用于起重设备的回转式磁流变制动器及起重设备的制作方法

1.本实用新型涉及起重设备和制动技术领域，具体涉及用于起重设备、尤其是塔式起重机的回转式磁流变制动器。


背景技术：

2.现有的塔式起重机中，带风标回转变频电机的制动器是常闭式的，即断电制动
‑
得电释放。塔机回转力矩电动机是由主电机、制动器(带风标)、l
‑
045离心风机组成。具体而言，现有技术的用于塔式起重机的带风标回转变频电机的制动器为断电制动器，其工作原理如下：
3.(1)得电释放
4.当电磁制动器的励磁线圈中被通入规定的直流电时，制动器铁芯产生电磁吸力，吸合制动器衔铁，带动摩擦盘并使制动弹簧压缩，使制动盘处于释放状态(即，脱离接合状态)，从而转轴可自由转动而不受制动。
5.(2)断电制动
6.断电时，电磁吸力消失，在得电释放状态下被压缩的制动弹簧被松开从而反向推动摩擦盘使其抵靠在制动盘上，从而使制动盘处于制动状态，转轴受到制动盘的制动而停止自由转动。
7.现有技术的回转电磁制动器的缺陷在于：响应速度慢；有制动空程，这会导致起重机工作期间的极大风险性；制动力不足，制动力矩不可调；制动盘磨损快，存在制动噪音，等等。
8.本实用新型的说明书的此背景技术部分中所包括的信息，包括本文中所引用的任何参考文献及其任何描述或讨论，仅出于技术参考的目的而被包括在内，并且不被认为是将限制本实用新型范围的主题。


技术实现要素：

9.鉴于以上所述以及其它更多的构思而提出了本实用新型。本实用新型旨在解决以上的技术缺陷和其它的技术问题。
10.本实用新型的目的之一在于，提供一种用于塔式起重机的回转式磁流变制动器，通过在电磁制动器的主轴上设置一个磁流变叶轮制动组件，用来解决现有技术中回转电磁制动器的响应速度慢、有制动空程、制动力不足、制动力矩不可调、制动盘磨损快、存在制动噪音等技术或性能缺陷。
11.为实现上述目的和其它目的，本实用新型提供了如下技术方案。
12.根据本实用新型的一实施例，提供了一种用于起重设备的回转式磁流变制动器，所述起重设备包括回转式电磁制动器，所述回转式电磁制动器包括主轴、安装于所述主轴上的制动盘，以及位于所述制动盘一侧、与所述制动盘配合操作而选择性地与之接合或脱离接合的摩擦盘，所述摩擦盘与待制动的起重设备部件相连，其中，所述回转式磁流变制动
器包括安装在所述主轴上的磁流变叶轮制动组件。
13.根据一实施例，所述起重设备是塔式起重机。
14.根据一实施例，所述磁流变叶轮制动组件包括同轴地安装在所述主轴上的外壳和叶轮，所述外壳限定了一腔室，所述叶轮位于所述外壳的所述腔室内并固定地安装在所述主轴上，并且能够在非制动状态下同所述主轴一起相对于所述外壳旋转。
15.根据一实施例，所述回转式磁流变制动器进一步包括用来测量所述主轴转速的转速传感器，所述转速传感器设置于所述主轴或所述叶轮上。
16.根据一实施例，所述磁流变叶轮制动组件包括设在所述外壳处的励磁线圈，并且在所述腔室内填充有作为工作流体的磁流变流体。
17.根据一实施例，所述励磁线圈沿所述叶轮的外周嵌设于所述外壳内的隔磁铜套中。
18.根据一实施例，所述叶轮的一侧或两侧设有至少一个叶片。
19.根据一实施例，所述回转式电磁制动器包括连杆，所述摩擦盘的未与所述制动盘配合的另一侧的突出端固定于所述连杆的一端，且所述突出端上套设有制动器衔铁；靠近所述制动器衔铁的壳体内壁上固定安装有磁轭，所述磁轭的凹槽内设置有制动器铁芯，所述制动器铁芯外套设有铁芯线圈，所述磁轭与所述连杆之间滑动套设有制动弹簧，所述制动弹簧的一端与所述摩擦盘抵接；所述连杆的另一端伸出所述壳体并位于所述风标座和所述风标盖所围合成的腔体内，所述连杆末端安装有风标释放杆，所述连杆外套设有风标杆释放弹簧，所述风标杆释放弹簧抵接于腔体壁和所述风标释放杆之间，所述风标释放杆上端伸出所述风标座；在所述腔体内的所述风标杆释放弹簧上方设置有风标电磁铁，所述风标电磁铁外套设有电磁铁线圈，所述电磁铁线圈上方设置有风标衔铁，穿过所述腔体壁设置有与所述风标衔铁相对的风标推柄。
20.根据一实施例，回转式磁流变制动器进一步包括控制单元，所述控制单元被配置为根据控制参数来控制通入所述磁流变叶轮制动组件的励磁电流的大小，其中，所述控制参数包括所述主轴的转速。
21.根据本实用新型的一实施例，还提供了一种起重设备，包括回转式电磁制动器以及上述回转式磁流变制动器。
22.根据一实施例，转速传感器设置于所述主轴或所述叶轮上。
23.根据一实施例，风标释放杆上设置有防护套。
24.根据一实施例，制动盘通过花键套安装在所述主轴上。
25.根据一实施例，叶轮的圆盘两侧呈放射状均布有多个叶片。
26.根据一实施例，叶片垂直于所述叶轮的圆盘端面，且所述叶片的截面为矩形。
27.本实用新型还提供一种回转电机，包括主电机、离心风机以及上述回转式磁流变制动器。
28.本实用新型还提供一种塔式起重设备，包括上述回转电机。
29.磁流变流体在外加强磁场的作用下能瞬间(快至毫秒级)从自由流动的液体转变成类固体，整个转变过程连续、可控、可逆、能耗小。通过将磁流变流体制动与传统电磁制动相结合，根据本实用新型提供的用于塔式起重机的回转式磁流变制动器具有以下优点：
30.响应速度快，无制动空程，制动力主动可调；无易损件磨损更换，无噪声，可较长时
间免维护；可以适应各种工况下的制动。
31.本实用新型的更多实施例还能够实现其它未一一列出的有利技术效果，这些其它的技术效果在下文中可能有部分描述，并且对于本领域的技术人员而言在阅读了本实用新型后是可以预期和理解的。
32.本“实用新型内容”部分旨在以简化的形式引入将在“具体实施方式”中如下文进一步描述的构思和选择，以帮助阅读者更易于理解本实用新型。本实用新型内容并非旨在识别所要求保护的主题的关键特征或基本特征，也并非旨在用于限制所要求保护的主题的范围。所有的上述特征都将被理解为只是示例性的，并且可以从本实用新型公开中收集关于结构和方法的更多的特征和目的。对本实用新型的特征、细节、实用性以及优点的更全面的展示，将在以下对本实用新型的各种实施例的书面描述中提供，在附图中图示，并且在所附权利要求中限定。因此，如果不进一步阅读整个说明书以及权利要求书及附图，可能无法理解对本实用新型内容的诸多限制性解释。
附图说明
33.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单说明。
34.通过参考下文的描述连同附图，这些实施例的上述特征和优点及其他特征和优点以及实现它们的方式将更显而易见，并且可以更好地理解本实用新型的实施例，在附图中：
35.图1示例性地示出了现有技术中的回转电磁制动器被竖直地对称安装于回转机构的支座法兰面上，并通过齿轮啮合于回转支撑。
36.图2示例性地示出了根据本实用新型的一示例性实施例的回转式磁流变制动器。
37.图3示例性地示出了根据本实用新型的一示例性实施例的回转式磁流变制动器的叶轮结构。
38.其中，图中各附图标记如下：
[0039]1‑
壳体；2
‑
主轴；3
‑
连杆；4
‑
风标座；5
‑
风标盖；6
‑
制动盘；7
‑
摩擦盘；8
‑
摩擦片；9
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制动器衔铁；10
‑
磁轭；11
‑
制动器铁芯；12
‑
铁芯线圈；15
‑
风标杆释放弹簧；16
‑
风标释放杆；17
‑
风标电磁铁；18
‑
电磁铁线圈；19
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风标衔铁；20
‑
风标推柄；21
‑
防护套；22
‑
花键套；100
‑
磁流变叶轮制动组件；101
‑
外壳；102
‑
叶轮；103
‑
励磁线圈；104
‑
隔磁铜套；105
‑
磁流变流体。
具体实施方式
[0040]
在以下对附图和具体实施方式的描述中，将阐述本实用新型的一个或多个实施例的细节。从这些描述、附图以及权利要求中，可以清楚本实用新型的其它特征、目的和优点。
[0041]
应当理解，所图示和描述的实施例在应用中不限于在以下描述中阐明或在附图中图示的构件的构造和布置的细节。所图示的实施例可以是其它的实施例，并且能够以各种方式来实施或执行。各示例通过对所公开的实施例进行解释而非限制的方式来提供。
[0042]
实际上，将对本领域技术人员显而易见的是，在不背离本实用新型公开的范围或实质的情况下，可以对本实用新型的各实施例作出各种修改和变型。例如，作为一个实施例的一部分而图示或描述的特征，可以与另一实施例一起使用，以仍然产生另外的实施例。因
此，本实用新型公开涵盖属于所附权利要求及其等同要素范围内的这样的修改和变型。
[0043]
同样，要理解到，本文中所使用的词组和用语是出于描述的目的，而不应当被认为是限制性的。例如，本文中的“包括”、“包含”、“具有”或“设有”及其变型的使用，旨在开放式地包括其后列出的项及其等同项以及附加的项。
[0044]
需要说明的是，当一元件被称为“固定于”、“连接于”或“设置于”于另一个元件上时，它可以是以直接的方式，或者是以间接的方式。
[0045]
需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
[0046]
下面将参考本实用新型的具体实施例结合附图对本实用新型进行更详细的阐释与说明。
[0047]
本文通过改进现有的电磁制动器的制动方式，结合磁流变流体的特性，通过在现有制动器的摩擦盘主轴上增加磁流变叶轮，实现磁流变流体制动和机械摩擦制动复合制动功能，是一种新型的塔式起重机回转制动器。
[0048]
参考图2，图2示例性地示出了根据本实用新型的一示例性实施例的回转式磁流变制动器。该回转式磁流变制动器可用于起重设备如塔式起重机，包括壳体1、主轴2、连杆3，其中，壳体1一侧安装有风标座4，风标座4上安装有风标盖5。主轴2伸入壳体1的一端安装有制动盘6，制动盘6一侧设置有与制动盘6相配合的摩擦盘7。摩擦盘7靠近制动盘6的一侧设置有摩擦片8，摩擦盘7另一侧的突出端固定于连杆3的一端，且突出端上套设有制动器衔铁9，摩擦盘7与制动器衔铁9位于壳体1中。靠近制动器衔铁9的壳体1内壁上固定安装有磁轭10，磁轭10的凹槽内设置有制动器铁芯11，制动器铁芯11外套设有铁芯线圈12。磁轭10与连杆3之间滑动套设有制动弹簧，制动弹簧的一端与摩擦盘7抵接。连杆3的另一端伸出壳体1并位于风标座4和风标盖5所围合成的腔体内，连杆3末端安装有风标释放杆16，连杆3外套设有风标杆释放弹簧15，风标杆释放弹簧15抵接于腔体壁和风标释放杆16之间，风标释放杆16上端伸出风标座4。在腔体内的风标杆释放弹簧15上方设置有风标电磁铁17，风标电磁铁17外套设有电磁铁线圈18，电磁铁线圈18上方设置有风标衔铁19，穿过腔体壁设置有与风标衔铁19相对的风标推柄20。其中，该回转式磁流变制动器还包括磁流变叶轮制动组件100，磁流变叶轮制动组件100安装在主轴2上。
[0049]
在一实施例中，回转式磁流变制动器进一步包括转速传感器和控制单元，控制单元被构造成根据转速传感器测得的主轴2的转速控制通入磁流变叶轮制动组件100的励磁线圈103内的电流大小，实现可调的制动力。
[0050]
在一实施例中，磁流变叶轮制动组件100包括外壳101和叶轮102，外壳101固定套设在主轴2上，叶轮102位于外壳101内部并固定套设在主轴2上，励磁线圈103沿叶轮102的外周嵌设于外壳101内的隔磁铜套104中，外壳101和叶轮102之间的密封腔室内充满磁流变流体105。
[0051]
在一实施例中，转速传感器设置于主轴2上。可选地，转速传感器可设置于叶轮102上。控制单元可以集成在回转式磁流变制动器的内部，也可以位于回转式磁流变制动器外部。
[0052]
在一实施例中，风标释放杆16上设置有防护套21。
[0053]
在一实施例中，制动盘6通过花键套22安装在主轴2上。可选地，制动盘6也可以通过其他方式安装在主轴2上。
[0054]
在一实施例中，连杆3和磁轭10之间设有滑套，风标释放杆16弹簧套装在滑套和连杆3之间。
[0055]
参考图3，在一实施例中，叶轮102的圆盘两侧呈放射状均布有多个叶片。可选地，叶片也可以以其他方式布置在叶轮102的圆盘两侧。
[0056]
参考图3，在一实施例中，叶片垂直于叶轮102的圆盘端面，且叶片的截面为矩形。可选地，叶片的截面也可以为其他形状。
[0057]
本实用新型的实施例还提供一种回转电机，包括主电机、离心风机以及上述各实施例中所描述的回转式磁流变制动器。
[0058]
本实用新型的实施例还提供一种塔式起重设备，包括上述实施例中的回转电机。
[0059]
根据本实用新型的一实施例，本实用新型的制动方式的一种操作方式如下：
[0060]
回转动档时，制动器得电(在铁芯线圈12中通入直流电流)，立即打开；操作手柄归零(制动操作开始)，回转制动器自动断电(切断铁芯线圈12中的电流)，制动，从制动操作开始到实现完全制动，存在大约15秒的延时；操作手柄归零(制动操作开始)后的15秒延时内，如果碰到风大或其它需要人为制动等情况时，可以按住左联动台上最右边的“风标释放按钮”保持约0.5秒(手动制动，向内搬动风标释放杆16，使得摩擦盘7快速抵靠制动盘6，加速制动；在回转操作运行过程中，如果碰到紧急情况，需要立即制动时，也可以按住左联动台上最右边的“风标释放按钮”保持0.5秒，使回转制动器断电，制动。
[0061]
在制动时(包括上述制动过程)，可首先启动磁流变制动，控制器接收回转速传感器输入，运算输出控制电流(在励磁线圈103中通入该控制电流)，根据工况自主制动。在制动停止后，机械制动器复位保持制动状态。当磁流变流体的制动力不够或需要常闭制动时，机械制动参与。
[0062]
叶轮102随着回转式磁流变制动器的主轴2一起转动，其中，磁流变流体105的随着励磁电流的大小而变化的剪切应力是制动力的来源。通过调节励磁线圈103中的电流大小，可以调节磁流变流体105的刚度(或称抗剪切强度)，刚度越大，则叶轮102在其中转动受到的阻力越大，即，产生的制动力越大。也就是说，可通过施加给励磁线圈103的电流来控制磁场强度，进而控制磁流变流体105的剪切应力，从而可以实时地、方便地调控叶轮102产生的制动力矩。
[0063]
另外，通过设置转速传感器和控制单元，使得制动力矩连续可调，实现快速、精准制动。根据本实用新型提供的用于塔式起重机的回转式磁流变制动器具有响应速度快、无制动空程、制动力主动可调、较长时间内无易损件磨损更换、基本无噪声、较长时间内免维护、可以适应各种工况下的制动等优点。
[0064]
出于说明的目的而提出了对本实用新型的对若干个实施例的前文描述。所述前文描述并非意图是穷举的，也并非将本实用新型限于所公开的精确特征和/或形式。
[0065]
显然，根据上文的教导，可作出许多修改和变型，这些都属于本实用新型的范围内。本实用新型的范围仅由所附权利要求来限定。