專利名稱：：橋式起重機起升機構下降制動距離檢測裝置和方法
技術領域：
：本發明屬距離檢測儀
技術領域：
，特別是涉及一種橋式起重機起升機構下降制動距離檢測裝置和方法。技術背景制動器是保證起重機械安全正常工作的重要部件。在吊運作業中，制動器被用來防止懸吊的物品下落，防止起重機在風力作用下的滑移；或使運轉著的機構降低速度，直至最終停止運行。制動器的制動距離與安全生產有著極其緊密而重要的聯系，它是確保安全生產不可忽視的極為重要的環節。起重機的整機性能試驗項目和型式試驗項目都要求我們能正確科學地對制動器的制動距離進行檢測。GB/T14405-1993《通用橋式起重機》；GB/T14406-1993《通用門式起重機》；JB/T1306-1994《電動單梁起重機》；和JB/T2603-1994《電動單梁懸掛起重機》等標準中己明確闡明起重機起升機構的制動距離是作為合格產品的考核項目，并給出了相應的合格指標要求。長期以來，由于測試技術上的原因，致使此項數據無法做到正確測試，以至于制造、安裝、維修、保養和使用單位無力來完成制動器安裝后制動性能的正確調整，使得制動器抱閘的松緊調節難以用制動距離來衡量，導致制動距離這一檢測項目一直處于無專用檢測儀器的缺位狀態。
發明內容本發明所要解決的技術問題是提供一種能在橋式起重機不拆卸任何整體部件，正常使用的前提下，迅速正確地檢測出起重機起升機構在低速下降運行時，在額定負載作用下，制動器在制動過程中起升機構由于吊重物的位能作用向下滑行的移動距離--下降制動距離的檢測裝置。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是提供一種橋式哮重機起升機構下降制動距離檢測裝置，包括制動器斷電感應器感應檢測制動器控制電源斷電瞬間所形成的觸發信號；數字式傳感器與鋼絲繩巻筒相接觸并發出的脈沖信號；計量裝置接受來自觸發信號后的傳感器脈沖信號并加以計量和顯示；誤差勘誤裝置排除由繩槽寬度、繩槽深度和鋼絲繩直徑帶來的測量誤差。所述的制動器斷電感應器由制動器電源、電能感應器、信號處理器、電平觸發器串接組成。所述的數字式傳感器由采樣滾輪、數字傳感器、兩相脈長發送器、信號增益器、串接組成。所述的裝置內部裝有能保證正常使用的蓄電池。所述的計量裝置包括長度計量器和距離顯示器。所述的裝置的外殼面板包括(a)計數顯示窗——由成品的高速計數器來構成；用來顯示制動器斷電后被檢測到巻筒的滑行距離或對應的脈沖數；(b)電源開關自鎖按鈕——用來控制本檢測儀工作時的電源，按下自鎖為接通電源；(C)電源指示燈——當電源開關按下電源被接通時電源指示燈亮；(d)電源容量按鈕——當按下一次電源容量按鈕時，電源容量指示燈會顯示檢測儀內部電池存儲的容量情況；(e)電源容量指示燈一一顯示當前檢測儀內部電池容量存儲的狀況，有四盞燈組成；最左端一盞為紅色，單獨亮時表示一定要充電了；其余右端三盞為綠色；四盞全亮時表示電源充足，從左到右依此亮起三盞、二盞表示存儲的電源在減弱；-(f)電壓觸發自鎖按鈕——當后面板上的選擇開關置于電壓位置時按下本按鈕以檢査觸發控制是否正常；(g)電壓觸發指示燈——當后面板上的選擇開關置于電壓位置時電壓觸發指示燈亮；當電壓觸發自鎖按鈕按下時電壓觸發指示燈滅，表示觸發控制正常；當制動器通電時電壓觸發指示燈也滅；(h)電流觸發自鎖按鈕——當后面板上的選擇開關置于電流位置時按下電流觸發自鎖按鈕以檢查觸發控制是否正常；(i)電流觸發指示燈——當后面板上的選擇開關置于電流位置時電流觸發指示燈亮；當電流觸發自鎖按鈕按下時電流觸發指示燈滅，表示觸發控制正常；當制動器通電時電流觸發指示燈也滅；(j)電流檢測指示燈一一當后面板上的選擇開關置于電流位置時，并在后面板的電流檢測插座上插入電流觸發用電流感應器后，電流檢測指示燈亮，表示感應器已被接通；(k)巻筒信號l燈——表示來自巻筒傳感器的第一路檢測信號，以閃爍表示已送入；(1)巻筒信號2燈一一表示來自巻筒傳感器的第二路檢測信號，以閃爍表示已送入；信號1和信號2在電路上相差90度；(m)記錄信號1燈——表示來自巻筒信號1的脈沖已送入計數器一號輸入端；(n)記錄信號2燈——表示來自巻筒信號2的脈沖已送入計數器二號輸入端；當按下電壓觸發或電流觸發自鎖按鈕時記錄信號1燈和記錄信號2燈同時熄滅，表示二路通道工作正常；(0)計數換相自鎖按鈕——由于計數器具有正負顯示功能，在一般情況下假定下降為正，上升為負的話，那么在測試現場很容易地用此按鈕來切換到假定狀況；(p)計數鎖定自鎖按鈕——當下滑制動距離檢測完后為保持數據的準確可以用此鎖定按鈕將計數值保持鎖定住，以免變動；(q)復位按鈕——當巻筒在下降一檔穩定運行時，必須用復位按鈕將計數器上的值清除，以保證準確地測出制動器回零后的制動距離。一種橋式起重機起升機構下降制動距離檢測方法，包括下列步驟(1)用游標卡尺測得鋼絲繩直徑、起升機構巻筒上繩槽寬度和深度，用秒表和直尺的配合或測速儀測得額定的起升速度，用目視觀測吊鉤滑輪組倍率數，將這些數據輸入誤差勘誤裝置；(2)整機屏幕將顯示"額定脈沖數"、"下滑系數"和"額定下降制動距離數"的值，將其中的"下滑系數"值置入預置比例PS.AX項中，選定好dp項顯示值的小數點位置；(3)根據制動器工作電源的種類，選擇電壓或電流觸發的連接線；(4)打開電流變送器的上半圓，套住制動器供電電纜后蓋緊擰上；把帶有圓盤的傳感器固定在表座支撐桿上，使圓盤緊靠在鋼繩巻筒平整圓周面處，擰上磁性開關，固定好表座；(5)當傳感器上的圓盤跟隨巻筒一起轉動時，按下前面板上的復位按鈕，顯示器清零；當手柄從抵擋回到零位時，顯示器就會顯示出制動過程中巻筒旋轉移動的距離，即起升機構上吊鉤的下降制動距離值。所述的步驟(2)采用下降制動距離對應的脈沖數，其預置比例PS.AX項設置為1,dp項設為整數。所述的步驟(3)中若是電壓，則選用三芯連接線，將其一端上的夾子夾住制動器接線盒內的二個接電端子，另一端插座插入檢測儀后面板上對應的三芯插孔中；若是大電流，則選用四芯連接線，一端連接在電流變送器盒的插孔中，另一端連接在檢測儀后面板上對應的四芯插孔中。系統原理設計主要是圍繞本測試儀器所要完成的功能和性能的要求構思整體電路所具備和配備的單元進行展開。它主要由感應電路、傳感電路、計量電路、工作電源等單元所構成。其構成框圖如圖3所示。圖中各單元的設計要求是完成其各自不同的功能。感應電路設計主要是完成制動器控制電源斷電信號的捕捉。這也是本課題研究中需要解決的兩大技術難題之一。對此我們必須從起重機現場使用的角度出發，對各類供電性能的制動器都要有所考慮。在起重機上所用的制動器供電形式有交流和直流二種類型。交流型的有AC380V和AC220V，直流型的有電壓型和電流型。電壓型的為直流DC110V和DC220V，電流型的為直流幾十安培到上千安培，因此對斷電瞬間點的捕捉就必須考慮以上各種供電情況。這就要求我們在設計捕捉起始時間電路時必須綜合考慮制動器供電電源的性質，對每一種不同電源要按其特性進行符合其本身的特點進行捕捉，據此設計電路的形式如圖4所示。由圖可以看到，各種類型的供電形式需要經過各種不同類型的電路轉換，但最終都被轉換成直流電壓形式。而這個統一的直流電壓要能夠跟隨外施激勵的突變而發生突變，這一突變就是制動器斷電瞬間點的信號，它能形成感應電路的起始點時間信號，這就是測試儀器所需要的控制開始計數的觸發信號。傳感電路的設計主要是圍繞著能準確、完整地將巻筒向某一方向轉動的滑行信號采集進測試系統中。對于下滑制動距離的檢測需要根據被測對象的物理量和測試精度的要求而進行。下滑制動距離是以長度計量的，單位為mm，它的精度根據設計要求應控制在O.imm水平上。在制動過程中，當重物掛在吊鉤上拉著鋼絲繩使巻筒一起向下滾動旋轉時，巻筒相對于制動器失電瞬間開始到產生了一段旋轉滑行后停止，形成一段滑行弧長，這段滑行弧長在標準范圍內反映在吊鉤上其要求不能超過約9250mm。根據測試精度要求，我們選定了每轉為6000個脈沖數的傳感器。為了保證測試精度，每一脈沖對應于弧長的精度應該為0.lmm，這是相對于鋼絲繩巻筒的直接精度。由于吊鉤滑輪組的倍率存在于1到10的可能性，因此反映到吊鉤上真正的制動距離還要除于1到10的系數，所以說本測試儀的最低精度應為0.lmm，隨著吊鉤滑輪組倍率的提高而相應提高，對于吊鉤部位的9mra到250mm下降制動距離已經足夠了。當圓盤周長設計成600mm時，則一圈6000脈沖數的每一個脈沖就相當于0.lmm的弧長，對應的圓盤直徑應為191mm。因此，用直徑為191mm的圓盤與6000脈沖的傳感器聯在一起，作為檢測儀器傳感部分的組件，用圓盤緊靠鋼絲繩巻筒將旋轉滑行距離送入傳感單元，然后進行數字電路的處理，可以最終完成對起重機下滑制動的測量工作。計量電路的設計主要是考慮怎樣正確有效地將觸發信號以后的有效脈沖記錄下來，并將其轉換成所對應的下滑距離或脈沖數顯示出來。傳感電路連同計量電路的設計如圖5所示。圖5中連接在傳感器上的圓盤將弧長距離轉換成傳感電路能夠輸出的超前和滯后的兩路數字信號。由于這兩路信號電平較低對后級處理不利，所以有必要用信號增益的方法來抬高電平的等級，這樣做是為后級計量長度提供必要的條件。在實際測量中，由于鋼絲繩本身存在彈性作用，在制動器將鋼絲繩巻筒制動停住后的瞬間有可能會產生巻筒來回擺動的可能。此時若采用單獨一路數字信號進行計量長度的話，就有可能產生無正反方向的連續累加計長，這樣一來就會大大增加測量誤差。為了克服這一問題，我們采用如圖所示的超前、滯后兩路脈沖信號的方法，當超前脈沖超前于滯后脈沖時，計量電路只做加法計數；當超前脈沖滯后于滯后脈沖時，計量電路只做減法計數，直至擺動趨于穩定停留在某一數值上。這樣就克服了巻筒來回擺動所造成的連續單方向計量的可能，從而保證了測試的正確性。考慮到傳感器圓盤緊靠鋼絲繩巻筒旋轉時的下降方向的隨機性，在現場如果假定下降方向為正的話，那么就可以通過裝置的機箱前面板上計數換相按鈕來加以轉換設定，這樣就大大方便了現場的測試工作。誤差勘誤設計是考慮由于鋼絲繩巻筒上繩槽的螺旋形狀等因素對長度計量產生的測量誤差所設計的。由于傳感器圓盤緊靠在巻筒上跟隨一起旋轉是作圓周運動的，而鋼絲繩是盤繞在巻筒的繩槽內成螺旋形，在起升和下降時鋼絲繩也是成螺旋形收放的。由于鋼絲繩直徑和繩槽寬度的原因，在收放過程中繩芯中心線的運行距離與巻筒圓周表面的展開長度存在大于、等于和小于的三種情況，同時考慮到繩槽節距的因素，它還要長一些。因此，下降制動距離檢測中應綜合考慮這些產生誤差的因素。而滑輪組倍率在其中只是起到縮小倍數的關系，因此正確的下降制動距離L與這些因素有著極其緊密的關系，它是它們的函數，即L-f(d)，r,1，n)(其中L為下降制動距離；cj)為鋼絲繩直徑；r為繩槽深度；l為繩槽節距；n為滑輪組倍率)。如果用硬件來克服這些誤差因素的話，將要設計一套能跟隨繩槽移動的隨動裝置，而且還得考慮繩槽深度的因素，這樣就使工作復雜了。為了克服這一難題，我們采用了通過計算機軟件來解決這一問題的方法。為此編制了"起重機下降制動距離檢測"的運用軟件，從而大大簡化了設計、制作等工作。在檢測前我們可以先利用這一軟件，輸入要檢測起重機的額定起升速度、起升機構鋼絲繩直徑、巻筒繩槽深度、繩槽節距以及起升機構滑輪組倍率，該軟件就能給出額定條件下制動時的額定下滑距離，這也就是下滑距離的最大允許值。同時也能得知下滑距離所對應的額定脈沖數和下滑系數。這樣就可以在檢測前做到心中有數，有的放矢地進行檢測工作。在實際的測量時只要對儀器先設置好下滑系數，測量中就能得到實測的下滑距離。整機結構設計主要是以攜帶方便，操作簡單為原則進行。因此考慮到現場檢測、使用的靈活性，將檢測儀的供電電源設計成蓄電形式，為各單元提供足夠的電源。在使用前只要先充足蓄電池電能，現場檢測時就能保證測試工作的順利進行。機箱外殼設計分為前后面板。前面板主要是操作部分，后面板主要是輸入部分。整機機箱設計如圖7所示。起重機起升機構在額定負載作用下制動器的制動距離檢測國家相關標準已經明確定義了測試規范對吊鉤起重機，起吊物在下降制動時的制動距離(控制器在下降速度最低檔穩定運行，拉回零位后，從制動器斷電至重物停止時的下滑距離)應不大于lmin內穩定起升距離的1/65。這里面包含有兩個要點，一是制動器斷電瞬間點的捕捉；二是此后下滑距離的測量，因此我們必須圍繞這兩點去進行研究和開發這套檢測裝置。瞬間點捕捉可以通過感應器獲得，而下滑距離的測量則是要通過數字式傳感器將起升機構鋼絲繩巻筒相對應于吊鉤重物下滑距離的脈沖個數轉換成滑動弧長來取得，其原理框圖如圖l所示。考慮到目前國家標準范圍內的吊鉤起重機在起重量為250t以內時，主起升機構的起升速度一般在0.6316m/niin之間，標準提出的要求是對吊鉤起重機起吊額定重物在下降制動時的制動距離應不大于lmin內穩定起升距離的1/65。從理論上說，linin內穩定起升距離即可視為額定起升速度。換言之，額定起升速度的1/65就是起重機的下降制動距離的最大值。因此可以換算出250t以內起重機主起升機構的下降制動距離范圍應在9.69246mm之間，約為9250mm。對于起重機的下降制動距離下限9隱的顯示精度能在0.l腦以上能滿足測試要求了；它的上限250mm若誤差控制在2.5mm以內也能滿足工況要求了，因此該裝置能達到1%的測試精度是具有實際意義的。另外，我們還必須考慮到將傳感裝置隨巻筒上繩槽軌跡而運行，這樣就可以排除不同噸位的巻筒繩槽深度不同所帶來的測量誤差，用計量修整系數來排除鋼絲繩直徑帶來的測量誤差，從而提高系統測量的準確性。本檢測儀具有電壓和電流兩種觸發信號功能，制動器采用電壓觸發相對于電流觸發所占的比例要來得多得多。但是在某些場合，尤其是在直流電動機驅動大噸位起重機的主起升機構中，往往采用的是低電壓大電流的直流制動器。視電機容量的不同，制動器的工作電流有幾十安培到上千安培不等的情況。對于這種情況就必須通過試驗室的試驗與測試，來完成和保證觸發電路的可靠工作。對此，不管工作電流的大小有多少，我們都可以通過電流變送器的形式將大小不等的電流轉換成統一的4mA20mA直流電流輸出的弱電形式，然后通過電流信號隔離放大器將該范圍內的電流轉換成05V的輸出電壓，從而完成前級電流變送器的大電流轉變為后級數字電路可以處理的弱電電壓。它們的電路連接如圖6所示。對于300A的變送器，根據其自身的特性，我們在實驗室來尋找可以模擬的形態來調試后級的電路參數。對于電流變送器的輸入輸出特性參數有如下表一關系輸入電流(A)0.00030.00090.000150.000210.000270.000300.000輸出電流4.015.538.74511.96515.1718.38519.995(mA)根據上述表中的數據可以列出變送器輸入和輸出的關系式。因為"^zzU謂-楊=薩8x2—xl300.000-0.000所以有少=4.01+=4.01+0.05328;c其中X—表示變送器輸入端的電流(A);y—表示表示變送器輸出端的電流(mA);這就是上表給出的對應的函數關系式。它對我們在實驗室模擬電路分析電流信號隔離放大器的工作情況很有幫助。為了尋找電流信號隔離放大器在何種情況下能夠推動后級門電路的動作，我們在放大器的輸入端接入一個可調式穩壓電源，經限流電阻組成的模擬電路，用調節穩壓源輸出電壓的大小來達到對放大器輸入端電流4mA20mA的變化，其間對放大器的可調電阻W4作改變，觀察其對最終計數器的影響情況。我們把試驗情況匯總于下表二表二<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>通過試驗從上表中我們可以對放大器得出如下結論:(1)當放大器的輸入端只提供4mA的電流時，串接在其回路中的電流檢測發光二級管D2和電流觸發計數控制門電平指示發光二級管D3均被點亮，計數器處于可計數狀態。對照表一可以看到4raA時對應的輸入電流為0A，即制動器處于斷電狀態。(2)當調節穩壓源的電壓，給放大器的輸入端提供8mA的電流時，電流檢測發光二級管D2更亮，電流觸發計數控制門電平指示發光二級管D3熄滅，計數器處于不可計數狀態，說明計數器被封鎖，相當于制動器己通電。(3)當調節放大器的外接可變電阻器的阻值變小時，使得電流觸發計數控制門電平指示發光二級管D3熄滅的放大器輸入端的電流在提高，對應的134.4k時為9mA，83.6k時為10.73mA，相當于電流變送器能關斷計數器工作的電流在增加，也就是要求制動器的工作電流在增加。(4)當確定放大器的外接可變電阻器的阻值為196.2k時，對放大器的輸入端提供8mA的模擬電流，此時電流檢測發光二級管D2更亮，電流觸發計數控制門電平指示發光二級管D3熄滅，計數器正好處于不可計數狀態，說明計數器被封鎖，相當于制動器此時的工作電流正好起到封鎖計數器工作的作用。此時的封鎖電流可以通過上述函數公式求得。因為電流變送器輸入與輸出的函數關系式為少=4.01+Ax=4.01+0.05328x可以通過變換公式求得x對應于;;的值。即<formula>formulaseeoriginaldocumentpage13</formula>當已知^=8附^4時，則有<formula>formulaseeoriginaldocumentpage13</formula>這表示當選擇的制動器工作電流大于74.88A時，后續放大器才能工作，計數器才能在制動器通電時停止計數，失電時進行計數。(5)電流變送器的合理選擇。計數器不能計數的制動器工作電流為74.88A，而變送器的滿度量程為300A，占滿量程的百分比為24.96°/。，約為25%。這就是說，制動器的工作電流必須大于電流變送器25%的滿量程值。或者說變送器的滿量程必須小于制動器工作電流的4倍。對于300A的變送器，要求制動器的工作電流不小于75A，所以400A制動器電流足以使觸發計數器電路可靠地工作。對下降制動距離檢測儀的標定試驗，是在調整了計數器后進行。在一個直徑為315.5mni可以轉動的輪表面上，用鋼針劃出一條平行于軸心的直線。把裝上轉盤的傳感器固定住，將轉盤緊靠在轉動輪上，輕輕旋轉輪子，將指針對準該直線，對儀器進行清零操作。勻速轉動輪子一周直到指針再次對準直線，記錄下測試儀上讀數；同樣操作返回一周記錄下測試儀上的讀數。正反各進行十次，全部讀數記錄見下表<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>平9911.7-9911.6-O.050.15均由計算可以得到315.5mm直徑的圓周長為C=315.5X3.1416=991.1748(mm)，取991.175咖。由于0.l國對應于1個脈沖數，所以991.175mm應該對應于9911.75個脈沖數。從表中可以看到正轉一周的平均脈沖數為9911.7，它的絕對誤差為-0.05脈沖，相當于-O.005mm誤差；返回一周的平均脈沖數為-9911.6，它的絕對誤差為0.15脈沖，相當于0.015mm誤差，這些都是實測值相對于理論值的誤差。在實際計量中0.7個脈沖可能計為1個脈沖數，也有可能計為O個脈沖數，同理-0.6個脈沖可能計為-1個脈沖數，也有可能計為0個脈沖，所以真正的測量誤差應該為±1個脈沖數，對應于圓弧長應該是在士O.Iran之間。由此可見本儀器的測量平均誤差取決于數字量的量化誤差。檢測儀的測量顯示精度主要取決于計數器的顯示精度。技術性能指標指示顯示器的顯示范圍在-1999999999之間。它的小數位可設定在0.000000000(五位整數)之間，對于測量標準范圍內的下降制動距離9mmm到250mm之間，儀器顯示的小數位可設定為00.000和000.00，由此可見儀器的測量顯示精度小數點位數根據需要可調整在3位或2位上，它比本項目最初提出的測量精度1%要高上2到1個數量級，所以測量精度完全可以得到保證。本發明的關鍵技術在于1、制動距離的起點——制動器斷電時刻就是制動開始的起始點。為了保證現場起重機的安全性能，我們提出了對在用起重機不拆卸任何部件、器件進行現場實地檢測的要求，因此我們必須將制動器電源斷電信號感應并轉換成相應的觸發信號，使長度計量裝置能夠接受到開始計數的信號。2、制動距離的記錄——起升機構在下降低速穩定運行時，當操作者的控制手柄回到零位時制動器就應自動斷電。由于制動器的機械結構傳遞需要一個過程，才能使制動器抱閘接觸到制動輪并抱住，這個過渡過程就是制動器的響應過程。由于存在這個響應上的過渡過程，使得吊鉤上的重物會向下墜落，由于鋼絲繩的牽引和起升傳動機構本身的機械慣性，造成了在額定載荷重力作用下產生了鋼絲繩巻筒滾動滑移，通過鋼絲繩傳遞到吊鉤，從而形成了相對應的向下移動距離。為此我們可以通過數字傳感技術將滾動距離用弧長脈沖信號來表示，從而就可以解決下滑制動距離的測量問題。有益效果本發明是為橋式起重機升降機構下降制動距離的檢測而專門設計的，它對制動器的調整給出了定量分析的可能。本發明可以對制動器單個進行調整，使每個受力指標既達到國家安全標準，又能均衡，整體運行時趨于平均分配。此外，利用該裝置還可以拓展對其它形式的起重機械(如門式起重機、電動單梁起重機、電動單梁懸掛起重機、流動式起重機等)的各種運行機構的滑行距離、速度等物理量進行檢測，為所有與起重機械有關的制造單位的產品出廠檢驗，安裝、維修、保養單位、使用單位以及檢驗機構單位的檢驗工作提供了專業的測試手段。本發明能合理選擇測試部位，充分利用傳感器技術，精確測量起升機構重物下降時的制動距離。為起重機的整機性能考核、型式試驗考核和在用起重機的安全性能檢驗提供一種定量的測試裝置，為評估制動器的制動性能及其調節狀況提出科學依據。圖1為本發明原理圖。圖2為本發明裝置構成圖。圖3為系統構成圖。圖4為感應電路框圖。圖5為感應電路和計量電路框圖。圖6為電流觸發電路。圖7為整機機箱圖。圖7中l一計數顯示窗2—電源開關自鎖按鈕3—電源指示燈4一電源容量按鈕5—電源容量指示燈6—電壓觸發自鎖按鈕7—電壓觸發指示燈8—電流觸發自鎖按鈕9一電流觸發指示燈IO—電流檢測指示燈11—巻筒信號l燈12—巻筒信號2燈13—記錄信號l燈14一記錄信號2燈15—計數換相自鎖按鈕16—計數鎖定自鎖按鈕17_復位按鈕具體實施例方式下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。本裝置主要由感應電路、傳感電路、計量電路、工作電源等單元所構成。其構成框圖如圖3所示。圖中各單元的設計要求是完成其各自不同的功能。感應電路主要是完成制動器控制電源斷電信號的捕捉。在起重機上所用的制動器供電形式有交流和直流二種類型。交流型的有AC380V和AC220V，直流型的有電壓型和電流型。電壓型的為直流DC110V和DC220V，電流型的為直流幾十安培到上千安培，因此對斷電瞬間點的捕捉就必須考慮以上各種供電情況，其電路的形式如圖4所示。由圖可以看到，各種類型的供電形式需要經過各種不同類型的電路轉換，但最終都被轉換成直流電壓形式。而這個統一的直流電壓要能夠跟隨外施激勵的突變而發生突變，這一突變就是制動器斷電瞬間點的信號，它能形成感應電路的起始點時間信號，這就是測試儀器所需要的控制開始計數的觸發信號。傳感電路主要是圍繞著能準確、完整地將巻筒向某一方向轉動的滑行信號采集進測試系統中。用直徑為191mm的圓盤與6000脈沖的傳感器聯在一起，作為檢測儀器傳感部分的組件，用圓盤緊靠鋼絲繩巻筒將旋轉滑行距離送入傳感單元，然后進行數字電路的處理，可以最終完成對起重機下滑制動的測量工作。計量電路主要是將觸發信號以后的有效脈沖記錄下來，并將其轉換成所對應的下滑距離或脈沖數顯示出來。傳感電路連同計量電路的設計如圖5所示。圖中連接在傳感器上的圓盤將弧長距離轉換成傳感電路能夠輸出的超前和滯后的兩路數字信號。由于這兩路信號電平較低對后級處理不利，所以有必要用信號增益的方法來抬高電平的等級，這樣做是為后級計量長度提供必要的條件。在實際測量中，由于鋼絲繩本身存在彈性作用，在制動器將鋼絲繩巻筒制動停住后的瞬間有可能會產生巻筒來回擺動的可能。此時若采用單獨一路數字信號進行計量長度的話，就有可能產生無正反方向的連續累加計長，這樣一來就會大大增加測量誤差。為了克服這一問題，我們采用如圖所示的超前、滯后兩路脈沖信號的方法，當超前脈沖超前于滯后脈沖時，計量電路只做加法計數；當超前脈沖滯后于滯后脈沖時，計量電路只做減法計數，直至擺動趨于穩定停留在某一數值上。這樣就克服了巻筒來回擺動所造成的連續單方向計量的可能，從而保證了測試的正確性。考慮到傳感器圓盤緊靠鋼絲繩巻筒旋轉時的下降方向的隨機性，在現場如果假定下降方向為正的話，那么就可以通過前面板上計數換相按鈕來加以轉換設定，這樣就大大方便了現場的測試工作。誤差勘誤設計是考慮由于鋼絲繩巻筒上繩槽的螺旋形狀等因素對長度計量產生的測量誤差所設計的。由于傳感器圓盤緊靠在巻筒上跟隨一起旋轉是作圓周運動的，而鋼絲繩是盤繞在巻筒的繩槽內成螺旋形，在起升和下降時鋼絲繩也是成螺旋形收放的。由于鋼絲繩直徑和繩槽寬度的原因，在收放過程中繩芯中心線的運行距離與巻筒圓周表面的展開長度存在大于、等于和小于的三種情況，同時考慮到繩槽節距的因素，它還要長一些。因此，下降制動距離檢測中應綜合考慮這些產生誤差的因素。而滑輪組倍率在其中只是起到縮小倍數的關系，因此正確的下降制動距離L與這些因素有著極其緊密的關系，它是它們的函數，即l^f(d)，r，1,n)(其中L為下降制動距離；4)為鋼絲繩直徑；r為繩槽深度；l為繩槽節距；n為滑輪組倍率)。如果用硬件來克服這些誤差因素的話，將要設計一套能跟隨繩槽移動的隨動裝置，而且還得考慮繩槽深度的因素，這是一個很復雜的工程。為了克服這一難題，我們采用了通過計算機軟件來解決這一問題的方法。為此編制了"起重機下降制動距離檢測"的運用軟件，從而大大簡化了設計、制作等工作。在檢測前我們可以先利用這一軟件，輸入要檢測起重機的額定起升速度、起升機構鋼絲繩直徑、巻筒繩槽深度、繩槽節距以及起升機構滑輪組倍率，該軟件就能給出額定條件下制動時的額定下滑距離，這也就是下滑距離的最大允許值。同時也能得知下滑距離所對應的額定脈沖數和下滑系數。這樣就可以在檢測前做到心中有數，有的放矢地進行檢測工作。在實際的測量時只要對儀器先設置好下滑系數，測量中就能得到實測的下滑距離。本檢測儀整機機箱如圖3所示，前后面板都有各自的安排。前面板主要是操作部分，后面板主要是輸入部分。檢測儀機箱的外形尺寸300腿X180咖X160mm。前面板由以下幾部分組成(a)計數顯示窗一一由成品的高速計數器來構成。用來顯示制動器斷電后被檢測到巻筒的滑行距離或對應的脈沖數。(b)電源開關自鎖按鈕一一用來控制本檢測儀工作時的電源，按下自鎖為接通電源。(c)電源指示燈——當電源開關按下電源被接通時電源指示燈亮。(d)電源容量按鈕——當按下一次電源容量按鈕時，電源容量指示燈會顯示檢測儀內部電池存儲的容量情況。(e)電源容量指示燈——顯示當前檢測儀內部電池容量存儲的狀況，有四盞燈組成。最左端一盞為紅色，單獨亮時表示一定要充電了。其余右端三盞為綠色。四盞全亮時表示電源充足，從左到右依此亮起三盞、二盞表示存儲的電源在減弱。(f)電壓觸發自鎖按鈕——當后面板上的選擇開關置于電壓位置時按下本按鈕以檢查觸發控制是否正常。(g)電壓觸發指示燈^~當后面板上的選擇開關置于電壓位置時電壓觸發指示燈亮。當電壓觸發自鎖按鈕按下時電壓觸發指示燈滅，表示觸發控制正常。當制動器通電時電壓觸發指示燈也滅。(h)電流觸發自鎖按鈕——當后面板上的選擇開關置于電流位置時按下電流觸發自鎖按鈕以檢查觸發控制是否正常。(i)電流觸發指示燈——當后面板上的選擇開關置于電流位置時電流觸發指示燈亮。當電流觸發自鎖按鈕按下時電流觸發指示燈滅，表示觸發控制正常。當制動器通電時電流觸發指示燈也滅。(j)電流檢測指示燈——當后面板上的選擇開關置于電流位置時，并在后面板的電流檢測插座上插入電流觸發用電流感應器后，電流檢測指示燈亮，表示感應器已被接通。(k)巻筒信號l燈——表示來自巻筒傳感器的第一路檢測信號，以閃爍表示已送入。(1)巻筒信號2燈——表示來自巻筒傳感器的第二路檢測信號，以閃爍表示已送入。信號1和信號2在電路上相差90度。(m)記錄信號l燈一一表示來自巻筒信號l的脈沖己送入計數器一號輸入端。(n)記錄信號2燈——表示來自巻筒信號2的脈沖巳送入計數器二號輸入端。當按下電壓觸發或電流觸發自鎖按鈕時記錄信號1燈和記錄信號2燈同時熄滅，表示二路通道工作正常。(o)計數換相自鎖按鈕一一由于計數器具有正負顯示功能，在一般情況下假定下降為正，上升為負的話，那么在測試現場很容易地用此按鈕來切換到假定狀況。(p)計數鎖定自鎖按鈕一一當下滑制動距離檢測完后為保持數據的準確可以用此鎖定按鈕將計數值保持鎖定住，以免變動。(q)復位按鈕一一當巻筒在下降一檔穩定運行時，必須用復位按鈕將計數器上的值清除，以保證準確地測出制動器回零后的制動距離。后面板由以下幾部分組成1.選擇開關——根據制動器的控制電源形式進行選擇。當選在"電壓"時就表示用電壓來觸發計數，當選在"電流"時就表示用電流來觸發計數。2.電壓轉換開關——由于內部集成電路對輸入電壓的要求，所以將交流220V380V和直流220V歸結一檔為"電壓觸發1"，直流110V歸結另一檔為"電壓觸發2"。3.AC220V380VDC220V電壓觸發1插孔——當確認制動器的控制電壓為AC220V380V或DC220V時，就可以用二芯連接線上的三眼插頭插入電壓觸發1的插孔，另一端的二個夾子夾住制動器控制電壓的任意二個接線端子。4.DC110V電壓觸發2插孔——當確認制動器的控制電壓為DC110V時，可以用二芯連接線上的三眼插頭插入電壓觸發2的插孔，另一端的二個夾子夾住制動器控制電壓的二個接線端子。5.電流觸發插孔——當確認制動器的控制為電流形式時，就可以用四芯連接線上的四眼插頭插入，另一端的電流變送器中串入制動器控制電纜。6.巻筒傳感器插孔——當傳感器圓盤被支架固定安置好后，可用五芯連接線的一端五眼插頭插入圓盤傳感器，另一端插入巻筒傳感器插孔上。7.充電器電源——當前面板電源容量指示燈紅燈亮時，可以通過配置的充電器給本測試儀充電。在進行橋式起重機下降制動距離檢測前，先用游標卡尺測得鋼絲繩直徑、起升機構巻筒上繩槽寬度和深度，用秒表和直尺的配合或測速儀測得額定的起升速度，用目視觀測吊鉤滑輪組倍率數。把這些數據送入"起重機下降制動距離檢測"專用軟件頁面上的數據輸入欄中，然后按下屏幕下方"額定下滑脈沖計算"按鈕、"下滑系數計算"按鈕和"額定下降制動距離計算"按鈕后，就能在數據輸出欄中分別顯示出"額定脈沖數"、"下滑系數"和"額定下降制動距離數"的值。將其中的"下滑系數"值通過對檢測儀上計數顯示器的操作，將其置入預置比例PS.AX項中，選定好dp項顯示值的小數點位置，為接下來的檢測做好準備工作。根據制動器工作電源的種類，選擇電壓或電流觸發的連接線。若是電壓，則選用三芯連接線，將其一端上的夾子夾住制動器接線盒內的二個接電端子，另一端插座插入檢測儀后面板上對應的三芯插孔中；若是大電流的話，則選用四芯連接線，一端連接在電流變送器盒的插孔中，另一端連接在檢測儀后面板上對應的四芯插孔中。先打開電流變送器的上半圓，套住制動器供電電纜后蓋緊擰上。把帶有圓盤的傳感器固定在表座支撐桿上，使圓盤緊靠在鋼繩巻筒平整圓周面處，擰上磁性開關，固定好表座。像測量轉速一樣，用手握住圓盤傳感器，輕輕推向巻筒側。通知司機操縱起升機構，通過計數換相按鈕，調整好巻筒下降時顯示器上數字前無"一"號(即為+號)。當傳感器上的圓盤跟隨巻筒一起轉動時，按下前面板上的復位按鈕，顯示器清零。在操作司機將手柄從抵擋回到零位時，顯示器就會顯示出制動過程中巻筒旋轉移動的距離，這就是起升機構上吊鉤的下降制動距離值。對于空載或負載，操作都是一樣的，只是顯示的值不一樣而已。當然，也可以采用先測出下降制動距離對應的脈沖數，但此時的預置比例PS.AX項要設置為1，dp項設為整數，其余的測量同上所述即可。然后將測得的脈沖數連同鋼絲繩直徑及繩槽參數輸入給計算軟件，就能在"起重機下降制動距離檢測"專用軟件頁面的下方得到包括實際下降制動距離在內的所有數值。本檢測儀的測量顯示精度主要取決于計數器的顯示精度。技術性能指標指示顯示器的顯示范圍在-1999999999之間。它的小數位可設定在0.000000000(五位整數)之間，對于測量標準范圍內的下降制動距離9mmm到250mm之間，儀器顯示的小數位可設定為00.000和000.00，由此可見儀器的測量顯示精度小數點位數根據需要可調整在3位或2位上，它比本項目最初提出的測量精度P/。要高上2到1個數量級，所以測量精度完全可以得到保證，它們的顯示精度均為土l個字。權利要求1.一種橋式起重機起升機構下降制動距離檢測裝置，包括制動器斷電感應器感應檢測制動器控制電源斷電瞬間所形成的觸發信號；數字式傳感器與鋼絲繩卷筒相接觸并發出的脈沖信號；計量裝置接受來自觸發信號后的傳感器脈沖信號并加以計量和顯示；誤差勘誤裝置排除由繩槽寬度、繩槽深度和鋼絲繩直徑帶來的測量誤差。2.根據權利要求1所述的一種橋式起重機起升機構下降制動距離檢測裝置，其特征在于所述的制動器斷電感應器由制動器電源、電能感應器、信號處理器、電平觸發器串接組成。3.根據權利要求1所述的一種橋式起重機起升機構下降制動距離檢測裝置，其特征在于所述的數字式傳感器由采樣滾輪、數字傳感器、兩相脈長發送器、信號增益器串接組成。4.根據權利要求1所述的一種橋式起重機起升機構下降制動距離檢測裝置，其特征在于-所述的計量裝置包括長度計量器和距離顯示器。5.根據權利要求1所述的一種橋式起重機起升機構下降制動距離檢測裝置，其特征在于所述的裝置內部裝有能保證正常使用的蓄電池。6.根據權利要求1所述的一種橋式起重機起升機構下降制動距離檢測裝置，其特征在于所述的裝置的外殼面板包括(a)計數顯示窗——由成品的高速計數器來構成；用來顯示制動器斷電后被檢測到巻筒的滑行距離或對應的脈沖數；(b)電源開關自鎖按鈕——用來控制本檢測儀工作時的電源，按下自鎖為接通電源；(C)電源指示燈——當電源開關按下電源被接通時電源指示燈亮；(d)電源容量按鈕——當按下一次電源容量按鈕時，電源容量指示燈會顯示檢測儀內部電池存儲的容量情況；(e)電源容量指示燈——顯示當前檢測儀內部電池容量存儲的狀況，有四盞燈組成；最左端一盞為紅色，單獨亮時表示一定要充電了；其余右端三盞為綠色；四盞全亮時表示電源充足，從左到右依此亮起三盞、二盞表示存儲的電源在減弱；(f)電壓觸發自鎖按鈕——當后面板上的選擇開關置于電壓位置時按下本按鈕以檢查觸發控制是否正常；(g)電壓觸發指示燈——當后面板上的選擇開關置于電壓位置時電壓觸發指示燈亮；當電壓觸發自鎖按鈕按下時電壓觸發指示燈滅，表示觸發控制正常；當制動器通電時電壓觸發指示燈也滅；(h)電流觸發自鎖按鈕——當后面板上的選擇開關置于電流位置時按下電流觸發自鎖按鈕以檢查觸發控制是否正常；(i)電流觸發指示燈——當后面板上的選擇開關置于電流位置時電流觸發指示燈亮；當電流觸發自鎖按鈕按下時電流觸發指示燈滅，表示觸發控制正常；當制動器通電時電流觸發指示燈也滅；(j)電流檢測指示燈——當后面板上的選擇開關置于電流位置時，并在后面板的電流檢測插座上插入電流觸發用電流感應器后，電流檢測指示燈亮，表示感應器已被接通；(k)巻筒信號l燈——表示來自巻筒傳感器的第一路檢測信號，以閃爍表示已送入；(1)巻筒信號2燈一一表示來自巻筒傳感器的第二路檢測信號，以閃爍表示己送入；信號1和信號2在電路上相差90度；(m)記錄信號1燈——表示來自巻筒信號1的脈沖已送入計數器一號輸入端；(n)記錄信號2燈——表示來自巻筒信號2的脈沖已送入計數器二號輸入端；當按下電壓觸發或電流觸發自鎖按鈕時記錄信號1燈和記錄信號2燈同時熄滅，表示二路通道工作正常；(0)計數換相自鎖按鈕——由于計數器具有正負顯示功能，在一般情況下假定下降為正，上升為負的話，那么在測試現場很容易地用此按鈕來切換到假定狀況；(p)計數鎖定自鎖按鈕——當下滑制動距離檢測完后為保持數據的準確可以用此鎖定按鈕將計數值保持鎖定住，以免變動；(q)復位按鈕——當巻筒在下降一檔穩定運行時，必須用復位按鈕將計數器上的值清除，以保證準確地測出制動器回零后的制動距離。7.根據權利要求1所述的一種橋式起重機起升機構下降制動距離檢測方法，包括下列步驟(1)用游標卡尺測得鋼絲繩直徑、起升機構巻筒上繩槽寬度和深度，用秒表和直尺的配合或測速儀測得額定的起升速度，用目視觀測吊鉤滑輪組倍率數，將這些數據輸入誤差勘誤裝置；(2)整機屏幕將顯示"額定脈沖數"、"下滑系數"和"額定下降制動距離數"的值，將其中的"下滑系數"值置入預置比例PS.AX項中，選定好dp項顯示值的小數點位置；(3)根據制動器工作電源的種類，選擇電壓或電流觸發的連接線；(4)打開電流變送器的上半圓，套住制動器供電電纜后蓋緊擰上；把帶有圓盤的傳感器固定在表座支撐桿上，使圓盤緊靠在鋼繩巻筒平整圓周面處，擰上磁性開關，固定好表座；(5)當傳感器上的圓盤跟隨巻筒一起轉動時，按下前面板上的復位按鈕，顯示器清零；當手柄從抵擋回到零位時，顯示器就會顯示出制動過程中巻筒旋轉移動的距離，即起升機構上吊鉤的下降制動距離值。8.根據權利要求7所述的一種橋式起重機起升機構下降制動距離檢測方法，其特征在于所述的步驟(2)采用下降制動距離對應的脈沖數，其預置比例PS.AX項設置為1，dp項設為整數。9.根據權利要求7所述的一種橋式起重機起升機構下降制動距離檢測方法，其特征在于所述的步驟(3)中若是電壓，則選用三芯連接線，將其一端上的夾子夾住制動器接線盒內的二個接電端子，另一端插座插入檢測儀后面板上對應的三芯插孔中；若是大電流，則選用四芯連接線，一端連接在電流變送器盒的插孔中，另一端連接在檢測儀后面板上對應的四芯插孔中。全文摘要本發明涉及一種橋式起重機起升機構下降制動距離檢測裝置和方法，該裝置包括制動器斷電感應器感應檢測制動器控制電源斷電瞬間所形成的觸發信號；數字式傳感器與鋼絲繩卷筒相接觸并發出的脈沖信號；計量裝置接受來自觸發信號后的傳感器脈沖信號并加以計量和顯示；誤差勘誤裝置排除由繩槽寬度、繩槽深度和鋼絲繩直徑帶來的測量誤差。本發明能合理選擇測試部位，充分利用傳感器技術，精確測量起升機構重物下降時的制動距離。為起重機的整機性能考核、型式試驗考核和在用起重機的安全性能檢驗提供一種定量的測試裝置，為評估制動器的制動性能及其調節狀況提出科學依據。文檔編號G01M99/00GK101226110SQ20071017365公開日2008年7月23日申請日期2007年12月28日優先權日2007年12月28日發明者俞中建,陳裕峰申請人:上海市特種設備監督檢驗技術研究院;俞中建;陳裕峰