CN103465926B - 一种卡轨自锁式矿车防跑装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自锁卡轨式矿车防跑装置，包括左制动摇臂、右制动摇臂、左固定角铁、右固定角铁、制动摇臂铰接轴、左摇臂滑套、右摇臂滑套、左制动爪连接块、右制动爪连接块、左制动连接块销轴、右制动爪连接块销轴、左制动爪桁架、右制动爪桁架、左制动内爪、左制动外爪、左制动内爪和右制动外爪、左悬挂绳、右悬挂绳、左制动绳、右制动绳；本发明采用机械式结构，结构简单、便于实现，且制作成本低，易于维护，使用寿命长。本发明利用摇臂机构自锁原理，通过卡轨方式实现矿车制动，不存在翻车、脱轨、制动失效、二次破坏等风险，可有效防止矿车跑车事故发生。

Description

一种卡轨自锁式矿车防跑装置

技术领域

本发明涉及矿山辅助运输设备，具体地为一种煤矿井下辅助运输矿车防跑车装置。

背景技术

煤矿井下辅助运输事故中跑车事故占有相当大的比例，一旦发生跑车事故，往往造成生命财产的重大损失，从而防跑车一直是煤矿安全生产管理中重点工作之一。2009年国家煤矿安全监察局发布的《煤矿安全规程》，对斜巷中的挡车和防跑车装置均进行了明确规定，要求斜井必须设置“一坡三挡”防跑车设施。目前，防跑车装置在国内已有十几年的历史，类型也多种多样，比较常见的有手动式、撞动式、测力式、测距式、测速式等，但实际使用效果不佳。主要缺点是安装使用繁琐、使用成本高、可靠性差，属于典型的被动式制动，从矿车发生跑车到装置制动需要一段反应时间，等制动装置启动时，矿车动能往往已很大，造成制动距离长、二次破坏较大，且由于井下环境恶劣，电子感应设备(装置)使用寿命往往较短，使电子式装置实用性不强。针对此，机械式防跑机构由于具有即时性好、制作成本低等优点，一直是该领域重要的研究方向之一。例如申请号为95219564.X的专利设计了一种煤矿倾斜井巷防跑车装置，可实现在脱钩或短绳时，通过阻车插爪插入枕木或底板面阻止矿车下滑；申请号为95233945.5的专利则在矿车跳销或短绳失控时，驱动制动爪挂住轨道枕木，实现矿车制动；申请号为01221123.0的专利设计利用逆止杆和地面间的摩擦力实现矿车制动，防止矿车跑车发生；申请号为200910042801.3和200910072324.5的专利利用离心式感速器检测超速信号，采用夹轨或抱轨机构实现矿车制动；申请号为201110203887.0的专利，公开了一种主动式矿车安全制动装置，通过机械式超速感应器检测矿车超速信号，驱动制动块抱紧轨道制动矿车；申请号为201110063876.7的专利公开了一种包括预埋于道轨底面的碰头装置和钩轴装置的矿车防跑车设备；申请号为201220202016.7的专利则公开了一种可通过手柄控制制动轴抓爪实现矿车制动的防跑装置。

前述机械式防跑车专利技术中，利用阻车插爪、制动爪或逆止杆实现矿车制动，容易造成矿车翻车或脱轨，且由于轨道枕木铺设条件复杂，容易造成制动失效。夹轨或抱轨式制动装置，相对较为安全可靠，但现有技术多采用超速检测的方式控制制动装置启动，装置结构较为复杂，且关键技术为临界速度的设定，其设定过大，矿车制动动能必然大，制动效果难以保证，设定过小，容易造成制动装置的误启动，临界超速值的设定存在难度，使该类型装置实用性受到较大限制。而通过手柄控制制动轴抓爪实现矿车制动的防跑装置，自动化程度低，不适用于矿车运行过程中的自动防跑。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为克服现有矿车防跑技术及装置存在的缺点和不足，提供一种纯机械式，结构简单、反应灵敏、安全可靠的卡轨自锁式矿车防跑装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种自锁卡轨式矿车防跑装置，其特征在于：包括左制动摇臂、右制动摇臂、左固定角铁、右固定角铁、制动摇臂铰接轴、左摇臂滑套、右摇臂滑套、左制动爪连接块、右制动爪连接块、左制动连接块销轴、右制动爪连接块销轴、左制动爪桁架、右制动爪桁架、左制动内爪、左制动外爪、右制动内爪和右制动外爪、左悬挂绳、右悬挂绳、左制动绳、右制动绳；

左制动摇臂端与右制动摇臂端通过制动摇臂铰接轴连接，左制动摇臂、右制动摇臂分别滑动安装在左摇臂滑套和右摇臂滑套内；左摇臂滑套和右摇臂滑套分别通过销轴与左固定角铁、右固定角铁连接，左固定角铁和右固定角铁固定于矿车底梁上；左制动爪连接块通过左制动爪连接块销轴与左制动摇臂连接，右制动爪连接块通过右制动爪连接块销轴与右制动摇臂连接，左制动爪连接块和右制动爪连接块可上下摆动；

左制动爪连接块和右制动爪连接块分别连接左悬挂绳和右悬挂绳，左悬挂绳和右悬挂绳分别与左制动绳和右制动绳连接，左制动绳和右制动绳分别与矿车的牵引钢丝绳连接。当牵引钢丝绳断裂或发生脱销，造成制动绳失去张紧力时，与之相连的悬挂绳随之坠落，左制动爪连接块和右制动爪连接块下落，使左制动爪和右制动爪卡在钢轨上，通过左制动摇臂与右制动摇臂产生的自锁效应，将矿车卡在钢轨上制动，防止跑车事故发生。

本装置在矿车前后部位各安装一套，以使矿车在上下坡运行中出现跑车危险时均可有效制动，另外通过设置相应数量制动绳，可实现多节矿车联动制动，确保多节矿车运行时的有效制动。

所述左制动爪包括左制动爪桁架、左制动内爪和左制动外爪，所述右制动爪包括右制动爪桁架、右制动内爪和右制动外爪；左制动爪桁架通过制动爪桁架连接销轴与左制动爪连接块连接，左制动内爪安装在左制动爪桁架上，能在左制动爪桁架上滑动，左制动连接块端面为凸轮面，左制动内爪的端面为圆弧面，左制动爪桁架上安装左制动爪限位弹簧，左制动爪限位弹簧的一端压迫在左制动内爪上，使左制动内爪圆弧面与左制动爪连接块的凸轮面紧密接触；装置处于制动状态时，矿车由于具有下坠跑车趋势，带动左、右制动连接块旋转，导致左、右制动连接块凸轮面分别挤压左、右制动内爪圆弧面，使左、右制动内爪分别向左、右制动外爪方向移动，起到抱紧钢轨的自锁效果，使矿车安全制动；

左制动外爪与左制动爪桁架端头通过第一销轴连接，左制动外爪侧面与左制动爪桁架端头侧面之间分别设有相互配合的螺旋面，左制动外爪上安装扭转弹簧，通过扭转弹簧作用，左制动外爪可单向旋转至不同配合位置；左制动爪桁架上设有左限位架，左限位架卡在左制动爪桁架的限位槽中挡住左制动外爪旋转，使左制动外爪保持最大张开角度，当左制动爪落下时，左限位架首先被顶出，左制动外爪在左扭转弹簧作用下，往内旋转扒住钢轨一侧，辅助矿车制动。第一销轴上安装有左制动外爪限位弹簧，左制动外爪限位弹簧一端固定第一销轴端上，另一端压在左制动外爪侧面，使左制动外爪与左制动爪桁架端头之间紧密配合贴合。

所述右制动爪与左制动爪具有相同的对称结构。

左制动绳一端通过左制动绳连接扣与牵引钢丝绳连接，另一端连接左制动绳压绳扣，左制动绳压绳扣固定安装在车斗底梁上，左悬挂绳通过左悬挂绳连接扣与左制动绳连接。右制动绳、右制动绳连接扣与左制动绳、左制动绳连接扣具有相同对称结构。

为了保证需要制动时悬挂绳能顺利下落将制动爪卡在钢轨上，车斗底梁左侧上还设有左绳扣和左制动绳拉伸弹簧，左制动绳拉伸弹簧一端固定在左绳扣上，另一端连接左悬挂绳连接扣；车斗底梁右侧上还设有右绳扣和右制动绳拉伸弹簧，右制动绳拉伸弹簧一端固定在右绳扣上，另一端连接右悬挂绳连接扣。左、右制动绳拉伸弹簧保持拉伸状态，确保牵引钢丝绳断裂或脱销时，制动绳顺利坠落。

左制动爪连接块下方设有左制动爪连接块拉伸弹簧，左制动爪连接块拉伸弹簧的一端连接在左制动爪连接块下部，另一端连接在左摇臂滑套的下部；右制动爪连接块下方设有右制动爪连接块拉伸弹簧，右制动爪连接块拉伸弹簧的一端连接在右制动爪连接块下部，另一端连接在右摇臂滑套的下部。左、右制动爪连接块拉伸弹簧分别保持一定的拉伸力，以保证牵引钢丝绳断裂或脱销时，左、右制动爪的顺利下落。

在矿车正常行驶状态下，对于左侧的制动装置而言，左制动爪连接块拉伸弹簧受左制动绳、左悬挂绳的向上牵引，处于拉伸状态。当矿车出现跑车时，左悬挂绳断裂，左制动绳、左悬挂绳在左制动绳拉伸弹簧的作用下向左绳扣的方向回缩，则左悬挂绳对左制动爪连接块的牵引力消除，左制动爪连接块在重力和左制动爪连接块拉伸弹簧的拉力作用下向下回收，使左制动内、外爪能够顺利下落卡在左侧钢轨上。右侧制动装置同样。当制动爪卡在钢轨上时，矿车下滑导致左右制动摇臂间的夹角增大，带动制动爪连接块摆动，进而制动爪连接块凸轮面驱使制动内爪向制动外爪一侧移动，使制动内爪与钢轨表面接触更紧密，摩擦力增大，达到自锁效果。

所述的制动外爪和制动内爪与钢轨接触表面均加工有纹路，以增大接触摩擦力，保证制动效果。

与已有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明采用机械式结构，通过牵引钢丝绳配合悬挂绳实现在矿车牵引钢丝绳断裂或脱销时的及时制动，结构简单、便于实现，且制作成本低，易于维护，使用寿命长。

2、本发明利用摇臂机构自锁原理，结合机械结构设计，通过卡轨方式实现矿车制动，不存在翻车、脱轨、制动失效、二次破坏等风险，可有效防止矿车跑车事故发生。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步具体说明。

图1为本发明总体结构图。

图2为本发明右制动爪连接块及制动爪结构图。

图3为图2的局部结构图。

图4为本发明右制动爪连接块顶端凸轮面与制动内爪圆弧面示意图。

图5为本发明右制动爪桁架端头螺旋面示意图。

图6为本发明右制动外爪螺旋面示意图。

图7和图8分别为本发明在矿车底部不同视角的安装效果图。

图9为本发明非制动状态下制动连接块及制动爪示意图。

图10为本发明与牵引钢丝绳连接状态示意图。

图11为本发明非制动状态时，在多节矿车上的安装使用效果图。

图12为本发明制动状态示意图。

图13为本发明制动状态时，制动爪放大效果图。

图14为本发明多节矿车上使用时，制动状态效果图。

图中标号：1--左制动摇臂、2--右制动摇臂、3--制动摇臂铰接轴、4--左摇臂滑套、5--右摇臂滑套、6--左固定角铁、7--右固定角铁、8--左制动爪连接块、9--右制动爪连接块、10--左制动爪连接块销轴、11--右制动爪连接块销轴、12--左制动外爪、13--右制动外爪、14--左制动内爪、15—右制动内爪、16--制动爪桁架、17--限位架、18--制动外爪限位弹簧、19--制动爪桁架连接销轴、20--制动内爪圆弧面、21--制动爪连接块凸轮面、22--制动内爪限位弹簧、23--制动爪桁架端头、24--制动爪桁架端头螺旋面、25--制动外爪螺旋面、26--矿车车斗、27--矿车底梁、28--制动爪连接块绳扣、29--悬挂绳、30--悬挂绳连接扣、31--制动绳、32--制动爪连接块拉伸弹簧、33--钢轨、34--绳扣、35--制动绳压绳扣、36--制动绳拉伸弹簧、37--制动绳连接扣、38--牵引钢丝绳。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1所示，本发明的卡轨自锁式矿车防跑装置，包括左制动摇臂1、右制动摇臂2、制动摇臂铰接轴3、左摇臂滑套4、右摇臂滑套5、左固定角铁6、右固定角铁7、左制动爪连接块8、右制动爪连接块9、左制动爪连接块销轴10、右制动爪连接块销轴11、左制动外爪12、右制动外爪13、左制动内爪14和右制动内爪15。其中左制动摇臂1和右制动摇臂2通过制动摇臂铰接轴3连接，可以水平改变铰接角度，分别在左摇臂滑套4和右摇臂滑套5内滑动，整个装置通过左固定角铁6和右固定角铁7固定在矿车底部。左制动爪连接块8与左制动摇臂1通过左制动爪连接块销轴10连接，右制动爪连接块9与右制动摇臂2通过右制动爪连接块销轴11连接，左制动爪连接块8和右制动爪连接块9可上下摆动。本装置通过左制动外爪12、右制动外爪13、左制动内爪14和右制动内爪15实现对矿车防跑制动。

如图2所示，右制动内爪15可以在制动爪桁架16上滑动，右制动外爪13则可以往内旋转。右制动爪桁架上设有右限位架，右限位架卡在右制动爪桁架的限位槽中。非制动状态时，右制动外爪13被限位架17卡住，不能旋转，使右制动外爪13保持最大张开角度，当右制动外爪13落下时，限位架17首先被顶出，右制动外爪13在右扭转弹簧作用下，往内旋转扒住钢轨一侧，辅助矿车制动。而制动外爪限位弹簧18则用于保证右制动外爪13在旋转过程中的轴向位置。右制动爪桁架16通过制动爪桁架连接销轴19与右制动爪连接块9连接，可以左右摆动。

如图3所示，右制动内爪15上加工有制动内爪圆弧面20，与右制动爪连接块9的凸轮面接触。装置处于制动状态时，矿车由于具有下坠跑车趋势，带动右制动爪连接块9旋转，导致右制动爪连接块9凸轮面挤压制动内爪圆弧面20，使右制动内爪15向右制动外爪13方向移动，起到抱紧钢轨的自锁效果，使矿车安全制动。另外设有制动内爪限位弹簧22以使右制动内爪15与右制动爪连接块9的凸轮面紧密接触。右制动外爪上安装扭转弹簧，通过扭转弹簧作用，右制动外爪可单向旋转至不同配合位置；第一销轴上安装有右制动外爪限位弹簧，右制动外爪限位弹簧一端固定第一销轴端上，另一端压在右制动外爪13侧面，使右制动外爪与右制动爪桁架端头之间紧密配合贴合。

如图4所示，制动爪连接块9凸轮面21与制动内爪圆弧面20的放大效果图。

如图5所示，制动爪桁架端头23及制动爪桁架端头螺旋面24的示意图。

如图6所示，右制动外爪13及制动外爪螺旋面25示意图。制动爪桁架端头螺旋面24与制动外爪螺旋面25配合。

结合图7、图8所示，左固定角铁6、右固定角铁7分别安装固定在矿车车斗26底部两侧的矿车底梁27上。

结合图9、图10所示，制动绳31的一端通过制动绳连接扣37与牵引钢丝绳38连接，另一端连接制动绳压绳扣35，制动绳压绳扣35固定安装在车斗底梁上，悬挂绳29通过悬挂绳连接扣30与制动绳31连接，悬挂绳29将左、右制动爪连接块8、9悬挂在钢轨33上方，在非制动状态时，左、右制动内爪、左、右制动外爪均处于张开状态。为了保证需要制动时悬挂绳29能顺利下落将制动爪卡在钢轨上，车斗底梁上还设有绳扣34和制动绳拉伸弹簧36，制动绳拉伸弹簧36一端固定在绳扣34上，另一端连接悬挂绳连接扣30，保持拉伸状态。右制动爪连接块9下方设有制动爪连接块拉伸弹簧32，制动爪连接块拉伸弹簧32的一端连接在右制动爪连接块9下部，另一端连接在右摇臂滑套5的下部，在矿车正常行驶状态下，制动爪连接块拉伸弹簧32受制动绳31、悬挂绳29的向上牵引，处于拉伸状态。当矿车出现跑车时，悬挂绳29断裂，制动绳31、悬挂绳29在制动绳拉伸弹簧36的作用下向绳扣34的方向回缩，则悬挂绳29对右制动爪连接块9的牵引力消除，右制动爪连接块9在重力和制动爪连接块拉伸弹簧32的拉力作用下向下回收，使右制动内、外爪能够顺利下落卡在钢轨上。左、右制动外爪和左、右制动内爪与钢轨接触表面均加工有纹路，以增大接触摩擦力，保证制动效果。

如图11所示，本装置可在多节矿车上安装，通过制动钢丝绳31分别与前后端的牵引钢丝绳38连接，非制动状态时，装置制动爪悬挂于钢轨之上，不影响矿车的正常运行。

如图12所示，为牵引钢丝绳38断裂时，制动钢丝绳31回缩，悬挂绳29下落，右制动外爪13卡在钢轨上的效果图。

如图13所示，右制动外爪13和右制动内爪15下落，限位架17被顶起，右制动外爪13内旋卡在钢轨33上，配合右制动内爪15实现矿车制动。

如图14所示，为本装置在多节矿车上安装，制动状态效果图。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种自锁卡轨式矿车防跑装置，其特征在于：包括左制动摇臂、右制动摇臂、左固定角铁、右固定角铁、制动摇臂铰接轴、左摇臂滑套、右摇臂滑套、左制动爪连接块、右制动爪连接块、左制动连接块销轴、右制动爪连接块销轴、左制动爪桁架、右制动爪桁架、左制动内爪、左制动外爪、右制动内爪和右制动外爪、左悬挂绳、右悬挂绳、左制动绳、右制动绳；

所述左制动摇臂端与右制动摇臂端通过制动摇臂铰接轴连接，左制动摇臂、右制动摇臂分别滑动安装在左摇臂滑套和右摇臂滑套内；左摇臂滑套和右摇臂滑套分别通过销轴与左固定角铁、右固定角铁连接，左固定角铁和右固定角铁固定于矿车底梁上；左制动爪连接块通过左制动爪连接块销轴与左制动摇臂连接，右制动爪连接块通过右制动爪连接块销轴与右制动摇臂连接，左制动爪连接块和右制动爪连接块能上下摆动；

左制动爪连接块和右制动爪连接块分别连接左悬挂绳和右悬挂绳，左悬挂绳和右悬挂绳分别与左制动绳和右制动绳连接，左制动绳和右制动绳分别与矿车的牵引钢丝绳连接。

2.根据权利要求1所述自锁卡轨式矿车防跑装置，其特征在于：所述左制动爪包括左制动爪桁架、左制动内爪和左制动外爪，所述右制动爪包括右制动爪桁架、右制动内爪和右制动外爪；左制动爪桁架通过制动爪桁架连接销轴与左制动爪连接块连接，左制动内爪安装在左制动爪桁架上，能在左制动爪桁架上滑动，左制动连接块端面为凸轮面，左制动内爪的端面为圆弧面，左制动爪桁架上安装左制动爪限位弹簧，左制动爪限位弹簧的一端压迫在左制动内爪上，使左制动内爪圆弧面与左制动爪连接块的凸轮面紧密接触；

左制动外爪与左制动爪桁架端头通过第一销轴连接，左制动外爪侧面与左制动爪桁架端头侧面之间分别设有相互配合的螺旋面，左制动外爪上安装扭转弹簧，通过扭转弹簧作用，左制动外爪可单向旋转至不同配合位置；左制动爪桁架上设有左限位架，左限位架卡在左制动爪桁架的限位槽中挡住左制动外爪旋转，使左制动外爪保持最大张开角度，当左制动爪落下时，左限位架首先被顶出，左制动外爪在左扭转弹簧作用下，往内旋转扒住钢轨一侧，辅助矿车制动；第一销轴上安装有左制动外爪限位弹簧，左制动外爪限位弹簧一端固定第一销轴端上，另一端压在左制动外爪侧面，使左制动外爪与左制动爪桁架端头之间紧密配合贴合；

所述右制动爪与左制动爪具有相同的对称结构。

3.根据权利要求1或2所述自锁卡轨式矿车防跑装置，其特征在于，左制动绳一端通过左制动绳连接扣与牵引钢丝绳连接，另一端连接左制动绳压绳扣，左制动绳压绳扣固定安装在车斗底梁上，左悬挂绳通过左悬挂绳连接扣与左制动绳连接；右制动绳、右制动绳连接扣与左制动绳、左制动绳连接扣具有相同对称结构。

4.根据权利要求3所述自锁卡轨式矿车防跑装置，其特征在于，车斗底梁左侧上还设有左绳扣和左制动绳拉伸弹簧，左制动绳拉伸弹簧一端固定在左绳扣上，另一端连接左悬挂绳连接扣；

车斗底梁右侧上还设有右绳扣和右制动绳拉伸弹簧，右制动绳拉伸弹簧一端固定在右绳扣上，另一端连接右悬挂绳连接扣。

5.根据权利要求4所述自锁卡轨式矿车防跑装置，其特征在于，所述左制动爪连接块下方设有左制动爪连接块拉伸弹簧，左制动爪连接块拉伸弹簧的一端连接在左制动爪连接块下部，另一端连接在左摇臂滑套的下部；

右制动爪连接块下方设有右制动爪连接块拉伸弹簧，右制动爪连接块拉伸弹簧的一端连接在右制动爪连接块下部，另一端连接在右摇臂滑套的下部。

6.根据权利要求5所述自锁卡轨式矿车防跑装置，其特征在于，所述左、右制动外爪和左、右制动内爪与钢轨接触表面均加工有纹路。