一种绞车刹车片动摩擦系数检测装置的制作方法

1.本发明属于刹车片摩擦系数检测设备技术领域，特别是涉及一种绞车刹车片动摩擦系数检测装置。


背景技术：

2.目前，绞车作为一种提升设备主要在矿井运输、建筑运输以及设备运输中有普遍应用，尤其是矿井运输，煤矿井下巷道材料、设备及矿石的运输基本上都是采用绞车。绞车在工作过程中断电时，通过绞车刹车机构上的刹车片进行摩擦制动，防止断电出现掉载事故。其刹车片的摩擦系数过高或过低都会影响绞车的制动性能。尤其是绞车带载高速下降断电紧急制动时，摩擦系数过低就会出现制动不了导致掉载，而摩擦系数过高就会出现绞车抱死现象，进而造成钢丝绳蹦断现象，对绞车运行安全构成严重威胁。
3.绞车刹车片一般由钢板、粘结剂和摩擦片构成。绞车在紧急制动时，其刹车片相对钢被的转速达到4000r/min，且表面压力可达到1mpa。在高压力高转速下摩擦打滑，刹车片的表面温度会迅速上升，影响摩擦片摩擦系数稳定。当温度超过300℃时，会导致摩擦片与钢板结合处的粘结剂分析而造成制动性能下降，甚至失灵。
4.目前现有的摩擦系测试仪一般只能检测刹车片静摩擦系数或低转速下的动摩擦系数，无法满足绞车高压力高转速下刹车片摩擦系数测试以及刹车片摩擦打滑温升情况的检测。
5.因此需要设计一个调速范围宽、刹车片表面压力可调和表面温度可检测的绞车刹车片动摩擦系检测装置，用于检测绞车摩擦片在各种工况下的摩擦系数和温升情况，为绞车的刹车片检验提供检测方法，保证测试的有效性。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种绞车刹车片动摩擦系数检测装置，通过提供一种绞车刹车片动摩擦系数检测装置，其设计合理，能够对刹车片转速、刹车片表面压力进行调节，可实现各种工况下刹车片摩擦系数、表面温度、转速的在线检测和数据存储，设备结构简单紧凑，安装使用方便，便于维护，生产成本低，便于推广应用，解决了现有的问题。
7.为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
8.本发明为一种绞车刹车片动摩擦系数检测装置，包括电机、联轴器ⅰ、扭矩传感器、联轴器ⅱ、传动轴、传动轴安装座、活动摩擦圆盘、左压盘、温度传感器、压力传感器、压块、蜗轮蜗杆减速机、联轴器ⅲ、滚珠丝杠螺母滑台、右压盘、压簧ⅰ、滑动导轨、摩擦离合器、滚动轴承、底座、连接电缆、控制柜；所述电机、扭矩传感器、传动轴安装座、滑动导轨、滚珠丝杠螺母滑台和蜗轮蜗杆减速机按照从左到右依次均固定在底座上；所述电机、扭矩传感器与传动轴共轴线；所述电机、扭矩传感器、压力传感器与温度传感器通过连接电缆与控制柜相连；
9.所述温度传感器嵌入在左压盘上；
10.所述压力传感器通过紧固件固定在右压盘右端面上，且压力传感器右端面与压块相连；
11.所述滚珠丝杠螺母滑台通过紧固件固定在底座右端；所述压块通过紧固件与滚珠丝杠螺母滑台的螺母固定连接；所述珠丝杠螺母滑台的丝杆轴通过联轴器ⅲ与涡轮蜗杆减速机相连；所述蜗轮蜗杆减速机通过紧固件与底座右端固定连接；所述蜗轮蜗杆减速机的输入轴与手轮固定连接。
12.进一步地，摩擦离合器主要由刹车圆盘、推力球轴承、压簧ⅱ、摩擦片、调整螺帽、摩擦离合器片等组成；所述传动轴右端通过平键与活动摩擦圆盘相连接；所述活动摩擦圆盘右端面与摩擦离合器上的刹车圆盘左端面贴合。
13.进一步地，摩擦离合器通过刹车圆盘内孔与传动轴相连接；所述摩擦离合器片通过高温结构胶黏贴在刹车圆盘的左端面；待检测的所述摩擦片通过高温结构胶黏贴在刹车圆盘的右端面。
14.进一步地，摩擦离合器的刹车圆盘、推力球轴承、压簧ⅱ、摩擦片、调整螺帽、摩擦离合器片与传动轴同轴；所述摩擦离合器的调整螺帽与传动轴右端通过螺纹进行连接；所述压簧ⅱ的左端与推力球轴承相连，压簧ⅱ的右端与调整螺帽相连。
15.进一步地，所述传动轴通过两端滚动轴承与传动轴安装座相连；所述传动轴左端通过联轴器ⅱ与扭矩传感器右端输出轴相连；所述扭矩传感器左端输入轴通过联轴器ⅰ与电机输出轴相连；所述伺服电机输出端与扭矩传感器主轴固定连接。
16.进一步地，所述传动轴右端通过平键与活动摩擦圆盘相连接；所述活动摩擦圆盘右端面与摩擦离合器上的刹车圆盘左端面贴合；所述摩擦离合器通过刹车圆盘内孔与传动轴相连接。
17.进一步地，所述摩擦离合器通过刹车圆盘内孔与传动轴相连接以保证同轴，并通过调整螺帽、压簧ⅱ、推力球轴承进行轴向定位，摩擦离合器片通过高温结构胶黏贴在刹车圆盘的左端面，被检测的摩擦片通过高温结构胶黏贴在刹车圆盘的右端面。
18.进一步地，所述滑动导轨通过紧固件固定在底座上；所述左压盘和右压盘通过紧固件分别固定在滑动导轨的两个滑块上；所述左压盘与右压盘之间通过压簧ⅰ相连。
19.进一步地，所述控制柜主要由控制柜箱体、显示器、控制按钮、电机驱动器、工控机等组成；所述显示器通过紧固件固定在控制柜箱体正面向上部位；所述控制按钮分布在显示器右边；所述电机驱动器和工控机依次设置在控制箱柜箱体内底部。
20.本发明具有以下有益效果：
21.1、本发明设计非常合理，通过伺服电机带动扭矩传感器、传动轴和摩擦离合器旋转，伺服电机转速高输出扭力大，且转速可通过控制柜调节，检测装置转速调节范围宽。
22.2、本发明具有过载双重过载保护功能，能有效防止过载导致伺服电机堵转损坏。一是具有机械过载保护功能，通过摩擦离合器的调整螺帽可调整活动摩擦圆盘与摩擦离合器右端面之间的压力，可实现检测装置过载摩擦离合器打滑；二是具有电气过载保护功能，通过控制柜监测伺服电机电流是否过流，从而过载时控制电机停止运行。
23.3、本发明具有刹车片表面压力连续调节与自锁功能，通过手动旋转手轮带动蜗轮蜗杆减速机输出轴转动，可实现左压盘与摩擦离合器上的摩擦片压紧与分离，进而连续调节左压盘与摩擦片之间的压力大小，并通过蜗轮蜗杆减速机的自锁功能保证手轮释放后左
压盘对摩擦片的压力可以继续保持不变且实现省力，操作方便。
24.4、本发明可实时监测刹车片表面温度，通过将温度传感器嵌入在左压盘上，经过热传导可实时测量摩擦片与左压盘之间的摩擦温度情况。
25.5、本发明具有实时在线检测和数据分析存储功能，通过控制柜实现各种工况下刹车片摩擦系数、表面温度、转速的数据在线检测、处理和存储。
26.6、本发明结构简单紧凑，连接部位采用联轴器、螺钉和螺母连接，从而使其拆卸方便，便于维护。
27.7、本发明结构的生产工艺简单，所有的部件都非常便于生产和采购，因而其制造成本低，便于推广应用。
28.当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1为本发明的一种绞车刹车片动摩擦系数检测装置主视图的结构示意图。
31.图2为本发明的一种绞车刹车片动摩擦系数检测装置俯视图。
32.图3为本发明的摩擦离合器的结构剖视图。
33.图4为本发明的控制柜的结构示意图。
34.图5为本发明的控制柜的电气框图。
35.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
36.1-电机，2-联轴器ⅰ，3-扭矩传感器，4-联轴器ⅱ，5-传动轴，6-传动轴安装座，7-活动摩擦圆盘，8-左压盘，9-温度传感器，10-压力传感器，11-压块，12-蜗轮蜗杆减速机，13-联轴器ⅲ，14-滚珠丝杠螺母滑台，15-右压盘，16-压簧ⅰ，17-滑动导轨，18-摩擦离合器，19-滚动轴承，20-底座，21-连接电缆，22-控制柜，23-刹车圆盘，24-推力球轴承，25-压簧ⅱ，26-摩擦片，27-调整螺帽，28-摩擦离合器片，29-控制柜箱体，30-显示器，31-控制按钮,32-电机驱动器，33-工控机。
具体实施方式
37.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
38.请参阅图1-5所示，本发明为一种绞车刹车片动摩擦系数检测装置，包括电机1、联轴器ⅰ2、扭矩传感器3、联轴器ⅱ4、传动轴5、传动轴安装座6、活动摩擦圆盘7、左压盘8、温度传感器9、压力传感器10、压块11、蜗轮蜗杆减速机12、联轴器ⅲ13、滚珠丝杠螺母滑台14、右压盘15、压簧ⅰ16、滑动导轨17、摩擦离合器18、滚动轴承19、底座20、连接电缆21、控制柜22；电机1、扭矩传感器3、传动轴安装座6、滑动导轨17、滚珠丝杠螺母滑台14和蜗轮蜗杆减速机
12按照从左到右依次均固定在底座20上；电机1、扭矩传感器3与传动轴5共轴线；电机1、扭矩传感器3、压力传感器10与温度传感器9通过连接电缆21与控制柜22相连；伺服电机1直接驱动扭矩传感器3主轴旋转，扭矩传感器3可实时测量传动轴5的输出扭力大小；
39.温度传感器9嵌入在左压盘8上；通过热传导可实时测量摩擦片26与左压盘8之间的摩擦温度情况；
40.压力传感器10通过紧固件固定在右压盘15右端面上，且压力传感器10右端面与压块11相连；可实时测量压块11对摩擦片26的压力大小；
41.滚珠丝杠螺母滑台14通过紧固件固定在底座20右端；压块11通过紧固件与滚珠丝杠螺母滑台14的螺母固定连接；珠丝杠螺母滑台14的丝杆轴通过联轴器ⅲ13与涡轮蜗杆减速机12相连；蜗轮蜗杆减速机12通过紧固件与底座20右端固定连接；蜗轮蜗杆减速机12的输入轴与手轮固定连接；通过蜗轮蜗杆减速机12的自锁功能保证手轮释放后左压盘8对摩擦片26的压力可以继续保持不变，通过蜗轮蜗杆减速机12的减速增扭功能实现省力，方便压力的施加。
42.其中，摩擦离合器18主要由刹车圆盘23、推力球轴承24、压簧ⅱ25、摩擦片26、调整螺帽27、摩擦离合器片28等组成；传动轴5右端通过平键与活动摩擦圆盘7相连接；活动摩擦圆盘7右端面与摩擦离合器18上的刹车圆盘23左端面贴合；摩擦离合器18通过刹车圆盘23内孔与传动轴5相连接；摩擦离合器片28通过高温结构胶黏贴在刹车圆盘23的左端面；待检测的摩擦片26通过高温结构胶黏贴在刹车圆盘23的右端面；摩擦离合器18与活动摩擦圆盘7过载打滑时，活动摩擦圆盘7、调整螺帽27、压簧ⅱ25、推力球轴承24右盖与传动轴5一起共同旋转，摩擦离合器片28、刹车圆盘23、摩擦片26、推力球轴承24左盖与活动摩擦圆盘7之间打滑；摩擦离合器18与活动摩擦圆盘7之间没有过载时，摩擦离合器18与传动轴5、活动摩擦圆盘7一起共同旋转。
43.其中，摩擦离合器18的刹车圆盘23、推力球轴承24、压簧ⅱ25、摩擦片26、调整螺帽27、摩擦离合器片28与传动轴5同轴；摩擦离合器18的调整螺帽27与传动轴5右端通过螺纹进行连接；压簧ⅱ25的左端与推力球轴承24相连，压簧ⅱ25的右端与调整螺帽27相连；压簧ⅱ25的压缩量通过调整调整螺帽27与传动轴5右端相对位置进行调节。
44.其中，传动轴5通过两端滚动轴承19与传动轴安装座6相连；传动轴5左端通过联轴器ⅱ4与扭矩传感器3右端输出轴相连；扭矩传感器3左端输入轴通过联轴器ⅰ2与电机1输出轴相连；伺服电机1输出端与扭矩传感器3主轴固定连接。
45.其中，传动轴5右端通过平键与活动摩擦圆盘7相连接；活动摩擦圆盘7右端面与摩擦离合器18上的刹车圆盘23左端面贴合；摩擦离合器18通过刹车圆盘23内孔与传动轴5相连接。
46.其中，摩擦离合器18通过刹车圆盘23内孔与传动轴5相连接以保证同轴，并通过调整螺帽27、压簧ⅱ25、推力球轴承24进行轴向定位，摩擦离合器片28通过高温结构胶黏贴在刹车圆盘23的左端面，被检测的摩擦片26通过高温结构胶黏贴在刹车圆盘23的右端面。
47.其中，滑动导轨17通过紧固件固定在底座20上；左压盘8和右压盘15通过紧固件分别固定在滑动导轨17的两个滑块上；左压盘8与右压盘15之间通过压簧ⅰ16相连。
48.其中，控制柜22主要由控制柜箱体29、显示器30、控制按钮31、电机驱动器32、工控机33等组成；显示器30通过紧固件固定在控制柜箱体29正面向上部位；控制按钮31分布在
显示器30右边；用于设备的状态显示、启动、停止、急停、控制等操作；电机驱动器32和工控机33依次设置在控制箱柜箱体29内底部；电机驱动器32和工控机33固定在控制柜箱体29内底部，工控机33通过变送器实时采集扭矩传感器3、温度传感器9、压力传感器10的信号，并进行处理和储存。
49.本发明的具体工作原理为：
50.本发明绞车刹车片动摩擦系数检测装置的工作原理是：由摩擦系数定义可知，此处n为压力，压力n为左压盘8施加在摩擦片26上的轴向力，其由压力传感器10测得；f为摩擦片26与左压盘8之间的摩擦力，可由公式转为求得，此处tc为扭矩,扭矩tc服电机1提供扭力，其由扭矩传感器3检测获得；rc为摩擦片26等效摩擦半径，可通过公式计算可得，r为摩擦片26大端半径，r为摩擦片26小端半径；因此，通过手动旋转手轮带动蜗轮蜗杆减速机12输出轴转动，再通过刚性联轴器ⅲ13带动滚珠丝杠螺母滑台14的丝杠转动，带动压块11左右移动，压块11进一步推动压力传感器10、右压盘15、压簧ⅰ16、左压盘8沿滑动导轨17移动，实现左压盘8与摩擦离合器18上的摩擦片26压紧与分离，进而调节左压盘8与摩擦片26之间的压力大小。
51.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
52.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。