CN104443428B - 常闭式可控液压刹车装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种常闭式可控液压刹车装置，包括电控系统、制动轨、盘式制动器和液压控制系统，所述制动轨安装在运动物体上，多组盘式制动器对称排列安装在竖向或水平的轨道两侧，盘式制动器与液压控制系统连接；盘式制动器为常闭式盘式制动器，包括弹簧、活塞和刹车盘，活塞在液压力的作用下控制刹车盘的开闭动作；每个盘式制动器上设有换向阀的行程开关；运动物体进入刹车段后，制动轨的端部触动盘式制动器上换向阀的行程开关，启动刹车程序，电控系统控制液压控制系统给盘式制动器供油，每对盘式制动器上的刹车盘伸出压向制动轨，通过弹簧和刹车盘对制动轨产生制动力。

Description

常闭式可控液压刹车装置

技术领域

本发明涉及一种制动技术，尤其涉及一种常闭式可控液压刹车装置。

背景技术

为开展飞机应急弹射座椅下沉率试验状态科研试验，利用高塔上安装的120m长竖向导轨，将安装有弹射座椅的滑车沿导轨提升至顶端并释放，滑车下落达到试验要求速度后座椅弹射，滑车随即进入减速刹车段。刹车装置具体技术指标要求为：将重量达4.8吨、下落速度达100km/h的运动滑车，在25m距离内安全刹停，并且该刹车装置具备实现滑车在距地面60m至90m范围内任意位置启动刹车程序和0m至90m范围内任意高度位置悬停试验两项功能，目前国内没有成熟的刹车装置能够同时较好的解决上述难题。

国内外针对运动物体刹车制动方式有电磁制动、气体弹簧制动、变截面轨道制动等多种方式。电磁制动方案工程造价高；气体弹簧制动方案缸体加工难度大、制动起始点可控技术实施困难；变截面轨道制动方案对竖向高塔地基载荷冲击大、解锁困难，且上述方案均无法有效解决高空试验要求的任意高度悬停难题，而我们研制的“一种常闭式可控液压刹车装置”较好的解决了上述问题，国内外没有同类产品报道。该刹车技术具有刹车效能高、成本相对较低、性能可靠、能够在竖向及水平等特殊工况使用等显著特点，从而具有较高推广应用价值。

常闭式可控液压刹车技术是利用盘式制动器将物体的势能及动能转化为摩擦热能以实现高速物体减速制动，国内外有原理类似的刹车装置，然而这些刹车装置功能单一、制动能力有限。

发明内容

本发明的目的是提出一种使用范围宽的常闭式可控液压刹车装置。

本发明为达上述目的采用的技术方案是：

提供一种常闭式可控液压刹车装置，包括电控系统、制动轨、盘式制动器和液压控制系统，所述制动轨安装在运动物体上，多组盘式制动器对称排列安装在竖向或水平的轨道两侧，盘式制动器与液压控制系统连接；

盘式制动器为常闭式盘式制动器，包括弹簧、活塞和刹车盘，活塞在液压力的作用下控制刹车盘的开闭动作；每个盘式制动器上设有换向阀的行程开关；

运动物体进入刹车段后，制动轨的端部触动盘式制动器上换向阀的行程开关，启动刹车程序，电控系统控制液压控制系统给盘式制动器供油，每对盘式制动器上的刹车盘伸出压向制动轨，通过弹簧和刹车盘对制动轨产生制动力；

本发明所述的装置中，制动轨端部为楔形结构。

本发明所述的装置中，所述弹簧为蝶形弹簧。

本发明所述的装置中，安装于竖向或水平轨道末端预设距离内的盘式制动器，其活塞在液压力的作用下始终处于伸出状态。

本发明所述的装置中，该装置还包括应急控制系统，与盘式制动器连接，作为液压控制系统的备用系统。

本发明所述的装置中，换向阀为机电换向阀或电液换向阀。

实施本发明产生的有益效果是：本发明将制动轨安装在运动物体上，将多组盘式制动器对称排列安装在竖向或水平的轨道两侧，盘式制动器与液压控制系统连接；运动物体进入刹车段后制动轨触动换向阀的行程开关启动刹车程序，电控系统控制液压站给盘式制动器供油，盘式制动器工作从而夹持制动轨实现制动。

附图说明

图1是本发明实施例常闭式可控液压刹车装置原理图。

图2是本发明实施例常闭式可控液压刹车装置结构示意图。

图3是本发明一个实施例中滑车、导轨、车载制动轨、盘式制动器相对安装关系图。

图4是本发明实施例制动段工作原理图。

图5是本发明实施例盘式制动器结构示意图。

【图号对照说明】

图中：1.油箱， 2.油位计，3.低压油滤组，4.电磁溢流阀，5.回油压力表，6.常开电磁液压锁，7.吸油油滤，8.球阀，9.油泵电机组，10.单向阀，11.压力继电器，12.高压油滤组，13.正常蓄能器组，14.压力表开关，15.压力表，16.二通插装阀，17.控制盖板，18.单向阀，19.常闭电磁液压锁，20.应急蓄能器组，21.电液换向阀，22.左盘式制动器，23.右盘式制动器，24.机电换向阀，25. 滑车，26.制动轨，27.盘式制动器，28.竖向导轨， 30.机电换向阀，31.碟形弹簧，32.活塞，33.刹车盘。

具体实施方式

为了使本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，特用较佳的实施例及配合详细的说明，说明如下：

本发明实施例的常闭式可控液压刹车装置，如图1所示，包括电控系统、制动轨、盘式制动器和液压控制系统，所述制动轨安装在运动物体上，多组盘式制动器对称排列安装在竖向或水平的轨道两侧，盘式制动器与液压控制系统连接。本发明实施例中盘式制动器为盘式液压制动器。该装置还包括应急控制系统，与盘式制动器连接，作为液压控制系统的备用系统。

本发明刹车装置的制动力大小由同时作用在制动轨长度范围内盘式制动器数量、制动器正压力、制动器与制动轨相对运动速度、制动器刹车盘与制动轨摩擦副摩擦系数等参数决定。

液压控制系统如图2所示，包括油箱1、油位计2，低压油滤组3，电磁溢流阀4，回油压力表5，常开电磁液压锁6，吸油油滤7，球阀8，油泵电机组9、单向阀10，压力继电器11，高压油滤器组12、正常蓄能器组13、二通插装阀16，控制盖板17，电液换向阀21、机电换向阀24、分流阀、液控阀、集成油路块等，液压控制系统为盘式制动器、应急控制系统提供液压源以，及为制动装置提供动作指令和制动要求。

应急控制系统包括单向阀18、常闭电磁液压锁19、应急蓄能器组20、集成油路块等。在系统故障、失电等状态下，确保制动装置处于制动工作状态，保证滑车安全。

电控系统主要包含供配电(电源)、电气控制、电控仪器、工控机、滑车制动控制软件、人工/自动应急系统。

在图3中，常闭式盘式制动器27沿塔体从0m到90m高度上布装在滑车运动轨迹轴线两侧，而制动轨安装在滑车25腹部运动轴线上。

本发明的一个实施例中，如图4所示，制动轨头部采用楔形角结构设计。制动方向的楔形角为1.5度，导引行程200mm、机电换向阀引导角为6.5度。有效地缓解了制动过程中可能产生的撞击对制动器造成的损害。制动轨的有效制动长度3950mm。

如图5所示，常闭式盘式制动器包括碟形弹簧31、活塞32和刹车盘33组成。碟形弹簧31保障了常闭制动功能，活塞32在液压力的控制下实施刹车盘的开闭动作。安装在滑车底部与制动装置接触的4.8m长的制动轨可同时承受28个（14对）刹车盘的作用，得到足够的制动力确保滑车安全。盘式制动器作用在制动轨上的正压力由内部弹簧弹性力和型腔油压力确定。

液压控制系统工作程序说明：

正常状态下，油泵电机组9、电磁溢流阀4得电，油泵电机组9启动，系统高压。所有电磁液压锁、电液换向阀21、机电换向阀24、报警装置得电处于接通状态，应急蓄能器组20处于充压状态，盘式制动器27处于正常供油状态。在油压作用下所有从0m到90m全程制动器弹簧被压缩收回，滑车25处于全程自由状态，可以上升下落。所有电液换向阀、机电换向阀失电，从0m到90m高度上的所有制动器刹车盘33在液压和机械力的双重作用下伸出，将滑车牢牢地夹紧在某个高度位置上，滑车处于全程制动状态，可完成固定高度座椅弹射和滑行状态座椅弹射的制动。当滑车自高塔顶端释放沿竖向导轨28下滑时，所有电液换向阀、机电换向阀被接通，制动器刹车盘33缩回，滑车被释放下滑，机电换向阀上的行程开关在滑车制动轨26前端楔形挤推作用下逐步被激发，连续被打开，液压系统同时增力推动每套相对的两个制动装置刹车盘伸出压向滑车腹部的制动轨，从而实现系统处于机械与液压双力制动状态，这种多米诺式制动效应保证了滑车的有效制动，滑车处于制动状态。当滑车提升到指定试验高度后，可令电液换向阀21失电，使0m到35m段的所有制动器处于制动状态，以确保试验安全。

应急状态下，在试验过程中，如果制动装置发生了故障，特别是液压系统发生了压力下降，甚至没有压力时，电控系统根据传感器采集的数据作出应急处理，电磁液压锁失电，主液压系统自行切除，应急液压系统自行启动，在应急压力作用下所有制动装置油缸伸出，制动系统处于全制动状态，保证滑车安全。

本发明以运动滑车为例，在运动滑车上安装制动轨，两根120m长竖向导轨之间从距地面0m至90m高度范围内对称布设多组常闭式可控盘式制动器，每对制动器可通过远程计算机系统独立控制开启，电控系统、液压控制系统、应急控制系统安装高塔45m处安装平台上。试验前计算机系统控制每对制动器上方机电换向阀行程开关伸出，滑车下落过程中，制动轨下端首先触碰并压缩行程开关，换向阀工作，液压站输出的液压油进入制动器促使活塞伸出，两侧对称布置的刹车盘在弹簧力和液压力的双重作用下压向运动中的制动轨，对称布置的两个刹车盘和制动轨就组成了一对摩擦副，该摩擦副所产生的摩擦力就阻碍滑车运动，滑车继续向下运动制动轨触碰下一个行程开关，另一组制动器开始工作，如此动作实现滑车减速制动。制动力和制动距离由制动轨长度、盘式制动器作用在制动轨上的正压力、相对运动速度、制动器刹车盘与制动轨摩擦副摩擦系数确定。由于该系统具备在人工干预条件下，机电换向阀行程开关不伸出、制动器不工作特性，从而实现任意高度位置启动刹车程序功能，而制动器全程独立可控解决了定高度悬停问题。

为确保系统在突然失电后液压站、计算机控制系统无法正常工作状况下滑车仍能安全刹停，盘式制动器采用常闭式设计，活塞可在碟形弹簧弹力作用下自动伸出从而产生一定制动力；另外从安全考虑在距地面0m至35m范围内，由电液换向阀控制制动器活塞始终处于伸出状态，在35m上方无法将滑车有效刹停情况下，制动轨可硬性插入制动器中间，实现滑车安全制动。

运动物体沿竖向（或水平）导轨运动时，制动轨安装在运动物体上，制动轨长度由所需制动力大小决定；盘式制动器多组对称排列安装在竖向高塔或地面上，盘式制动器布设长度由制动装置减速能力决定。本发明的一个实施例中，运动物体进入刹车段后制动轨触动机电换向阀行程开关启动刹车程序，电控系统发出指令，液压站给盘式制动器供油，多组制动器依次工作夹持制动轨实现滑车制动。盘式制动器的开启与闭合由电控系统控制机电换向阀、电液换向阀完成，因此每组盘式制动器功能可控，所以能够实现任意高度启动刹车程序的功能。液压站不间断工作可保证盘式制动器持续夹持制动轨，使运动物体能够悬停在竖向高塔上，从而满足特殊试验要求如指定高度条件下的定点试验，并防止意外跌落事故发生。盘式制动器为常闭式设计，即使是在系统失电状况下内部弹簧始终处于工作状态，保证有夹持力作用在制动轨上。制动力主要由同时夹持制动轨的多组盘式制动器作用在制动轨上的正压力产生的摩擦力组成。

本发明解决了大质量体、高速、竖向（或水平）速度条件下减速刹车难题。将制动轨安装在滑车上，运动物体质量轻利于制动；制动器、液压站、计算机控制系统安装在地面上，控制灵活、维护检查方便，失电情况下安全性高；盘式制动器的常闭式设计提高了系统可靠性；机电换向阀、电液换向阀可以与机械同步控制，满足了滑车在距地面60m至90m范围内任意位置启动刹车程序和 0m至90m范围内任意高度位置悬停试验两项功能要求。

上文仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的权利要求范围内。

Claims (6)

1.一种常闭式可控液压刹车装置，其特征在于，包括电控系统、制动轨、盘式制动器和液压控制系统，所述制动轨安装在运动物体上，多组盘式制动器对称排列安装在滑车运动轨迹轴线两侧，盘式制动器与液压控制系统连接；

盘式制动器为常闭式盘式制动器，包括弹簧、活塞和刹车盘，活塞在液压力的作用下控制刹车盘的开闭动作；每个盘式制动器上设有换向阀的行程开关；

运动物体进入刹车段后，制动轨的端部触动盘式制动器上换向阀的行程开关，启动刹车程序，电控系统控制液压控制系统给盘式制动器供油，每对盘式制动器上的刹车盘伸出压向制动轨，通过弹簧和刹车盘对制动轨产生制动力。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，制动轨端部为楔形结构。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述弹簧为蝶形弹簧。

4. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，安装于竖向或水平轨道末端预设距离内的盘式制动器，其活塞在液压力的作用下始终处于伸出状态。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，该装置还包括应急控制系统，与盘式制动器连接，作为液压控制系统的备用系统。

6. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，换向阀为机电换向阀或电液换向阀。