一种盘式制动器中摩擦盘的花键齿的磨损检测方法与流程

1.本发明属于曳引机技术领域，具体涉及一种盘式制动器中摩擦盘的花键齿的磨损检测方法。


背景技术：

2.gb/t 7588-2020版的电梯制造与安装安全规范提出要求：参与制动曳引机的制动器机械部件应至少分两组装设，在其中一组制动部件不起作用时，另一组应有足够的制动力制停电梯。所以，现有曳引机上安装的盘式制动器大体上有两种，第一种是两组制动部件分别对应两块摩擦盘结构，如图1所示，第二种是两组制动部件对应同一块摩擦盘结构，如图2所示。
3.对于第一种盘式制动器结构，两组制动部件包括由第一静铁芯111和第一动铁芯112组成的第一制动部件11、由第二静铁芯121和第二动铁芯122组成的第二制动部件12，所述的第一制动部件11对应第一摩擦盘130，所述的第二制动部件12对应第二摩擦盘130’，所述的第一制动部件11、第一摩擦盘130、第二制动部件12和第二摩擦盘130’顺次安装于曳引机的主轴上，第一摩擦盘130和第二摩擦盘130’与主轴通过花键连接。在实际使用中，由于加工和调节精度的原因，制动的工作间隙不可能完全一致，往往会出现工作间隙小的那组制动部件的摩擦盘先受力，而工作间隙大的那组制动部件的摩擦盘后受力的情况，受制动响应速度的快慢影响，最终结果是一块摩擦盘先磨损，该磨损的摩擦盘在实际使用中并未起到制动作用，在上述结构中，只有一块摩擦盘起制动作用，存在安全隐患。
4.对于第二种盘式制动器结构，两组制动部件包括由第一静铁芯111和第一动铁芯112组成的第一制动部件11、由第二静铁芯121和第二动铁芯122组成的第二制动部件12，所述的第一制动部件11和第二制动部件12对应于同一块摩擦盘13，所述的摩擦盘13与曳引机的主轴通过花键连接。在实际使用中，由于两组制动部件的响应速度不同，摩擦盘13的制动面上受力不均匀。在制动器制动吸合的过程中，该摩擦盘13处于微微的倾斜状态，会加剧与主轴上的外花键齿配合过程中的磨损程度。
5.上述两种盘式制动器结构中，摩擦盘均通过花键安装于主轴上。制动器断电制动时，动铁芯会由于受到制动弹簧的推动而将摩擦盘夹持在动铁芯和制动器安装面上。制动器通电释放时，摩擦盘后退，变为居于动铁芯和制动器安装面中间且随着主轴转动。这里，摩擦盘若采用比较重的材料，则不利于通电后的后退居中，所以需要采用比较轻的材料。另外，摩擦盘的内花键齿与主轴上的外花键齿相配合，在长期的使用过程中，摩擦盘的内花键齿容易被磨损。
6.进一步的，在长期使用过程中，内花键齿和外花键齿之间的间隙会因磨损而变得越来越大，达到一定程度后，大间隙产生冲击，使得摩擦盘的内花键齿容易发生断齿，特别是对于第二种单摩擦盘结构的制动器，具有安全隐患，严重时会造成电梯事故。
7.鉴于上述已有技术，对盘式制动器中摩擦盘的花键齿的磨损进行有效检测是非常有必要的。为此，本技术人作了有益的设计，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产
生的。


技术实现要素：

8.本发明的任务是要提供一种盘式制动器中摩擦盘的花键齿的磨损检测方法，其操作流程简单，能有效检测摩擦盘的花键齿的磨损情况，提高电梯的安全性。
9.本发明的任务是这样来完成的，一种盘式制动器中摩擦盘的花键齿的磨损检测方法，所述盘式制动器中的摩擦盘通过花键连接安装于曳引机的主轴上，所述的主轴上还安装有编码器，所述编码器与控制电梯运行的控制器电连接，其特征在于，所述摩擦盘的花键齿的磨损检测方法包括如下步骤：s1、判断电梯是否处于休眠状态，如果是，则执行下一步骤，如果否，则程序结束；s2、给电机上短时电流，使主轴向轿厢的一侧转动；s3、主轴转动的角度α通过编码器测出，编码器将信号传送给控制器；s4、控制器将编码器输入的信号转换成摩擦盘的内花键齿和主轴的外花键齿之间的齿间间隙l并存储；s5、比较齿间间隙l与规定值a，若l≥a，则发出更换摩擦盘的预警信号，程序结束；若l＜a，则程序结束。
10.在本发明的一个具体的实施例中，所述的控制器上设置有人工检测按钮，所述摩擦盘的花键齿的磨损检测方法包括如下步骤：s1’、按下所述的控制器上的人工检测按钮；s2、给电机上短时电流，使主轴向轿厢一侧转动；s3、主轴转动的角度α通过编码器测出，编码器将信号传送给控制器；s4、控制器将编码器输入的信号转换成摩擦盘的内花键齿和主轴的外花键齿之间的齿间间隙l并存储；s5、比较齿间间隙l与规定值a，若l≥a，则发出更换摩擦盘的预警信号，程序结束；若l＜a，则程序结束。
11.在本发明的另一个具体的实施例中，所述控制器内设置有检测时间点，所述摩擦盘的花键齿的磨损检测方法包括如下步骤：s1、判断电梯是否处于休眠状态，如果是，则执行下一步骤，如果否，则程序结束；s2’、判断电梯是否到达规定的检测时间点，如果是，则执行下一步骤，如果否，则程序结束；s2、给电机上短时电流，使主轴向轿厢一侧转动；s3、主轴转动的角度α通过编码器测出，编码器将信号传送给控制器；s4、控制器将编码器的信号转换成内花键齿和外花键齿之间的齿间间隙l并存储；s5、比较齿间间隙l与规定值a，若l≥a，则发出更换摩擦盘的预警信号，程序结束；若l＜a，则程序结束。
12.在本发明的又一个具体的实施例中，所述控制器通过以下公式确定所述内花键齿和外花键齿之间的齿间间隙l：
其中，r表示花键节圆半径。
13.在本发明的再一个具体的实施例中，利用多次检测得到的齿间间隙l构成齿间间隙l的变化曲线图。
14.本发明由于采用了上述结构，具有的有益效果：第一、能有效检测摩擦盘的花键齿的磨损情况，防止因花键齿磨损而发生电梯事故，提高电梯的安全性；第二，能够实行定期检测并及时储存检测数据，积累数据，用于辅助预判花键齿的寿命；第三、检测方法简单易操作，可实现人工检测和定期自动检测。
附图说明
15.图1为现有技术所述盘式制动器一实施例的爆炸图。
16.图2为现有技术所述盘式制动器另一实施例的爆炸图。
17.图3为本发明所述电梯系统的结构示意图。
18.图4为本发明所述曳引机的结构示意图。
19.图5为本发明所述曳引机上的盘式制动器的爆炸图。
20.图6a为本发明所述摩擦盘上的内花键齿和主轴上的外花键齿的一配合示意图。
21.图6b为本发明所述摩擦盘上的内花键齿和主轴上的外花键齿的另一配合示意图。
22.图7为本发明所述花键齿的磨损检测方法一实施例的流程图。
23.图8为本发明所述花键齿的磨损检测方法另一实施例的流程图。
24.图9为本发明所述花键齿的磨损检测方法又一实施例的流程图。
25.图中：10.曳引机；20.导向轮；30.钢丝绳；40.轿厢；50.对重；60.控制器；1.盘式制动器、11.第一制动部件、111.第一静铁芯、112.第一动铁芯、113.第一制动弹簧、114.第一线圈组件、12.第二制动部件、121.第二静铁芯、122.第二动铁芯、123.第二制动弹簧、124.第二线圈组件、13.摩擦盘、130.第一摩擦盘、130’.第一摩擦盘、131.内花键齿、14.制动器安装面、15.编码器；2.电机、21.主轴、211.外花键齿；3.曳引轮。
具体实施方式
26.下面结合附图对本发明的具体实施方式详细描述，但申请人对实施例的描述不是对技术方案的限制，任何依据本发明构思作形式而非实质的变化都应当视为本发明的保护范围。
27.在下面的描述中凡是涉及上、下、左、右、前和后的方向性或称方位性的概念都是以对应附图所示的位置为基准的，因而不能将其理解为对本发明提供的技术方案的特别限定。
28.请参阅图3至图5，本发明涉及一种盘式制动器中摩擦盘的花键齿的磨损检测方法，盘式制动器1是电梯系统中的一个重要安全部件，具体的，盘式制动器1安装于曳引机10的制动器安装面14上。曳引机10还包括电机2和曳引轮3，所述电机2作为驱动曳引轮3转动的驱动部件，其上安装有主轴21。所述的盘式制动器1包括第一制动部件11和第二制动部件12，所述的第一制动部件11及第二制动部件12与同一块摩擦盘即摩擦盘13相互配合，实现曳引机10的制动和释放。
29.如图4和图5所示，所述的第一制动部件11包括第一静铁芯111、第一动铁芯112、以
及设置在第一静铁芯111和第一动铁芯112之间的第一制动弹簧113和第一线圈组件114。所述的第二制动部件12包括第二静铁芯121、第二动铁芯122、以及设置在第二静铁芯121和第二动铁芯122之间的第二制动弹簧123和第二线圈组件124。
30.所述的摩擦盘13和曳引轮3均套设在主轴21上且与主轴21同步转动，其中，摩擦盘13与主轴21通过花键连接。所述的第一线圈组件114和第二线圈组件124均通电时，第一静铁芯111和第一动铁芯112之间的气隙间形成有磁回路，产生电磁力，该电磁力克服第一制动弹簧113的弹簧力，使第一静铁芯111与第一动铁芯112对应吸合在一起。同样，所述第二静铁芯121和第二动铁芯122之间的气隙间也形成有磁回路，产生电磁力，该电磁力克服第二制动弹簧123的弹簧力，使第二静铁芯121与第二动铁芯122对应吸合在一起。此时摩擦盘13就随着主轴21转动而转动。当第一线圈组件114和第二线圈组件124两者之一通电时，另一制动部件仍会处于制动状态，此时，可检测该侧制动部件的工作状况。所述的第一线圈组件114和第二线圈组件124均断电时，第一制动弹簧113和第二制动弹簧123将压在第一动铁芯112和第二动铁芯122上，由第一动铁芯112和第二动铁芯122共同作用，与制动器安装面14相配合地夹持摩擦盘13，产生制动力矩，使摩擦盘13与主轴21停止转动，起到制动作用。
31.如图3所示，所述曳引轮3和电梯系统中的导向轮20上缠绕有钢丝绳30，所述钢丝绳30一端安装有轿厢40，另一端安装有对重50。电梯系统的运行通过控制器60来控制运行。所述主轴21上还安装有编码器15，所述编码器15用于检测电机转子或主轴21的运动情况，并将检测结果发送给控制器60，控制器60根据收到的信号驱动电梯正常运行。通过曳引轮3的旋转，轿厢40和对重50升高或降低。
32.继续见图4，本实施例中，所述摩擦盘13上具有直接加工在摩擦盘13上的内花键齿131，所述主轴21上具有直接加工在主轴21上的外花键齿211，所述的内花键齿131和外花键齿211相互配合，实现摩擦盘13与主轴21的花键连接。在电梯的使用过程中，主轴21上的外花键齿211和摩擦盘13上的内花键齿131经过摩擦会产生一定的齿间间隙l，如图6a所示，由于齿间间隙l的存在，在盘式制动器1制动时，主轴21相对于摩擦盘13可以转动，当如图6b中内花键齿131的左齿面与外花键齿211的左齿面相贴合时，就可以通过主轴21转动的角度α算出齿间间隙l。
33.继续见图3，当电梯休眠时，盘式制动器1处于制动状态，轿厢40为空轿厢，对重侧比轿厢侧重，所以内花键齿131和外花键齿211之间的齿间间隙l靠近轿厢40的一侧。如图3、图6a所示，给电机2上短时电流，该短时电流的大小由各型号电梯具体参数决定，只要其满足能使电机2产生大于主轴21空载静力矩从而使主轴21转动的驱动转矩，但该驱动转矩又小于盘式制动器1的制动力矩，即保证在齿间间隙l内，主轴21能够转动起来，当图6b中内花键齿131的左齿面与外花键齿211的左齿面相贴合时，主轴21按图6a箭头方向转动了α角，消除了齿间间隙l，驱动力矩无法克服制动力矩的作用而主轴21继续转动。给电机2上短时电流时，编码器15将主轴21转动的角度以波形信号发送给控制器60，当编码器15反馈的波形信号后期没有变化时，说明主轴21在转动消除齿间间隙l的α角后不再转动了，此时可停止给电机2上电，至于根据编码器15反馈的波形信号多长时间没有变化来决定停止给电机2上电，或者说给电机2上电多少时间足够使主轴21转动到无法继续转动，也是由各型号电梯测试后确定。所以短时电流的大小和上电时间均由各型号电梯具体情况来决定，最终满足的要求就是:给电机2上短时电流时，主轴21转动消除齿间间隙l。所以在电梯的控制器60中事
先输入确定的短时电流的大小和上电时间，检测时，编码器15将主轴21转动的角度情况传送给控制器60，这样控制器60就能根据编码器15的检测情况确定主轴21转动的角度α，再通过内置计算公式（1）算出花键节圆处的齿间间隙l的大小，公式（1）为：其中，r表示花键节圆半径，控制器60中事先输入节圆半径r。
34.经过多次检测并储存齿间间隙l的数值，可形成一条随着时间变化的间隙数据曲线。当测出的齿间间隙l超过规定值a时，说明摩擦盘13的内花键齿131已超出磨损极限，存在安全风险，控制器60发出预警信号，通知维修公司对摩擦盘13进行更换。
35.具体的，如图7所示，本发明所述的摩擦盘的花键齿的磨损检测方法包括如下步骤：s1、判断电梯是否处于休眠状态，如果是（y），则执行下一步骤，如果否（n），则程序结束；s2、给电机2上短时电流，使主轴21向轿厢40的一侧转动；s3、主轴21转动的角度α通过编码器15测出，编码器15将信号传送给控制器60；s4、控制器60根据编码器15输入的信号，计算出摩擦盘13的内花键齿131和主轴21的外花键齿211之间的齿间间隙l并存储；s5、比较齿间间隙l与规定值a，若l≥a，则发出更换摩擦盘13的预警信号，程序结束；若l＜a，则程序结束；所述步骤s2中，电机2上短时电流后就给主轴21一个转矩，足以使主轴21转动一定的角度α，如图6b中所示，所述外花键齿211的左齿面靠向内花键齿131的左齿面，外花键齿211转动的节圆线长就是齿间间隙l。
36.该检测方法可实现人工检测和定期自动检测。
37.在应用于人工检测的情况下，只要在控制器60上设置人工检测按钮，按下该人工检测按钮，电机2上电，电梯系统就能够按照上述步骤执行检测过程。如图8所示，人工检测的操作流程如下：s1’、按下控制器60上的人工检测按钮；s2、给电机2上短时电流，使主轴21向轿厢40一侧转动；s3、主轴21转动的角度α通过编码器15测出，编码器15将信号传送给控制器60；s4、控制器60根据编码器15的信号，计算出摩擦盘13的内花键齿131和主轴21的外花键齿211之间的齿间间隙l并存储；s5、比较齿间间隙l与规定值a，若l≥a，则发出更换摩擦盘13的预警信号，程序结束；若l＜a，则程序结束。
38.定期自动检测时，需要在控制器60内设置检测时间点，当时间到达该检测时间点时，给电机2上电，系统就能开始执行上述检测过程。如图9所示，具体流程如下：s1、判断电梯是否处于休眠状态，如果是（y），则执行下一步骤，如果否（n），则程序结束；s2’、判断电梯是否到达规定的检测时间点，如果是（y），则执行下一步骤，如果否（n），则程序结束；
s2、给电机2上短时电流，使主轴21向轿厢40一侧转动；s3、主轴21转动的角度α通过编码器15测出，编码器15将信号传送给控制器60；s4、控制器60通过编码器15的信号计算出内花键齿131和外花键齿211之间的齿间间隙l并存储；s5、比较间隙l与规定值a，若l≥a，则发出更换摩擦盘13的预警信号，程序结束；若l＜a，则程序结束。
39.更进一步的，将每次检测的数据整理形成间隙l的变化曲线图，这样就可预估摩擦盘13的使用寿命，留下宝贵的数据，为后续进一步的研究作参考。
40.这里采用的是两个制动部件对应同一块摩擦盘的制动器结构为例，对于别的盘式制动器，只要是制动器的摩擦盘与曳引机主轴是花键配合的都可采用编码器检测主轴转动角度的方法来检测摩擦盘的花键齿是否磨损。