CN105059311A - 一种碟簧制动式矿车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碟簧制动式矿车，其中制动防跑车装置包括与前后节矿车相连的拉杆，拉杆穿过联接机架上安装孔并可滑动，拉杆另一端通过销轴与连杆铰接，连杆的另一端通过销轴与摇杆铰接，摇杆与摇杆轴通过键相连，摇杆轴通过轴承安装在机架上；摇杆轴的两端分别连接一个齿轮副，齿轮副中下端的齿轮内侧具有多线内螺纹并与制动轴的外螺纹相互配合，且两侧的螺纹副旋向相反；与制动轴固结的制动组件与制动组件上支撑套构成滑动联接；设在制动组件内的碟簧组一端与本身接触，另一端与支撑套内的中隔板相接触；齿轮副中下端的齿轮两端与支撑套通过轴承相连。本发明结构简单，跑车事故时可以迅速机械制动，安装、拆卸、维护方便。

Description

一种碟簧制动式矿车

技术领域

本发明涉及一种矿车，具体涉及一种碟簧制动式矿车。

背景技术

斜井矿车轨道运输是煤矿等矿山广泛采用的一种运输方式，其运输形式是通过安装在斜井上方的绞车牵引矿车组进行运输，矿车运行时经常出现断绳、断链或断销等现象而引发矿车或矿车组列跑车的问题，致使安全生产伤亡事故经常发生。

目前常用的防跑车装置具有以下几种形式，一种是在矿井中通过传感器检测矿车的运行速度，一旦发现失速情况利用挡车网或者挡车栏阻挡矿车。这种方式不足之处在于：拦截装置重量较大，现场安装搬运及维修不便，难于普及使用；拦截装置只能一次性使用，既浪费材料，又破坏了矿井生产的连续性，处理事故费时又费力。

另一种是在矿车上安装电子检测设备，采用制动爪或抱轨机构对矿车制动。这种方式的缺陷在于：设备调试、维护程序复杂等繁杂，设备中所使用的电子产品抗尘、抗腐蚀性能差，经长时间使用后电子产品性能不稳定，有时还会在关键时刻失灵、失效或误动作；更有甚者，一个斜井要多段拦截才能达到较理想的效果，这不仅增加矿山成本，而且还达不到100％的拦截效果。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种碟簧制动式矿车，本矿车在斜巷中变坡点向下任何一点由于断绳、脱钩等造成跑车事故时主动制动，同时结构简单，成本低，安装维修极其方便。

为了实现上述目的，本发明一种碟簧制动式矿车，包括制动防跑车装置，所述装置对称地安装在矿车前后两端的联接机架上，制动防跑车装置包括与前节矿车或者后节矿车相连的拉杆，拉杆穿过联接机架上的安装孔并可在联接机架内滑动，拉杆的另一端通过销轴与连杆铰接，连杆的另一端通过销轴与摇杆铰接，摇杆与摇杆轴通过键相连，摇杆轴通过轴承安装在联接机架上；

摇杆轴的两端分别连接一个齿轮副，齿轮副中下端的齿轮内侧具有多线内螺纹并与制动组件中的制动轴的外螺纹相互配合，且两侧的螺纹副旋向相反；制动轴上套装有游动碟簧支架；游动碟簧支架下端具有两个对称设置的支撑套，支撑套中间具有带孔中隔板，另一端具有端板；制动组件设在支撑套内并与其滑动联接；设在支撑套内的碟簧组一端与制动组件相接触，另一端与支撑套内的中隔板相接触。

一旦发生绞车牵引钢丝绳断绳或者脱钩的情况，矿车前或后的连接部分便失去了牵引力，拉杆在联接机架的安装孔中滑动，拉杆带动连杆、摇杆失去约束力，由于多线螺旋机构反行程不自锁，通过齿轮副与制动轴之间的螺旋传动系统，使得游动碟簧支架中的蝶形弹簧失去约束力，蝶形弹簧在弹簧力的作用下，推动制动组件与制动轨道接触，通过制动组件与制动轨道之间的摩擦力，将跑车矿车制动在制动轨道上。

进一步的，齿轮副包括一个扇形齿轮和一个带内螺纹的小圆柱齿轮，扇形齿轮与摇杆轴通过键相连，扇形齿轮与小圆柱齿轮相啮合。由于扇形齿轮的力臂较长，因此扇形齿轮与小圆柱齿轮所组成的齿轮副在制动或者拉动状态下更容易传递动力。

进一步的，所述小圆柱齿轮的一端通过安装在支撑套上的推力轴承支承，另一端通过套装在盲轴上的向心轴承支承，所述盲轴通过螺栓固定在支撑套的端板上；推力轴承套装在制动轴上，且盲轴距离制动轴的轴端具有移动间隙。小圆柱齿轮通过上述结构支承在游动碟簧支架上，拉杆将动力依次通过连杆、摇杆、扇形齿轮、小圆柱齿轮传递给制动轴，制动轴带动制动组件克服碟簧的弹性力向远离制动轨道方向移动。

进一步的，制动组件包括开有盲孔的花键轴、固定在轴端的耐磨滑块和与花键轴固结的制动轴，碟簧组安装在花键轴的盲孔内，制动时耐磨滑块与制动轨道相互接触；支撑套的一端具有花键孔，花键轴与花键孔构成花键移动副。花键移动副较其他线性动联接，导向性更优；所述耐磨滑块可以采用滑动轴承、轴瓦的结构，保证摩擦制动性能。

进一步的，联接机架的左右两端开有螺孔并通过螺栓各连接一个开有两个长圆孔的限位板，所述游动碟簧支架上端的两侧与限位板之间具有移动间隙。游动碟簧支架可以沿着垂直于轨道前进方向的平行于轨道上平面的方向游动，在该方向上游动的间隙由限位板控制。由于中间轨道在安装过程中存在偏差，造成两边蝶形弹簧伸长不同，摩擦力不同，所以为了使两边碟簧伸长尽可能相同，游动碟簧支架可以在垂直于轨道的方向游动3～5mm。

进一步的，联接机架内侧的拉杆上固定有挡块。矿车牵引过程中，拉杆通过中间传动部件将制动组件牵引离开制动轨道，使得制动轨道与制动组件之间产生一个间隙，该间隙的大小取决于拉杆上的挡块与联接机架之间的距离。

进一步的，本装置还具有开关机构，开关机构包括偏心轮、偏心轴和拨杆，偏心轴穿过联接机架上的安装孔并通过键与偏心轮相连，偏心轴与拨杆通过键相连，拨杆带动偏心轮及偏心轴围绕机架的上孔旋转，偏心轮与摇杆在关闭制动防跑车装置时相接触。当矿车在水平巷道运输过程中，不希望制动装置工作，可以通过开关机构将制动装置关闭，拨杆通过偏心轴带动偏心轮旋转，偏心轮通过挤压摇杆，一方面可以使拉杆上挡块与机架接触，拉杆上的牵引力通过挡块作用到矿车联接机架上，另一方面通过齿轮副、螺旋副带动制动组件远离制动轨道。

进一步的，拨杆的一端开有固定孔，联接机架上开有两个对称的定位孔，定位销穿过拨杆上的固定孔将其固定在联接机架的定位孔上；定位销与拨杆动联接，定位销的销轴上开有两个环形槽，拨杆的侧面开有螺纹孔，螺钉的一端通过弹簧连接一个钢球，螺钉安装在螺纹孔内，且钢球与其中一个环形槽相互啮合。

将定位销从联接机架上定位孔外拔，由于弹簧的弹性力，钢球与定位销上的另一圈环形孔啮合将定位销固定，此时拨杆不受约束；然后转动拨杆180°并将定位销插入另一个对称的定位孔上。钢球与定位销上的另一圈环形孔啮合可以防止定位销丢失。

本发明结构简单，在斜巷中变坡点向下任何一点由于断绳、脱钩等造成跑车事故时可以机械制动，平巷使用时亦可通过开关机构关闭制动装置，适用范围更广；同时安装、拆卸、维护方便。

附图说明

图1为本发明在矿车上的总体布置图；

图2为图1中矿车前部的装置示意图；

图3为图2中A-A的剖视图；

图4为图2中B向局部视图；

图5为图3中C-C的剖面图；

图6为图4中D-D的剖面放大示意图；

图7为图3中制动组件23的放大示意图；

图8为游动碟簧支架14的示意图；

图9为图8中E-E的剖面图。

图中：1、拉杆；2、联接机架；3、挡块；4、连杆；5、销轴；6、摇杆；7、摇杆轴；8、扇型齿轮；9、小圆柱齿轮；10、盲轴；11、向心轴承；12、推力轴承；13、碟簧组；14、游动碟簧支架；14-1、支撑套；14-1-1、花键孔；14-1-2、中隔板；14-1-3端板；15、限位板；16、拨杆；17、偏心轮；18、偏心轴；19、定位销；20、螺钉；21、弹簧；22、钢球；23、制动组件；23-1、花键轴；23-2、耐磨滑块；23-3、制动轴；25、制动轨道。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种碟簧制动式矿车，包括制动防跑车装置，所述装置对称地安装在矿车前后两端的联接机架2上，箭头方向为矿车前进方向；

如图2和图3所示，本装置包括与前节矿车或者后节矿车相连的拉杆1，拉杆1穿过联接机架2上的安装孔并可在联接机架2内滑动，拉杆1的另一端通过销轴5与连杆4铰接，连杆4的另一端通过销轴5与摇杆6铰接，摇杆6与摇杆轴7通过键相连，摇杆轴7通过轴承安装在联接机架2上；

摇杆轴7的两端分别连接一个齿轮副，齿轮副中下端的齿轮内侧具有多线内螺纹并与制动组件23中的制动轴23-3的外螺纹相互配合，且两侧的螺纹副旋向相反；制动轴23-3上套装有游动碟簧支架14；游动碟簧支架14下端具有两个对称设置的支撑套14-1，支撑套中间具有带孔中隔板14-1-2，另一端具有端板14-1-3；制动组件23设在支撑套14-1内并与其滑动联接；设在支撑套内的碟簧组13一端与制动组件23相接触，另一端与支撑套内的中隔板14-1-2相接触。

一旦发生绞车牵引钢丝绳断绳或者脱钩的情况，矿车前或后的连接部分便失去了牵引力，拉杆1在联接机架2的安装孔中滑动，拉杆1带动连杆4、摇杆6失去约束力，由于多线螺旋机构反行程不自锁，通过齿轮副与制动轴之间的螺旋传动系统，使得游动碟簧支架14中的碟簧组13失去约束力，碟簧在弹簧力的作用下，推动制动组件23与制动轨道25接触，通过制动组件与制动轨道之间的摩擦力，将跑车矿车制动在制动轨道上。

如图2所示，齿轮副包括一个扇形齿轮8和一个带内螺纹的小圆柱齿轮9，如图3所示，扇形齿轮8与摇杆轴7通过键相连，扇形齿轮8与小圆柱齿轮9相啮合。由于扇形齿轮的力臂较长，因此扇形齿轮与小圆柱齿轮所组成的齿轮副在制动或者拉动状态下更容易传递动力。

如图3、图5所示，所述小圆柱齿轮9的一端通过安装在支撑套上的推力轴承12支承，另一端通过套装在盲轴10上的向心轴承11支承，所述盲轴10通过螺栓固定在支撑套14-1的端板14-1-3上；推力轴承12套装在制动轴23-3上，且盲轴10距离制动轴23-3的轴端具有移动间隙。小圆柱齿轮9通过上述结构支承在游动碟簧支架15上，拉杆1将动力依次通过连杆4、摇杆6、扇形齿轮8、小圆柱齿轮9传递给制动轴23-3，制动轴23-3带动制动组件23克服碟簧的弹性力向远离制动轨道方向移动。

如图7所示，制动组件23包括开有盲孔的花键轴23-1、固定在轴端的耐磨滑块23-2和与花键轴固结的制动轴23-3，碟簧组13安装在花键轴23-1的盲孔内，制动时耐磨滑块23-2与制动轨道相互接触；支撑套的一端具有花键孔14-1-1，花键轴23-1与花键孔14-1-1构成花键移动副。花键移动副较其他线性动联接，导向性更优；所述耐磨滑块可以采用滑动轴承、轴瓦的结构，保证摩擦制动性能。

如图3所示，联接机架2的左右两端开有螺孔并通过螺栓各连接一个开有两个长圆孔的限位板15，所述游动碟簧支架14上端的两侧与限位板之间具有移动间隙。游动碟簧支架14可以沿着垂直于轨道前进方向的平行于轨道上平面的方向游动，在该方向上游动的间隙由限位板15控制。由于中间轨道在安装过程中存在偏差，造成两边蝶形弹簧伸长不同，摩擦力不同，所以为了使两边碟簧伸长尽可能相同，游动碟簧支架14可以在垂直于轨道的方向游动3～5mm。

如图2所示，联接机架2内侧的拉杆1上固定有挡块3。矿车牵引过程中，拉杆通过中间传动部件将制动组件牵引离开制动轨道，使得制动轨道与制动组件之间产生一个间隙，该间隙的大小取决于拉杆1上的挡块3与联接机架2之间的距离

如图2和图4所示，本装置还具有开关机构，开关机构包括偏心轮17、偏心轴18和拨杆16，偏心轴18穿过联接机架2上的安装孔并通过键与偏心轮17相连，偏心轴18与拨杆16通过键相连，拨杆16带动偏心轮17及偏心轴18围绕机架2上的孔旋转，偏心轮17与摇杆6在关闭制动防跑车装置时相接触。当矿车在水平巷道运输过程中，不希望制动装置工作，可以通过开关机构将制动装置关闭，拨杆16通过偏心轴18带动偏心轮旋转，偏心轮通过挤压摇杆6，一方面可以使拉杆1上挡块3与机架2接触，拉杆上的牵引力通过挡块作用到矿车联接机架上，另一方面通过齿轮副、螺旋副带动制动组件23远离制动轨道。

如图6所示，拨杆16的一端开有固定孔，联接机架2上开有两个对称的定位孔，定位销19穿过拨杆上的固定孔将其固定在联接机架2的定位孔上；定位销19与拨杆16动联接，定位销19的销轴上开有两个环形槽，拨杆的侧面开有螺纹孔，螺钉20的一端通过弹簧21连接一个钢球22，螺钉20安装在螺纹孔内，且钢球22与其中一个环形槽相互啮合。

将定位销19从联接机架2上定位孔外拔，由于弹簧21的弹性力，钢球22与定位销19上的另一圈环形孔啮合将定位销固定，此时拨杆16不受约束；然后转动拨杆180°并将定位销插入另一个对称的定位孔上，钢球与定位销上的另一圈环形孔啮合可以防止定位销丢失。

工作过程：如图3所示，图示位置处于制动状态(即矿车通过前后制动组件与在斜井轨道中部铺设的制动轨道的摩擦力，将矿车组制动在轨道上)，开关机构处于如图2、4所示的关闭状态。

当前部矿车将牵引力传递到拉杆1上时，拉杆1相对于联接机架2向矿车前进方向运动，并通过销轴5将牵引力传递到连杆4，连杆4通过销轴5将力量传递到摇杆6，如图2所示带动摇杆6顺时针转动，摇杆6通过摇杆轴7带动扇形齿轮8顺时针转动，内螺纹小圆柱齿轮9逆时针旋转。图3中，右侧的制动轴23-3与小圆柱齿轮9的螺纹副为左旋，左侧的制动轴23-3与小圆柱齿轮9的螺纹副为右旋，制动组件23与游动碟簧支架14之间是移动花键联接，当小圆柱齿轮9逆时针旋转时，左侧制动轴带动制动组件在花键孔中向左远离制动轨道运动，右侧制动轴带动制动组件在花键孔中向右远离制动轨道运动，碟簧组13处于压缩状态，从而使制动组件23离开制动轨道25，使得制动轨道与制动组件之间产生一个间隙，该间隙的大小取决于拉杆1上挡块3与联接机架2之间的距离。

当前部矿车突然失去牵引力时，由于碟簧的弹性恢复力，碟簧组13推动制动组件23压紧在制动轨道25上，通过制动组件上的耐磨块23-2与制动轨道25之间的摩擦力，实现矿车制动。由于多线螺旋机构正反行程都不自锁，因此制动组件23带动制动轴23-3直线移动并通过螺旋副带动小圆柱齿轮9反向旋转，小圆柱齿轮9与扇形齿轮8啮合并将力通过摇杆6、连杆4，最终带动拉杆1运动，其结果是拉近了两节矿车之间的距离，由于此时整个矿车组没有外来牵引力，是通过拉杆拉力使矿车相互拉近，所以在设计计算时，拉杆拉力的大小要适当。矿车后部的工作过程与上述过程类似，不再叙述。

当矿车在水平巷道运输过程中，可以通过开关机构将制动装置关闭。如图6所示，将定位销19，从机架2上定位孔外拔，钢球22与定位销19上的另一圈环形孔啮合，将定位销定位，此时，拨杆16不受约束。如图4所示，顺时针180°转动拨杆16，拨杆16通过键带动偏心轴18转动，偏心轴18通过键带动偏心轮180°转动(如图2)，偏心轮17通过挤压摇杆6，其结果是一方面拉杆1上挡块3与机架2接触，拉杆上的牵引力通过挡块3直接作用到矿车联接部分机架上，另一方面通过扇形齿轮副、螺旋副带动制动组件23脱离制动轨道。

Claims (8)

1.一种碟簧制动式矿车，包括制动防跑车装置，所述装置对称地安装在矿车前后两端的联接机架(2)上，其特征在于，制动防跑车装置包括与前节矿车或者后节矿车相连的拉杆(1)，拉杆(1)穿过联接机架(2)上的安装孔并可在联接机架(2)内滑动，拉杆(1)的另一端通过销轴(5)与连杆(4)铰接，连杆(4)的另一端通过销轴(5)与摇杆(6)铰接，摇杆(6)与摇杆轴(7)通过键相连，摇杆轴(7)通过轴承安装在联接机架(2)上；

摇杆轴(7)的两端分别连接一个齿轮副，齿轮副中下端的齿轮内侧具有多线内螺纹并与制动组件(23)中的制动轴(23-3)的外螺纹相互配合，且两侧的螺纹副旋向相反；制动轴(23-3)上套装有游动碟簧支架(14)；游动碟簧支架(14)下端具有两个对称设置的支撑套(14-1)，支撑套中间具有带孔中隔板(14-1-2)，另一端具有端板(14-1-3)；制动组件(23)设在支撑套(14-1)内并与其滑动联接；设在支撑套内的碟簧组(13)一端与制动组件(23)相接触，另一端与支撑套内的中隔板(14-1-2)相接触。

2.如权利要求1所述的碟簧制动式矿车，其特征在于，齿轮副包括一个扇形齿轮(8)和一个带内螺纹的小圆柱齿轮(9)，扇形齿轮(8)与摇杆轴(7)通过键相连，扇形齿轮(8)与小圆柱齿轮(9)相啮合。

3.如权利要求2所述的碟簧制动式矿车，其特征在于，所述小圆柱齿轮(9)的一端通过安装在支撑套上的推力轴承(12)支承，另一端通过套装在盲轴(10)上的向心轴承(11)支承，所述盲轴(10)通过螺栓固定在支撑套(14-1)的端板(14-1-3)上；推力轴承(12)套装在制动轴(23-3)上，且盲轴(10)距离制动轴(23-3)的轴端具有移动间隙。

4.如权利要求3所述的碟簧制动式矿车，其特征在于，制动组件(23)包括开有盲孔的花键轴(23-1)、固定在轴端的耐磨滑块(23-2)和与花键轴固结的制动轴(23-3)，碟簧组(13)安装在花键轴(23-1)的盲孔内，制动时耐磨滑块(23-2)与制动轨道相互接触；支撑套的一端具有花键孔(14-1-1)，花键轴(23-1)与花键孔(14-1-1)构成花键移动副。

5.如权利要求4所述的碟簧制动式矿车，其特征在于，联接机架(2)的左右两端开有螺孔并通过螺栓各连接一个开有两个长圆孔的限位板(15)，所述游动碟簧支架(14)上端的两侧与限位板之间具有移动间隙。

6.如权利要求5所述的碟簧制动式矿车，其特征在于，联接机架(2)内侧的拉杆(1)上固定有挡块(3)。

7.如权利要求1至6任一权利要求所述的碟簧制动式矿车，其特征在于，本装置还具有开关机构，开关机构包括偏心轮(17)、偏心轴(18)和拨杆(16)，偏心轴(18)穿过联接机架(2)上的安装孔并通过键与偏心轮(17)相连，偏心轴(18)与拨杆(16)通过键相连，拨杆(16)带动偏心轮(17)及偏心轴(18)围绕机架(2)上的孔旋转，偏心轮(17)与摇杆(6)在关闭制动防跑车装置时相接触。

8.如权利要求7所述的碟簧制动式矿车，其特征在于，拨杆(16)的一端开有固定孔，联接机架(2)上开有两个对称的定位孔，定位销(19)穿过拨杆上的固定孔将其固定在联接机架(2)的定位孔上；定位销(19)与拨杆(16)动联接，定位销(19)的销轴上开有两个环形槽，拨杆的侧面开有螺纹孔，螺钉(20)的一端通过弹簧(21)连接一个钢球(22)，螺钉(20)安装在螺纹孔内，且钢球(22)与其中一个环形槽相互啮合。