CN203486780U - 一种具有制动故障预警和保护功能的起重机升降机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有制动故障预警和保护功能的起重机升降机构，其包括制动故障监测系统、转速传感器、制动控制电路和机械制动器的反馈触点，所述的制动故障监测系统设有制动监控单元和制动故障分析单元，所述的制动监控单元与转速传感器、制动控制电路及机械制动器的反馈触点分别电连接，且所述的制动监控单元的信号输出端与制动故障分析单元的信号输入端电连接。本实用新型不仅可实现对制动故障隐患做出预警及对出现的故障做出保护，有利于将故障消灭在萌芽状态，避免安全事故的发生；而且还能协助定位故障点，有助于维护人员快速查明故障，缩短维护时间，具有很强的实用性。

Description

一种具有制动故障预警和保护功能的起重机升降机构

技术领域

本实用新型涉及一种具有制动故障预警和保护功能的起重机升降机构，属于起重机安全保护技术领域。

背景技术

对于起重机的升降机构，制动系统（包括制动控制电路和机械制动器）是保证其安全运行的最为关键的环节，无论起重机的升降机构出现什么故障，只要制动系统正常，就能让升降机构及时停止运行，从而避免发生事故或减少事故发生，因此保证制动系统正常工作极为重要。

典型的起重机升降机构的制动系统包括了制动控制电路和机械制动器。如果制动控制电路出现故障，比如接触器卡死或动作缓慢，或者机械制动器本身存在故障，比如制动片磨损过度、机械制动器松紧不当或液压泵缺油等，都会导致制动迟缓或者制动力矩不足，以至引发溜钩事故。

但现有的起重机升降机构不能实现对制动故障隐患的预警和实时监测功能，不能将故障隐患消除在萌芽状态，存在安全风险。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种具有制动故障预警和保护功能的起重机升降机构，避免安全事故的发生。

为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下所示：

一种具有制动故障预警和保护功能的起重机升降机构，包括电机、减速机、机械制动器、卷筒及绕置在卷筒上的至少一层吊绳和吊挂在吊绳上的滑轮组，所述电机轴以传动连接方式与减速机的输入轴连接，所述机械制动器安装在电机轴或减速机的输入轴上，所述减速机的输出轴以传动连接方式与卷筒的转轴连接；其特征在于：还包括制动故障监测系统和用于监测升降机构的高速轴或低速轴的转速及旋转圈数的转速传感器、用于控制机械制动器动作的制动控制电路及在机械制动器完成制动动作时，用于输出制动器反馈信号的机械制动器的反馈触点，所述的制动故障监测系统设有制动监控单元和制动故障分析单元，所述的制动监控单元与转速传感器、制动控制电路及机械制动器的反馈触点分别电连接，且所述的制动监控单元的信号输出端与制动故障分析单元的信号输入端电连接。

作为一种优选方案，所述的制动故障监测系统还设有数据存储单元，所述数据存储单元的信号输入端与制动故障分析单元的输出端电连接。

作为一种优选方案，所述的制动故障监测系统安装在升降机构的高速轴或低速轴上。

作为一种优选方案，所述升降机构的高速轴为电机轴，所述升降机构的低速轴为减速机输出轴。

本实用新型的工作原理如下：

当制动监控单元接收到由转速传感器输送的关于升降机构的高速轴或低速轴的转速及旋转圈数的监测数据、及由制动控制电路向机械制动器输出制动控制信号及由机械制动器的反馈触点输出制动器反馈信号的时间点，开始进行制动时间、制动响应时间、制动距离和制动加速度的计算：

制动时间是从机械制动器收到制动控制信号起，计时至电机或减速机的转速为零止；

制动响应时间是从机械制动器收到制动控制信号起，计时至机械制动器的反馈触点输出制动器反馈信号止；

制动距离按公式1或公式2计算：

公式1： $h=\frac{\mathrm{\π}[D+(2z-1)e]x}{{\mathrm{mi}}_0};$

公式2： $h=\frac{\mathrm{\π}[D+(2z-1)e]y}{m};$

公式1及公式2中：h为机械制动器的制动距离，D为卷筒的直径，e为吊绳的直径，z为吊绳在卷筒上卷绕的层数，m为滑轮组的倍率，i₀为减速机的传动比，x为高速轴在机械制动器制动时间内的旋转圈数，y为低速轴在机械制动器制动时间内的旋转圈数；

制动加速度按公式3计算：

公式3： $a=\frac{\mathrm{\Δv}}{\mathrm{\Δt}};$

公式3中：a为机械制动器的制动加速度，Δt为单位时间，Δv为电机或减速机在单位时间内的转速变化量；

当制动故障分析单元接收到由制动监控单元输送的关于制动时间、制动响应时间、制动距离和制动加速度的计算值时，开始与制动故障分析单元中事先设定的四个隐患阈值：制动时间隐患阈值、制动响应时间隐患阈值、制动距离隐患阈值、制动加速度隐患阈值和四个预警次数阈值：制动时间预警次数阈值、制动响应时间预警次数阈值、制动距离预警次数阈值和制动加速度预警次数阈值及四个故障阈值：制动时间故障阈值、制动响应时间故障阈值、制动距离故障阈值和制动加速度故障阈值进行比较分析：

若关于制动时间、制动响应时间、制动距离和制动加速度四项中的至少一项的计算值超出了相应的隐患阈值，则制动故障分析单元判定为存在制动故障隐患，输出制动预警信号；

若关于制动时间、制动响应时间、制动距离和制动加速度四项中的至少一项在预定时间内的预警次数超出了相应的预警次数阈值，则制动故障分析单元判定为存在制动故障，输出制动保护信号；

若关于制动时间、制动响应时间、制动距离和制动加速度四项中的至少一项的计算值超出了相应的故障阈值，则制动故障分析单元判定为存在制动故障，也输出制动保护信号。

所述的制动预警信号允许延时后自动复位，所述的制动保护信号需人工复位。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型提供的具有制动故障预警和保护功能的起重机升降机构，不仅具有对制动故障隐患做出及时预警及对出现的故障做出及时保护的功能，还能协助定位故障点，有助于维护人员快速查明故障，有利于将故障消灭在萌芽状态，可有效避免安全事故的发生。

附图说明

图1是实施例1所述的具有制动故障预警和保护功能的起重机升降机构的示意图；

图2是本实用新型中所述的制动故障监测系统的结构示意图；

图3是实施例2所述的具有制动故障预警和保护功能的起重机升降机构的示意图。

图中：1、电机；11、电机轴；2、减速机；21、减速机的输入轴；22、减速机的输出轴；3、机械制动器；4、卷筒；5、吊绳；6、滑轮组；7、制动故障监测系统；71、制动监控单元；72、制动故障分析单元；73、数据存储单元；8、转速传感器；9、制动控制电路；10、机械制动器的反馈触点。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案作进一步详细描述，但下述内容不能理解为对本实用新型保护范围的限制，本领域的技术人员根据本实用新型的下述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本实用新型的保护范围。

实施例1

如图1和图2所示：本实施例所述的一种具有制动故障预警和保护功能的起重机升降机构，包括电机1、减速机2、机械制动器3、卷筒4及绕置在卷筒4上的至少一层吊绳5和吊挂在吊绳5上的滑轮组6，所述电机轴11以传动连接方式与减速机的输入轴21连接，所述机械制动器3安装在电机轴11或减速机的输入轴21上，所述减速机的输出轴22以传动连接方式与卷筒的转轴（图中未示出）连接；其特征在于：还包括安装在电机轴11上的制动故障监测系统7和用于监测升降机构的高速轴（此实施例中为电机轴11）的转速及旋转圈数的转速传感器8、用于控制机械制动器3动作的制动控制电路9及在机械制动器3完成制动动作时，用于输出制动器反馈信号的机械制动器的反馈触点10，所述的制动故障监测系统7设有制动监控单元71和制动故障分析单元72，所述的制动监控单元71与转速传感器8、制动控制电路9及机械制动器的反馈触点10分别电连接，且所述的制动监控单元71的信号输出端与制动故障分析单元72的信号输入端电连接。

作为优选方案，所述的制动故障监测系统7还设有数据存储单元73，所述数据存储单元73的信号输入端与制动故障分析单元72的输出端电连接。

实施例2

本实施例与实施例1的区别仅在于：所述的制动故障监测系统7安装在升降机构的低速轴（此实施例中为减速机的输出轴22）上，且其中的转速传感器8是用于监测升降机构的低速轴（减速机的输出轴22）的转速及旋转圈数。

本实用新型中：

所述的转速传感器8是用于监测升降机构的高速轴（如电机轴11）或低速轴（如减速机的输出轴22）的转速及旋转圈数；

所述的制动控制电路9是用于控制机械制动器3动作；

所述的机械制动器的反馈触点10是用于在机械制动器完成制动动作时，输出制动器反馈信号；

所述的制动监控单元71是用于接收由转速传感器输送的关于升降机构的高速轴或低速轴的转速及旋转圈数的监测数据、及由制动控制电路向机械制动器输出制动控制信号的时间点及由机械制动器的反馈触点输出制动器反馈信号的时间点数据并进行制动时间、制动响应时间、制动距离和制动加速度的计算；

所述的制动故障分析单元72是用于接收由制动监控单元输送的关于制动时间、制动响应时间、制动距离和制动加速度的计算值并进行与事先预定的相应项目的隐患阈值、预警次数阈值及故障阈值进行比较分析，并给出制动预警或制动保护信号；

所述的数据存储单元73是用于存储制动故障分析单元72对当前的制动时间、制动响应时间、制动距离和制动加速度的分析数据及结果。

本实用新型所述的具有制动故障预警和保护功能的起重机升降机构的工作原理如下：

当制动监控单元71接收到由转速传感器8输送的关于升降机构的高速轴或低速轴的转速及旋转圈数的监测数据、及由制动控制电路9向机械制动器3输出制动控制信号及由机械制动器的反馈触点10输出制动器反馈信号的时间点，开始进行制动时间、制动响应时间、制动距离和制动加速度的计算：

制动时间是从机械制动器收到制动控制信号起，计时至电机或减速机的转速为零止；

制动响应时间是从机械制动器收到制动控制信号起，计时至机械制动器的反馈触点输出制动器反馈信号止；

制动距离按公式1或公式2计算：

公式1： $h=\frac{\mathrm{\π}[D+(2z-1)e]x}{{\mathrm{mi}}_0};$

公式2： $h=\frac{\mathrm{\π}[D+(2z-1)e]y}{m};$

公式1及公式2中：h为机械制动器的制动距离，D为卷筒的直径，e为吊绳的直径，z为吊绳在卷筒上卷绕的层数，m为滑轮组的倍率，i₀为减速机的传动比，x为高速轴（例如电机轴）在机械制动器制动时间内的旋转圈数，y为低速轴（例如减速机输出轴）在机械制动器制动时间内的旋转圈数；

制动加速度按公式3计算：

公式3： $a=\frac{\mathrm{\Δv}}{\mathrm{\Δt}};$

公式3中：a为机械制动器的制动加速度，Δt为单位时间，Δv为电机或减速机在单位时间内的转速变化量；

当制动故障分析单元接收到由制动监控单元输送的关于制动时间、制动响应时间、制动距离和制动加速度的计算值时，开始与制动故障分析单元中事先设定的四个隐患阈值：制动时间隐患阈值、制动响应时间隐患阈值、制动距离隐患阈值、制动加速度隐患阈值和四个预警次数阈值：制动时间预警次数阈值、制动响应时间预警次数阈值、制动距离预警次数阈值和制动加速度预警次数阈值及四个故障阈值：制动时间故障阈值、制动响应时间故障阈值、制动距离故障阈值和制动加速度故障阈值进行比较分析：

若关于制动时间、制动响应时间、制动距离和制动加速度四项中的至少一项的计算值超出了相应的隐患阈值，则制动故障分析单元判定为存在制动故障隐患，输出制动预警信号；

若关于制动时间、制动响应时间、制动距离和制动加速度四项中的至少一项在预定时间内的预警次数超出了相应的预警次数阈值，则制动故障分析单元判定为存在制动故障，输出制动保护信号；

若关于制动时间、制动响应时间、制动距离和制动加速度四项中的至少一项的计算值超出了相应的故障阈值，则制动故障分析单元判定为存在制动故障，也输出制动保护信号。

所述的制动预警信号允许延时后自动复位，所述的制动保护信号需人工复位。

当制动故障分析单元在输出制动预警或制动保护信号的同时，可同时将当前的制动时间、制动响应时间、制动距离和制动加速度的分析数据及结果输送到数据存储单元中，以方便维护人员随时调阅查看这些历史记录，全面了解制动系统的工作情况。

另外，维护人员根据得到的关于制动时间、制动响应时间、制动距离和制动加速度的计算数据，还可以协助寻找故障点：如制动响应时间正常而制动时间或制动距离大于安全值，说明机械制动器的制动片磨损过度，或负载过重；如制动响应时间大于安全值，说明制动控制回路或者机械制动器本身存在问题，比如接触器卡死、动作缓慢，或者机械制动器的弹簧太松或液压泵缺油等。

综上所述可见：本实用新型提供的具有制动故障预警和保护功能的起重机升降机构，不仅具有对制动故障隐患做出及时预警及对出现的故障做出及时保护的功能，还能协助定位故障点，有助于维护人员快速查明故障，有利于将故障消灭在萌芽状态，可有效避免安全事故的发生。

Claims (4)

1.一种具有制动故障预警和保护功能的起重机升降机构，包括电机、减速机、机械制动器、卷筒及绕置在卷筒上的至少一层吊绳和吊挂在吊绳上的滑轮组，所述电机轴以传动连接方式与减速机的输入轴连接，所述机械制动器安装在电机轴或减速机的输入轴上，所述减速机的输出轴以传动连接方式与卷筒的转轴连接；其特征在于：还包括制动故障监测系统和用于监测升降机构的高速轴或低速轴的转速及旋转圈数的转速传感器、用于控制机械制动器动作的制动控制电路及在机械制动器完成制动动作时，用于输出制动器反馈信号的机械制动器的反馈触点，所述的制动故障监测系统设有制动监控单元和制动故障分析单元，所述的制动监控单元与转速传感器、制动控制电路及机械制动器的反馈触点分别电连接，且所述的制动监控单元的信号输出端与制动故障分析单元的信号输入端电连接。

2.如权利要求1所述的起重机升降机构，其特征在于：所述的制动故障监测系统还设有数据存储单元，所述数据存储单元的信号输入端与制动故障分析单元的输出端电连接。

3.如权利要求1所述的起重机升降机构，其特征在于：所述的制动故障监测系统安装在升降机构的高速轴或低速轴上。

4.如权利要求1或3所述的起重机升降机构，其特征在于：所述升降机构的高速轴为电机轴，所述升降机构的低速轴为减速机输出轴。

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