CN103935381B - 手制动机限位装置 - Google Patents

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Abstract

手制动机限位装置设置在大齿轮和底座之间的卷链轴上。限位装置包括轴承I、扭簧、导板和导板座，扭簧套在轴承I的外侧，扭簧座设置在扭簧靠近大齿轮的一侧，导板和导板座依次设置在扭簧靠近底座的一侧。扭簧座面向扭簧的一侧固定设有挡柱III，导板面向扭簧的一侧固定设有挡柱I，底座面向导板座的一侧固定设有挡柱II。导板上还设有贯穿导板的圆弧状凹槽，导板座上设有与挡柱II匹配的孔，挡柱II通过所述孔贯穿导板座后在所述圆弧状凹槽中旋转。本申请所述的限位装置可以使手制动机的主动轴与卷链轴端链条的中心距增大了47mm，不但避免了手制动机制动时，链条与动滑轮干涉而影响手制动机的使用性能，同时视觉效果也更好。

Description

手制动机限位装置
技术领域
本发明属于机械领域，涉及一种限位装置，尤其涉及一种手制动机的限位装置。
背景技术
手制动机是指装在车辆制动装置上，以人力作为制动原动力的机构，主要应用于铁路货车上。当铁路货车进行调车作业或车辆停放时，以人力为制动原动力，操作手制动机，手制动机将产生制动力，这一制动力通过基础制动装置传递至闸瓦，使闸瓦贴靠车轮，产生制动作用。普遍采用的手制动机一般包括手轮、链条、箱壳以及设置在箱壳内的主动轴组成、大齿轮和底座，手轮与主动轴组成相连，所述链条的一端固定在大齿轮上，另一端则通过手制动拉杆与设置在制动车辆底部的定滑轮相连。制动时，手轮通过主动轴带动小齿轮顺时针旋转，进而带动大齿轮逆时针旋转，棘轮与棘舌相对转动。随着大齿轮的转动，链条缠绕在大齿轮的主轴上，以此向基础制动装置中的拉杆施加制动力。该手制动机工作时，小齿轮通过离合器与主动轴相连，此时转动手轮，主动轴随之转动，当操作人员放开手轮时，由于链条受到的重力作用，棘轮具有反向转动的趋势，但由于棘舌的阻挡作用，棘轮将无法转动，也就促使链条无法移动，以此保持制动作用。当需要进行缓解时，操作离合器，使得小齿轮与主动轴分离，此时链条受到重力后运动，其通过大齿轮带动小齿轮相对于主动轴转动，进而实现缓解操作。然而，这种手制动机存在一些问题：(1)敞篷车车辆与货车连挂时，普遍存在手制动机手轮与客车风挡的干涉现象；(2)链条-手制动杆与定滑轮的轮槽不在一条直线上，设计不合理，不但不美观，而且传动效率低，容易导致定滑轮和手制动杆的磨损。
为了解决手制动机的手轮与客车风挡的干涉问题，现有的手制动机需横向向车辆外侧位偏移125mm以上，这将导致卷链轴端的链条中心与车下定滑轮端的链条中心之间产生约100mm的横向偏移；然而由于空间所限，车下定滑轮只能向外侧偏移50mm。因此100mm的偏移容易造成手制动机制动时，链条与箱壳卡滞，链条与动滑轮干涉，影响手制动机的使用性能，同时也会使因偏移过大导致定滑轮的传动效率减小，视觉效果不好的问题更加严重。通过对敞、棚车及手制动机本身的结构研究分析，单靠调整手制动机在车辆端墙上的安装位置来解决手制动机手轮与客车风挡干涉的问题，不能很好的保证货车手制动系统的使用性能要求，需要对NSW型手制动机本身进行结构改进。
发明内容
本发明针对手制动机存在的上述问题，提供了一种具备限位装置的手制动机。
本发明的技术方案是：手制动机，包括手轮、链条、箱壳以及设置在箱壳内的主动轴组成、大齿轮和底座组成，手轮与主动轴组成相连，链条的一端通过铆钉固定在大齿轮上，大齿轮的主轴为卷链轴。链条的另一端通过手制动拉杆与设置在制动车辆底部的定滑轮相连。主动轴组成由依次排布的主动轴、键轮、离合器、棘轮、小齿轮和端轴组成。手轮设置在靠近主动轴的一端并与主动轴固定相连，大齿轮位于靠近小齿轮的一端并与小齿轮啮合相连。手制动机端轴与主动轴之间的连接采用弹性圆柱销定位，不再采用NSW型手制动机的焊接方式，更有利于主动轴组成分解的检修。
箱壳上还设有功能手柄、棘舌、棘舌销和棘舌座，功能手柄和棘舌销固定相连，棘舌通过棘舌座可转动的固定在棘舌销上，棘舌销远离棘舌的一侧还设有配重块。棘舌卡扣在棘轮相邻齿轮之间，从而实现了棘轮在主动轴带动下进行顺时针的转动，同时阻止了棘轮的逆时针转动。
手制动机还包括限位装置，限位装置设置在大齿轮和底座之间的卷链轴上；底座与限位装置配合的部位加深以容纳限位装置。限位装置包括轴承I、扭簧、导板和导板座，扭簧套在轴承I的外侧，扭簧座设置在扭簧靠近大齿轮的一侧，导板和导板座依次设置在扭簧靠近底座的一侧。扭簧座面向扭簧的一侧固定设有挡柱III，导板面向扭簧的一侧固定设有挡柱I，底座面向导板座的一侧固定设有挡柱II。扭簧的两端的端头均为弯曲的钩状，导板和导板座均为圆环形结构。导板上还设有贯穿导板的圆弧状凹槽，凹槽的宽度不小于挡柱II的直径，凹槽的弧长不大于四分之三的周长，导板座上设有与挡柱II匹配的孔，挡柱II通过所述孔贯穿导板座后在所述圆弧状凹槽中旋转。
扭簧的材质为65Mn；扭簧的缠绕圈数为N圈，3≤N≤6；扭簧的线径为r，4mm≤r≤6mm；扭簧的两个钩状端头贯穿在同一纵向轴上，即两个钩状端头之间的距离为N整圈。
扭簧靠近扭簧座的一端与挡柱III卡接，扭簧靠近导板的一端与挡柱I卡接；卡接即扭簧端部弯曲的钩状卡在对应的挡柱上。挡柱III的高度为H3，挡柱II的高度为H2，挡柱I的高度为H1；r≤H3≤(N-1)*r，r≤H1≤(N-1)*r，H2大于导板座的厚度，不大于导板和导板座的厚度之和，扭簧的一端只与挡柱III卡接，而扭簧的另一端只与挡柱I卡接，同时挡柱II不会与扭簧卡接。
本发明的工作原理：
(1)制动功能：将功能手柄置于“常用”位置，顺时针方向旋转手轮，带动主动轴上的键轮转动，通过离合器将扭矩传递到小齿轮上，小齿轮带动大齿轮转动，实现制动功能。
(2)快速缓解功能：在制动状态下，逆时针方向旋转手轮约20～60°，带动离合器轴向运动，离合器将主动轴至小齿轮的传动断开，实现快速缓解功能。逆时针方向只能旋转20～60°，因此快速缓解时不会有手轮跟转的情况发生。
(3)调力功能：功能手柄置于“调力”位置，此时手制动机内部的棘舌不起作用，顺时针方向旋转手轮，带动主动轴上的键轮转动，通过离合器将扭矩传递到小齿轮上，小齿轮带动大齿轮转动，可以实现制动。根据需要，通过手轮的逆时针转动可减少制动力，顺时针转动手轮可增加制动力，从而实现调力功能。
改进前，在重力作用下，手制动机完全缓解状态时链条将处在如图10所示的位置状态。改进后，通过在大齿轮后方设置限位装置，手制动机完全缓解时链条处在如图11所示的位置状态。完全缓解状态下，手制动机链条改进后比改进向右偏移了47mm。
制动过程：初始缓解位置时，链条位于图11所示的位置。此时，扭簧的一端限位于挡柱I处，另一端限位于挡柱III处，与挡柱I相连的导板限位于挡柱II处。实施制动时，手轮顺时针旋转，通过主动轴带动键轮转动，进而通过离合器带动小齿轮顺时针转动。小齿轮与大齿轮啮合，从而带动大齿轮逆时针方向旋转。由于挡柱III固定设置在大齿轮上，因此，挡柱III随大齿轮的转动而转动，此时扭簧不动。当大齿轮旋转一圈后，扭簧一端的端头被挡柱III挡住，此时扭簧在挡柱III的带动下随大齿轮一起逆时针旋转。当大齿轮继续旋转一周后，扭簧另一端的端头被挡柱I挡住，此时大齿轮共计旋转两周(链条卷入量约500mm)。由于挡柱I固定设置在导板上，因此，随着大齿轮的继续旋转，扭簧通过带动挡柱I而带动导板4逆时针旋转。此时，固定在底板上的挡柱II与导板4相对运动，从而在导板4的凹槽内顺时针旋转。挡柱II在导板4的凹槽内最多旋转如图7所示的四分之三圈后，导板4被挡柱II挡住。此时再继续旋转，扭簧将产生扭力阻碍制动实施。
如上所述，本申请中的手制动机实施制动时，限位装置可以保证大齿轮旋转二又四分之三圈内(卷入量可达到800mm以上)，扭簧不产生反向阻碍作用。而目前常用的手制动机设计最大卷入量仅为458mm，因此该限位结构的设计完全满足手制动机正常的制动使用要求。
缓解过程：在制动状态下，逆时针方向旋转手轮约20～60°，带动离合器轴向运动，离合器将主动轴至小齿轮的传动断开。逆时针方向只能旋转20～60°，因此快速缓解时不会有手轮跟转的情况发生。链条受到重力后运动，其通过大齿轮带动小齿轮相对于主动轴转动，进而实现缓解操作。缓解时，随着大齿轮的顺时针旋转，挡柱III随大齿轮的转动而转动，此时扭簧不动。当大齿轮旋转一圈后，扭簧一端的端头被挡柱III卡接，此时扭簧在挡柱III的带动下随大齿轮一起逆时针旋转。当大齿轮继续旋转一周后，扭簧另一端的端头被挡柱I卡接，此时大齿轮共计旋转两周(链条放出量约500mm)。由于挡柱I固定设置在导板上，因此，随着大齿轮的继续旋转，扭簧通过带动挡柱I而带动导板4顺时针旋转。此时，固定在底板上的挡柱II与导板4相对运动，从而在导板4的凹槽内逆时针旋转。挡柱II在导板4的凹槽内旋转至凹槽端部后，导板4被挡柱II挡住。从而实现了固定链条的铆钉与卷链轴在同一水平线上，而避免了链条基于重力作用自然下垂，导致链条中心与卷链轴中心没有横向偏移距离。
本发明的有益效果：
(1)本申请所述的手制动机的主动轴与卷链轴端链条的中心距增大了47mm，手制动机装车后，在保证手轮不与客车风挡干涉的前提下，卷链轴端链条中心与车下定滑轮端链条中心横向偏移减小到53mm，不但避免了手制动机制动时，链条与动滑轮干涉而影响手制动机的使用性能，同时视觉效果也更好。
(2)手制动机端轴与主动轴之间的连接采用弹性圆柱销定位，与现有手制动机的焊接方式相比，更有利于主动轴组成分解的检修。
(3)改进后的手制动机可以在适当调整其安装座位置(避免与客车风挡干涉)后，仍能保证货车手制动系统的使用性能，手制动机改进后与改进前倍率保持一致。
附图说明
图1是本申请中手制动机的结构示意图之一；
图2是本申请中手制动机的结构示意图之二；
图3是本申请中手制动机中限位装置的结构示意图之一；
图4是图3中沿A-A面的剖面结构示意图；
图5是本申请中手制动机中底座组成的结构示意图之一；
图6是图5中沿A-A面的剖面结构示意图；
图7是本申请中手制动机中底座组成的结构示意图之二；
图8是本申请中手制动机中主动轴组成的结构示意图之一；
图9是本申请中手制动机中主动轴组成的结构示意图之二；
图10是现有手制动机缓解状态下的链条状态示意图；
图11是本申请中手制动机缓解状态下的链条状态示意图；
图12是本申请中手制动机的手柄装置分解图。
其中：1箱壳，2卷链轴，3主动轴组成，4手轮，5链条，6底板，7挡柱III，8挡柱I，9导板，10轴承I，11扭簧，12扭簧座，13大齿轮，14手柄，15铆钉，16主动轴，17键轮，18离合器，19棘轮，20小齿轮，21端轴，22底座，23导板座，24轴承座，25轴承II，26挡柱II，27棘舌，28棘舌销，29棘舌座，30配重块。
具体实施方式
下面结合附图对本申请做进一步的说明。
实施例1：
手制动机，包括手轮4、链条5、箱壳1以及设置在箱壳1内的主动轴组成3、大齿轮13和底座组成6，所述手轮4与主动轴组成3相连，所述链条5的一端通过铆钉15固定在大齿轮13上，所述大齿轮13的主轴为卷链轴2。主动轴组成3由依次排布的主动轴16、键轮17、离合器18、棘轮19、小齿轮20和端轴21组成。手轮4设置在靠近主动轴16的一端并与主动轴16固定相连，大齿轮13位于靠近小齿轮20的一端并与小齿轮20啮合相连。手制动机端轴21与主动轴16之间的连接采用弹性圆柱销定位有利于主动轴组成分解的检修。
箱壳1上还设有功能手柄14、棘舌27、棘舌销28和棘舌座29，功能手柄14和棘舌销28固定相连，棘舌27通过棘舌座29可转动的固定在棘舌销28上，棘舌销28上棘舌座29远离棘舌27的一侧还设有配重块30。棘舌27卡扣在棘轮19相邻的齿轮之间，从而实现了棘轮19在主动轴16带动下进行顺时针的转动，同时阻止了棘轮19的逆时针转动。
手制动机还包括限位装置，所述限位装置设置在大齿轮13和底座22之间的卷链轴2上。所述限位装置包括轴承I10、扭簧11、导板9和导板座23，所述扭簧11套在轴承I10的外侧，所述扭簧座12设置在扭簧11靠近大齿轮13的一侧，所述导板9和导板座23依次设置在扭簧11靠近底座22的一侧。所述扭簧座12面向扭簧11的一侧固定设有挡柱III7，所述导板9面向扭簧11的一侧固定设有挡柱I8，所述底座22面向导板座23的一侧固定设有挡柱II26。所述扭簧11的两端均为弯曲的钩状，所述导板9和导板座23均为圆环形结构；所述导板9上还设有贯穿导板9的圆弧状凹槽，所述凹槽的宽度不小于挡柱II26的直径，所述凹槽的弧长不大于凹槽所在圆弧的周长的四分之三，所述导板座23上设有与挡柱II26匹配的孔，所述挡柱II26通过所述孔贯穿导板座23后在所述圆弧状凹槽中旋转。所述底座23上还设有轴承II25，所述轴承II25通过轴承座24设置在底座23上，所述轴承座24的外侧为导板座23。所述导板座的厚度为4mm，所述导板的厚度为6mm。
所述扭簧11的材质为65Mn；所述扭簧11的缠绕圈数为4圈，所述扭簧11的线径为5mm。所述扭簧11靠近扭簧座23的一端11a与挡柱III7卡接，所述扭簧11靠近导板9的一端11b与挡柱I8卡接。所述挡柱III7的高度H3为5mm，所述挡柱II26的高度H2为9mm，所述挡柱I8的高度H1为5mm。
由于手制动机改进后大齿轮采用限位结构，自由状态下，链条中心与卷链轴中心具有47mm的横向距离，而现有的手制动机由于缺乏限位装置，链条基于重力作用自然下垂，因此链条中心与卷链轴中心没有横向偏移距离。
改进后的手制动机可以在适当调整其安装座位置(避免与客车风挡干涉)后，仍能保证货车手制动系统的使用性能。手制动机改进后与改进前倍率保持一致，手制动机主动轴与卷链轴端链条中心线之间的距离比改进前大40mm以上。
表1本申请与现有手制动机的技术参数对比
实施例2：
与实施例1不同的是，所述扭簧11的缠绕圈数为3圈，所述扭簧11的线径为6mm。所述挡柱III7的高度H3为10mm，所述挡柱II26的高度H2为7mm，所述挡柱I8的高度H1为6mm。实施例3：
与实施例1不同的是，所述扭簧11的材质为65Mn；所述扭簧11的缠绕圈数为5圈，所述扭簧11的线径为4mm。所述挡柱III7的高度H3为6mm，所述挡柱II26的高度H2为10mm，所述挡柱I8的高度H1为14mm。
实施例4：
与实施例1不同的是，所述扭簧11的缠绕圈数为6圈，所述扭簧11的线径为4mm。所述挡柱III7的高度H3为8mm，所述挡柱II26的高度H2为8mm，所述挡柱I8的高度H1为8mm。

Claims (4)

1.手制动机限位装置，其特征在于：所述手制动机限位装置设置在手制动机的大齿轮(13)和底座(22)之间的卷链轴(2)上；所述手制动机限位装置包括扭簧座(12)、轴承I(10)、扭簧(11)、导板(9)和导板座(23)，所述扭簧(11)套在轴承I(10)的外侧，所述扭簧座(12)设置在扭簧(11)靠近大齿轮(13)的一侧，所述导板(9)和导板座(23)依次设置在扭簧(11)靠近底座(22)的一侧；所述扭簧座(12)面向扭簧(11)的一侧固定设有挡柱III(7)，所述导板(9)面向扭簧(11)的一侧固定设有挡柱I(8)，所述底座(22)面向导板座(23)的一侧固定设有挡柱II(26)；所述扭簧(11)的两端均为弯曲的钩状，所述导板(9)和导板座(23)均为圆环形结构；所述导板(9)上还设有贯穿导板(9)的圆弧状凹槽，所述凹槽的宽度不小于挡柱II(26)的直径，所述凹槽的弧长不大于凹槽所在圆弧周长的四分之三，所述导板座(23)上设有与挡柱II(26)匹配的孔，所述挡柱II(26)通过所述孔贯穿导板座(23)后在所述圆弧状凹槽中旋转。
2.根据权利要求1所述的手制动机限位装置，其特征在于：所述扭簧(11)的材质为65Mn；所述扭簧(11)的缠绕圈数为N圈，3≤N≤6；所述扭簧(11)的线径为r，4mm≤r≤6mm。
3.根据权利要求2所述的手制动机限位装置，其特征在于：所述扭簧(11)靠近扭簧座(23)的一端(11a)与挡柱III(7)卡接，所述扭簧(11)靠近导板(9)的一端(11b)与挡柱I(8)卡接。
4.根据权利要求3所述的手制动机限位装置，其特征在于：所述挡柱III(7)的高度为H3，所述挡柱II(26)的高度为H2，所述挡柱I(8)的高度为H1；r≤H3≤(N-1)*r，r≤H1≤(N-1)*r，所述H2大于导板座(23)的厚度，不大于导板(9)和导板座(23)的厚度之和。
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