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(1沈陽藍光驅(qū)動技術(shù)有限公司，遼寧沈陽 110180;2沈陽華譽地源熱泵供熱有限公司，遼寧沈陽 110000)

0 引言

目前，永磁同步電機因其節(jié)能環(huán)保的特點，已經(jīng)成為電梯驅(qū)動的首選，又稱曳引機，制動器是電梯曳引機的重要安全部件，其性能直接影響電梯的安全運行，制動器制動響應(yīng)時間是制動器斷電到制動力矩達到額定值的時間,制動器制動響應(yīng)時間不應(yīng)大于0.5s[1]，并且，在電梯轎廂意外移動保護裝置的型式試驗中，制動器作為制停部件，其響應(yīng)時間將影響制停距離[2]，微動開關(guān)作為制動器重要部件，其工作穩(wěn)定性是曳引機的重要性能指標(biāo)。

現(xiàn)有制動器在做型式試驗時，常常以微動開關(guān)的觸發(fā)時間作為制動響應(yīng)時間，其實際制動響應(yīng)時間可能并不滿足國標(biāo)要求，并且，制動器在實際運行中，其微動開關(guān)工作不穩(wěn)定，常出現(xiàn)報錯情況，嚴(yán)重影響電梯運行，為了解決上述問題，對制動器和微動開關(guān)的結(jié)構(gòu)以及工作原理進行了深入的分析研究，設(shè)計出一種結(jié)構(gòu)優(yōu)化的盤式制動器，其結(jié)構(gòu)特點為制動彈簧和導(dǎo)向元件同軸布置，電磁氣隙固定，并配置了更合理的微動開關(guān)和觸發(fā)機構(gòu)，通過設(shè)計實驗，對比現(xiàn)有制動器和新型制動器的相關(guān)參數(shù)，確定優(yōu)化結(jié)果。

1 制動器構(gòu)型設(shè)計與三維建模

新型制動器主要包括電樞、線圈、銜鐵、彈簧、圓柱銷、減震墊和制動盤組件，其中彈簧和制動盤組件組成制動元件，圓柱銷是導(dǎo)向元件，減震墊是減震元件。新型制動器電磁氣隙固定，微動開關(guān)直接安裝在電樞上，在銜鐵上安裝了微動開關(guān)觸發(fā)機構(gòu)，隨著銜鐵反復(fù)動作，微動開關(guān)直接完成通斷動作，無需預(yù)壓開關(guān)或使用放大機構(gòu)。

1.1 制動、減震和導(dǎo)向元件構(gòu)型設(shè)計

盤式制動器在電樞上設(shè)有安裝孔，線圈槽和其它功能性槽孔，用于布置制動、減震和導(dǎo)向元件，減震元件一般根據(jù)電樞本身的形狀，沿電樞邊緣均勻布置，可達到最佳減震效果，保持銜鐵動作的協(xié)調(diào)一致性，在現(xiàn)有制動器中，為減小附加力矩，一般以導(dǎo)向元件為中心均勻布置彈簧，斷電情況下，銜鐵在多根彈簧的作用下，流暢動作，減少對制動響應(yīng)時間的影響，但受限于電樞上剩余的可利用空間，按現(xiàn)有構(gòu)型會增加設(shè)計難度，很難達到最佳效果，該新型結(jié)構(gòu)采用大規(guī)格彈簧，導(dǎo)向元件與彈簧同軸布置，理論上完全消除了附加力矩，完美得解決了附加力矩和構(gòu)型困難的問題，較之現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，銜鐵動作更流暢，制動響應(yīng)時間更短。

新型盤式制動器整體結(jié)構(gòu)如圖1所示，制動、減震和導(dǎo)向元件構(gòu)型如圖2所示。

圖1 整體結(jié)構(gòu)

圖2 構(gòu)型

1.2 微動開關(guān)選用和觸發(fā)機構(gòu)

一般微動開關(guān)固定在電樞上方，觸發(fā)機構(gòu)固定在銜鐵上方，觸發(fā)機構(gòu)通常為螺釘加安裝塊結(jié)構(gòu)，通過旋轉(zhuǎn)螺釘與微動開關(guān)接觸或完成預(yù)壓，安裝調(diào)試完成后固定螺釘即可。

現(xiàn)有曳引機用盤式制動器，通常選用歐姆龍SS-5型微動開關(guān)，其優(yōu)點是價格低廉、體積小、節(jié)省安裝空間，但其0.5mm的最大預(yù)行程相對于0.35mm～0.5mm的電磁氣隙而言，安裝調(diào)試時，需要預(yù)壓微動開關(guān)或者使用放大機構(gòu)，才能保證微動開關(guān)正常工作。如果預(yù)壓，在實際調(diào)試過程中，限于開關(guān)按鈕的弧面，以及受到最大0.1的行程差限制，需人工反復(fù)調(diào)節(jié)，效率極低；如使用放大機構(gòu)，雖解決了調(diào)節(jié)效率低的問題，因多了一級傳遞機構(gòu)，會存在不穩(wěn)定性因素，增加售后維修機率，并且SS-5的最小過行程是0.5mm,預(yù)壓或者使用放大機構(gòu)的情況下，微動開關(guān)內(nèi)部彈片結(jié)構(gòu)在動作方向的變形量能夠達到0.7mm，占極限變形量的70%，將極大地縮短微動開關(guān)的使用壽命。該新型結(jié)構(gòu)采用Z-15HD-B彈簧短柱塞型微動開關(guān)，最大預(yù)行程為0.3mm，驅(qū)動桿為金屬材質(zhì)，接觸面為平面，安裝調(diào)節(jié)時頂桿螺釘接觸驅(qū)動桿后，固定螺釘即可，較之現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，雖直接增加了材料成本，但安裝簡單方便，穩(wěn)定性高，使用壽命長，大幅降低了售后維修的風(fēng)險和成本。

微動開關(guān)觸發(fā)結(jié)構(gòu)如圖3所示，兩種微動開關(guān)主要參數(shù)見表1。

圖3 微動開關(guān)觸發(fā)結(jié)構(gòu)

SS-5Z-15HD-B最大預(yù)行程(mm)0.50.3最小過行程(mm)0.51.6最大行程差(mm)0.10.025

2 對比試驗

為驗證優(yōu)化效果，設(shè)計了兩個試驗，以獲得制動器制動響應(yīng)時間和微動開關(guān)連續(xù)通斷次數(shù)。

試驗一：將現(xiàn)有盤式制動器和新型盤式制動器分別安裝在曳引機上，通過對拖試驗，用示波器測試從制動器斷電開始，制動力矩達到2.5倍主機額定轉(zhuǎn)矩的時間，即制動器制動響應(yīng)時間，響應(yīng)時間由兩部分組成，一是銜鐵動作時間，二是摩擦副產(chǎn)生額定制動力矩的時間，在現(xiàn)有制動器和新型制動器摩擦副條件相同的情況下，響應(yīng)時間越短，表明銜鐵動作時間越短，動作更順暢，測試的響應(yīng)時間如圖4和圖5所示。

圖4 現(xiàn)有制動器制動響應(yīng)時間

圖5 新型制動器制動響應(yīng)時間

試驗二：將現(xiàn)有盤式制動器和新型盤式制動器分別安裝在曳引機上，測微動開關(guān)連續(xù)通斷的次數(shù)，次數(shù)超過2000000次為合格，次數(shù)越多代表微動開關(guān)機構(gòu)越穩(wěn)定，測試數(shù)據(jù)如圖6所示，其中通道8為現(xiàn)有盤式制動器微動開關(guān)通斷次數(shù)，中途報錯，累計連續(xù)通斷次數(shù)為978945次，通道7為新型盤式制動器微動開關(guān)通斷次數(shù)，截至統(tǒng)計時，連續(xù)通斷次數(shù)達到3028960次，次數(shù)達標(biāo)，開關(guān)運行更加穩(wěn)定。試驗數(shù)據(jù)的對比表格見表2。

表2 試驗對比數(shù)據(jù)

圖6 開關(guān)連續(xù)通斷次數(shù)

3 結(jié)語

(1)分析制動器的結(jié)構(gòu)和工作原理，影響制動響應(yīng)時間的主要原因是銜鐵動作不協(xié)調(diào)，制動彈簧和導(dǎo)向元件之間產(chǎn)生的附加力矩是關(guān)鍵因素，該新型制動器采用制動彈簧和導(dǎo)向元件同軸布置，消除了附加力矩，通過對比試驗，驗證了新型制動器制動響應(yīng)時間更短；

(2)研究微動開關(guān)技術(shù)參數(shù)和觸發(fā)機制，預(yù)行程與電磁氣隙匹配程度決定微動開關(guān)安裝調(diào)試和工作穩(wěn)定性，該新型制動器采用預(yù)行程0.3mm的Z-15HD-B的微動開關(guān)，匹配0.35mm～0.5mm的電磁氣隙，無需預(yù)壓微動開關(guān)或者使用放大機構(gòu)，提高了裝配效率和工作穩(wěn)定性，通過對比試驗，新型制動器微動開關(guān)連續(xù)通斷次數(shù)遠大于現(xiàn)有制動器，工作穩(wěn)定性獲得較大提升。

[1] GB/T 24478—2009電梯曳引機[S].

[2] GB/T 7588.2.電梯制造與安裝安全規(guī)范，第2部分：電梯部件的設(shè)計原則、計算和檢驗[S].