一种直流钢丝绳提升机的制作方法

文档序号:15130460发布日期:2018-08-08 09:25

本实用新型涉及一种直流钢丝绳提升机,本实用新型涉及高空作业领域,此设备通常作为钢丝绳用升降设备的动力源,在民用、工业、建筑等多个领域有着广泛的应用。如用于物料提升设备,火电厂锅炉检修、风电厂风机塔筒及叶片检修、水电大坝检修、建筑外墙粉刷装饰等升降设备的动力源。



背景技术:

钢丝绳用提升机是一种在电力驱动下沿着钢丝绳行走的设备,通常用作升降设备的动力源。

随着提升机的广泛使用,提升机的安全与便捷日益受到人们的重视。传统交流提升机都会采用常规的380V交流动力电源,这种380V的电源在使用中暴露出很多不足之处。一是电源电缆比较长,悬挂在提升机下部,给工作造成很多不便。二是提升机在运动时拖动电缆会造成电缆的损伤。工作时需要电缆长时间悬在空中,由于电缆自身的重量造成对电缆的拉拽,会伤害电缆,由于使用380V电源,这个电压远远高于人体的安全电压,这两种电缆的损伤轻则造成提升机不能正常工作,重则漏电造成人员的伤害。特别是在潮湿环境下这种危险会更大。三是采用380V交流电源的提升机会受现场供电状态的影响,现场无380V交流电源或者停电都会导致提升机无法工作。

针对相关技术中的问题,目前尚未提出有效的解决方案



技术实现要素:

为了解决上述技术问题,本实用新型提供了一种直流钢丝绳提升机,其中,

包括:电源系统、机械系统和电控系统,

所述电源系统包括可充电电池组、充电器和控制保护电路;

所述电源系统为所述直流钢丝绳提升机供电;

所述机械系统包括电机、联轴器、电磁刹车、限速器、蜗轮蜗杆减速机、齿轮减速机、绳轮、钢丝绳和钢丝绳压紧装置;

所述电控系统包括主控电路板、直流电机驱动器、控制显示子系统、电源监控子系统、传感器、报警子系统;

所述主控电路板分别与所述直流电机驱动器、所述控制显示子系统、所述电源监控子系统、所述传感器以及所述报警子系统相连接;所述电源监控子系统与所述电源系统相连接;所述传感器设置在所述直流提升机相应位置;所述直流电机驱动器连接所述电机,所述主控电路板控制所述直流电机驱动器,所述直流电机驱动器控制所述电机;

所述电机和电磁刹车通过联轴器连接,所述电磁刹车与所述限速器为同轴,并与所述蜗轮蜗杆减速机通过所述限速器相连接,所述蜗轮蜗杆减速机通过蜗轮与齿轮减速机相连接,所述齿轮减速机包括大齿轮和小齿轮组成的齿轮传动副,其中所述大齿轮与所述绳轮同轴连接,所述绳轮上缠绕钢丝绳并设有所述钢丝绳压紧装置。

从机械系统的连接传动方向来看,电机运转开始,电磁刹车得电松开,动能通过电机的电机输出轴和联轴器传递到电磁刹车,电磁刹车将动能通过限速器、蜗轮蜗杆减速机、齿轮减速机传递给绳轮,所述绳轮与钢丝绳由于摩擦力作用而发生相互运动。

限速器是必要的传动轴装置,当轴的转速高的时候,这个装置由于离心力的作用向外运动,和一个固定的内腔发生摩擦,转速越快离心力越大,摩擦越大,这样就限制了轴的转速的进一步上升,称为限速器。

本实用新型进一步提供一种直流钢丝绳提升机,其中,所述可充电电池组由可充电锂电池组。

所述充电的电池组可以使得所述直流钢丝绳提升机不受场所限制,不需要额外铺设线路连接交流电来运行提升机。

本实用新型进一步提供一种提升机,其中,所述电机为直流无刷伺服电机。

本实用新型进一步提供一种提升机,其中,所述电磁刹车具有所述电磁刹车具有手动释放装置。

所述电磁刹车优选包括:电磁刹车动子刹车片、动子中心轮、安装螺钉、调整片、紧定螺钉、刹车体、刹车手拨杆头、刹车手拨杆、刹车手拨杆架、回转轴等。

所述电磁刹车上所述手动释放装置为手动刹车拨杆头和刹车拨杆,在电机无法提供动力时(电池没电或提升机故障时),人工扳动手动拨杆,压缩电磁刹车内部弹簧,电磁刹车内部动子刹车片和固定摩擦盘开始分离,摩擦力下降,在负载重力的作用下,提升机进行下降,下降速度和拨动手动拨杆的力有关。这样的设计可以防止提升机由于机器故障或电池没电的情况滞留在空中。

本实用新型进一步提供一种提升机,其中,所述电控系统还包括超载传感器,所述超载传感器设置在所述钢丝绳的入绳口。

本实用新型进一步提供一种提升机,其中,所述直流钢丝绳提升机设有电机参数检测装置,所述电机参数检测装置与电控系统通过线路相连接。检测参数例如转速和温度的监控,电控系统进行指令发出及报警反应。

主控电路板(或称主控电路)控制电机驱动器,电机驱动器驱动提升机上直流无刷电机运转,为了适应提升设备上的不同的负载情况,电机驱动器对驱动电流进行检测,负载增加电流增加,否则减小电流,这样的控制实现了负载闭环控制。

本实用新型进一步提供一种提升机,其中,所述电控系统包括急停开关。

急停开关设计:在电控系统上装有急停开关,当提升工作出现异常时,操作人员按下急停开关,急停开关切断设备电源,电磁刹车没电自动刹车,这样提升就立即停止不会造成坠落的危险。

本实用新型进一步提供一种提升机,其中,所述蜗轮蜗杆减速机和齿轮减速机的减速比为102:1。

本实用新型进一步提供一种提升机,其中,所述电控系统还包括电流保护装置。

与现有技术相比,本实用新型的优点是:

1、该直流提升机可应用于高空作业,这种采用可反复充电的直流电池作为电源的高空作业设备,省去了采用传统交流电源的电缆,没有了由于提升设备上下运动造成的电缆磨损,由于没有电源电缆也减轻了提升设备的自重,留出更多的的空间方便操作人员活动;

2、这种采用可反复充电的电池组作为电源进行提升作业,采用低压电池(36VDC)供电,相比交流380VAC的电源,更加安全可靠,符合国家有关安全用电标准和行业内部的安全用电规定;

3、这种采用可反复充电的电池组作为电源进行高空作业,使用可充电的电池组作用动力和控制电源,方便携带,使用场合广泛,绿色环保无污染;

4、这种采用可反复充电的电池作组为电源进行高空作业,采用多项安全保护设计,例如:电机过流保护、电源系统过流过压保护、超载保护、运动逻辑互锁等;使高空作业更加安全可靠;

上述所有设备零件均为本领域人员已知可获得的零件。

这种设备主要应用在:火电厂锅炉检修、风电场分级塔筒及叶片维护检修、水电大坝检修、建筑外墙粉刷装饰等领域。

附图说明:

图1:直流提升机本体结构示意图;

图2:电磁刹车结构示意图;

图3:电池组结构示意图;

图4:直流钢丝绳提升机电控原理图;

图5:直流钢丝绳提升机供电系统原理图;

图6:直流钢丝绳提升机超载感应器。

附图标记

1—直流无刷伺服电机 2—电机输出轴 3—联轴器 4—电磁刹车固定摩擦盘

5—电磁刹车动子刹车片 6—限速器摩擦腔 7—限速器离心块 8—蜗杆 9—蜗轮 10小齿轮 11—钢丝绳 12—绳轮 13—大齿轮 14—压紧装置 102—动子中心轮 103—安装螺钉 104—调整片 105—紧定螺钉 106—刹车体 107—刹车手拨杆头 108—刹车手拨杆 109—刹车手拨杆架 110—回转轴

51—触点a 52—触点b 53—压轮 54—连杆 55—弹簧 56—动轮 57—定轮

具体实施方式

下面的实施例仅用于进一步说明本实用新型但不限于本实用新型。凡基于本实用新型上述内容所实现的技术均属于本实用新型范围。

实施例1

如图1和图2所示,直流提升机包括机械系统、电源系统和电控系统,

所述机械部分包括直流无刷伺服电机1、联轴器3、电磁刹车、限速器、蜗轮蜗杆减速机、齿轮减速机、钢丝绳11、绳轮12及压紧装置14等。

所述直流无刷伺服电机1的电机输出轴2通过联轴器3与电磁刹车相连接;

所述电磁刹车包括电磁刹车动子刹车片5、动子中心轮102、安装螺钉103、调整片104、紧定螺钉105、刹车体106、刹车手拨杆头107、刹车手拨杆108、刹车手拨杆架109和回转轴110。

所述限速器包括限速器摩擦腔6和限速器离心块7。

所述蜗轮蜗杆减速机包括蜗杆8和蜗轮9。

所述齿轮减速机包括小齿轮10和13大齿轮。

齿轮减速机和蜗轮蜗杆减速机的联合减速比优选102:1。

所述机械动能由直流无刷伺服电机1通过电机输出轴2和联轴器3传递给电磁刹车,此时电磁刹车得电松开,将动能通过电磁刹车动子刹车片5顺序传递给蜗轮蜗杆减速机、齿轮减速机、绳轮12,由于钢丝绳11静止悬挂,绳轮12与钢丝绳11发生相对运动,直流提升机可沿着钢丝绳11进行运动。绳轮12上设有压紧装置14,压紧钢丝绳11。

采用高性能锂电池组为整个系统供电,是实现提升机上下的动力源,电池组优选由240节电池组成,10串24并,电池容量大于48AH,标准电压为37V,标准放电电流为160A,短时最大放电电流为260A,充电电流为8A。如图3所示,电池组配有电池控制保护电路,确保电池在放电、充电时安全可靠寿命长,具有放电可靠充电快速等特点;电池组控制保护电路和主控电路板连接,主控电路板随时监控电池组工作状态,确保电池组充放电工作可靠。主控电路板和直流电机驱动器控制在提升机向下运动时,对电池组进行充电,把负载的重力势能变成电能以化学能的方式存贮在电池内部,不仅增加了电池的续航能量还节省了能源,在负载800KG(包括提升机自重和提升设备上面的载荷)时,该电池组充满电后,可连续运行700米以上。

所述直流无刷伺服电机上设有编码器、温度传感器等。所述编码器和温度传感器与所述电机驱动器相连接。

提升机电机属于永磁直流无刷伺服电机,低速大扭矩,在1100rpm以下恒定扭矩输出,在1100rpm以上恒定功率输出,这个电机带有同轴编码器,可以实时检测电机的速度。该电机有温度传感器,可以实时检测电机温度变化。

所述直流无刷伺服电机1一端装有编码器,电机驱动器通过电机的编码器信号实时测定电机的转速,驱动器调整电机的驱动电流频率,从而达到调整电机转速,实现在转速方面的闭环控制,电机的转速优选从0-1500r/min可以无极可调,这种电机的控制可以调整加速时间和减速时间,使提升机的运行比交流电机驱动更加平稳可靠。在电机定子上装有温度传感器,温度传感器实时检测电机定子上温度,并将检测信号发送给电机驱动器,电机驱动器根据温度传感器的温度检测信息,当温度检测值超过设定温度时,电机驱动器则降低电机的转速,即减小电机定子上的电流,从而使得电机定子上的温升得以降低,防止电机由于温度过高而损坏。

在电磁刹车和涡轮蜗杆减速机之间装有限速器。在手动下降时,当速度达到设定值时,限速块上离心块7的离心力使离心块向外移动与限速器摩擦腔6接触产生摩擦力,阻止下降速度进一步提高。这个摩擦力与下降速度的平衡从保证下降速度在设定的范围内,进一步保证提升机和人员的安全。

超载传感器安装在直流提升机内部,优选在钢丝绳进绳处,如图6所示,当提升机负载变大时,钢丝绳上拉力加大,钢丝绳的张力大于弹簧55的弹力,动轮56、连杆54、压轮53一起向左运动,当运动到一定程度时,压轮将触点b52压到触点a51,两触点闭合,实现超载检测,适当调整触点a51和触点b52的距离就可以调整超载的设定值。这种超载检测能实时检测负载的大小,当负载大于设定值后,触点闭合,电控系统得知超载后,禁止直流钢丝绳提升机上升。从而保证了过度的载荷造成设备的损坏或人员的坠落,起到安全防护功能。

电磁刹车的作用是防治在电机失去动力、停止等状态下,电机在负载重力的作用下拉动钢丝绳绳轮转动从而使整个提升机下坠,电机及重物失去控制,这种情况是非常危险的。在电机上升过程中,直流电机即将转动但是扭矩未达到一定程度时,电磁刹车没有电,靠弹簧将动子刹车片5和固定摩擦盘4压在一起,实现抱闸,当直流电机扭矩等到一定程度后,电磁刹车得电,电磁力将弹簧进行压缩,动子刹车片5和固定摩擦盘4松开,实现松闸,电机开始将动力传递给涡轮蜗杆减速机、齿轮减速机及绳轮12上,钢丝绳11的绳轮12及压紧装置14压紧钢丝绳11,摩擦力将钢丝绳11拉下,提升机开始上升。在停止的时候,电机速度降到一定程度即将停止时,电磁刹车失电抱闸。这样的控制方式就是电机一旦即将停止时电磁刹车失电抱闸,保证负载不反驱绳轮转动,造成整个提升机下坠。

电磁刹车优选能够提供的额定扭矩是23Nm,电机的额定功率为1.15kw,额定扭矩7Nm的刹车,经蜗轮蜗杆减速及齿轮减速机作用后的减速比优选是102:1,钢丝绳11的绳轮12能够提供最大摩擦时有效半径优选在107mm。电磁刹车上有一个手动拨杆108,在电机无法提供动力时(电池没电或提升机故障时),人工扳动刹车手拨杆108,压缩电磁刹车内部弹簧,电磁刹车内部动子刹车片5和固定摩擦盘4开始分离,摩擦力下降,在负载重力的作用下,电机进行下降,下降速度和拨动手动拨杆的力有关。这样的设计可以防治人和重物由于机器故障或电池没电的情况滞留在空中。另外在电磁刹车和涡轮蜗杆减速机之间装有限速器,在手动下降时,当速度大于设定值时,限速块上的离心块的离心力使限速器离心块7向外移动与限速器摩擦腔6接触产生摩擦力,阻止下降速度进一步提高,这个摩擦力与下降速度的平衡从而达到下降速度在设定的速度以内,进一步保证提升机和人员的安全。

电磁刹车和电机驱动、急停开关的双连锁:当电机停止时、驱动器故障、急停开关按下时、电池没电等情况时,电磁刹车没电立即刹车。

电流保护:驱动直流提升机的电流存在多重电流过流保护措施,首先是直流电机驱动器中的电流保护,一定的负载需要电机一定的扭矩,在其他条件不变的情况下,一定的电流产生一定的扭矩,为保护电机的正常工作以及温升过快,需要对电流进行限制,当实际电机的驱动电流超过驱动器设定电流时,驱动器报警并不允许电机电流进一步上升;其次是电池组内部电路的对电池组输出电流的控制,电机需要的电流大,电池组就需要输出大的电流,当电机过流或者外部电路发生短路现象时,电池组检测到大的电流会自动切断电池组电流的输出,从而保护电控系统,出现这个现象不能自动恢复,必须采用充电器进行激活;第三是空气开关的电流保护,当空气开关通过的电流较大时,空气开关自动跳闸,切断电路,从而保护电机或者其他地方的短路。这三重电流保护防止电机过流或者其他短路现象的发生。

所述电源系统包括高性能锂电池组、控制保护电路、充电器等,所述电池组见图3。

所述电控系统包括主控电路板、直流电机驱动器、控制显示子系统、电源监控子系统、传感器、报警子系统;

所述主控电路板分别与所述直流电机驱动器、所述控制显示子系统、所述电源监控子系统、所述传感器以及所述报警子系统相连接;所述电源监控子系统与所述电源系统相连接;所述传感器设置在所述直流提升机相应位置;所述报警子系统通过线路与主控线路板相连接;所述直流电机驱动器连接所述电机,所述主控电路板控制所述直流电机驱动器,所述直流电机驱动器控制所述电机。

主控电路板和直流电机驱动器控制在提升机向下运动时,对电池组进行充电,把负载的重力势能变成电能以化学能的方式存贮在电池内部,不仅增加了电池的续航能量还节省了能源,在负载800KG(包括提升机或提升设备的自重和提升设备上面的载荷)时,该电池组充满电后,可连续运行700米以上。

所述电控系统中还设有空气开关,在电控系统箱内部有直流空气开关,负责连接电池组和电控控制系统,所述空气开关具有限流保护的功能,当电控箱(电控系统的部分)内部或电机等用电器出现短路的时候,切断电路,以保护电池组和用电器,这个功能和电池组内部的输出限流保护构成防止电路短路的双重保护。这个空气开关需要人工手动合闭。

所述控制显示子系统包括操作面板和显示面板,所述操作面板有操作按钮,运动操作按钮,电源开关按钮,速度选择,照明灯等,所述显示面板上具有电量显示,指示灯等。

急停开关设计:在电控系统上操作面板上装有急停开关,当提升工作出现异常时,操作人员按下急停开关,急停开关切断设备电源,电磁刹车没电自动刹车,这样提升就立即停止不会造成坠落的危险。

主控电路板:

主控电路板负责整个提升机系统的逻辑整合、故障分析、速度设定等,是控制系统的核心部件,采用单片机编程控制。逻辑控制是根据提升机的实际工作状态来调整运行:当提升机出现上限位报警和超载报警时,提升机只能下降不能上升;当检测到绳末端时,相应的提升机只能上升不能下降;当出现驱动器报警时,提升机不能上下运行,除非人为解除故障后进行驱动器复位。其他逻辑互锁包括:上下运行互锁、左右提升机运行方向互锁等。

报警子系统:所述电控系统在其他系统相应位置设立各种传感器,从而监控系统运行参数,包括:超载报警、钢丝绳脱出报警、电量报警等。

直流电机驱动器和直流无刷伺服电机可以将电机下降的势能转化为电能存储于充电器中。

电控系统实施方式见图4

电控系统(包括主控电路板)采集操作按钮信号和传感器信号,输出信号控制直流电机驱动器,进而控制直流电机动作。控制电路通过电压检测单元检测各部分电池工作状态,反馈给主控系统,主控系统根据负载需要控制电压输出。过流、过压控制单元检测到电流或电压超过电池最大负荷,立即切断供电,起到保护功能。电路还配备电压采集和温度检测,通过接口电路提供给上一级控制单元,配合产品进行其他控制功能。

电量显示单元是主控系统根据电池系统反馈的电量转换的可视界面。故障报警单元是主控系统根据传感器反馈、温度反馈等将故障信息输出,方便故障处理。

1、隔离开关(空气开关的一种):

在电控系统内部设有直流隔离开关,负责连接电池组和电控系统,隔离开关具有限流保护的功能,当电控箱内部或电机等用电器出现短路的时候,切断电路,以保护电池组和其他设备,这个功能和电池组内部的输出限流保护功能构成防止电路短路的双重保护。这个隔离开关需要人工手动合闭。

2、主控电路板:

所述主控系统负责整个系统的逻辑整合、故障分析、速度设定等,是控制系统的核心部件,采用单片机编程控制。

3、电机驱动器:

所述主控系统控制电机驱动器,电机驱动器驱动提升机上直流无刷电机运转,为了适应提升机上的不同的负载情况,电机驱动器对驱动电流进行检测,负载增加电流增加,负载减小电流减小,这样的控制实现了负载闭环控制。电机一端装有编码器,驱动器通过电机的编码器信号实时测定电机的转速,驱动器调整电机的驱动电流频率,从而达到调整电机转速,实现在转速方面的闭环控制。

供电模式见图5

电源系统实施方式

所述电源系统采用高性能锂电池组为整个系统供电。

电池组配有电池控制保护电路,确保电池在快速充电、放电时安全可靠寿命长。电池组控制保护电路和主控电路板连接,主控系统(主控电路板)随时监控电池组工作状态,确保电池组充放电安全可靠。主控系统和直流电机驱动器控制在提升机向下运动时,对电池组进行充电,把负载的重力势能变成电能以化学能的方式存贮在电池内部,不仅增加了电池的续航能量还节省了能源。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制,应当指出的是,对于本领域的技术人员来说,在不脱离本实用新型构思的前提下,还可以做出若干变形和改造,这些都属于本实用新型的保护范围,因此,本实用新型专利的保护范围以所附权利要求为准。

再多了解一些
当前第1页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1