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(1沈陽藍(lán)光驅(qū)動技術(shù)有限公司,遼寧沈陽 110180;2沈陽華譽(yù)地源熱泵供熱有限公司,遼寧沈陽 110000)
目前,永磁同步電機(jī)因其節(jié)能環(huán)保的特點(diǎn),已經(jīng)成為電梯驅(qū)動的首選,又稱曳引機(jī),制動器是電梯曳引機(jī)的重要安全部件,其性能直接影響電梯的安全運(yùn)行,制動器制動響應(yīng)時間是制動器斷電到制動力矩達(dá)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(hù)裝置的型式試驗(yàn)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(jī)的重要性能指標(biāo)。
現(xiàn)有制動器在做型式試驗(yàn)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(shí)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(shí)際運(yùn)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(yùn)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(jìn)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(diǎn)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(jī)構(gòu),通過設(shè)計實(shí)驗(yàn),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。
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(jī)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(jī)構(gòu)。
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(dá)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(dá)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
一般微動開關(guān)固定在電樞上方,觸發(fā)機(jī)構(gòu)固定在銜鐵上方,觸發(fā)機(jī)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(jī)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(diǎn)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(jī)構(gòu),才能保證微動開關(guān)正常工作。如果預(yù)壓,在實(shí)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(jī)構(gòu),雖解決了調(diào)節(jié)效率低的問題,因多了一級傳遞機(jī)構(gòu),會存在不穩(wěn)定性因素,增加售后維修機(jī)率,并且SS-5的最小過行程是0.5mm,預(yù)壓或者使用放大機(jī)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(dá)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
為驗(yàn)證優(yōu)化效果,設(shè)計了兩個試驗(yàn),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(yàn)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(jī)上,通過對拖試驗(yàn),用示波器測試從制動器斷電開始,制動力矩達(dá)到2.5倍主機(jī)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(yàn)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(jī)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(jī)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(dá)到3028960次,次數(shù)達(dá)標(biāo),開關(guān)運(yùn)行更加穩(wěn)定。試驗(yàn)數(shù)據(jù)的對比表格見表2。
表2 試驗(yàn)對比數(shù)據(jù)
圖6 開關(guān)連續(xù)通斷次數(shù)
(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(yàn),驗(yàn)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(jī)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(jī)構(gòu),提高了裝配效率和工作穩(wěn)定性,通過對比試驗(yàn),新型制動器微動開關(guān)連續(xù)通斷次數(shù)遠(yuǎn)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(jī)[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(yàn)[S].