记录位移速度时间图,可以测得制动闸的空动时间,闸间隙实际值应取三个位移传感器的均值,即
Figure BDA0002630082020000121
参见附图3,敞闸时磁致伸缩位移传感器11检测到滚筒2和制动盘3的瞬时最大间隙为L1max,瞬时最小间隙为L1min,则
Figure BDA0002630082020000122
为基准间隙,则
Figure BDA0002630082020000123
作为制动盘3的偏摆量;参见附图4,闭闸时磁致伸缩位移传感器11检测到滚筒2和制动盘的间隙为L2,则
LW=L1-L2
为制动间隙实际值。摩擦片12具有一定厚度,当磨损到一定程度时必须更换,安装磁致伸缩位移传感器11时,使其端面距离摩擦片12允许磨损厚度端面大于1mm,当实测L2小于最初测定值1mm时,认为制动闸瓦5磨损超限,PLC发出警告提醒操作人员更换。
上机位与PLC构建数据库,数据库由不同制动状态的运行命令和首次运行前设置好的制动闸运行阈值构成;制动闸运行阈值包括闸间隙允许值范围、偏摆量允许值、空转时间上限、减速度允许值、制动力矩与负载比例关系,将制动力矩控制在大于升降重物产生的最大力矩的3倍,提升重物时安全制动的加速度不大于5m/s2,下放货物时的加速度不小于1.5m/s2,制动系统间隙不超过2mm,安全制动过程中空转的时间小于0.3s。
本发明的具体应用过程为:
操作人员将制动闸安装在机架10上,制动闸摩擦片12与制动盘3之间留有1mm间距,将磁致伸缩位移传感器11安装在闸瓦5上,磁致伸缩位移传感器11检测端面与制动盘3平行正对并留有5mm间隙,用粘合剂将电阻式应变片16固定在闸瓦5推杆表面,将光电编码器4安装在滚筒2轴端,光电编码器4与滚筒2同步转动。在制动系统首次运行前通过电脑将程序写入PLC,并设置运行参数构建数据库,参数设置如下:
制动力矩设置为升降重物产生最大力矩的3.5倍;
制动闸瓦5与制动盘3间隙目标值为1±0.5mm;
空转时间≤0.3s;
偏摆量≤1mm;
参数设置完成后制动闸进入运行状态,时刻准备对提升机进行制动。当提升机在正常的工作状态时,提升机经加速、全速、减速、爬行等过程到达停车位时,制动闸通过上机位调节在减速过程中参与工作,制动安全贴闸,保证提升机停车的稳定;在运行过程中,多个传感器实时工作,提升机处安装电压表和电流表,由于电动机的拖动力矩与电机电流成正比,所以测定电机定子电流信号,通过计算得出重物产生的最大力矩,PLC通过重物产生的最大力矩计算出制动力矩,并将数据转换为模拟量信号传给伺服电机控制器,驱动伺服电机输出合适的制动力矩。安装在闸瓦5上的轮辐式压力传感器6实时检测闸间隙,在自适应调节间隙系统的控制下,制动闸瓦5与制动盘3之间作相对运动过程中,磁致伸缩位移传感器11根据摩擦片12与制动盘3之间间隙变化发出与间隙成正比的摩擦片12位移信号,输入给FX2N-4AD模块,经转换后传给PLC处理,在敞闸状态下,当测得间隙超过1±0.5mm的规定值时PLC发出控制指令,根据反馈的数据计算伺服电机应如何转动,在伺服电机9控制器的驱动下伺服电机转动,控制闸瓦5的移动,修正间隙值,保证闸间隙合适,实现反馈调节。当制动盘3发生偏摆时,敞闸时磁致伸缩位移传感器11检测到滚筒2和制动盘3的瞬时最大间隙为L1max,瞬时最小间隙为L1min,则
Figure BDA0002630082020000141
作为制动盘3的偏摆量,磁致伸缩位移传感器11发出的制动闸瓦5位移信号呈比例进行动态变化,当偏摆量Δ超出规定范围时,PLC会发出警告指令,提醒工作人员及时修正。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (9)

1.一种提升机盘式制动闸的监控系统,包括提升电机(1),其特征在于,所述提升电机(1)的输出端固定有两个平行分布的制动盘(3),制动盘(3)之间固定有滚筒(2),滚筒(2)的外端部安装有光电编码器(4);
所述制动盘(3)的侧方设置有机架(10),机架(10)的上端固定有伺服电机(9),伺服电机(9)的输出端通过联轴器连接有蜗轮蜗杆副(8),蜗轮蜗杆副(8)上连接有滚珠丝杠副(7),滚珠丝杠副(7)上的丝杠和蜗轮蜗杆副(8)上的蜗轮固定连接,滚珠丝杠副(7)侧方设置有闸瓦(5),闸瓦(5)设置有两个,位于一侧的闸瓦(5)固定在机架(10)上,此闸瓦(5)为固定式的闸瓦(5),位于另一侧的闸瓦(5)和滚珠丝杠副(7)上的滑块连接,此闸瓦(5)为移动式的闸瓦(5),移动式的闸瓦(5)的端部固定有摩擦片(12),靠近光电编码器(4)一侧的制动盘(3)位于两个闸瓦(5)之间,摩擦片(12)和制动盘(3)之间留有间隙;
移动式的所述闸瓦(5)的径向外侧通过位移传感器支架(13)安装有三个圆周阵列分布的磁致伸缩位移传感器(11),三个磁致伸缩位移传感器(11)用于检测闸瓦(5)与制动盘(3)是否平行,设定La、Lb、Lc差值范围ε,当三处数据差值超出范围时,即
max(La,Lb,Lc)-min(La,Lb,Lc)>ε
则表示闸瓦(5)倾斜,影响制动效果,监控系统发出警报,提醒工作人员矫正。
2.根据权利要求1所述的一种提升机盘式制动闸的监控系统,其特征在于,移动式的所述闸瓦(5)上通过螺纹连接有两个振动传感器(19),在闸瓦(5)水平方向和竖直方向各安装一个,分别用于检测水平与竖直方向的振动状态。
3.根据权利要求2所述的一种提升机盘式制动闸的监控系统,其特征在于,三个所述磁致伸缩位移传感器(11)绕闸瓦(5)周向均匀布置。
4.根据权利要求3所述的一种提升机盘式制动闸的监控系统,其特征在于,所述闸瓦(5)和伺服电机(9)上分别安装有温度传感器(18),便于监控系统及时读取闸瓦(5)与伺服电机(9)的工作温度。
5.根据权利要求1所述的一种提升机盘式制动闸的监控系统,其特征在于,所述闸瓦(5)和滚珠丝杠副(7)之间设置有轮辐式压力传感器(6),轮辐式压力传感器(6)外观为圆柱形,轮辐式压力传感器(6)由电阻式应变片(16)和弹性体组成,弹性体由轮辋(14)、轮辐(15)和轮毂(17)组成,其中轮辐(15)设置有四个,轮辐(15)的两端分别连接在轮辋(14)和轮毂(17)之间,轮辋(14)与滚珠丝杠副(7)的滚珠滑块连接,轮毂(17)与闸瓦(5)连接。
6.根据权利要求1所述的一种提升机盘式制动闸的监控系统,其特征在于,所述光电编码器(4)检测滚筒(2)的转动状态,根据编码器的监测数据计算提升机运行速度,线速度:
v=ω·r
式中:ω——角速度;
r——滚筒半径;
当提升机处于完全制动状态时,记录此时提升机速度和停止时间,以此计算提升机减速度a,加速度
Figure FDA0003136104240000021
加速度用于求制动闸的制动力矩。
7.根据权利要求1所述的一种提升机盘式制动闸的监控系统,其特征在于,所述提升机处安装有电压表和电流表,用于检测提升机负载以及提升系统变位质量,变位质量:
∑m=G/gn
式中:G为一次提升系统总变位重力;
G=Qgn+2Qzgn+2pLp+Gj+2Gt+Gd
式中:Q为一次提升载荷重量;
Qz为提升容器自重;
P为提升钢丝绳每米重;
Lp为一根钢丝绳全长;
Gj、Gt、Gd为提升机全部旋转部分、每个天轮、电动机变位至卷筒圆周处的变位重力。
8.根据权利要求1所述的一种提升机盘式制动闸的监控系统,其特征在于,在所述提升机等速运行阶段检测提升机负荷,换算变位质量,并和提升机变位质量相加,以此换算提升机工作状态下的系统变位质量m,根据牛顿力学公式
f=ma
求得摩擦制动力f,f与F的比值即为制动闸实时摩擦系数μ,以此值来计算盘式制动闸制动力矩,此值进行定期更新。
9.根据权利要求3所述的一种提升机盘式制动闸的监控系统,其特征在于,所述磁致伸缩位移传感器(11)用于测量摩擦片(12)与制动盘(3)之间的间距,同时也检测制动盘(3)的偏摆量,记录位移速度时间图,便于测得制动闸的空动时间,闸间隙实际值应取三个位移传感器的均值,即
Figure FDA0003136104240000031
敞闸时磁致伸缩位移传感器(11)检测到滚筒(2)和制动盘(3)的瞬时最大间隙为L1max,瞬时最小间隙为L1min,则
Figure FDA0003136104240000032
为基准间隙,则
Figure FDA0003136104240000041
作为制动盘(3)的偏摆量;闭闸时磁致伸缩位移传感器(11)检测到滚筒(2)和制动盘的间隙为L2,则
LW=L1-L2
为制动间隙实际值;
安装磁致伸缩位移传感器(11)时,使其端面距离摩擦片(12)允许磨损厚度端面大于1mm,当实测L2小于最初测定值1mm时,认为制动闸瓦(5)磨损超限,PLC发出警告提醒操作人员更换。
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