一种电梯制动器制动响应时间的检测方法与流程

本发明涉及电梯技术领域，具体涉及一种电梯制动器制动响应时间的检测方法。

背景技术：

电梯作为高层建筑中最重要的垂直交通工具，其安全性一直是人们关注的焦点，而曳引机制动器作为曳引式电梯中工作最频繁的装置，是其最重要的安全部件，当轿厢发生溜梯、蹾底或冲顶等险恶状况时，制动器是电梯的第一道安全线，更是轿厢内乘客的第一条生命线，因此制动器的制动性能直接影响整台电梯的安全性能。

目前的电梯制动器均为机-电式电磁制动器，主要由电磁铁、制动弹簧(压缩弹簧)和制动闸瓦构成，制动器抱闸的驱动力来自制动弹簧的弹簧力，制动器松闸的驱动力来自电磁铁的电磁吸力，具体工作原理是：当电梯需要制动时，制动器电源电路被切断，电磁铁失电，制动闸瓦在制动弹簧的作用下抱紧制动轮，制动闸瓦和制动轮之间生成的摩擦力作为制动力使曳引机停止转动(制动轮和曳引轮刚性连接)；当电梯开始运行时，制动器需要松闸，制动器电源电路通电，电磁铁得电，产生电磁吸力，克服制动弹簧的弹簧力，将制动闸瓦与制动轮分开，制动力消失，曳引机得以转动。

gb24478-2009《电梯曳引机》中定义了制动器制动响应时间：制动器断电信号到达到额定制动力矩的时间差值，制动器制动响应时间不应大于0.5s。现有的电梯控制系统中，对曳引机制动器制动力的检测已经较为成熟，主要的检测方法为：在不打开抱闸的情况下，给曳引机输出固定的力矩，通过检测编码器脉冲数变化来判断曳引轮有无滑移，若超出设定阈值，则判断制动力异常。对于制动器制动响应时间的检测，绝大部分厂家都是通过抱闸微动开关是否动作来判断制动器是否抱闸或松闸，然后把制动器断电到抱闸微动开关动作反馈信号之间的时间差作为制动响应时间，在对电梯制动器进行型式试验时，也是通过这种方法检测制动器的制动响应时间。但是，由于抱闸微动开关检测探头与触点之间的行程很短，一般为0.3mm，而其检测误差则达到了0.1mm左右,该方法测得的制动响应时间误差较大，精度较低，一般制动响应时间的检测值都小于真实值，而一旦对制动响应时间的判断出错，检测值小于阈值，而真实值超过了阈值，比如抱闸微动开关实际反馈的制动响应时间却是0.4s，制动器为正常工作状态，但真实的制动响应时间其实为0.6s，已经超过了国标规定的0.5s，实际上制动器此时是存在故障的，一旦出现这种错误的制动响应时间的反馈，很可能导致电梯发生溜梯，甚至蹾底或冲顶的重大事故。因此需要建立一种精度更高的电梯制动器制动响应时间的检测装置，对电梯制动器的制动响应时间进行更为精确的检测，从而提高电梯的运行安全等级。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有电梯制动器制动响应时间检测方法——抱闸微动开关所存在的检测误差较大、精度较低的问题，提供一种电梯制动器制动响应时间的检测方法，对电梯制动器的制动响应时间进行更精准的测定。

本发明具体如下：

(1)将电阻应变片布置在弹簧板上，再将弹簧板放置在制动器的制动弹簧一端，对制动弹簧的压缩量进行调节，将制动弹簧的压缩量调至和加入弹簧板前相同；

(2)由于制动弹簧的压力，弹簧板受压产生应变，该应变传递到电阻应变片，电阻应变片的应变通过应变仪检测，应变仪输出电流信号；

(3)制动器和应变仪的输出电流信号端分别接入双通道示波记录仪的两个信号输入端口；

(4)给制动器通电，使制动器松闸，当制动器完成松闸时，制动弹簧的压缩量最大，即制动弹簧施加在弹簧板上的压力最大，则此时弹簧板的应变最大，布置在弹簧板上的电阻应变片被拉伸至最长、横截面积最小，所以此时电阻应变片的阻值最大，应变仪的输出电流信号幅值最小；

(5)切断制动器电源，制动弹簧开始回复，制动弹簧的压缩量开始减小，制动器开始抱闸；

(6)随着制动弹簧的回复，制动弹簧施加在弹簧板上的压力逐渐减小，弹簧板的应变也逐渐减小，电阻应变片由拉伸状态逐渐回复，电阻应变片的伸长量逐渐减小，横截面积逐渐增大，阻值逐渐减小，相应的，应变仪的输出电流信号幅值逐渐变大；

(7)当制动器达到额定制动力矩时，制动弹簧的压缩量达到最小，此时制动弹簧施加在弹簧板上的压力达到最小，弹簧板的应变达到最小，则电阻应变片的长度达到最小、横截面积大达到最大，其阻值达到最小，相应的，应变仪的输出电流信号幅值达到最大；

(8)制动器的制动弹簧压缩量达到最小的时刻，就是制动器达到额定制动力矩的时刻；则制动器单次制动的制动响应时间等于制动器电源断开时刻到制动弹簧的压缩量达到最小的时刻之间的时间差，即制动器单次制动的制动响应时间等于制动器电源断开时刻到应变仪输出电流信号幅值达到最大的时刻之间的时间差，该时间差在双通道示波记录仪中直接读取得到；

(9)再重复四次步骤(4)—(8)，读取四次制动器单次制动的制动响应时间，最后取这五次制动响应时间的检测值的均值为最终制动器的制动响应时间。

所述的电阻应变片采用箔式电阻应变片。

所述的应变仪采用动态应变仪。

本发明与现有技术相比，大大提升了检测制动器制动响应时间的准确性，且便于操作和读取。

附图说明

图1为本发明的检测原理图。

图2为本发明检测装置安装在鼓式制动器上的示意图。

图3为鼓式制动器电源输入和动态应变仪输入波形图。

图4为鼓式制动器通断电瞬间的等效电路。

具体实施方式

为了使本发明的检测原理及其特征更加易于理解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

图1为本发明中电梯制动器制动响应时间检测装置的检测原理图，检测装置由弹簧板、电阻应变片、应变仪和双通道示波记录仪组成，考虑到检测的精度，电阻应变片选用高精度的箔式电阻应变片13，应变仪选用高精度的动态应变仪14，检测对象为安装在永磁同步无齿轮曳引机1上的鼓式制动器2，检测装置的具体布置方式如图2所示，鼓式制动器2的工作原理是：鼓式制动器2通电时，电磁装置3得电产生电磁力，电磁力驱动顶杆4向外运动，顶杆4在电磁力的驱动下克服制动弹簧5作用在制动臂6上的弹簧力，推动制动臂6绕固定销轴7旋转，制动闸瓦8脱离制动轮9，与制动轮9刚性连接的曳引轮10在没有制动力作用下可以转动；鼓式制动器2断电时，电磁装置3失电，电磁力消失，制动臂6在制动弹簧5的作用下绕固定销轴7旋转，制动闸瓦8抱紧制动轮9，完成制动。gb7588-2003《电梯制造与安装安全规范》规定：所有参与向制动轮或盘施加制动力的制动器机械部件应分两组装设，电磁线圈的铁芯被视为机械部件，而线圈则不是，图2所示的安装在永磁同步无齿轮曳引机1上的鼓式制动器2正是根据这项规定，其机械部件分左右两组装设。

结合图2，对本发明中电梯制动器制动响应时间的检测装置的基本原理进行说明：当鼓式制动器2断电制动时，制动弹簧5开始回复，制动弹簧5的压缩量逐渐减小，则制动弹簧5作用在其端部的弹簧板11上的压力逐渐减小，弹簧板11的应变也逐渐减小，相应的，布置在弹簧板11上的箔式电阻应变片12在长度方向的伸长量减小、横截面积增大，箔式电阻应变片12的阻值逐渐减小，则检测箔式电阻应变片12应变的动态应变仪14的输出电流信号幅值逐渐增大，当鼓式制动器2达到额定制动力矩完成制动时，制动弹簧5的长度不再变化，此时作用在弹簧板11上的压力最小，那么弹簧板11的应变也达到最小，相应的，布置在弹簧板11上的箔式电阻应变片12的应变最小，箔式电阻应变片12在长度方向的伸长量最小、横截面积最大，箔式电阻应变片12的阻值达到最小，则检测箔式电阻应变片12应变的动态应变仪14的输出电流信号幅值达到最大，从鼓式制动器2断电时刻到制动弹簧5压缩量达到最小时刻之间的时间差就是鼓式制动器2的制动响应时间，这个时间差等于从鼓式制动器2断电时刻到动态应变仪14的输出电流信号幅值达到最大时刻之间的时间差，而这个时间差则可以直观地通过双通道示波记录仪15观察得到。

采用本发明中电梯制动器制动响应时间的检测装置对鼓式制动器2的制动响应时间进行检测，具体步骤如下：

(1)将箔式电阻应变片12布置在弹簧板11上，再将弹簧板11放置在制动弹簧5一端，因为弹簧板11的加入，使制动弹簧5的压缩量增大，为了不改变制动弹簧5的弹簧力，需要对制动弹簧5外侧的垫圈13和螺母16进行调节，将制动弹簧5的压缩量调至和加入弹簧板11前相同；

(2)鼓式制动器2和动态应变仪14的输出电流信号端分别接入双通道示波记录仪15的两个信号输入端口；

(3)由于制动弹簧5的压力，弹簧板11受压产生应变，该应变由箔式电阻应变片12检测，箔式电阻应变片12的应变则通过动态应变仪14检测，动态应变仪14的输出信号为电流信号，当弹簧板11的应变发生变化时，箔式电阻应变片12的应变也发生相应的变化，箔式电阻应变片12的阻值也因此发生变化，则动态应变仪14的输出电流信号也发生相应的变化，比如，制动弹簧5施加在弹簧板11上的压力减小时，弹簧板11的应变减小，箔式电阻应变片12的伸长量减小，其长度减小、横截面积增大，则箔式电阻应变片12的阻值减小，动态应变仪14检测箔式电阻应变片的输出电流幅值增大，最终这些变化可以间接地通过双通道示波记录仪15观察到；

(4)给鼓式制动器2通电，使鼓式制动器2松闸，当鼓式制动器2完成松闸时，制动弹簧5的压缩量最大，即制动弹簧5施加在弹簧板上的压力最大，则此时弹簧板11的应变最大，布置在弹簧板11上的箔式电阻应变片12的伸长量最大、横截面积最小，所以此时箔式电阻应变片12的阻值最大，动态应变仪14输出的电流信号幅值最小；

(5)切断鼓式制动器2的电源，如图3所示，双通道示波记录仪15记录鼓式制动器2断开电源的时刻为t0；

(6)如图3所示，在鼓式制动器2的电源断开时刻t0之后，动态应变仪14输入的电流信号的幅值在t1时间段内并没有发生变化，这说明箔式电阻应变片12的应变没有发生变化，即制动弹簧5的压缩量没有发生变化，产生该现象的原因是：如图4所示，鼓式制动器2内部的绕组线圈在通电和断电瞬间相当于一个等效电感l，等效电感l和鼓式制动器2电路中的续流电阻r通过续流二极管d导通，构成一个闭合的rl回路，由于等效电感l在鼓式制动器2断电瞬间产生反电动势，使鼓式制动器2的绕组线圈内的电流并非瞬间消失，而是慢慢通过续流电阻r耗散，致使鼓式制动器2的电磁吸力是慢慢降低的，当电磁吸力和制动弹簧5的弹簧力平衡时，制动弹簧5才开始做回复运动，如图3所示，制动弹簧5开始回复的时刻为t2，即t2时刻之后，制动弹簧5才开始回复，鼓式制动器2才开始抱闸；

(7)随着制动弹簧5的回复，制动弹簧5的压缩量逐渐减小，制动弹簧5施加在弹簧板11上的压力逐渐减小，弹簧板11的应变也逐渐减小，箔式电阻应变片12的伸长量逐渐减小、横截面积逐渐变大、阻值逐渐开始变小，相应的，动态应变仪14的输出电流信号幅值逐渐变大，如图3所示，在双通道示波记录仪15中体现为：t2时刻后一段时间内，动态应变仪14输入电流信号的幅值逐渐增大；

(8)当鼓式制动器2达到额定制动力矩时，制动弹簧5的压缩量达到最小，此时制动弹簧5施加在弹簧板11上的压力达到最小，弹簧板11的应变达到最小，则箔式电阻应变片12的长度达到最小、横截面积大达到最大，其阻值达到最小，相应的，动态应变仪14的输出电流信号幅值达到最大，在这之后，箔式电阻应变片12的应变不再发生变化，则动态应变仪14的输入电流的幅值也不再发生变化，如图3所示，上述变化在双通道示波记录仪15中表现为：t3时刻，动态应变仪14的输入电流信号的幅值达到最大，t3时刻之后动态应变仪14的输入电流信号的幅值保持不变；

(9)根据鼓式制动器2的工作原理可知，当制动弹簧5的压缩量达到最小的时刻，就是鼓式制动器2达到额定制动力矩的时刻，即鼓式制动器2单次制动的制动响应时间等于鼓式制动器2的电源断开时刻到制动弹簧5的压缩量达到最小的时刻之间的时间差，等于鼓式制动器2的电源断开时刻到弹簧板11应变最小的时刻之间的时间差，等于鼓式制动器2的电源断开时刻到箔式电阻应变片12阻值达到最小的时刻之间的时间差，等于鼓式制动器2的电源断开时刻到动态应变仪14的输出电流信号幅值达到最大的时刻之间的时间差，则鼓式制动器2单次制动的制动响应时间在双通道示波记录仪15中表现为t0时刻到t3时刻的时间差值，即时间段t4，可以直接读取。

(10)再重复四次步骤(4)—(9)，读取四次鼓式制动器2单次制动的制动响应时间，最后取这五次制动响应时间的检测值的均值为最终鼓式制动器2的制动响应时间。

如前所述，gb7588-2003《电梯制造与安装安全规范》规定：所有参与向制动轮或盘施加制动力的制动器机械部件应分两组装设，本实施例中鼓式制动器左右两组机械部件的制动响应时间通过步骤(1)—(10)分别进行检测。

gb24478-2009《电梯曳引机》中对制动器制动响应时间的定义为制动器断电信号到达到额定制动力矩的时间差值，本实施例以鼓式制动器2为检测对象，利用与国标规定等效的鼓式制动器2的电源断开时刻到制动弹簧5的压缩量达到最小的时刻的时间差值，即鼓式制动器2的电源断开时刻到弹簧板11应变最小的时刻之间的时间差，即鼓式制动器2的电源断开时刻到箔式电阻应变片12阻值达到最小的时刻之间的时间差，即鼓式制动器2的电源断开时刻到动态应变仪14的输出电流信号幅值达到最大的时刻之间的时间差作为鼓式制动器2的制动响应时间，从而真正意义上保证了制动器制动响应时间检测的精确度，最后鼓式制动器2的制动响应时间可以通过双通道示波记录仪15直接读取，为t0时刻到t3时刻的时间差值，即时间段t4。

本发明的检测对象不限于上述实施例中的鼓式制动器2，目前的电梯制动器均为机-电式电磁制动器，都是以制动弹簧的弹簧力作为制动力的驱动力，因此本发明对于目前常用的其它电梯制动器也适用，比如块式制动器、碟式制动器、盘式制动器等，这体现了本发明的普适性。