千米深井高速电梯制动过程动态监测装置的制作方法

本发明涉及一种千米深井高速电梯制动过程动态监测装置，尤其适用于研究高速矿用电梯盘式制动器动态制动过程中，制动盘—制动闸瓦的摩擦力、摩擦系数、摩擦制动力矩、摩擦热场、摩擦噪声、颤振等演化特性。

背景技术：

深部煤炭资源高效开采需使用大型提升装备，我国千米深井大型提升装备能否安全、可靠的制动受到大型制动系统的制约，高安全性和高可靠性的制动系统是深井高速大惯量提升机安全生产的重要保障，研究制动力矩大、制动响应快、可靠性高的安全制动技术及装备为深井高速大惯量提升机安全、可靠运行提供重要保障，目前适用于千米深井提升的大型制动装备主要依赖进口。因此，研究高速矿用电梯盘式制动器动态制动过程中制动盘—制动闸瓦的制动正压力、摩擦力、摩擦制动力矩、摩擦热场、摩擦噪声、颤振等演化特性，对形成具有我国自主知识产权的深井复杂条件下高速重载大惯量提升机安全制动关键技术，对保障我国2000m以浅深部矿井的高效安全提升和产能供应、解决浅层煤炭日益减少和国民经济快速发展之间的能源供给矛盾有着重要的理论和应用意义。

矿井提升机盘式制动系统闸盘—闸瓦摩擦制动相关装置有：专利号为CN 201210518012.4公开了一种摩擦式提升机盘式制动闸制动性能检测装置，能够实时检测制动闸空动时间、蝶形弹簧疲劳强度、制动减速度，动态调整制动盘—闸瓦间隙；专利号为CN 201410019811.6公开了一种测量提升机制动力矩的方法及装置，能够测量提升机制动力矩；专利号为CN 201010555300.8公开了一种非接触式渐开线形制动力矩装置的安装方法，能够测量矿井提升机的动态摩擦力矩；专利号为CN 201520376372.4公开了一种矿井提升机制动器在线监测控制系统，能够实时检测和显示提升机制动盘—闸瓦间隙、摩擦系数、温度。然而，上述专利均不能实现综合实时监测高速矿用电梯盘式制动器动态制动过程中制动盘—制动闸瓦的摩擦力、摩擦系数、摩擦制动力矩、摩擦热场、摩擦噪声、颤振等演化特性。

技术实现要素：

技术问题：本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种结构简单、操作方便、制动力矩大、制动响应快、可靠性高的千米深井高速电梯制动过程动态监测装置与方法。

技术方案：本发明的千米深井高速电梯制动过程动态监测装置，包括支撑系统、提升系统、制动系统和状态监测系统；

所述支撑系统包括实验台架、电动机支架、轴承支座A、轴承支座B、三滑轮张力传感器支架、噪声传感器支架、热像仪支架；所述电动机支架、噪声传感器支架和热像仪支架设在实验台架上表面，三滑轮张力传感器支架设在实验台架下表面；

所述提升系统包括电动机、联轴器A、扭矩传感器、联轴器B、轴承、卷筒支撑轴、摩擦式卷筒、钢丝绳、绳头组件、对重A、对重B、对重框架、对重导轨、补偿链；所述电动机设在电动机支架上，所述摩擦式卷筒的两端分别设在轴承支座A和轴承支座B上，钢丝绳缠绕在摩擦式卷筒上，通过绳头组件与设在前后两侧的对重A和对重B连接，对重A和对重B沿对重导轨上下移动；

所述制动系统包括固定在摩擦式卷筒上的制动盘和通过支架支撑在实验台架上的盘式制动器；

所述状态监测系统包括扭矩测量单元、张力测量单元、振动测量单元、噪声测量单元和热场测量单元。

所述扭矩传感器(8)用于测量不同提升阶段动态摩擦制动过程中制动盘-制动闸瓦之间动态驱动力矩大小。

所述的张力测量单元包括三滑轮张力传感器A和三滑轮张力传感器B，分别通过螺栓固定在三滑轮张力传感器支架A和三滑轮张力传感器支架B上，用于测量动态摩擦制动过程中两侧提升钢丝绳动张力大小，由两侧张力差计算出制动盘与制动闸瓦之间的所需动态制动力矩，进而确定制动盘与制动闸瓦之间的摩擦力，结合盘式制动器制动正压力值获得制动盘与制动闸瓦之间的摩擦系数。

所述的振动测量单元包括加速度振动传感器A、加速度振动传感器B和加速度振动传感器C，加速度振动传感器A固定在闸瓦压套上，加速度振动传感器B固定在绳头组件上，加速度振动传感器C)固定在对重框架上，分别用于测量动态摩擦制动过程中制动闸瓦—闸盘之间的颤振特性、提升钢丝绳振动特性和负载对重振动特性。

所述的噪声测量单元包括噪声传感器A和噪声传感器B，用于测量制动盘—制动闸瓦之间的动态摩擦噪声特性；

所述的热场测量单元包括热像仪，通过热像仪支架安装于实验台架上，用于测量制动盘—制动闸瓦之间的动态摩擦热场分布。

有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明针对千米深部矿井提升工况，能够动态监测提升过程中工作制动、紧急制动、二级制动时制动盘—制动闸瓦的摩擦制动力矩、摩擦热场、摩擦噪声、颤振等演化特性，具有结构简单、功能齐全、操作方便等优点，对评价高速矿用电梯制动盘和制动闸瓦的摩擦疲劳和热疲劳失效提供设备基础。适用于研究高速矿用电梯盘式制动器动态制动过程中，制动盘—制动闸瓦的摩擦力、摩擦系数、摩擦制动力矩、摩擦热场、摩擦噪声、颤振等演化特性。其结构简单，操作方便，制动力矩大，制动响应快，可靠性高，具有广泛的实用性。

附图说明

图1为本发明的主视结构图；

图2为本发明的A-A向剖视结构图；

图3为本发明的俯视结构图；

图4为图1中Ⅰ处的局部放大结构图；

图5为图2中Ⅱ处的局部放大结构图；

图6为图3中Ⅲ处的局部放大结构图。

图中：1-热像仪；2-加速度振动传感器A；3-噪声传感器A；4-钢丝绳；5-摩擦式卷筒；6-轴承支座A；7-联轴器B；8-扭矩传感器；9-联轴器A；10-电动机；11-电动机支架；12-实验台架；13-三滑轮张力传感器支架；14-加速度振动传感器B；15-绳头组件；16-对重导轨；17-补偿链；18-对重A；19-对重固定螺栓；20-对重框架；21-加速度振动传感器C；22-制动盘；23-轴承支座B；24-噪声传感器支架；25-盘式制动器；26-噪声传感器B；27-热像仪支架；28-三滑轮张力传感器A；29-噪声传感器C；30-三滑轮张力传感器B；31-对重B；32-三滑轮张力传感器B支架；33-闸瓦压套。

具体实施方式

下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的描述：

如图1图3所示，本发明的千米深井高速电梯制动过程动态监测装置，主要由支撑系统、提升系统、制动系统和状态监测系统构成；其中提升系统和制动系统置于支撑系统上，制动系统用于制动提升系统的摩擦式卷筒，状态监测系统用于监测提升系统和制动系统的运行和制动状态。

所述支撑系统包括实验台架12、电动机支架11、轴承支座A6、轴承支座B23、三滑轮张力传感器支架13、噪声传感器支架24、热像仪支架27；所述电动机支架11、噪声传感器支架24和热像仪支架27设在实验台架12上表面，三滑轮张力传感器支架13设在实验台架12下表面；

所述提升系统包括电动机10、联轴器A9、扭矩传感器8、联轴器B7、轴承、卷筒支撑轴、摩擦式卷筒5、钢丝绳4、绳头组件15、对重A18、对重B31、对重框架20、对重导轨16、补偿链17；所述电动机10设在电动机支架11上，所述摩擦式卷筒5的两端分别设在轴承支座A6和轴承支座B23上，钢丝绳4缠绕在摩擦式卷筒5上，通过绳头组件15与设在前后两侧的对重A18和对重B31连接，对重A18和对重B31沿对重导轨16上下移动；

所述制动系统包括固定在摩擦式卷筒5上的制动盘22和通过支架支撑在实验台架12上的盘式制动器25；盘式制动器25通过支架支撑在实验台架12，制动盘22通过螺栓固定在摩擦式卷筒5上。

所述状态监测系统包括扭矩测量单元、张力测量单元、振动测量单元、噪声测量单元和热场测量单元。

所述扭矩传感器8两端通过联轴器A9和联轴器B7分别与电动机10和摩擦式卷筒5相连，用于测量不同提升阶段动态摩擦制动过程中制动盘-制动闸瓦之间动态驱动力矩大小。

如图2图5所示，所述的张力测量单元包括三滑轮张力传感器A28和三滑轮张力传感器B30，分别通过螺栓固定在三滑轮张力传感器支架A13和三滑轮张力传感器支架B32上，用于测量动态摩擦制动过程中两侧提升钢丝绳动张力大小，由两侧张力差计算出制动盘与制动闸瓦之间的所需动态制动力矩，进而确定制动盘与制动闸瓦之间的摩擦力，结合盘式制动器制动正压力值获得制动盘与制动闸瓦之间的摩擦系数。

如图1图4所示，所述的振动测量单元包括加速度振动传感器A2、加速度振动传感器B14和加速度振动传感器C21，加速度振动传感器A2通过螺钉固定在闸瓦压套33上，加速度振动传感器B14通过螺钉固定在绳头组件15上，加速度振动传感器C21通过螺钉固定在对重框架20上，分别用于测量动态摩擦制动过程中制动闸瓦与闸盘之间的颤振特性、提升钢丝绳振动特性和负载对重振动特性。

所述的噪声测量单元包括噪声传感器A3和噪声传感器B26，用于测量制动盘—制动闸瓦之间的动态摩擦噪声特性；热场测量单元包括热像仪1，通过热像仪支架27安装于实验台架12上，用于测量制动盘—制动闸瓦之间的动态摩擦热场分布。