摩擦加载装置的制作方法

本实用新型涉及一种模拟真实负载的加载装置，特别涉及一种用于在电梯载荷试验中电梯上升时加载、并能产生所需要摩擦力矩的摩擦加载装置，属于电梯试验技术领域。

背景技术：

在电梯载荷试验中，需要给电梯轿厢施加载荷，传统的加载方法主要有以下两种，第一是标准砝码加载，砝码一般为25kg，针对额定载荷为1000kg的电梯，需要加载的范围为额定载荷的40%、50%、100%、105%、110%、125%，最多要将50块标准砝码搬进轿厢，并且在一次完整的载荷试验中需要不断的把砝码搬进和搬出轿厢，这种加载方式效率低下，而且需要耗费大量的人力物力。第二是让现场试验人员称重后进入电梯轿厢，由于人的体重各不相同，不能实现载荷的精确控制，而且会对试验人员的人身安全造成威胁。通过对以上问题进行分析，发现迫切需要一种轻便、搬运方便且能保证试验人员人身安全的装置，能替代传统砝码加载和试验人员加载的载荷，并能对载荷进行精确控制。

申请号为201420484779.4的中国实用新型专利公开了一种用于机械负载台的摩擦加载装置，其主要由旋转轴、圆柱塞、蝶形弹簧组、螺塞组成，装置工作时螺塞旋转，压缩碟形弹簧组，碟形弹簧组将压力施加到圆柱塞上，此时圆柱塞和旋转轴之间将产生压力，旋转轴旋转或者有旋转的趋势时会产生摩擦力矩，此装置虽结构简单，但无法实现对摩擦力矩的精确控制，且摩擦部件为封闭式结构，不利于散热，温度过高会使摩擦部件的摩擦系数大幅度衰减，从而影响输出的摩擦力矩。申请号为201410424750.1的中国实用新型专利公开了一种前摆心喷管负载模拟摩擦加载装置，其主要由摩擦加载机构和摩擦加载液压系统组成，摩擦加载机构主要由液压缸、活塞、摩擦块、摩擦盘组成，摩擦加载液压系统主要由油源、比例减压阀、压力表组成，装置工作时油源产生具有压力的液压油，通过观察压力表，调节比例加压阀，使油压达到所需压力，此时活塞在液压油的作用下将摩擦片和摩擦盘压紧，从而产生摩擦力矩，此装置实现了摩擦力矩的精确加载，但调节过程依赖人工，无法实现自动调节，且装置复杂，不方便携带。

综上所述，现阶段摩擦加载装置无法同时满足载荷加载精度、载荷自动调节、使用轻便、便于携带等要求。因此，急需研发一套能提高载荷加载精度、载荷能自动调节和使用轻便的摩擦加载装置，对提高电梯检验效率，提升电梯安全性能有至关重要的作用。

技术实现要素：

为了克服目前加载精度差、载荷自动调节能力差，结构复杂不便于携带等问题，本实用新型的提供一种摩擦加载装置，主要用于在电梯载荷试验中电梯上升时加载。

本实用新型通过以下技术方案予以实现：

一种摩擦加载装置，包括摩擦加载转轴机构、正压力加载传动机构和底板，摩擦加载主轴机构包括转轴、摩擦盘、卡钳、一对摩擦片和一对力传感器，所述摩擦盘固定在转轴中部上，转轴两端分别通过转轴支撑座支撑在底板一侧上，卡钳径向包容局部摩擦盘，卡钳下端通过卡钳支座固定在底板中部上；摩擦片分别支撑在卡钳两侧中，分别位于卡钳两侧外的力传感器一端抵靠在对应的摩擦片一侧上，力传感器下侧通过力传感器支座支撑在底板上；与摩擦加载转轴机构平行设置的正压力加载传动机构支撑在底板另一侧上，力传感器另一端与正压力加载传动机构一端连接。

本实用新型的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现：

进一步的，正压力加载传动机构包括伺服电机、伺服电机安装支座和小齿轮轴，以及成对设置的小齿轮、大齿轮、丝杠、传动螺母、压簧、直线导轨付和顶杆，伺服电机一端固定在伺服电机安装支座的上端，伺服电机安装支座底部固定在底板一端上，伺服电机轴通过联轴器与小齿轮轴一端端头固定连接，小齿轮轴两端分别通过对应的小齿轮轴支座支撑在底板另一侧上，小齿轮分别固定在小齿轮轴的两端上；丝杠平行设置在小齿轮轴和转轴之间，丝杠与传动螺母旋合，丝杠两端分别通过丝杠支座支撑在底板中部上，大齿轮固定在丝杠一端上，小齿轮与大齿轮啮合；传动螺母两侧分别固定在对应的直线导轨付的滑块上侧，直线导轨付的导轨下侧通过导轨支座支撑在底板中部上；位于丝杠两侧的压簧分别套在对应的压簧心轴上，压簧两端分别抵靠在传动螺母一侧和顶杆一端上；压簧心轴一端穿过传动螺母一侧，压簧心轴另一端与顶杆一端固定连接，顶杆另一端固定在力传感器一端上，力传感器另一端抵靠在摩擦片上。

进一步的，卡钳呈弓形，所述弓形的轴向中心设有形状与摩擦盘外圆匹配的空腔，摩擦盘的局部伸进空腔内，摩擦片分别支撑在卡钳两侧壁对应的导槽中。摩擦片为三层复合结构，包括一侧的橡胶垫，另一侧的半金属片和中间的钢板；橡胶垫与力传感器另一端相邻，半金属片与摩擦盘一侧相邻。

进一步的，顶杆的一端为轴向外延的双叉杆，顶杆的另一端径向均布数个分支，双叉杆外端分别设有凸缘，压簧心轴的另一端与凸缘固定连接；数个分支外端端头与力传感器一端固定连接。

进一步的，力传感器为平膜盒式力传感器。

进一步的，传动螺母横向两侧分别向外延伸出外翼部，压簧心轴一端穿出外翼部。

本实用新型装置具有以下有益效果：

1）力传感器和伺服电机与单片机连接形成了压力闭环控制系统，可实时检测和调整摩擦片和摩擦盘之间的压力，从而达到控制摩擦力矩的效果，避免了人手工调节，自动化程度高，可实现精确加载。

2）正压力加载传动机构结构紧凑，造价低，通过传动螺母的移动来调节压簧对力传感器的压力，再通过摩擦片对旋转摩擦盘施加摩擦力矩，从而达到对转轴施加阻力矩的目的。传递载荷大，稳定性高，避免了现有的气压、液压系统加载方式结构复杂、造价高、载荷难以控制的缺陷。

3）摩擦盘只有局部伸进卡钳的空腔内其余部分敞开的结构，便于摩擦盘和摩擦片的散热，避免局部过热影响摩擦系数，提高了摩擦力矩的稳定性。摩擦片可沿摩擦盘的径向移动，具有补偿磨损的能力，延长了摩擦片使用寿命，避免了因磨损导致摩擦系数变化，进一步提高了加载精度和稳定性。

本实用新型的优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释，这些实施例，是参照附图仅作为例子给出的。

附图说明

图1是本实用新型的立体结构示意图；

图2是本实用新型的摩擦盘、摩擦片和力传感器安装结构的立体示意图；

图3是顶杆的立体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1～图3所示，本实用新型包括摩擦加载转轴机构1、正压力加载传动机构2和底板3，摩擦加载主轴机构1包括转轴11、摩擦盘12、卡钳13、一对摩擦片14和一对力传感器15，铸铁制成的摩擦盘12固定在转轴11中部上，转轴11两端分别通过转轴支撑座16支撑在底板3的后侧上。图1中转轴11的左端伸出转轴支撑座16，其上装有图1中未画的链轮和传动链条，接受动力装置传递来的动力，驱动转轴11和其上的摩擦盘12旋转。

如图2所示，呈弓形的卡钳13轴向中心设有形状与摩擦盘12外圆匹配的空腔131，摩擦盘12的局部伸进空腔131内。这样的结构便于摩擦盘12和摩擦片14的散热，避免局部过热影响摩擦系数，提高了摩擦力矩的稳定性。卡钳13下端通过卡钳支座17固定在底板3中部上。

摩擦片14分别支撑在卡钳13两侧壁132对应的导槽133中。其为三层复合结构，包括一侧的橡胶垫141，另一侧的半金属片142和中间的钢板143。橡胶垫141与力传感器15另一端相邻，半金属片142与摩擦盘12一侧相邻。力传感器15下侧通过力传感器支座151 支撑在底板3上。力传感器15一端与正压力加载传动机构2一端连接。力传感器15选用平膜盒式力传感器。

正压力加载传动机构2包括伺服电机21、伺服电机安装支座22和小齿轮轴23，以及成对设置的小齿轮24、大齿轮25、丝杠26、传动螺母27、压簧28、直线导轨付29和顶杆210，伺服电机21一端固定在伺服电机安装支座22的上端，伺服电机安装支座22底部固定在底板3一端上，伺服电机轴211通过联轴器212与小齿轮轴23右端端头固定连接，小齿轮轴23两端分别通过对应的小齿轮轴支座231支撑在底板3另一侧上，小齿轮24分别固定在小齿轮轴23的两端上。丝杠26平行设置在小齿轮轴23和转轴11之间，丝杠26与传动螺母27旋合，丝杠26两端分别通过丝杠支座261支撑在底板3中部上，大齿轮25固定在丝杠26一端上，小齿轮24与大齿轮25啮合。传动螺母27两侧分别固定在对应的直线导轨付29的滑块291上侧，直线导轨付29的导轨292下侧通过导轨支座293支撑在底板3中部上。位于丝杠26两侧的压簧28分别套在对应的压簧心轴220上，传动螺母27横向两侧分别向外延伸出外翼部271，压簧心轴220一端穿出外翼部271。

如图1和图3所示，顶杆210的左端为轴向外延的双叉杆2101，右端径向均布3个分支2102，双叉杆2101外端分别设有凸缘2103，压簧心轴220的另一端与凸缘2102固定连接，压簧28两端分别抵靠在传动螺母27一侧和双叉杆2101的凸缘2102上。3个分支2102的外端端头分别通过紧固螺钉固定在力传感器15一端上，力传感器15另一端抵靠在摩擦片14的橡胶垫141上。

本实用新型的工作过程如下：

动力装置通过链传动传递的动力，使得转轴11和其上的摩擦盘12旋转。在单片机中设定需要加载的压力，使用变频器启动伺服电机21，伺服电机21驱动小齿轮轴23转动若干圈，再通过小齿轮轴23两端的小齿轮24分别带动与其啮合的大齿轮25转动，从而带动摩擦盘12两侧的丝杠26转动，进而使两个传动螺母27相对水平移动，从而对摩擦盘12两侧的摩擦片14施加正压力。通过单片机比较力传感器15与所需压力大小，逐步降低伺服电机21转速，直至满足压力要求后关闭伺服电机21。

本实用新型虽然已经在此处描述了具体实施方式，但是本实用新型的覆盖范围不限于此，在相反，本实用新型涵盖所有在字面上或在等效形式的教导下实质上落在权利要求的范围内的所有技术方案，本实用新型的保护范围以权利要求书为准。