低速轴制动器能效测试静态制动力测试装置及测试方法与流程

本发明涉及起重机械技术领域，尤其是一种低速轴制动器能效测试静态制动力测试装置及测试方法。

背景技术：

低速轴制动器是指布置在传动系统减速机之后的制动器，是相对于高速轴制动器而言的。由于经过减速的降速增扭，所以传动系统转速较低，而传动系统的扭矩很大。因此，低速轴制动器的制动初速度低，正常制动时初转速接近零，紧急制动时也仅是高速轴转速的几十分之一，或更小；低速轴制动器制动力较大，一般超过63000N、结构强度大，体积和自重也较大，最常见的作为安全制动器使用，直接制动卷筒法兰。

由于低速轴制动器制动初速度低，有的甚至接近零，所以低速轴制动器主要考核静态制动力；另外，由于低速轴制动器制动力大，制动功大，如果进行动态惯性试验的话，试验较为危险、对试验装置破坏程度高，试验工作量大；再者，国家标准GB/T30221《工业制动器能效测试方法》也明确规定，制动力大于63000N的制动器能效测试时可以测静态制动力，对动态制动力不做要求。因此，本专利专门研究一种适合于低速轴制动器测试静态制动力的装置。

低速轴制动器主要有液压钳盘式制动器、电磁钳盘式制动器等。

现有技术中的测试装置,以测试高速轴制动器的制动力矩，测试的静态制动力矩较小，一般不大于30000Nm。对于制动力较小的低速轴制动器也可以在这样的装置上测试，但是低速轴制动器制动力矩一般超过其测试范围，因此一般不能测试低速轴制动器的静态制动力。该装置也存在以下几个缺点：

(1)制动盘不适应所有制动器。制动器的制动钳口宽度有大有小，要求制动盘的厚度要与制动器钳口宽度一致；制动盘的直径要与制动器的结构和中心高一致。所以不同的制动器要求不同的制动盘。

(2)测试制动力不大。由结构、杠杆比所限，一般该装置的测试能力不大，静态制动力矩的测试范围在30000Nm一下。

(3)占据空间大。由于制动盘直径大、杠杆长，再加上液压杠杆和制动器安装所需要的空间，使得该装置需要的空间很大。

(4)结构复杂。该装置结构复杂，零部件多，传动要求高，加工精度要求高。

(5)制动器安装不方便。由于制动器要根据理论摩擦半径、制动器钳口中心线要经过制动盘圆心，造成制动器安装非常复杂。大多数情况下需要单独设计工装，费时、费力、费钱。

(6)精度不高。由于安装要求高，摩擦半径，钳口中心线不准确容易造成测试精度不高。

(7)测试行程短。由液压缸的直线运动转变为制动盘的旋转运动，液压缸的本身行程就短，转化为制动盘的旋转运动，转过的弧度也短，不利于求平均值。

(8)造价高。结构复杂，体积大，要求精度高，液压推杆、杠杆支持、制动盘支撑、制动器安装底座等都需要加固地基，因此造价高。

(9)需要多个规格的制动盘。

(10)换制动盘不方便。低速轴制动器制动力大，制动盘也大，重量大，拆卸制动盘非常不便。

(11)综合误差大。测试的为制动力矩，需要经过理论摩擦直径和杠杆比在进行换算成制动力。经过的运算多，综合误差大。

技术实现要素：

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种低速轴制动器能效测试静态制动力测试装置及测试方法，从而可以方便的解决工业制动器能效测试中低速轴制动器静态制动力测试问题,大大提高了工作可靠性,提高了工作效率。

本发明所采用的技术方案如下：

一种低速轴制动器能效测试静态制动力测试装置，包括门架立柱，所述门架立柱的顶部为龙门架上横梁，所述龙门架上横梁的顶部安装下行油缸，中部安装上行油缸，所述上行油缸和下行油缸构成加载组合油缸；所述龙门架上横梁上通过导杆安装有水平连接板，所述水平连接板位于龙门架上横梁正下方，所述组合油缸的底部安装压力活塞杆、压力传感器和压头，所述压头的底部通过摩擦板连接孔安装摩擦板；所述龙门架上横梁的顶部还安装有吊装装置，位于门架立柱的底部安装有底部滑台机构。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述水平连接板的一端与导杆连接，另一端安装有位移连接板，所述位移连接板端部连接位移导杆，所述位移导杆上设置有上极限撞头；所述龙门架上横梁内安装有穿线管，所述位移导杆伸入穿线管内，并在其上方安装下极限撞头，所述穿线管还安装有接近开关和位移传感器。

所述底部滑台机构的结构为：包括主台面，所述主台面外侧为副台面，所述主台面和副台面的顶部安装有平台，所述平台上间隔安装有轨道垫板，所述轨道垫板的上部为滑动导轨，所述滑动导轨和轨道垫板的外部套有防护罩，所述滑动导轨上安装有防护罩，所述防护罩将露出的滑动导轨罩住，防护罩的一端固定在滑台上，防护罩随着滑台的移动进行收缩或者伸长。

所述滑台的表面设置有T型地脚螺栓。

所述滑台的后方设置有油缸支架，所述油缸支架上安装油缸，其输出端通过推拉杆与滑台连接。

所述滑台的一侧还延伸有行程撞头，位于滑台一侧的外部安装有行程限位底座，所述行程限位底座的两端分别安装有行程限位开关和行程限位滚轮。

所述吊装装置的结构为：起重臂，所述起重臂的顶部安装定滑轮，并穿过钢丝绳，钢丝绳的头部连接吊钩，所述钢丝绳的尾部连接在卷扬装置上；还包括固定立柱底座，所述固定立柱底座上安装有固定立柱，所述固定立柱上部安装有下回转机构和上回转机构，所述上回转机构的上部安装有回转立柱,还包括控制其转动的回转三合一电机；固定立柱底座通过螺栓安装在龙门架上横梁上；位于起重臂的折弯处还安装有电控箱和吊臂斜撑杆，所述电控箱的底部还通过连接线安装有控制手柄。

所述龙门架上横梁的顶部还安装有蜂鸣器。

一种低速轴制动器能效测试静态制动力测试装置的测试方法，包括如下操作步骤：

第一步：启动液压站；

第二步：滑台后部的油缸工作，使推拉杆伸出，将滑台推出龙门架；

第三步：启动吊装装置将制动器起吊到滑台上的合适位置；

第四步：将制动器通过地脚螺栓和螺栓槽固定在滑台上；

第五步：安装完成后，再次启动滑台后部的油缸，拉动滑台回到龙门架上横梁正下方；

第六步：打开制动器制动钳口，将摩擦板放入制动钳口内；

第七步：闭合制动器制动钳口；

第八步：给下行油缸加载，使得压力活塞杆下移运动，从而使摩擦板向下运动，使摩擦板与制动钳口发生相对移动，通过传感器测出压力，将模拟信号发送给信号处理和显示系统；

第八步：测试结束后，打开制动钳口；

第九步：给上行油缸通入液压油加载，压力活塞杆上移运动，从而使摩擦板脱离制动器制动钳口；

第十步：重复第二步，滑台后部的油缸工作，使推拉杆伸出，将滑台推出龙门架；

第十一步：拧下制动器底座固定螺栓，将制动器脱离滑台；

第十二步：启动吊装装置将制动器起吊离滑台；

第十三步：滑台前进和回程的行程极限通过行程撞头、行程限位滚轮和行程限位开关完成；

第十四步：活塞杆的上下运行极限通过位移导杆，上极限撞头，下极限撞头，接近开关和位移传感器完成。

本发明的有益效果如下：

本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过龙门架顶部油缸与底部滑台的配合作用,可以方便的完成静态制动力的测试,通过龙门架上横梁顶部的吊装装置，可以方便的完成制动器的安装与拆卸,整体操作简便,工作可靠性好,工作效率高。

本发明主要解决工业制动器能效测试中低速轴制动器静态制动力测试的问题。

本发明制动力测试的制动力大，一般可达1000000N，甚至更大，是技术背景介绍的试验能力的数十倍；该装置不需要专门地基；液压缸、制动器安装均在垂直方向，占地面积小；测试的制动器体积大，大体积的制动器也方便安装；测量综合误差小，直接测试制动力，压力传感器直接测出制动力；方便适应不同的制动器测试，对于不同的制动器，只需要更换合适的摩擦板即可；结构简单，主要是液压缸和压力传感器及门架组成；制动器安装方便，制动器底座可以前后移动，以便安装和拆卸，由于只是压力，制动器底座不需严格固定，只需要调整垫块使钳口垂直即可；测试精度高，压力传感器直接测试压力，测试进度直接取决于传感器精度；测试行程长，摩擦板直线上下运行，测试行程长，取平均值更精确；造价低，结构简单，体积小，要求加工精度低，故造价低；不许要更换造价昂贵的制动盘，只需更换小小的摩擦板即可；摩擦板更换方便，由于摩擦板只受压力，所以不需要特殊固定，考虑到压力卸载，摩擦板上升，所以只需用一个销轴链接摩擦板，承载摩擦板自重即可。

除了上述优点外，本发明还有如下优点：安全可靠，有多重安全保护装置，伸缩油缸活塞杆有上升下降极限限位、制动器底座有前后极限限位，电气上有急停开关，测试软件也有停止按钮；可以整体移动，该装置为一体式结构，可以整体移动；功能多样，除了可以测试制动器的静态制动力之外，还可以作为结构件、吊索具等部件的压力和拉力测试；维护方便，由于结构简单，几乎没有什么需要维护的；传感器计量方便，传感器螺旋连接在液压杠活塞杆上，计量时只需旋下即可，不需拆装系统；自带吊装机构，可以方便制动器的安装，也可以方便试验台本身的安装、拆卸和后期的维护保养。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明底部滑台部分的侧视图。

图3为本发明底部滑台部分的俯视图。

图4为本发明吊装装置的结构示意图。

图5为本发明卷扬装置的结构示意图。

图6为本发明回转三合一电机的结构示意图。

其中：1、吊装装置；101、定滑轮；102、起重臂；103、钢丝绳；104、回转立柱；105、回转三合一电机；106、卷扬装置；107、上回转机构；108、下回转机构；109、固定立柱；110、固定立柱底座；111、螺栓；112、吊臂斜撑杆；113、电控箱；114、吊钩；115、控制手柄；2、下行油缸；3、导杆；4、蜂鸣器；5、龙门架上横梁；6、上行油缸；7、水平连接板；8、门架立柱；9、滑台；10、滑动导轨；11、轨道垫板；12、主台面；13、副台面；14、穿线管；15、下极限撞头；16、接近开关；17、位移传感器；18、上极限撞头；19、位移导杆；20、油缸密封；21、位移连接板；22、压力活塞杆；23、压力传感器；24、压头；25、摩擦板连接孔；26、摩擦板；27、加载组合油缸体；28、油缸支架；29、推拉杆；30、T型地脚螺栓槽；31、前进滑动油缸；32、推拉组合油缸体；33、回程油缸；34、行程限位底座；35、行程撞头；36、行程限位滚轮；37、行程限位开关；38、防护罩；39、起升卷筒；40、起升减速机；41、起升电机；42、起升电磁制动器；43、回转电磁制动器；44、回转电机；45、回转减速机；46、回转轴；47、主动齿轮；48、卷扬编码器；49、回转编码器。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，本实施例的低速轴制动器能效测试静态制动力测试装置，包括门架立柱8，门架立柱8的顶部为龙门架上横梁5，龙门架上横梁5的顶部安装下行油缸2，中部安装上行油缸6，上行油缸6和下行油缸2构成加载组合油缸27；龙门架上横梁5上通过导杆3安装有水平连接板7，水平连接板7位于龙门架上横梁5正下方，组合油缸的底部安装压力活塞杆22、压力传感器23和压头24，压头24的底部通过摩擦板连接孔25安装摩擦板26；龙门架上横梁5的顶部还安装有吊装装置1，位于门架立柱8的底部安装有底部滑台机构。

水平连接板7的一端与导杆3连接，另一端安装有位移连接板21，位移连接板21端部连接位移导杆19，位移导杆19上设置有上极限撞头18；龙门架上横梁5内安装有穿线管14，位移导杆19伸入穿线管14内，并在其上方安装下极限撞头15，穿线管14还安装有接近开关16和位移传感器17。

底部滑台机构的结构为：包括主台面12，主台面12外侧为副台面13，主台面12和副台面13的顶部安装有平台，平台上间隔安装有轨道垫板11，轨道垫板11的上部为滑动导轨10，滑动导轨10和轨道垫板11的外部套有防护罩38，滑动导轨10上安装有防护罩38，防护罩38将露出的滑动导轨10罩住，防护罩38的一端固定在滑台9上，防护罩38随着滑台9的移动进行收缩或者伸长。

滑台9的表面设置有T型地脚螺栓30。

滑台9的后方设置有油缸支架28，油缸支架28上安装油缸，其输出端通过推拉杆29与滑台9连接。

滑台9的一侧还延伸有行程撞头35，位于滑台9一侧的外部安装有行程限位底座34，行程限位底座34的两端分别安装有行程限位开关37和行程限位滚轮36。

吊装装置1的结构为：起重臂102，起重臂102的顶部安装定滑轮101，并穿过钢丝绳103，钢丝绳103的头部连接吊钩114，钢丝绳103的尾部连接在卷扬装置106上；还包括固定立柱底座110，固定立柱底座110上安装有固定立柱109，固定立柱109上部安装有下回转机构108和上回转机构107，上回转机构107的上部安装有回转立柱104,还包括控制其转动的回转三合一电机105；固定立柱底座110通过螺栓111安装在龙门架上横梁5上；位于起重臂102的折弯处还安装有电控箱113和吊臂斜撑杆112，电控箱113的底部还通过连接线安装有控制手柄115。

龙门架上横梁5的顶部还安装有蜂鸣器4。

卷扬装置106的具体结构为：包括起升卷筒39，起升卷筒39连接起升减速机40、起升电机41和起升电磁制动器42，起升电磁制动器42上还安装有卷扬编码器48。

回转三合一电机105的具体结构为：包括回转电机44，回转电机44顶部为回转电磁制动器43，回转电磁制动器43上安装有回转编码器49；回转电机44的底部安装回转减速机45、回转轴46，回转轴46与主动齿轮47连接。

推拉组合油缸32的前后端分别为前进滑动油缸31和回程油缸33。

本实施例低速轴制动器能效测试静态制动力测试装置的测试方法，包括如下操作步骤：

第一步：启动液压站；

第二步：滑台9后部的油缸工作，使推拉杆29伸出，将滑台9推出龙门架；

第三步：启动吊装装置1将制动器起吊到滑台9上的合适位置；

第四步：将制动器通过地脚螺栓和T型地脚螺栓槽30固定在滑台9上；

第五步：安装完成后，再次启动滑台9后部的油缸，拉动滑台9回到龙门架上横梁5正下方；

第六步：打开制动器制动钳口，将摩擦板26放入制动钳口内；

第七步：闭合制动器制动钳口；

第八步：给下行油缸2加载，使得压力活塞杆22下移运动，从而使摩擦板26向下运动，使摩擦板26与制动钳口发生相对移动，通过压力传感器23测出压力，将模拟信号发送给信号处理和显示系统；

第八步：测试结束后，打开制动钳口；

第九步：给上行油缸6通入液压油加载，压力活塞杆22上移运动，从而使摩擦板26脱离制动器制动钳口；

第十步：重复第二步，滑台9后部的油缸工作，使推拉杆29伸出，将滑台9推出龙门架；

第十一步：拧下制动器底座固定螺栓，将制动器脱离滑台9；

第十二步：启动吊装装置1将制动器起吊离滑台9；

第十三步：滑台9前进和回程的行程极限通过行程撞头35、行程限位滚轮36和行程限位开关37完成；

第十四步：摩擦板26的上下运行极限通过位移导杆19，上极限撞头18，下极限撞头15，接近开关16和位移传感器17完成。

本发明的工作原理：试验时，先启动液压站，前进滑动油缸31供油，使推拉杆29伸出，将制动器安装滑台9推出龙门架，启动吊装装置1将制动器起吊到制动器安装滑台9上的合适位置，将制动器通过地脚螺栓和滑台9的T型地脚螺栓槽30固定在滑台9上，安装完成后，回程油缸33加载，拉动制动器安装滑台9回到龙门架正下方。安装滑台9前进和回程的行程极限通过行程撞头35、行程限位滚轮36和限位开关37完成。前进时，极限位置撞头碰撞前进限位滚轮，触动前进限位开关，运动停止，回程时，极限位置撞头碰撞回程限位滚轮，触动前进限位开关，运动停止，起到限位作用，避免制动器安装滑台9滑出滑动导轨10。防护罩38用以罩住滑动导轨10，以免裸露的导轨伤害安装人员，也避免制动器安装平台和导轨相对运动时造成安装人员挤压受伤。

制动器安装就位之后。根据制动器钳口宽度选择厚度合适的摩擦板26，用销轴通过摩擦板连接孔25将摩擦板26连接到压头24上。

缓慢下行压力活塞杆22加载，推动摩擦板26下行，打开制动器钳口，将摩擦板26放入钳口，关闭制动器钳口，使制动器钳口夹紧摩擦板26。

继续下行压力活塞杆22，运行行程根据位移导杆19和位移传感器17实现，或者接近开关16感应到下极限撞头15，试验停止。通过液压系统打开制动器钳口，加载油缸活塞杆上行油缸6通入压力油，使得活塞杆上升，摩擦板26抽出制动钳，直到上行至程序设定值且有行程限位开关检测，或接近开关16感应到上极限撞头18，活塞杆回程结束。

试验过程中，试验蜂鸣器4闪烁，提示试验正在进行，注意安全。

试验结束后，通过给前进滑动油缸31供油，使推拉杆29伸出，将制动器安装滑台9推出龙门架。可以拆卸制动器，启动吊装装置1将制动器吊离试验平台，安装另外一台制动器，为下一次试验做准备。也可以进行安装调整，重复试验。

吊装装置1工作原理：

吊装装置1实际上是一台固定回转悬臂吊。由四合一卷扬装置106、上回转机构107和下回转机构108、回转三合一电机105、起重臂102、回转立柱104、固定立柱109、钢丝绳103、吊钩114、电控箱113、控制手柄组成115。

吊装装置1通电后，通过控制手柄115操作回转电机44或卷扬电机41的回转和起降。起升时控制手柄115控制卷扬电机卷扬起升，通过定滑轮101、钢丝绳103和吊钩114吊起制动器，起升电机停止后，起升电磁制动器42上闸制动电机，时制动器悬停在一定高度，电磁通过控制手柄115控制回转电机44，使起重臂102旋转运动，将制动器运送到制动器安装滑台9的合适位置，回转到位后，回转电磁制动器43上闸制动，时回转静止，通过控制手柄115控制卷扬电机，使制动器下降到制动器安装滑台9上。

卷扬起升和下降过程中为了避免制动器起升过高，碰到臂架，也避免钢丝绳103在卷筒上翻卷，故在电机末端装有卷扬编码器48，来起到实时测量起升高度和限位作用，限制起升高度和下降深度。回转运行时，为了避免回转角度不要超出安全范围，在回转电机44尾部装有回转编码器49，起到回转限位的作用。

拆卸制动器时，同样的步骤。将制动器吊起、回转到滑台9外侧。可以重新吊起一台新的制动器安装进行下一次试验。也可以维修时作为起吊重物和零部件。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。