本發(fā)明涉及一種千米深井高速電梯制動(dòng)過(guò)程動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，尤其適用于研究高速礦用電梯盤式制動(dòng)器動(dòng)態(tài)制動(dòng)過(guò)程中，制動(dòng)盤—制動(dòng)閘瓦的摩擦力、摩擦系數(shù)、摩擦制動(dòng)力矩、摩擦熱場(chǎng)、摩擦噪聲、顫振等演化特性。

背景技術(shù)：

深部煤炭資源高效開(kāi)采需使用大型提升裝備，我國(guó)千米深井大型提升裝備能否安全、可靠的制動(dòng)受到大型制動(dòng)系統(tǒng)的制約，高安全性和高可靠性的制動(dòng)系統(tǒng)是深井高速大慣量提升機(jī)安全生產(chǎn)的重要保障，研究制動(dòng)力矩大、制動(dòng)響應(yīng)快、可靠性高的安全制動(dòng)技術(shù)及裝備為深井高速大慣量提升機(jī)安全、可靠運(yùn)行提供重要保障，目前適用于千米深井提升的大型制動(dòng)裝備主要依賴進(jìn)口。因此，研究高速礦用電梯盤式制動(dòng)器動(dòng)態(tài)制動(dòng)過(guò)程中制動(dòng)盤—制動(dòng)閘瓦的制動(dòng)正壓力、摩擦力、摩擦制動(dòng)力矩、摩擦熱場(chǎng)、摩擦噪聲、顫振等演化特性，對(duì)形成具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的深井復(fù)雜條件下高速重載大慣量提升機(jī)安全制動(dòng)關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)保障我國(guó)2000m以淺深部礦井的高效安全提升和產(chǎn)能供應(yīng)、解決淺層煤炭日益減少和國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展之間的能源供給矛盾有著重要的理論和應(yīng)用意義。

礦井提升機(jī)盤式制動(dòng)系統(tǒng)閘盤—閘瓦摩擦制動(dòng)相關(guān)裝置有：專利號(hào)為CN 201210518012.4公開(kāi)了一種摩擦式提升機(jī)盤式制動(dòng)閘制動(dòng)性能檢測(cè)裝置，能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)制動(dòng)閘空動(dòng)時(shí)間、蝶形彈簧疲勞強(qiáng)度、制動(dòng)減速度，動(dòng)態(tài)調(diào)整制動(dòng)盤—閘瓦間隙；專利號(hào)為CN 201410019811.6公開(kāi)了一種測(cè)量提升機(jī)制動(dòng)力矩的方法及裝置，能夠測(cè)量提升機(jī)制動(dòng)力矩；專利號(hào)為CN 201010555300.8公開(kāi)了一種非接觸式漸開(kāi)線形制動(dòng)力矩裝置的安裝方法，能夠測(cè)量礦井提升機(jī)的動(dòng)態(tài)摩擦力矩；專利號(hào)為CN 201520376372.4公開(kāi)了一種礦井提升機(jī)制動(dòng)器在線監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)和顯示提升機(jī)制動(dòng)盤—閘瓦間隙、摩擦系數(shù)、溫度。然而，上述專利均不能實(shí)現(xiàn)綜合實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)高速礦用電梯盤式制動(dòng)器動(dòng)態(tài)制動(dòng)過(guò)程中制動(dòng)盤—制動(dòng)閘瓦的摩擦力、摩擦系數(shù)、摩擦制動(dòng)力矩、摩擦熱場(chǎng)、摩擦噪聲、顫振等演化特性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問(wèn)題：本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、制動(dòng)力矩大、制動(dòng)響應(yīng)快、可靠性高的千米深井高速電梯制動(dòng)過(guò)程動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)裝置與方法。

技術(shù)方案：本發(fā)明的千米深井高速電梯制動(dòng)過(guò)程動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，包括支撐系統(tǒng)、提升系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)和狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；

所述支撐系統(tǒng)包括實(shí)驗(yàn)臺(tái)架、電動(dòng)機(jī)支架、軸承支座A、軸承支座B、三滑輪張力傳感器支架、噪聲傳感器支架、熱像儀支架；所述電動(dòng)機(jī)支架、噪聲傳感器支架和熱像儀支架設(shè)在實(shí)驗(yàn)臺(tái)架上表面，三滑輪張力傳感器支架設(shè)在實(shí)驗(yàn)臺(tái)架下表面；

所述提升系統(tǒng)包括電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器A、扭矩傳感器、聯(lián)軸器B、軸承、卷筒支撐軸、摩擦式卷筒、鋼絲繩、繩頭組件、對(duì)重A、對(duì)重B、對(duì)重框架、對(duì)重導(dǎo)軌、補(bǔ)償鏈；所述電動(dòng)機(jī)設(shè)在電動(dòng)機(jī)支架上，所述摩擦式卷筒的兩端分別設(shè)在軸承支座A和軸承支座B上，鋼絲繩纏繞在摩擦式卷筒上，通過(guò)繩頭組件與設(shè)在前后兩側(cè)的對(duì)重A和對(duì)重B連接，對(duì)重A和對(duì)重B沿對(duì)重導(dǎo)軌上下移動(dòng)；

所述制動(dòng)系統(tǒng)包括固定在摩擦式卷筒上的制動(dòng)盤和通過(guò)支架支撐在實(shí)驗(yàn)臺(tái)架上的盤式制動(dòng)器；

所述狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括扭矩測(cè)量單元、張力測(cè)量單元、振動(dòng)測(cè)量單元、噪聲測(cè)量單元和熱場(chǎng)測(cè)量單元。

所述扭矩傳感器(8)用于測(cè)量不同提升階段動(dòng)態(tài)摩擦制動(dòng)過(guò)程中制動(dòng)盤-制動(dòng)閘瓦之間動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)力矩大小。

所述的張力測(cè)量單元包括三滑輪張力傳感器A和三滑輪張力傳感器B，分別通過(guò)螺栓固定在三滑輪張力傳感器支架A和三滑輪張力傳感器支架B上，用于測(cè)量動(dòng)態(tài)摩擦制動(dòng)過(guò)程中兩側(cè)提升鋼絲繩動(dòng)張力大小，由兩側(cè)張力差計(jì)算出制動(dòng)盤與制動(dòng)閘瓦之間的所需動(dòng)態(tài)制動(dòng)力矩，進(jìn)而確定制動(dòng)盤與制動(dòng)閘瓦之間的摩擦力，結(jié)合盤式制動(dòng)器制動(dòng)正壓力值獲得制動(dòng)盤與制動(dòng)閘瓦之間的摩擦系數(shù)。

所述的振動(dòng)測(cè)量單元包括加速度振動(dòng)傳感器A、加速度振動(dòng)傳感器B和加速度振動(dòng)傳感器C，加速度振動(dòng)傳感器A固定在閘瓦壓套上，加速度振動(dòng)傳感器B固定在繩頭組件上，加速度振動(dòng)傳感器C)固定在對(duì)重框架上，分別用于測(cè)量動(dòng)態(tài)摩擦制動(dòng)過(guò)程中制動(dòng)閘瓦—閘盤之間的顫振特性、提升鋼絲繩振動(dòng)特性和負(fù)載對(duì)重振動(dòng)特性。

所述的噪聲測(cè)量單元包括噪聲傳感器A和噪聲傳感器B，用于測(cè)量制動(dòng)盤—制動(dòng)閘瓦之間的動(dòng)態(tài)摩擦噪聲特性；

所述的熱場(chǎng)測(cè)量單元包括熱像儀，通過(guò)熱像儀支架安裝于實(shí)驗(yàn)臺(tái)架上，用于測(cè)量制動(dòng)盤—制動(dòng)閘瓦之間的動(dòng)態(tài)摩擦熱場(chǎng)分布。

有益效果：由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明針對(duì)千米深部礦井提升工況，能夠動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)提升過(guò)程中工作制動(dòng)、緊急制動(dòng)、二級(jí)制動(dòng)時(shí)制動(dòng)盤—制動(dòng)閘瓦的摩擦制動(dòng)力矩、摩擦熱場(chǎng)、摩擦噪聲、顫振等演化特性，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能齊全、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)評(píng)價(jià)高速礦用電梯制動(dòng)盤和制動(dòng)閘瓦的摩擦疲勞和熱疲勞失效提供設(shè)備基礎(chǔ)。適用于研究高速礦用電梯盤式制動(dòng)器動(dòng)態(tài)制動(dòng)過(guò)程中，制動(dòng)盤—制動(dòng)閘瓦的摩擦力、摩擦系數(shù)、摩擦制動(dòng)力矩、摩擦熱場(chǎng)、摩擦噪聲、顫振等演化特性。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，制動(dòng)力矩大，制動(dòng)響應(yīng)快，可靠性高，具有廣泛的實(shí)用性。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的主視結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明的A-A向剖視結(jié)構(gòu)圖；

圖3為本發(fā)明的俯視結(jié)構(gòu)圖；

圖4為圖1中Ⅰ處的局部放大結(jié)構(gòu)圖；

圖5為圖2中Ⅱ處的局部放大結(jié)構(gòu)圖；

圖6為圖3中Ⅲ處的局部放大結(jié)構(gòu)圖。

圖中：1-熱像儀；2-加速度振動(dòng)傳感器A；3-噪聲傳感器A；4-鋼絲繩；5-摩擦式卷筒；6-軸承支座A；7-聯(lián)軸器B；8-扭矩傳感器；9-聯(lián)軸器A；10-電動(dòng)機(jī)；11-電動(dòng)機(jī)支架；12-實(shí)驗(yàn)臺(tái)架；13-三滑輪張力傳感器支架；14-加速度振動(dòng)傳感器B；15-繩頭組件；16-對(duì)重導(dǎo)軌；17-補(bǔ)償鏈；18-對(duì)重A；19-對(duì)重固定螺栓；20-對(duì)重框架；21-加速度振動(dòng)傳感器C；22-制動(dòng)盤；23-軸承支座B；24-噪聲傳感器支架；25-盤式制動(dòng)器；26-噪聲傳感器B；27-熱像儀支架；28-三滑輪張力傳感器A；29-噪聲傳感器C；30-三滑輪張力傳感器B；31-對(duì)重B；32-三滑輪張力傳感器B支架；33-閘瓦壓套。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖中的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述：

如圖1圖3所示，本發(fā)明的千米深井高速電梯制動(dòng)過(guò)程動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，主要由支撐系統(tǒng)、提升系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)和狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成；其中提升系統(tǒng)和制動(dòng)系統(tǒng)置于支撐系統(tǒng)上，制動(dòng)系統(tǒng)用于制動(dòng)提升系統(tǒng)的摩擦式卷筒，狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)用于監(jiān)測(cè)提升系統(tǒng)和制動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行和制動(dòng)狀態(tài)。

所述支撐系統(tǒng)包括實(shí)驗(yàn)臺(tái)架12、電動(dòng)機(jī)支架11、軸承支座A6、軸承支座B23、三滑輪張力傳感器支架13、噪聲傳感器支架24、熱像儀支架27；所述電動(dòng)機(jī)支架11、噪聲傳感器支架24和熱像儀支架27設(shè)在實(shí)驗(yàn)臺(tái)架12上表面，三滑輪張力傳感器支架13設(shè)在實(shí)驗(yàn)臺(tái)架12下表面；

所述提升系統(tǒng)包括電動(dòng)機(jī)10、聯(lián)軸器A9、扭矩傳感器8、聯(lián)軸器B7、軸承、卷筒支撐軸、摩擦式卷筒5、鋼絲繩4、繩頭組件15、對(duì)重A18、對(duì)重B31、對(duì)重框架20、對(duì)重導(dǎo)軌16、補(bǔ)償鏈17；所述電動(dòng)機(jī)10設(shè)在電動(dòng)機(jī)支架11上，所述摩擦式卷筒5的兩端分別設(shè)在軸承支座A6和軸承支座B23上，鋼絲繩4纏繞在摩擦式卷筒5上，通過(guò)繩頭組件15與設(shè)在前后兩側(cè)的對(duì)重A18和對(duì)重B31連接，對(duì)重A18和對(duì)重B31沿對(duì)重導(dǎo)軌16上下移動(dòng)；

所述制動(dòng)系統(tǒng)包括固定在摩擦式卷筒5上的制動(dòng)盤22和通過(guò)支架支撐在實(shí)驗(yàn)臺(tái)架12上的盤式制動(dòng)器25；盤式制動(dòng)器25通過(guò)支架支撐在實(shí)驗(yàn)臺(tái)架12，制動(dòng)盤22通過(guò)螺栓固定在摩擦式卷筒5上。

所述狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括扭矩測(cè)量單元、張力測(cè)量單元、振動(dòng)測(cè)量單元、噪聲測(cè)量單元和熱場(chǎng)測(cè)量單元。

所述扭矩傳感器8兩端通過(guò)聯(lián)軸器A9和聯(lián)軸器B7分別與電動(dòng)機(jī)10和摩擦式卷筒5相連，用于測(cè)量不同提升階段動(dòng)態(tài)摩擦制動(dòng)過(guò)程中制動(dòng)盤-制動(dòng)閘瓦之間動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)力矩大小。

如圖2圖5所示，所述的張力測(cè)量單元包括三滑輪張力傳感器A28和三滑輪張力傳感器B30，分別通過(guò)螺栓固定在三滑輪張力傳感器支架A13和三滑輪張力傳感器支架B32上，用于測(cè)量動(dòng)態(tài)摩擦制動(dòng)過(guò)程中兩側(cè)提升鋼絲繩動(dòng)張力大小，由兩側(cè)張力差計(jì)算出制動(dòng)盤與制動(dòng)閘瓦之間的所需動(dòng)態(tài)制動(dòng)力矩，進(jìn)而確定制動(dòng)盤與制動(dòng)閘瓦之間的摩擦力，結(jié)合盤式制動(dòng)器制動(dòng)正壓力值獲得制動(dòng)盤與制動(dòng)閘瓦之間的摩擦系數(shù)。

如圖1圖4所示，所述的振動(dòng)測(cè)量單元包括加速度振動(dòng)傳感器A2、加速度振動(dòng)傳感器B14和加速度振動(dòng)傳感器C21，加速度振動(dòng)傳感器A2通過(guò)螺釘固定在閘瓦壓套33上，加速度振動(dòng)傳感器B14通過(guò)螺釘固定在繩頭組件15上，加速度振動(dòng)傳感器C21通過(guò)螺釘固定在對(duì)重框架20上，分別用于測(cè)量動(dòng)態(tài)摩擦制動(dòng)過(guò)程中制動(dòng)閘瓦與閘盤之間的顫振特性、提升鋼絲繩振動(dòng)特性和負(fù)載對(duì)重振動(dòng)特性。

所述的噪聲測(cè)量單元包括噪聲傳感器A3和噪聲傳感器B26，用于測(cè)量制動(dòng)盤—制動(dòng)閘瓦之間的動(dòng)態(tài)摩擦噪聲特性；熱場(chǎng)測(cè)量單元包括熱像儀1，通過(guò)熱像儀支架27安裝于實(shí)驗(yàn)臺(tái)架12上，用于測(cè)量制動(dòng)盤—制動(dòng)閘瓦之間的動(dòng)態(tài)摩擦熱場(chǎng)分布。