CN214843761U - 一种制动电机动态制动力矩的测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及起重机电机技术领域，提供了一种制动电机动态制动力矩的测试装置，包括：试验平台，用于固定制动电机；支撑架，所述支撑架的底端固定于安装平台上，所述支撑架的顶端设置所述试验平台，且所述试验平台能够以所述支撑架为支点摆动；拉压力传感器，所述拉压力传感器的底部通过传感器支架与所述安装平台固定相连，所述拉压力传感器的顶部与所述试验平台的底部固定相连；所述安装平台上设有多个凹槽，所述支撑架和所述传感器支架固定于所述凹槽内。本实用新型具有数据精确且测量频响高的特点，且能够测量出动态制动力矩的瞬态变化，得到电机制动过程中动态制动力矩的详细变化过程。

Description

一种制动电机动态制动力矩的测试装置

技术领域

本实用新型涉及起重机电机技术领域，尤其涉及一种制动电机动态制动力矩的测试装置。

背景技术

在起重机领域中，对于各种类型的起重机而言，其起升机构的制动性能是一项涉及安全的重要指标，关系到了现场施工人员的生命安全与设备使用方的财产安全。对于一部分起重机而言，尤其是轻小型起重机的起升机构，其制动性能主要由制动电机的制动器决定。所以为了提高起重机起升机构的制动性能，需要对制动电机的制动性能进行深入研究。

传统的测量方法有转矩转速传感器法和计算法两种方法。转矩转速传感器法的原理可以概括为将被试电机固定在试验平台上，使转矩转速传感器与电机的输出轴连接，当电机制动时，制动盘与转子接触产生制动力矩使制动电机减速停转，制动力矩被与电机转子输出轴相连的转矩转速传感器测得。这种测量方法原理简单直观，但是测量数据精度受到转矩转速传感器精度的影响较大，且电机转子部分造成的转动惯量无法被转矩转速传感器测量到，电机越大，电机转子体积与质量越大，转动惯量也就越大，这部分引起的误差也越大。计算法的原理可以概括为利用转速传感器测量制动电机的实时转速，依据动能定理，电机初态为匀速转动，末态为静止。从初态至末态是由于动态制动力矩做功所致，且认定制动过程中，制动盘对电机转子产生的动态制动力矩为一常量，由此计算出动态制动力矩。这种方法的理论模型为理想模型，实际情况是，第一，电机制动过程制动盘弹簧释放需要一定的时间，且制动盘与电机转子之间存在一定间隙，使得制动盘完全贴合电机并不是瞬态过程，而是一个变化的过程，在这个过程中，制动盘与电机转子之间产生的动态制动力矩并非恒定不变，而应是由小到大变化的；第二，在制动盘完全贴合电机转子之后，由于电机的制造工艺或者外界种种因素，也会造成电机制动过程中产生的动态制动力矩为一波动数值。所以简单的计算并不能将整个制动过程清楚详细的反映出来，对使用厂家指导现实工作没有实际意义。

实用新型内容

本实用新型提供一种制动电机动态制动力矩的测试装置，具有数据精确且测量频响高的特点，且能够测量出动态制动力矩的瞬态变化，得到电机制动过程中动态制动力矩的详细变化过程。

本实用新型提供一种制动电机动态制动力矩的测试装置，包括：试验平台，用于固定制动电机；支撑架，所述支撑架的底端固定于安装平台上，所述支撑架的顶端设置所述试验平台，且所述试验平台能够以所述支撑架为支点摆动；拉压力传感器，所述拉压力传感器的底部通过传感器支架与所述安装平台固定相连，所述拉压力传感器的顶部与所述试验平台的底部固定相连；所述安装平台上设有多个凹槽，所述支撑架和所述传感器支架固定于所述凹槽内。

根据本实用新型提供的一种制动电机动态制动力矩的测试装置，所述支撑架的顶端为具有一定夹角的尖角且嵌入所述试验平台的底部的尖角槽内。

根据本实用新型提供的一种制动电机动态制动力矩的测试装置，所述尖角的夹角为90°且以所述试验平台的中心线对称设置。

根据本实用新型提供的一种制动电机动态制动力矩的测试装置，所述拉压力传感器为两个，分别对称设置于所述支撑架的两侧。

根据本实用新型提供的一种制动电机动态制动力矩的测试装置，所述制动电机通过紧固件与所述试验平台的顶部的滑槽相连，且所述制动电机的中心线与所述试验平台的中心线重合。

根据本实用新型提供的一种制动电机动态制动力矩的测试装置，所述支撑架的顶端通过转动件与所述试验平台的底部相连。

根据本实用新型提供的一种制动电机动态制动力矩的测试装置，还包括信号放大器、数据采集器和控制处理器，所述信号放大器与所述拉压力传感器相连，所述数据采集器与所述信号放大器相连，所述控制处理器分别与所述数据采集器和所述制动电机相连。

根据本实用新型提供的一种制动电机动态制动力矩的测试装置，所述拉压力传感器的顶部设有连接组件，所述连接组件包括第一连接体、第二连接体和锥形销轴，所述第一连接体与所述试验平台的底部相连，所述第二连接体与所述拉压力传感器相连，所述锥形销轴贯穿所述第一连接体和第二连接体通过螺母紧固。

根据本实用新型提供的一种制动电机动态制动力矩的测试装置，还包括惯量盘，所述惯量盘通过联轴器与所述制动电机的转轴相连。

根据本实用新型提供的一种制动电机动态制动力矩的测试装置，还包括平衡支架，两个所述平衡支架分别对称位于所述支撑架的两侧且可移动地设置在所述凹槽内，用于支撑所述试验平台。

本实用新型提供的一种制动电机动态制动力矩的测试装置，通过支撑架支撑试验平台，试验平台能够以支撑架为支点在一定角度内摆动，将拉压力传感器与试验平台刚性连接，且拉压力传感器通过传感器支架与安装平台刚性连接，进而使得试验平台具有摆动趋势，可以把制动电机转动过程中的拉压力实时传递至试验平台上，进而可以被拉压力传感器准确测量出来，因此，本实用新型能够测量出制动电机从接到制动命令开始制动至最后完全停止运行这个过程中电机受到的制动力矩的变化过程。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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是本实用新型提供的制动电机动态制动力矩的测试装置的主视图；

图2是本实用新型提供的制动电机动态制动力矩的测试装置的左视图；

图3是本实用新型提供的传感器装配图；

图4是本实用新型提供的测试方法流程图；

附图标记：

1：试验平台； 2：制动电机； 3：支撑架；

4：尖角； 5：安装平台； 6：拉压力传感器；

7：传感器支架； 8：法兰盘； 9：紧固件；

10：滑槽； 11：第一连接体； 12：第二连接体；

13：锥形销轴； 14：螺母； 15：惯量盘；

16：联轴器； 17：凹槽； 18：平衡支架。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。

在本实用新型实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

下面结合图1-图3描述本实用新型的制动电机动态制动力矩的测试装置。

本实用新型制动电机动态制动力矩的测试装置，主要包括：试验平台1、支撑架3和拉压力传感器6。

其中，试验平台1主要用于固定制动电机2，在该实施例中，试验平台1的具体形状不受特别限制，本实用新型试验平台1优选为矩形，呈水平方向设置且与安装平台5平行。

支撑架3固定于试验平台1和安装平台5之间，且试验平台1能够以支撑架3为支点在一定角度内摆动，作为一种实施方式，如图1和图2所示，支撑架3的底端固定于安装平台5上，支撑架3的顶端为具有一定夹角的尖角4且嵌入试验平台1的底部的尖角槽内，即支撑架3作为支点支撑试验平台1，当试验平台1被拉压力传感器6刚性连接时，使得试验平台1具有摆动趋势，可以把制动电机2转动过程中的拉压力实时传递至试验平台1上。

在一些实施例中，安装平台5也可以是地面。

拉压力传感器6的底部通过传感器支架7与安装平台5固定相连，拉压力传感器6的顶部与试验平台1的底部固定相连，用于检测试验平台1上的拉压力。

在该实施例中，本实用新型将拉压力传感器6分别与试验平台1和安装平台5刚性连接，且通过具有尖角4的支撑架3支撑试验平台1，使得试验平台1具有以支撑架3为支点的摆动趋势，由于拉压力传感器6及传感器支架7的布置方式，使得其对试验平台1产生了一个阻碍其转动的反向力矩，这个力矩与制动电机2制动过程产生的转动力矩大小相等，方向相反，因此，可以把制动电机2转动过程中的拉压力实时传递至试验平台1上，进而可以被拉压力传感器6准确测量出来，因此，本实用新型能够测量出制动电机从接到制动命令开始制动至最后完全停止运行这个过程中电机受到的制动力矩的变化过程。

本实用新型还包括信号放大器、数据采集器和控制处理器，信号放大器与拉压力传感器6相连，数据采集器与信号放大器相连，控制处理器分别与数据采集器和制动电机2相连，用于实时记录检测的全部数据并控制制动电机的启停。

拉压力传感器6可以实时测量试验平台1上的拉压力变化，并将测试值传递给信号放大器进行信号放大，再传送至数据采集器滤波和优化后，通过网口通讯传递给控制处理器。

控制处理器的具体种类不受限制，在该实施例中，控制处理器优选为工控机。

在具体实施例中，尖角4的夹角优选为90°，且尖角4以试验平台1的中心线对称设置，具体的：该尖角4的两边分别与试验平台1的中心线的夹角为45°，即支撑架3的竖直中心线与试验平台1的中心线重合，一方面，增加了试验平台1的稳定性，另一方面，在试验过程中，可以使制动电机2达到动态平衡后，拉压力传感器6不会受到额外的力，防止制动电机2及试验平台1自身重量对检测产生影响，提高了检测数据的准确性。

可以理解的是，支撑架3为长条形，支撑架3的顶端为两个倾斜面形成的尖角4，当试验平台1没有与拉压力传感器6固定时，试验平台1在支撑架3上，可以以支撑架3与尖角槽的接触线为轴线摆动，但无法沿此轴线左右移动，且试验平台1的底部设置的尖角槽应与支撑架的尖角4相匹配适应。

作为另一种实施方式，支撑架3的底端固定于安装平台5上，支撑架3的顶端通过转动件与试验平台1的底部相连，使得试验平台1以支撑架3的顶端为支点可以在一定角度内摆动，同理，可以使试验平台1具有摆动趋势。在该实施例中，转动件的具体类型不受限制，例如可以是转轴或轴承等转动零件。

在一些示例中，拉压力传感器6也可以设置为两个，分别对称设置于支撑架3的两侧，并且与试验平台1的中心线存在一定距离。此时，拉压力传感器6也可以替换为压力传感器或拉力传感器，即两个压力传感器或拉力传感器分别对称设置于支撑架3的两侧，对试验平台1的拉压力进行检测。

试验平台1的顶部设有多个并列设置的滑槽10，且多个滑槽10以试验平台1的中心线对称分布，用于通过紧固件9固定不同尺寸的制动电机2的法兰盘8或者电机底座，且制动电机2的主轴的中心线与试验平台1的中心线及支撑架3的竖直中心线重合，提高了试验平台1的稳定性和数据的准确性。

在一些具体示例中，当试验平台1与法兰盘8连接时，法兰盘8首先与试验架连接，再将试验架固定在试验平台1上；当与电机底座连接时，则不需要试验架，直接将电机底座固定在试验平台1上。

滑槽10的具体形状不受限制，本实用新型实施例中，滑槽10优选为T形。

在该实施例中，紧固件9为螺栓。

如图3所示，拉压力传感器6的顶部设有连接组件，连接组件包括第一连接体11、第二连接体12和锥形销轴13，其中，第一连接体11和第二连接体12分别为T型连接板且相对设置，具体的：第一连接体11的水平部与试验平台1的底部固定相连，第二连接体12的水平部与拉压力传感器6固定相连，锥形销轴13依次贯穿第一连接体11的竖直部上的锥形销轴孔和第二连接体12的竖直部上的锥形销轴孔并通过螺母14紧固。

需要说明的是，在传统螺栓或销轴连接方式中，采用圆柱形螺栓或销轴进行连接，在圆柱形螺栓或销轴与连接件的孔壁之间具有间隙，力的传递效果不好，本实用新型通过设置锥形销轴的连接方式，可以减小连接间隙，有利于刚性力的传递，提高了数据的准确性。

此外，如图1所示，本实用新型测试装置还包括惯量盘15，惯量盘15通过联轴器16与制动电机2的转轴相连，用于增加制动电机2的转动惯量，延长制动时间，便于拉压力传感器能够测量出制动电机从接到制动命令开始制动至最后完全停止运行这个过程中电机受到的制动力矩的变化过程。

如图1和图2所示，安装平台5上设有多个并列设置的凹槽17，支撑架3和传感器支架7分别通过螺栓固定于凹槽17内，在该实施例中，凹槽17优选为T形。

本实用新型测试装置还包括两个平衡支架18，两个平衡支架18分别对称位于支撑架3的两侧，且平衡支架18可移动地设置在凹槽17内，在试验过程中，移开平衡支架18，试验平台1压在拉压力传感器6上，检测结束后，将平衡支架18移动至试验平台1的下方支撑试验平台1使其保持平衡，可以进一步保护拉压力传感器6。

下面对本实用新型提供的制动电机动态制动力矩的测试装置的测试方法进行描述，下文描述的测试方法与上文描述的测试装置可相互对应参照。

如图4所示，本实用新型制动电机动态制动力矩的测试装置的测试方法，主要包括：

S1：控制制动电机2达到稳定转动状态。

试验时，将制动电机2安装于试验平台1的正中间，使制动电机2的主轴的中心线与试验平台1的中心线重合，控制制动电机2启动并达到稳定转动状态，此时，拉压力传感器6会记录制动电机2施加于试验平台1上的拉压力变化情况。

S2：通过拉压力传感器6获取稳定转动力矩，将所述稳定转动力矩标定为零点。

当制动电机2进入稳定运行后，试验平台1会进入动平衡状态，此时，拉压力传感器6测得的拉压力为一个稳定数值，通过控制处理器设置的“去皮”功能将此稳定数值标定为零点再进行制动力矩的检测，防止其他外力对检测结果的影响。

S3：控制制动电机2制动进入惯性转动状态。

控制制动电机2断电，此时，制动电机2失去动力进入惯性转动，制动器失电后，制动盘被制动弹簧推出，贴住电机转子实现电机制动。

S4：通过拉压力传感器6获取动态制动力矩。

在这个过程中，可将制动电机2的转子视为一个转动部件，由于制动电机2的定子、制动器和其他部件与试验平台1刚性连接在一起，故将这些部件视为一体，为方便描述统称为静止部件。电机制动过程中，静止部件与转子相互作用并产生了一个与转子大小相同、方向相反的转矩(力矩)，使转子停转。由于试验平台1、支撑架3、拉压力传感器6及传感器支架7的刚性连接方式，使得这个力矩由拉压力传感器6及传感器支架7处提供，具体的：制动电机2在制动过程中产生的转动力矩会完全传递至试验平台1并使试验平台1产生以支撑架3为支点进行摆动的趋势。故在制动过程中，制动电机2的动态制动力矩的变化便会被拉压力传感器6测得，可以理解的是，力矩为力与力臂的乘积，力臂大小只与试验平台1的相关尺寸有关，即拉压力传感器6距离试验平台1的中心线的距离，可被视为一个固定系数。

因此，本实用新型测试方法的准确性高，且能够实时测量出制动电机从接到制动命令开始制动至最后完全停止运行这个过程中电机受到的制动力矩的变化过程，对使用厂家在指导现实工作中具有重要实际意义。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种制动电机动态制动力矩的测试装置，其特征在于，包括：

试验平台，用于固定制动电机；

支撑架，所述支撑架的底端固定于安装平台上，所述支撑架的顶端设置所述试验平台，且所述试验平台能够以所述支撑架为支点摆动；

拉压力传感器，所述拉压力传感器的底部通过传感器支架与所述安装平台固定相连，所述拉压力传感器的顶部与所述试验平台的底部固定相连；

所述安装平台上设有多个凹槽，所述支撑架和所述传感器支架固定于所述凹槽内。

2.根据权利要求1所述的制动电机动态制动力矩的测试装置，其特征在于，所述支撑架的顶端为具有一定夹角的尖角且嵌入所述试验平台的底部的尖角槽内。

3.根据权利要求2所述的制动电机动态制动力矩的测试装置，其特征在于，所述尖角的夹角为90°且以所述试验平台的中心线对称设置。

4.根据权利要求3所述的制动电机动态制动力矩的测试装置，其特征在于，所述拉压力传感器为两个，分别对称设置于所述支撑架的两侧。

5.根据权利要求3所述的制动电机动态制动力矩的测试装置，其特征在于，所述制动电机通过紧固件与所述试验平台的顶部的滑槽相连，且所述制动电机的中心线与所述试验平台的中心线重合。

6.根据权利要求1所述的制动电机动态制动力矩的测试装置，其特征在于，所述支撑架的顶端通过转动件与所述试验平台的底部相连。

7.根据权利要求1所述的制动电机动态制动力矩的测试装置，其特征在于，还包括信号放大器、数据采集器和控制处理器，所述信号放大器与所述拉压力传感器相连，所述数据采集器与所述信号放大器相连，所述控制处理器分别与所述数据采集器和所述制动电机相连。

8.根据权利要求1所述的制动电机动态制动力矩的测试装置，其特征在于，所述拉压力传感器的顶部设有连接组件，所述连接组件包括第一连接体、第二连接体和锥形销轴，所述第一连接体与所述试验平台的底部相连，所述第二连接体与所述拉压力传感器相连，所述锥形销轴贯穿所述第一连接体和第二连接体通过螺母紧固。

9.根据权利要求1所述的制动电机动态制动力矩的测试装置，其特征在于，还包括惯量盘，所述惯量盘通过联轴器与所述制动电机的转轴相连。

10.根据权利要求1所述的制动电机动态制动力矩的测试装置，其特征在于，还包括平衡支架，两个所述平衡支架分别对称位于所述支撑架的两侧且可移动地设置在所述凹槽内，用于支撑所述试验平台。

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