一种轴向光感式提升机制动盘偏摆监测装置及方法

摘要

本发明公开了一种轴向光感式提升机制动盘偏摆监测装置，包括基座和滑杆，滑杆可沿基座的中轴线方向滑动；基座的中轴线两侧的侧壁内侧对称设有光源发生单元和光源接收单元。本发明将提升机制动盘轴向跳动转换为滑杆上方形通孔的移动，利用光感原理获得制动盘的轴向跳动值，经换算得提升机制动盘的偏摆量；实现对提升机制动盘偏摆的实时监测。该发明可以在不改变原提升设备的情况下实时监测提升机制动盘的偏摆情况，实现对提升机制动盘状态的监测，对提升机制动系统的运行状态监测有一定的指导意义。轴向光感式提升机制动盘偏摆监测装置结构简单，使用方便，减少了工人的参与，提高了对提升机制动盘偏摆故障诊断的正确率。

说明书

技术领域

本发明属于矿井提升机制动盘的实时监测领域，具体涉及一种轴向光感式提升机制 动盘偏摆监测装置及方法。

背景技术

矿井提升机是矿山重要和关键设备之一，主要用于煤矿、金属矿及非金属矿提升机 和下放人员，提升煤炭、矿石及运输材料和设备。它是联系井上和井下的重要交通运输 工具。在矿井中占有十分重要的地位，是矿山的重要设备。所以提升机的安全、可靠、 有效高速运行，直接关系到企业的生产状况和经济效益。制动器是提升机不可缺少的重 要组成部分之一，也是提升机最关键和最后一道安全保障装置，因此制动器的可靠性直 接关系到提升机的安全运行。目前，矿用提升机广泛采用盘式制动器，其中提升机制动 盘安装在提升机的滚筒上，是矿井提升机的重要组成部分。提升机的制动过程，便是依 靠提升机制动盘与制动器闸瓦摩擦所产生的摩擦力来实现的。提升机制动盘的性能的好 坏，直接影响到矿井的正常生产和煤矿安全。

《国家煤矿安全生产规程》规定：“矿用提升机在使用前制动盘端面跳动不大于 0.50mm，使用过程中不大于1mm。”近年来,矿井提升机盘式制动系统制动盘偏摆超限 的问题比较普遍。其现象是:闸座晃动,闸瓦窜动,制动盘与闸瓦的间隙不能保持一致。 制动时,主轴窜动,制动力矩严重不足,随时都有跑车的危险,人身安全受到威胁，所以 在提升机运行过程中能够对制动盘的偏摆进行实时监测是非常重要的。

目前，对于提升机制动盘的偏摆超限问题，一些国内外学者提出了一些预防措施， 主要集中在加工制造、运输、保存和安装等方面，保证了制动盘的质量。但是在提升机 运行过程中主要是利用人的听觉和视觉来判别制动盘的偏摆超限，比如卡缸、油路阻塞 等状况，这种方式具有滞后性，而且会有误判的情况发生。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种轴向光感式提升机制 动盘偏摆监测装置及方法，通过光感原理实时测量出提升机制动盘的偏摆量，从而实现 对提升机制动盘的故障监测。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种轴向光感式提升机制动盘偏摆监测装置，包括基座和滑杆，所述滑杆的尾部沿 呈矩形的基座的中轴线方向穿过基座的一端，位于基座中，所述滑杆可沿基座的中轴线 方向滑动；所述基座的中轴线两侧的侧壁内侧对称设有光源发生单元和光源接收单元， 所述光源发生单元和光源接收单元在相对的两个侧面上设有在同一轴线上的相同大小 的方孔，分别为一号透光孔和二号透光孔，所述滑杆上设有与所述方孔相同大小的方形 通孔。

进一步的，在本发明中，所述光源发生单元包括固定在所述基座的侧壁上的光源发 生箱体，及设在所述光源发生箱体内部依次连接的电源、光源及一号透镜；

所述光源接收单元包括固定在基座的侧壁上的光源接收箱体，及设在所述光源接收 箱体内部依次连接的信号处理单元、光感器件及二号透镜。

进一步的，在本发明中，所述光源、一号透镜及一号透光孔与所述光感器件、二号 透镜及二号透光孔在同一轴线上。

进一步的，在本发明中，所述滑杆的尾部垂直固定有滑板，所述滑板的上下部对称 固定有一对导杆，所述导杆的尾部连接有与所述滑板平行设置的基板，所述基板固定连 接在所述基座上；

所述基板与滑板之间设有穿套在所述导杆上的弹簧。

进一步的，在本发明中，所述基板上下对称设有一号导向孔，所述一号导向孔内安 装有一号导向套，所述导杆与一号导向套间隙配合。

进一步的，在本发明中，所述基座的前侧壁上设有二号导向孔，所述二号导向孔内 安装有二号导向套，所述滑杆与二号导向套间隙配合；

所述基座设于矩形的壳体内部，所述基座的后侧壁与所述壳体的后挡板内壁紧密贴 合，基座和壳体的中轴线在同一轴线上；所述壳体的前挡板上设有三号导向孔，所述三 号导向孔内安装有三号导向套，所述滑杆与三号导向套间隙配合。

一种的轴向光感式提升机制动盘偏摆监测装置方法，放置在提升机制动盘上的测试 点进行监测，包括以下步骤：

1)初始状态：所述方形通孔与所述一号透光孔和二号透光孔在同一轴线上，弹簧 处于被压缩状态；

2)运动偏移：制动盘转动偏摆，带动滑杆发生随时间变化的位移，所述方形通孔 与一号透光孔和二号透光孔相应产生随时间变化的错位值，到达光感器件的光量相应变 化，所述制动盘的偏摆量与到达光感器件的光量成线性关系；

3)信号处理：所述光感器件输出变化信号，经信号处理单元处理后传送到工控机， 实现制动盘偏摆的实时监测。

进一步的，在本发明中，所述滑杆的头部设有顶靠在制动盘上的滚轮，在步骤1) 中，所述滚轮的角速度方向与该测点到提升机主轴中心的指向一致，即制动盘在该测点 的线速度方向与滚轮的角速度方向在制动盘端面内垂直。

进一步的，在本发明中，选取两个或两个以上的测试点同时进行监测。

有益效果：本发明将提升机制动盘轴向跳动转换为滑杆上方形通孔的移动，利用光 感原理获得制动盘的轴向跳动值，经换算得提升机制动盘的偏摆量；光感器件变化的信 号经信号处理单元的处理后通过无线发送芯片传送到工控机，实现对提升机制动盘偏摆 的实时监测。该发明可以在不改变原提升设备的情况下实时监测提升机制动盘的偏摆情 况，实现对提升机制动盘状态的监测，对提升机制动系统的运行状态监测有一定的指导 意义。轴向光感式提升机制动盘偏摆监测装置结构简单，使用方便，减少了工人的参与， 提高了对提升机制动盘偏摆故障诊断的正确率。

附图说明

图1为本发明装置的工作示意图；

图2为本发明装置的内部结构示意图；

图3为本发明装置的基座示意图；

图中：1-制动器支座，2-制动器，3-制动盘，4-提升机卷筒，5-本发明装置支板，6- 本发明装置，7-提升机主轴，8-轴承座，9-壳体，10-基座，11-前挡板，12-导向套，13- 滚轮，14-滑杆，15-基板，16-导向套，17-滑板，18-信号处理单元，19-光感器件，20- 光源接收箱体，21-透镜二，22-透光孔二，23-导向套，24-方形通孔，25-透光孔一，26- 透镜一，27-光源，28-电源，29-光源发生箱体，30-弹簧，31-导杆。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作更进一步的说明。

如附图2、3所示，一种轴向光感式提升机制动盘偏摆监测装置，包括基座10和滑 杆14，滑杆14的尾部沿呈矩形的基座10的中轴线方向穿过基座10的一端，位于基座 10中，滑杆14可沿基座10的中轴线方向滑动；基座10的中轴线两侧靠近前板的的侧 壁内侧对称设有光源发生单元和光源接收单元，光源发生单元和光源接收单元在相对的 两个侧面上设有在同一轴线上的相同大小的方孔，分别为一号透光孔25和二号透光孔 22，滑杆14上设有与方孔相同大小的方形通孔24。

其中，光源发生单元包括固定在所述基座10的侧壁上的光源发生箱体29，及设在 光源发生箱体29内部依次连接的电源28、光源27及一号透镜26；光源接收单元包括 固定在基座10的侧壁上的光源接收箱体20，及设在光源接收箱体20内部依次连接的信 号处理单元18、光感器件19及二号透镜21。其中，光源27、一号透镜26及一号透光 孔25与光感器件19、二号透镜21及二号透光孔22在同一轴线上。

滑杆14的尾部垂直固定有滑板17，滑板17的上下部对称固定有一对导杆31，导 杆31的尾部连接有与滑板17平行设置的基板15，基板15固定连接在基座10上；基板 15与滑板17之间设有穿套在导杆31上的弹簧30，使得滑板17和滑杆14一起随弹簧 相对于固定的基板15运动。基板15上下对称设有一号导向孔，一号导向孔内安装有一 号导向套16，导杆31与一号导向套16间隙配合。

基座10的前侧壁上设有二号导向孔，二号导向孔内安装有二号导向套23，滑杆14 与二号导向套23间隙配合；基座10设于矩形的壳体9内部，壳体9固定在地基上，基 座10的后侧壁与壳体9的后挡板内壁紧密贴合，基座10和壳体9的中轴线在同一轴线 上；壳体9的前挡板11上设有三号导向孔，三号导向孔内安装有三号导向套12，滑杆 14与三号导向套12间隙配合。

实施例1

如附图1所示，提升机的主轴装置包括提升机卷筒4、提升机主轴7、主轴承8。制 动盘3固定在提升机卷筒4的端面，提升机卷筒4固定在提升机主轴7上，提升机主轴 7通过主轴承固定在轴承座8上，本发明装置6的壳体9通过支板5固定在制动器支座 1上。提升机工作时，提升机主轴7带动提升机卷筒4旋转，制动盘3同时转动，本发 明装置6开始工作。若在运行过程提升系统中出现故障需要安全制动或正常运行过程中 的工作制动时，制动器2的闸瓦紧贴制动盘3产生制动力矩使其停止。

本发明装置6放置在提升机制动盘3上的测试点进行监测，滑杆14的头部设有顶 靠在制动盘3上的滚轮13，首先根据本发明装置6的高度在提升机制动盘3上选取合适 的测点，调整滑杆14与滑板17的旋位，使检测装置上的滚轮13的角速度方向与该测 点到提升机主轴中心的指向一致，即制动盘3在该测点的线速度方向与滚轮13的角速 度方向在制动盘3端面内垂直。在保证不干涉制动器油缸运动的前提下确定本发明装置 6在制动器支座1上的安装位置，使穿套在导杆31上的两只弹簧30处于被压缩状态， 同时使本发明装置输出的信号最强。为了测量的准确性，可以在制动器支座上的合适位 置安装多套本发明装置，选取多个测试点同时进行监测。

一种的轴向光感式提升机制动盘偏摆监测装置方法，具体包括以下步骤：

1)初始状态：当装置在初始时刻时，方形通孔24与一号透光孔25和二号透光孔 22在同一轴线上，弹簧30处于被压缩状态；

2)运动偏移：制动盘3转动偏摆，带动滑杆14发生随时间变化的位移，方形通孔 24与一号透光孔25和二号透光孔22相应产生随时间变化的错位值，到达光感器件19 的光量相应变化，制动盘3的偏摆量与到达光感器件19的光量成线性关系；

3)信号处理：光感器件19输出变化信号，经信号处理单元18处理后通过无线发送 芯片传送到工控机，实现提升机制动盘3偏摆的实时监测。

本发明将提升机制动盘3轴向跳动转换为滑杆14上方形通孔24的移动，利用光感 原理获得制动盘3的轴向跳动值，经换算得提升机制动盘3的偏摆量；当提升机制动盘 3的偏摆量为0时，光感器件19接受的光最多，输出的信号最强；当提升机制动盘3 的偏摆量不为0时，滑杆14上的方形通孔24与一号透光孔25、二号透光孔22产生错 位，使到达光感器件19的光减少，输出信号也相应减少；光感器件19变化的信号经信 号处理单元18的处理后通过无线发送芯片传送到工控机，实现对提升机制动盘3偏摆 的实时监测。该发明可以在不改变原提升设备的情况下实时监测提升机制动盘的偏摆情 况；为了保证所测数据的准确性，可以在提升机两侧的测点同时使用该装置，通过信号 处理单元18取其平均值；实现对提升机制动盘状态的监测，对提升机制动系统的运行 状态监测有一定的指导意义。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也 应视为本发明的保护范围。