低速轴制动器能效测试台及其测试方法与流程

本发明涉及起重机械设备技术领域，尤其是一种低速轴制动器能效测试台及其测试方法。

背景技术：

制动器惯性试验台主要有驱动电机、主轴、惯量盘、减速机、支撑轴承组成。惯量盘体积大、重量大，最大重量可达1.8吨。而不同制动力矩的制动器试验时，需要根据制动力矩的大小计算需要加载的转动惯量，惯量盘有不同的转动惯量，根据计算的总惯量，进行适当的组合，决定哪些惯量盘接入转动主轴、哪些惯量盘需要脱离转动主轴。这么重的惯量盘要是采用手工加载和脱离是不可能的，而且脱离的惯量盘也需要固定，以免随主轴拖转。采用液压系统加载是最方便、快捷、省力、省事的。

以前的制动器惯性试验台制动力矩较小，惯量盘也不大，因此采用手动杠杆的方式就可以加载和脱离惯量盘，脱离的惯量盘通过垫块和连杆机构托住固定。虽然操作麻烦、费力，但也是可行的。惯量盘重量大的话，该方式就不行了，不但操作不动，也固定不了脱离的惯量盘。

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台及其测试方法，从而大大提高了使用灵活性，提高了工作可靠性和方便性。

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台，包括底座，所述底座上固定安装有变频驱动电机，所述变频驱动电机的一端连接旋转编码器，所述变频驱动电机的另一端通过第一联轴器安装有前段主轴，所述前段主轴上安装有主轴轴承、主轴制动盘和多个惯量盘，所述前段主轴的端头通过第二联轴器连接有后段主轴，所述后段主轴上同样安装有多个惯量盘，所述后段主轴的尾部安装有制动偶件，所述制动偶件后端安装有制动偶件更换装置；所述底座上还安装有控制惯量盘连接与未连接的惯量盘控制装置。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述惯量盘控制装置的结构为：包括系统支架，所述系统支架固定在底座上，所述系统支架的一端安装有组合液压缸体，所述组合液压缸体的两端分别为惯量加载液压缸和惯量脱离液压缸，所述组合液压缸体的输出端为液压活塞杆，所述液压活塞杆上间隔安装有多个接手，每个接手分别与惯量盘连接；

所述接手上开有接手与惯量盘连接螺栓孔，所述惯量盘的外圆周面上开有一个惯量盘螺栓孔，所述惯量盘上设置有多个惯量盘固定螺栓孔；通过螺栓刚两者连接在一起；所述接手的前端安装有连接板，所述连接板通过接手与系统支架连接螺栓固定，所述连接板的顶部通过连接板固定螺栓锁紧；所述液压活塞杆上还开有凹槽，并通过销轴将凹槽和接手与活塞杆连接销轴孔连接；所述液压活塞杆的端部还安装有活塞杆轴承和活塞杆行程限位；

所述组合液压缸体上分别设置有惯量加载油管和惯量脱离油管；

所述惯量盘的另一端还设置有安装架，所述安装架上通过紧固螺丝固定有红外接近开关；

所述制动偶件更换装置的结构为：所述底座上固定有支架，所述支架安装有机箱，所述机箱内为齿轮机构，所述机箱的一端连接手轮，所述手轮通过摇杆与齿轮机构连接，所述机箱的另一端连接推拉杆，所述推拉杆与主轴端部轴承的轴承座连接，所述轴承座上设置有端部轴承固定螺栓孔和移位螺栓孔，所述轴承座的底部设置有滑动导轨。

一种低速轴制动器能效测试台的测试方法，包括如下操作步骤：

第一步：试验时，根据被测制动器的制动力矩大小，按照JB/T10917《钳盘式制动器》计算需要加载的总转动惯量；

第二步：再根据转动轴惯量、转轴上零部件转动惯量、各个惯量盘转动惯量，确定需要接入的惯量盘；

第三步：启动惯量盘液压加载和控制系统，将需要接入的惯量盘接入转轴，不需要的惯量盘脱离主轴；

第四步：将被测制动器夹紧制动偶件；

第五步：启动变频驱动电机，被测制动器钳口打开，当主轴转速达到设定的制动除转速之后，电机断电，制动器，被测制动器也断电，被测制动器钳口加紧制动偶件，整个试验台旋转系统慢慢停止，在此过程中，旋转编码器实时采集转速，计算机系统计算出加速度，通过惯量和加速度等数据计算出制动力矩，根据制动摩擦有效半径计算出制动力，以供制动器能效测试使用。

本发明的有益效果如下：

本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过本发明装置可以方便的完成低速轴制动器能效测试的试验，设置了惯量盘控制装置可以灵活的应用所需要的惯量盘，设置了制动偶件更换装置，可以方便的拆卸制动偶件。整个工作灵活方便，工作可靠性好，工作效率高。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1的俯视图。

图3为本发明惯量盘控制装置的主视图。

图4为图3的俯视图。

图5为本发明惯量盘控制装置的侧视图。

图6为本发明制动偶件更换装置的主视图。

图7为图6的俯视图。

其中：1、旋转编码器；2、变频驱动电机；3、第一联轴器；4、主轴轴承；5、主轴制动盘；6、惯量盘；7、系统支架；8、第二联轴器；9、后段主轴；10、制动偶件；11、制动偶件更换装置；1101、推拉杆；1102、齿轮机构；1103、手轮；1104、支架；1105、滑动导轨；1106、摇杆；12、底座；1201、惯量加载液压缸；1202、组合液压缸体；1203、惯量脱离液压缸；1204、惯量加载油管；1205、惯量脱离油管；13、液压活塞杆；14、前段主轴；1401、接手与活塞杆连接销轴孔；1402、接手与惯量盘连接螺栓孔；1404、接手；15、活塞杆轴承；16、活塞杆行程限位；17、接手与系统支架连接螺栓；18、凹槽；19、连接板；20、连接板固定螺栓；21、惯量盘螺栓孔；22、惯量盘固定螺栓；23、安装架；24、紧固螺丝；25、红外接近开关；26、主轴端部轴承；27、移位螺栓孔；28、端部轴承固定螺栓孔。

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7所示，本实施例的低速轴制动器能效测试台，包括底座12，底座12上固定安装有变频驱动电机2，变频驱动电机2的一端连接旋转编码器1，变频驱动电机2的另一端通过第一联轴器3安装有前段主轴14，前段主轴14上安装有主轴轴承4、主轴制动盘5和多个惯量盘6，前段主轴14的端头通过第二联轴器8连接有后段主轴9，后段主轴9上同样安装有多个惯量盘6，后段主轴9的尾部安装有制动偶件10，制动偶件10后端安装有制动偶件更换装置11；底座12上还安装有控制惯量盘6连接与未连接的惯量盘控制装置。

惯量盘控制装置的结构为：包括系统支架7，系统支架7固定在底座12上，系统支架7的一端安装有组合液压缸体1202，组合液压缸体1202的两端分别为惯量加载液压缸1201和惯量脱离液压缸1203，组合液压缸体1202的输出端为液压活塞杆13，液压活塞杆13上间隔安装有多个接手1404，每个接手1404分别与惯量盘6连接。

接手1404上开有接手与惯量盘连接螺栓孔1402，惯量盘6的外圆周面上开有一个惯量盘螺栓孔21，惯量盘6上设置有多个惯量盘固定螺栓孔22；通过螺栓刚两者连接在一起；接手1404的前端安装有连接板19，连接板19通过接手与系统支架连接螺栓17固定，连接板19的顶部通过连接板固定螺栓20锁紧；液压活塞杆13上还开有凹槽18，并通过销轴将凹槽18和接手与活塞杆连接销轴孔1401连接；液压活塞杆13的端部还安装有活塞杆轴承15和活塞杆行程限位16。

组合液压缸体1202上分别设置有惯量加载油管1204和惯量脱离油管1205。

惯量盘6的另一端还设置有安装架23，安装架23上通过紧固螺丝24固定有红外接近开关25。

制动偶件更换装置11的结构为：底座12上固定有支架1104，支架1104安装有机箱，机箱内为齿轮机构1102，机箱的一端连接手轮1103，手轮1103通过摇杆1106与齿轮机构1102连接，机箱的另一端连接推拉杆1101，推拉杆1101与主轴端部轴承26的轴承座连接，轴承座上设置有端部轴承固定螺栓孔28和移位螺栓孔27，轴承座的底部设置有滑动导轨1105。

本实施例的低速轴制动器能效测试台的测试方法，包括如下操作步骤：

第一步：试验时，根据被测制动器的制动力矩大小，按照JB/T10917《钳盘式制动器》计算需要加载的总转动惯量；

第二步：再根据转动轴惯量、转轴上零部件转动惯量、各个惯量盘6转动惯量，确定需要接入的惯量盘6；

第三步：启动惯量盘液压加载和控制系统，将需要接入的惯量盘6接入转轴，不需要的惯量盘6脱离主轴；

第四步：将被测制动器夹紧制动偶件10；

第五步：启动变频驱动电机2，被测制动器钳口打开，当主轴转速达到设定的制动除转速之后，电机断电，被测制动器也断电，被测制动器钳口加紧制动偶件10，这个试验台旋转系统慢慢停止，在此过程中，旋转编码器1实时采集转速，并由计算机等间隔不断采集转速信号n0，n1，n2，n3，n4，……nn-1；由计算机进行成组运算并生成制动力矩曲线和相关试验报告，计算机运算模型如下：

…

M_b—为平均制动力矩

式中：M_bd1，M_b2，M_b3，……，Mn——第一段，第二段，第三段，……，第n段平均制动力矩(N.m)；

J——制动轴上总转动惯量，kg.m2；

n0——制动初转速，r/min；

n₁，n₂，n₃，……n_n——第一段制动末速度，第二段制动末速度，第三段制动末速度，……第n段制动末速度，r/min；

t——第一段，第二段，第三段，……，第n段时间取值，各段采用等分取值，如整个制动过程分成100段，则t为整个制动时间的1/100；

η——试验台总轴承效率，取0.95。

计算机系统计算出加速度，通过惯量和加速度等数据计算出制动力矩，根据制动摩擦有效半径计算出制动力，以供制动器能效测试使用。

式中：

F_b—单台制动器的有效制动力，单位为牛(N)；

M_b—单台制动器的制动力矩，当试验测得的制动力矩大于产品铭牌标定的制动力矩时，M_b为产品铭牌标定的制动力矩，否则，M_b为实测制动力矩，单位为牛米(N.m)；

R—理论制动半径，单位为米(m)。

具体工作过程如下：

试验时，根据被测制动器的制动力矩大小，按照JB/T10917《钳盘式制动器》计算需要加载的总转动惯量，再根据转动轴惯量、转轴上零部件转动惯量、各个惯量盘6转动惯量，确定需要接入的惯量盘6。启动惯量盘液压加载和控制系统7，将需要接入的惯量盘6接入转轴，不需要的惯量盘6脱离主轴。将被测制动器夹紧制动偶件10，启动变频驱动电机2，被测制动器钳口打开，当主轴转速达到设定的制动除转速之后，电机短电，制动器，被测制动器也断电，被测制动器钳口加紧制动偶件10，这个试验台旋转系统慢慢停止，在此过程中，旋转编码器1实时采集转速，计算机系统计算出减速到，通过惯量和加速度等数据计算出制动力矩，根据制动摩擦有效半径计算出制动力，以供制动器能效测试使用。

在试验过程中如果需要紧急停止，或者被试制动器不能有效制停试验台旋转系统，则附加制动器夹紧主轴制动盘5，使试验台旋转停止。

当被试的制动器钳口宽度不同或者理论摩擦半径不同时，需要更换合适的制动偶件10。由于制动偶件10大、重量大，需要通过制动偶件更换装置11来将主轴端部轴承26拉出，更换适当的制动偶件10。更换好之后，再通过制动偶件更换装置11将端部轴承推入。

其中，共有四套加载和控制系统。两套位于惯量盘6的前侧，两套位于惯量盘6的后侧，前后对称，相互对称的油缸同步，以保证惯量盘6水平移动同步。

当需要更换制动偶件10时，首先拧下端部轴承固定螺栓孔28中的螺栓，逆时针摇动手轮1103，手轮1103通过齿轮啮合将动力传递给推拉杆1101，拉动推拉杆1101向外运动，拉动主轴端部轴承26向外运动。当运动到位后，将端部轴承固定螺栓孔28与移位螺栓孔27对齐，拧入螺栓固定。通过起重工具，将合适的制动偶件10接入主轴系统。拧下移位螺栓孔27中的螺栓，顺时针摇动手轮1103，则摇杆1106旋转，带动推拉杆1101就位，固定螺栓拧紧到端部轴承固定螺栓孔28孔中，制动偶件10更换完成。

当某个惯量盘6不需要参与主轴运转时，需要移出转动轴时，现将转动盘转动到惯量盘6上的惯量盘螺栓孔21与接手与惯量盘连接螺栓孔1402对应，拧入螺栓固定，使接手与惯量盘6连接在一起；接手与活塞杆连接销轴孔1401中插入销轴，销轴孔同时插入活塞杆凹槽18中，使接手1404与活塞杆相连。拧下接手与系统支架连接螺栓17，使接手1404脱离系统支架7，启动液压站，给组合油缸的惯量脱离液压缸1203供油，同时对称的油缸也同步加载，液压活塞杆13向脱离方向移动。拧紧接手与系统支架连接螺栓17，使接手1404连接系统支架7，取下接手与活塞杆连接销轴孔1401中的销轴，使得不影响下次活塞杆运动，惯量盘6分别在对称的两个接手1404固定在系统支架7上。感应红外接近开关25感知不到对应的惯量盘6，计算机计算程序中不再体现该惯量盘6的转动惯量。其余各惯量盘6的加载也是相同的操作。

液压加载系统共有四套，分为两组。惯量盘6直径大的为一组，前后各一套；惯量盘6直径小的一组，前后各一台。每一组中的前后两套液压系统的加载油缸相通，脱离油缸相通，保证加载和脱离动作同步进行。

该试验系统主要有转速采集系统即旋转编码器1，变频驱动电机2；主轴制动盘5；惯量盘6；系统支架7；前段主轴14、后段主轴9；制动偶件10和制动偶件更换装置11组成。

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。