专利名称：提升机制动控制方法
技术领域：
本发明涉及提升机安全控制方法，尤其是涉及一种提升机制动间安全控制方法。
背景技术：
提升机是位势负载，制动闸失效是一项最严重的安全事故，它将引起机毁人亡的 严重安全事故。制动闸系统中的多种缺陷均可引起制动闸失效。例如闸瓦过度磨损、闸弹 簧损坏又无法正确和及时地检测，运行中油压波动过大，或者超重运行状态下的紧急制动 使制动闸瓦过度发热而降低制动力，制动液压站回油回路不能回油等因素均可引起制动闸 的制动失效。在目前应用的提升机制动控制方法中，主要考虑通过对电气控制部分的改进来提 高安全性，而对机械结构系统各部分的运行状态的监控却重视不够，操作人员难以及时得 知机械结构系统各部分的运行状态，由此导致提升机整体运行的可靠性和安全性难以显著提尚。
发明内容
本发明旨在至少克服现有技术中的上述技术问题之一。为此，本发明的一个目的是提供一种能有效防患提升机制动的失效，大大提高提 升机运行的安全性的提升机制动控制方法。为了实现上述目的，根据本发明提出一种提升机制动控制方法，其中在提升机处 设有与提升机相连的制动盘、制动制动盘的闸瓦、与闸瓦相连的制动弹簧以及驱动闸瓦的 致动机构，所述控制方法包括以下步骤检测闸瓦从松开位置朝向制动位置移动的位移；在检测到的所述位移大于第一预设位移时发出闸瓦失效报警和/或在检测到的 所述位移小于第二预设位移时发出制动弹簧失效报警。由于能够在提升机运行期间通过实时检测闸瓦的位移，来判断闸瓦和/或制动弹 簧是否失效，据此及时更换闸瓦上的摩擦片和/或制动弹簧，因此可以有效防患提升机制 动的失效，提高提升机整体运行的可靠性和安全性。在本发明的一个示例中，所述致动机构为液压致动机构，并且检测所述液压致动 机构的液压回路中的油压，以及在液压致动机构释放闸瓦后检测到的油压大于预设油压时 发出制动失效报警。这样，如果在闸瓦处于制动位置时油压异常，说明液压致动机构没有完全泄压，闸 瓦没有被液压致动机构完全释放，从而制动弹簧可能无法将间瓦重复推动到制动盘，因此 存在制动失效可能，通过在操作过程中实时监控液压回路中的油压并报警，有利于操作人 员及时发现液压回路存在的故障，进一步防患提升机制动间的失效，提高提升机整体运行 的可靠性和安全性。在本发明的一个实施例中，所述提升机制动控制方法还包括检测闸瓦的制动正压
3力，并且在检测到的制动正压力小于预设制动正压力时发出制动失效报警。由于直接检测闸瓦制动的正压力，因此一旦制动正压力小于预设制动正压力，则 说明制动力不能达到要求，从而提示操作人员采取必要的处理措施，有利于进一步防患提 升机制动的失效，提高提升机整体运行的可靠性和安全性。在本发明的一个实施例中，所述提升机制动控制方法还包括检测提升机的转动加 减速度，并且在检测到提升机的转动加速度大于预设转动加速度时或间瓦处于制动位置而 提升机转动减速度超出转动减速度预设范围时发出报警。测量提升机转动的加减速度并在转动加速度过大或转动减速度超范围时报警，可 进一步帮助操作人员监控提升机的工作状态，防范和制止因制动失效等原因而导致的事故 的发生。在本发明的一个实施例中，所述提升机制动控制方法还包括在发出报警时通过电 气恒速制动装置制动提升机的驱动电机。进行电气恒减速制动控制，可以在因闸瓦、制动弹簧等原因导致制动失效以及因 其他原因导致提升机转动加速度过大或转动减速度超范围的情况下，强行使提升机以恒定 的减速度减速停车，从而提高提升机运行的平稳性和安全性。本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变 得明显，或通过本发明的实践了解到。
本发明的上述和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变 得明显和容易理解，其中图1为根据本发明的一个实施例的提升机制动方法所赖以实施的提升机制动设 备的示意图，其中闸瓦处于抱闸状态；图2为根据本发明的一个实施例的提升机制动方法所赖以实施的提升机制动设 备的示意图，其中闸瓦处于松闸状态；图3为根据本发明的一个实施例的提升机制动方法所赖以实施的提升机制动设 备的结构原理框图；图4为根据本发明的一个实施例的矿井提升机制动控制方法的流程示意图。
具体实施例方式下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。以下首先对根据本发明实施例的矿井提升机制动控制方法所赖以实施的提升机 控制设备进行说明图1和图2示意性地示出提升机制动设备100，其中图1中闸瓦12处于抱闸状态， 图2中闸瓦12处于松闸状态。如图1 3所示，提升机制动设备100包括制动盘11、闸瓦12、与闸瓦12相连的 制动弹簧14、驱动闸瓦12的致动机构20、报警器30、控制器40以及检测闸瓦12位移的位移检测装置50。闸瓦12固定在闸瓦座13上，且制动盘11、闸瓦12、和制动弹簧14构成制 动闸10。闸瓦12固定在闸瓦座13的、与制动盘11相邻的一侧并可拆卸。制动弹簧14的 一端与闸瓦座13的另一侧相连，制动弹簧14的另一端可以与机座(未示出)相连，例如与 液压致动机构20的缸体相连。制动弹簧14在伸展时推动闸瓦座13朝向制动盘11移动，进而通过闸瓦座13将 闸瓦12压紧到制动盘11上，即使闸瓦12移动到制动位置。致动机构20用于使制动闸10 的闸瓦座13沿着远离制动盘11的方向移动，从而将闸瓦12移动到松开位置，同时将制动 弹簧14压缩。需要说明的是，虽然图1和2中示出了两个螺旋弹簧形式的制动弹簧14，但本发明 并不限于此，制动弹簧14也可以用其他弹性件代替，并且数量可以根据需要设置。此外，致动机构20可以为液压式致动机构，从而可以提高稳定性和可靠性。液压 式致动机构20包括液压缸21以及与液压缸21相连的液压站(未示出)。液压缸21包括 缸体210和活塞211，活塞211由设置在缸体210中的活塞头211a以及延伸到缸体210外 部的连杆211b构成。连杆211b位于缸体210内的一端与活塞头211连接以带动活塞头21 la在液压缸 21内往复运动，连杆211b位于缸体210外的另一端与闸瓦座13连接。制动弹簧14的另一 端固定在缸体210上。在不需要制动时，液压站向液压缸21内、连杆211b所在一侧(图1和图2中的左 侧)供给液压油，由此活塞211克服制动弹簧14的弹力推动闸瓦座13朝向远离制动盘11 的方向(图1和2中的向右方向)移动到松闸位置。闸瓦座13带动闸瓦12脱离制动盘 11，同时闸瓦座13将制动弹簧14压缩。当需要制动时，液压站解除液压缸21内的压力，液压缸21的左侧泄压，此时，制动 弹簧14的弹力使闸瓦座13朝向接近制动盘11的方向移动并最终将闸瓦12压紧在制动盘 11上(制动位置)，以通过闸瓦12与制动盘11之间的摩擦力实现对制动盘11的制动。为 了保证制动效果，闸瓦12作用到制动盘11上的正压力可以通过制动弹簧14的选用以及制 动状态下制动弹簧14的伸展距离实现。由此，通过液压站对液压缸21的加压，活塞头122a经由连杆211b和闸瓦座13使 闸瓦12脱离制动盘11到达松开位置，同时闸瓦座13将制动弹簧14压缩；通过液压站对液 压缸21的解压，制动弹簧14伸展，经由闸瓦座13将闸瓦12推动到制动位置而压紧到制动 盘11上，由此实现闸瓦12对制动盘11的制动以及对所述制动的解除。控制器40与位移检测装置50和报警器30电连接，以便在位移检测装置50检测 到闸瓦12从松开位置朝向制动位置移动的位移大于第一预设位移时，控制器40控制报警 器30发出间瓦12失效的报警和/或在检测到的位移小于第二预设位移时控制报警器30 发出制动弹簧14失效的报警。这里，“松开位置”指闸瓦12在致动机构20的拉动下脱离制 动盘11后到达的预设位置，在制动位置制动弹簧14通常被完全压缩，所述预设位置可以根 据需要调节。“制动位置”指致动机构20解除对闸瓦12的拉动后制动弹簧14推动闸瓦12 有效制动制动盘11时闸瓦12所处的位置。此外，位移检测装置50可以为位移传感器。所述位移传感器可以为一个，也可以为两个，在图1和2所示的结构中，两个位移传感器50分别设置在液压缸21的上下两侧， 位移传感器50具有可伸缩的测量杆51，测量杆51的测量端与闸瓦座13的一侧相连，并可 随闸瓦座13的移动而移动，以记录闸瓦座13的位移变化。需要说明的是，由于闸瓦12固定在闸瓦座13上，且闸瓦座13的厚度一定，因此位 移传感器测量出闸瓦座13位移的变化可以作为闸瓦12的位移变化。当然，也可以使用其 它结构直接测量闸瓦12位移变化。位移传感器例如可以为霍尔式位移传感器，它具有反应 灵敏，不受外界灰尘等非金属干扰的优点。另外，位移检测装置50也可以为精密行程开关。下面结合图1和图2对本实施例中提升机制动设备100的工作原理进行描述。在不需要制动时，液压站对液压缸21供油，闸瓦座13在活塞211的拉动下带动闸 瓦12朝向远离制动盘11的方向移动到松开位置，测量杆51相应移动，此时制动闸10处于 松闸状态(参见图2)；当需要制动时，液压站解除液压缸21的油压，液压缸21释放压力， 闸瓦座13在制动弹簧14的弹力作用下推动闸瓦12朝向制动盘11移动，测量杆51随之移 动，到达制动位置时，闸瓦12压紧制动盘11，此时制动闸10处于抱闸状态(参见图1)，在 此过程中测量杠51测量出闸瓦12从松开位置移动到制动位置的位移量。由于在提升机100升降过程中制动闸10要不断地抱闸和松闸，因此一方面，会导 致闸瓦12因不断地被磨损而逐渐变薄的问题。当闸瓦12磨损严重而失效之前，需要及时 发现并更换闸瓦12。为此，需要设定闸瓦12从松开位置朝向制动位置移动时所允许的最 大位移，该最大位移即为上述第一预设位移且等于闸瓦12所允许的最大磨损量与未磨损 的闸瓦12从松开位置移动到制动位置时的位移之和。另一方面，制动弹簧14会因反复压 缩和伸展而疲劳甚至断裂以致失效。因此，在液压缸21释放压力之后，即使闸瓦12没有任 何磨损，也可能因制动弹簧14失效而无法将闸瓦12推动到制动位置。因此，需要设定闸瓦 12从松开位置朝向制动位置移动时制动弹簧14需要伸展的最小位移，此最小位移即为上 述第二预设位移，所述最小位移等于制动弹簧14将未磨损的间瓦12推动到能够有效制动 制动盘11的制动位置时闸瓦12的位移。下面对第一预设位移和第二预设位移的确定进行说明。首先，安装新的未磨损的闸瓦12以及新的制动弹簧14，接着将闸瓦12移动到松开 位置，此时制动弹簧14处于完全压缩状态，测量此时闸瓦12与制动盘11的相对端面之间 的距离&，这里，将制动盘11与间瓦12相对的端面作为参考，需要说明的是，本发明并不限 于此，可以选任何合适的固定位置作为参考。接着，可以根据经验和/或制动闸10安全系数的要求设定闸瓦12的最大允许磨 损量A S，也可以通过试验测量制动失效开始出现时闸瓦12的磨损量，将小于或等于闸瓦 12的磨损量的值作为最大允许磨损量A S。这样，闸瓦12的最大允许磨损量A S与&之 和即为上述第一预设位移，即闸瓦12从松开位置移动到制动位置的最大允许位移，实际使 用中，AS可以根据实际情况进行修正和调节。在制动弹簧14能够充分伸展的情况下，如果闸瓦12从松开位置到能够有效制动 制动盘11的位置所移动的工作位移为S，则应该满足S ( S0+ASo换言之，如果闸瓦12的 工作位移小于或等于Sf AS时，说明闸瓦12的磨损量小于A S，状态正常；如果闸瓦12的 工作位移大于Sf AS时，说明闸瓦12磨损量大于AS，磨损过度，制动闸10存在因闸瓦12 磨损过度而发生制动失效的危险。此时控制器40根据位移检测装置50发来的间瓦12的
6位移大于S的信号控制报警器30发出报警。操作人员接到报警后可以及时更换闸瓦 2。由于闸瓦12、闸瓦座13与制动弹簧14相连，因此制动弹簧14的工作位移即等于 闸瓦12的工作位移，&也即是制动弹簧14的最小工作位移，此最小工作位移作为第二预设 位移。实践中，由于闸瓦12会磨损，因此制动闸10有效制动时制动弹簧14的工作位移 应大于或等于&，如果未磨损的闸瓦12从松开位置移动到有效制动制动盘11时制动弹簧 14的工作位移用L表示，则应该满足L > &。换言之，为了能够将闸瓦12从松开位置推动到有效制动制动盘11的位置，弹簧14 的工作位移L应该不小于&与闸瓦12的磨损量之和；如果制动弹簧14的工作位移L小于 &，则说明闸瓦12已经不能有效制动制动盘11，即使得闸瓦12不能到达制动位置，从而因 为制动弹簧14的原因制动间10无法有效制动。此时控制器40根据位移检测装置50发来 的制动弹簧14 (闸瓦12)的位移小于&的信号控制报警器30发出报警。操作人员接到报 警后及时更换制动弹簧14。本领域技术人员容易理解的是，即使闸瓦12的工作位移S ^ &+AS，且制动弹簧 14的工作位移大于&，制动闸10也可能因为制动闸12对制动盘11的正压力不足而制动 失效。为此，如图3所示，根据本发明的一个实施例，提升机制动设备100进一步包括检测 闸瓦12对制动盘11的正压力的制动正压力检测装置70。该制动正压力检测装置70与控 制器40相连，并测量闸瓦12处于制动位置时制动弹簧14经由闸瓦12作用到制动盘11上 的正压力。一旦测量到的正压力小于预设制动正压力时，控制器40将控制报警器30发出 制动失效报警，以便操作人员及时检修制动闸10。所述制动正压力检测装置70可以为压力 传感器，例如可以设置在制动弹簧14的一端与固定该端的固定部(如液压缸210的缸体) 之间。此外，提升机制动设备100可以进一步包括检测液压致动机构20的回路中的油压 的油压检测装置(未图示)，所述油压检测装置与控制器40相连，以便在致动机构20释放 闸瓦12后油压检测装置检测到的回路中的油压大于预设油压时控制器40控制报警器30 发出制动失效报警。如图1所示，在需要制动时，油压缸210内的油压释放，弹簧14伸展，推动闸瓦12 压紧到制动盘11上。此时，若液压缸210内的油压未完全释放，则油压缸210内残存的油 压将导致制动弹簧14无法完全伸展，从而制动弹簧14无法将间瓦12压紧到制动盘11上， 或即使压到制动盘11上，闸瓦12与制动盘11之间的压力也不能达到有效制动的正压力。 此时，在检测到闸瓦12处于制动位置时，回路中的油压大于预设油压(在不考虑液压油因 自身重力产生的静压的情况下预设油压值可设为零)时控制器40控制报警器30发出制动 失效报警，以便及时地检修液压回路。此外，提升机制动设备100还可以进一步包括检测提升机60的转动加减速度的加 减速度测量装置80。加减速度测量装置80与控制器40相连且在检测到提升机60的转动 加速度大于预设转动加速度时或间瓦处于制动位置而提升机转动减速度超出转动减速度 预设范围时控制器40控制报警器30发出报警。因为在制动时，将提升机60的速度降低 为零需要一个时间过程。此过程中，如果提升机60的转动减速度过大(此处是就其绝对值而言)，则存在以下问题一方面，如果是在提升机60所提升物体比如罐笼以一定速度下 行的过程中制动，则提升机60所用钢索承受的拉力有可能过大，如果超过该钢索的安全极 限时，将容易造成钢索的断裂，而且也加大了闸瓦12的磨损，减少了该提升机制动设备100 的使用寿命。另一方面，如果在提升机60所提升物体比如罐笼以一定速度上行的过程中制 动，则有可能出现提升机60所提升物体比如罐笼上抛、钢索松弛的危险情况。另外，如果闸 瓦处于制动位置时提升机转动减速度过小(此处同样是就其绝对值而言)，说明制动失效。 因此，需要设定提升机转动的转动减速度预设范围。再者，提升机60在运行过程中还可能 因某种原因致使所提升物体比如罐笼以例如自由落体的方式下落的紧急情况。因此，需要 设定提升机的最大转动加速度即上述预设转动加速度。在以上情况下，通过控制器40控制 报警器30发出报警，以便采取有效措施将提升机60的转动加减速度强制控制在安全范围 内，进一步提高提升机60的安全性能。此外，提升机制动设备100还可以进一步包括电气恒减速制动控制装置90。该电 气恒减速制动控制装置90与控制器40相连。在因间瓦12、制动弹簧14等原因导致制动失 效以及因其他原因导致提升机60的转动加速度过大或减速度超范围的情况下，通过控制 器40发出报警的同时，控制器40控制恒减速制动控制装置90使提升机60的驱动电机200 以恒定的减速度使提升机60减速停车，以及时停车检修，消除故障。从而提高提升机60运 行的平稳性和安全性。恒减速制动控制装置90可以是现有技术中的恒减速制动控制装置， 这对于本领域的普通技术人员而言是已知的，这里不再详细描述。下面，参照图4对根据本发明实施例的矿井提升机制动控制方法的流程进行描 述。首先，根据本发明的一个实施例的矿井提升机制动控制方法，包括以下步骤检测闸瓦12从松开位置朝向制动位置移动的位移；在检测到的所述位移大于第一预设位移时发出闸瓦12失效报警和/或在检测到 的所述位移小于第二预设位移时，发出制动弹簧14失效报警。其中，通过位移检测装置50来执行对间瓦12从松开位置朝向制动位置移动的位 移的检测步骤。作为本实施例的示例，所述位移检测装置50可以为位移传感器50或者精密行程 开关。此外，通过与位移检测装置50和报警器30分别相连的控制器40，接收位移信号并在 检测到的所述位移大于第一预设位移时和/或在检测到的所述位移小于第二预设位移时， 控制报警器30发出报警。根据本实施例的一个示例，所述矿井提升机制动控制方法使用的 所述致动机构20为液压致动机构，且该控制方法还包括通过油压检测装置测量致动机构 20的液压回路中液压，并在致动机构20释放闸瓦12后检测到的油压大于预设油压时，控制 器40控制报警器30发出制动失效报警。根据本发明的另一个实施例，所述矿井提升机制动控制方法还包括检测间瓦12 的制动正压力，并且在检测到的制动正压力小于预设制动正压力时发出制动失效报警。其中，通过制动正压力检测装置70执行制动正压力的检测，并在检测到的闸瓦12 的制动正压力小于预设制动正压力时，通过控制器40接收制动正压力信号并控制报警器 30发出制动失效报警。根据本发明的再一个实施例，所述矿井提升机制动控制方法还包括通过加减速度
8测量装置80检测提升机60的转动加减速度，且在检测到提升机60的转动加速度大于预设 转动加速度时或间瓦处于制动位置而提升机转动减速度超出转动减速度预设范围时控制 器40控制报警器30发出报警。此外，根据本发明的再又一个实施例，所述矿井提升机制动控制方法还包括在发 出报警时通过电气恒速制动装置制动提升机的驱动电机。综上所述，本发明提供的提升机制动方法是集闸瓦磨损、制动弹簧性能、制动正压 力、致动机构油压、提升机转动加速度的监测和报警以及采用电气恒减速制动于一体的综 合控制方法，可以有效防患提升机制动的失效，提高提升机运行的可靠性和安全性。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以 理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换 和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
权利要求
一种提升机制动控制方法，其中在提升机处设有与提升机相连的制动盘、制动盘的闸瓦、与闸瓦相连的制动弹簧以及驱动闸瓦的致动机构，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤检测闸瓦从松开位置朝向制动位置移动的位移；在检测到的所述位移大于第一预设位移时发出闸瓦失效报警和/或在所述位移小于第二预设位移时发出制动弹簧失效报警。
2.如权利要求1所述的提升机制动控制方法，其特征在于通过位移传感器检测闸瓦 从松开位置朝向制动位置移动的位移。
3.如权利要求1所述的提升机制动控制方法，其特征在于通过精密行程开关检测闸 瓦从松开位置朝向制动位置移动的位移。
4.如权利要求1所述的提升机制动控制方法，其特征在于所述致动机构为液压致动 机构，并且检测所述液压致动机构的液压回路中的油压，以及在液压致动机构释放闸瓦后 检测到的油压大于预设油压时发出制动失效报警。
5.如权利要求1所述的提升机制动控制方法，其特征在于所述控制方法还包括检测闸瓦的制动正压力，并且在检测到的制动正压力小于预设制动正压力时发出制动失效报m 目。
6.如权利要求5所述的提升机制动控制方法，其特征在于通过正压力传感器检测闸 瓦的制动正压力。
7.如权利要求1所述的提升机制动控制方法，其特征在于所述控制方法还包括检测 提升机的转动加减速度，并且在检测到提升机转动加速度大于预设转动加速度时或间瓦处 于制动位置而提升机转动减速度超出转动减速度预设范围时发出报警。
8.如权利要求1-7中任一项所述的提升机制动控制方法，其特征在于所述控制方法 还包括在发出报警时通过电气恒速制动装置制动提升机的驱动电机。
全文摘要
本发明公开了一种提升机制动控制方法，其中在提升机处设有与提升机相连的制动盘、制动制动盘的闸瓦、与闸瓦相连的制动弹簧以及驱动闸瓦的致动机构，所述控制方法包括以下步骤检测闸瓦从松开位置朝向制动位置移动的位移；在检测到的所述位移大于第一预设位移时发出闸瓦失效报警和/或在检测到的所述位移小于第二预设位移时发出制动弹簧失效报警。本发明的提升机制动控制方法可有效防患提升机制动的失效，大大提高提升机运行的安全性。
文档编号B66B5/02GK101927926SQ20091008834
公开日2010年12月29日 申请日期2009年6月26日 优先权日2009年6月26日
发明者吴豪泰, 白光辉, 邵长峰 申请人:中国恩菲工程技术有限公司