CN108869580B - 一种具有限速功能的制动器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种具有限速功能的制动器，包括鼓式制动器以及制动驱动机构；所述制动驱动机构包括设置在制动鼓上且可沿着制动鼓的径向方向移动的制动驱动块以及设置在制动驱动块和制动鼓之间的弹性元件；当制动鼓的转速低于设定值时，所述弹性元件的弹力始终促使制动驱动块的外端位于制动分界圆的内侧，当制动鼓的转速高于设定值时，所述制动驱动块在离心力作用下克服弹性元件的弹力沿径向向外移动，且制动驱动块的外端伸出制动分界圆，并与所述驱动架触碰。本发明能够在单轨运输机超速运行时自行制动降速，保证单轨运输机能够安全行使；当单轨运输机的运行速度过快时，通过制动驱动块所受的离心力增大而实现制动的驱动，设计巧妙。

Description

一种具有限速功能的制动器

技术领域

本发明涉及一种单轨运输机，具体涉及一种具有限速功能的制动器。

背景技术

山地果园的地势条件多为山地或者丘陵，因此导致山地果园的机械化生产水平不高。为降低劳动强度、生产成本并提高果园生产效率，使用无人单轨运输机设备进行农资或果品的运输已成为山区果业发展的主要趋势。无人单轨运输机是一种既能克服陡峭的山地坡地地理环境，又能在密集果树果园中自行完成运输的现代机械。

无人驾驶的单轨运输机上一般装有限速器、超越离合器及驻车制动器等装置，能够限制运输机的运行速度，避免运输机超速；由于山地果园的地势崎岖复杂，单轨运输机在运行过程中经常发生较大的震动，因此上述限速器等装置容易出现失灵情况，导致单轨运输机超速运行，造成运输机脱轨，酿成事故。目前大部分的载人单轨运输机上装有鼓式制动器，使得单轨运输机在速度过快时可以通过手动控制转动制动凸轮，从而将两个制动蹄张开并且与制动鼓接触，进而实现制动降速来限制运输机的运行速度，但无人单轨运输机中仍未出现在超速时可自行降速的鼓式制动器。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有限速功能的制动器，该制动器能够在单轨运输机运行速度过快时自行降速，实现速度的限制，避免单轨运输机速度过快而脱轨。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种具有限速功能的制动器，包括鼓式制动器以及制动驱动机构；其中，所述鼓式制动器包括制动鼓以及制动机构，所述制动鼓通过传动轴与单轨运输机的运行转轴连接，所述制动机构包括两个制动蹄、制动凸轮以及复位弹簧，其中，所述两个制动蹄设置在制动鼓的内侧，两个制动蹄的一端相互转动连接，另一端在复位弹簧的弹力作用下抱紧在所述制动凸轮上，所述制动凸轮上连接有驱动该制动凸轮转动的驱动架；其特征在于，

所述制动驱动机构包括设置在制动鼓上且可沿着制动鼓的径向方向移动的制动驱动块以及设置在制动驱动块和制动鼓之间的弹性元件；当制动鼓的转速低于设定值时，所述弹性元件的弹力始终促使制动驱动块的外端位于制动分界圆的内侧，当制动鼓的转速高于设定值时，所述制动驱动块在离心力作用下克服弹性元件的弹力沿径向向外移动，且制动驱动块的外端伸出制动分界圆，并与所述驱动架触碰。

上述具有限速功能的制动器的工作原理是：

所述制动分界圆是一个虚构的圆形界限，具体是一个用于区分制动驱动块是否能够触碰到驱动架的界限。工作时，由于制动驱动块设置在制动鼓上，因此在单轨运输机运行时，所述制动驱动块会随制动鼓一起转动，而当单轨运输机的运行速度过快时，所述制动驱动块所受到的离心力也会变大，当该离心力大于所述弹性元件的弹力时，所述制动驱动块就会沿着制动鼓的径向向外移动，从而使得制动驱动块的外端伸出制动分界圆，并触碰到所述驱动架；所述驱动架在制动驱动块的触碰后带动制动凸轮转动，从而使得所述两个制动蹄张开，进而使得两个制动蹄与制动鼓的内圆面接触摩擦，实现制动降速。当单轨运输机的速度降到正常速度时，所述制动驱动块所受到的离心力也随之减少，并在弹性元件的作用下沿径向往回移动，且制动驱动块的外端位于制动分界圆内；此时，所述驱动架由于没有受到其他外力，并在复位弹簧的作用下，所述两个制动蹄与制动鼓的内圆面分离，不再制动减速，所述制动凸轮和驱动架转动到初始位置，实现复位，单轨运输机继续正常运行。

本发明的一个优选方案，所述制动鼓的外端面上设有固定圆环，该固定圆环与制动鼓为整体式结构，所述制动驱动块设置在固定圆环上。通过固定圆环的设置，便于制动驱动块的设置；将固定环与制动鼓设置为整体式结构，便于制造加工。

本发明的一个优选方案，所述固定圆环内设有超速联动组件，该超速联动组件包括转动连接在传动轴上且呈菱形状的转动凸轮以及两组运动杆；所述固定圆环上设有两个相对设置且沿径向延伸的导向槽，所述制动驱动块包括两个分别设置在两个导向槽中的滑行杆，每个滑行杆包括滑行部以及设置在滑行部一端的扩大部；其中一组运动杆的一端转动连接在转动凸轮的长径的其中一端，另一端转动连接在其中一个滑行杆的扩大部上，另一组的运动杆的一端转动连接在转动凸轮的长径的另一端，另一端转动连接在另一个滑行杆的扩大部上；所述弹性元件有两个，且分别设置在两个滑行杆上，每个弹性元件的一端作用在固定圆环的内壁上，另一端作用在扩大部上。

当单轨运输机超速时，所述两个滑行杆的离心力克服弹性元件的弹力，在导向槽的引导下各自沿着固定圆环的径向方向移动，从而使得滑行杆伸出所述制动分界圆，从而实现制动。在制动过程中，由于制动驱动块包括两个相对设置的滑行杆，因此两个滑行杆能够实现间隔式地触碰驱动架带动制动凸轮转动，使得制动凸轮间隔式地转动到制动挡位，从而实现单轨运输机的“点刹车”降速，这样能够避免单轨运输机在高速运行时发生速度的持续突变，从而避免脱轨及发生其他事故，同时，也能够延长制动蹄的寿命，避免制动失效。两个滑行杆通过导向槽对称设置在固定圆环上，使得固定圆环以及制动鼓的受力均匀，有效减轻单轨运输机运行时的震动幅度，有利于延长单轨运输机的运行寿命。通过所述超速联动组件的设置，能够保证两个滑行杆能够同步移动且沿径向移动的距离一致，能够使得整个装置更加平衡，同样能够减轻单轨运输机运动时的震动幅度。

优选的，所述两组运动杆均包括衔接杆以及分别设置在衔接杆两端的两个延伸杆，所述衔接杆和两个延伸杆形成“U”形杆；每组运动杆的两个延伸杆分别与对应的转动凸轮的长径的一端以及与对应的滑行杆的扩大部转动连接。

优选地，所述固定圆环的内壁与两个导向槽的对应处均设有矩形槽；所述弹性元件由弹簧构成，该弹簧套在滑行部上。通过矩形槽设置，有利于弹簧的固定，在单轨运输机降速后实现滑行杆的复位。

本发明的一个优选方案，沿着制动鼓的转动方向，所述驱动架设置在制动鼓的前方；所述驱动架包括设置在机架上的过渡件以及与制动凸轮连接的拉臂；其中，所述过渡件的一端与机架转动连接，另一端设有横向杆；所述横向杆的一端延伸至拉臂的后方，另一端延伸至制动分界圆外的对应处。

当单轨运输机超速时，所述制动驱动块沿着制动鼓的径向方向移动伸出制动分界圆，并且在随制动鼓转动过程中碰撞所述横向杆，使得横向杆和过渡件向前转动，在横向杆向前转动时，带动拉臂向前转动，从而将制动凸块转动到制动挡位，最终实现降速；当单轨运输机的运行速度降下后，所述制动驱动块所受到的离心力减少，所述弹性元件的弹力促使制动驱动块复位，使得制动驱动块的端部返回制动分界圆内；所述横向杆以及拉臂在不受外力的作用下，通过鼓式制动器中的的复位弹簧的作用力实现复位，鼓式制动器中的两个制动蹄不再与制动鼓的内壁接触进行摩擦，单轨运输机按照降速后的速度正常行驶。通过设置这样的驱动架，实现单轨运输机的制动减速，结构简单；同时，通过过渡件的动力过渡，使得制动驱动块的径向移动能够驱动制动凸块的转动，设计巧妙。

优选地，所述拉臂的端部上设有横向设置的连接杆，该连接杆上设有固定槽。通过设置这样的连接杆，便于与手动刹车杆连接，以便实现手动制动，从而实现运输机的停车。

优选地，所述过渡件与机架之间设有复位扭簧，该复位扭簧的弹力始终促使过渡件上的横向杆位于制动分界圆外的对应处。复位扭簧的设置，使得在单轨运输机减速，且所述制动驱动块返回到制动分界圆内后，所述过渡件以及横向杆能够在复位弹簧的作用下往后转动到初始位置，不再带动拉臂转动，从而实现过渡件和横向杆的复位；通过复位扭簧的作用，使得鼓式制动器中的复位弹簧只需要促使拉臂复位即可，从而减轻复位弹簧的负担，能够保证拉臂和过渡件能够顺利实现复位。

本发明的一个优选方案，所述鼓式制动器的制动凸轮包括制动部以及连接部；其中，所述制动部由矩形块构成，当两个制动蹄与制动鼓的内圆面接触时，两个制动蹄的端面分别与矩形块上宽度较小的侧面接触；所述连接部一端与制动部连接，另一端向外延伸且与所述拉臂固定连接。将制动凸轮的制动部设置为矩形块，使得在制动时，确保能够将两个制动蹄张开与制动鼓产生摩擦，尤其是相比于椭圆形或弧形的制动凸轮，矩形块能够确保将两个制动蹄稳固地停留在张开状态。

优选地，所述连接部包括方形固定部以及连接在方形固定部外侧的螺纹连接部；其中，所述方形固定部与拉臂固定连接，所述螺纹连接部上设有固定螺母。通过方形固定部与拉臂连接，能够避免拉臂转动时打滑，确保通过拉臂的转动能够带动整个制动凸轮转动，从而实现制动降速；通过螺纹连接部的设置，能够通过固定螺母，进一步将拉臂固定在方形固定部上，从而限制了拉臂沿连接部的轴向方向移动。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明能够在单轨运输机超速运行时自行制动降速，保证单轨运输机能够安全行使。

2、当单轨运输机的运行速度过快时，通过制动驱动块所受的离心力增大而实现制动的驱动，从而实现单轨运输机的速度限制，设计巧妙。

3、本发明直接在鼓式制动器的结构上进行设计，从而实现单轨运输机的速度限制，结构简单，便于与单轨运输机安装。

附图说明

图1-图2为本发明的具有限速功能的制动器的一种具体实施方式的结构示意图，其中，图1为主视图(滑行杆伸出制动分界圆)，图2为立体图(滑行杆伸出制动分界圆)。

图3为鼓式制动器与制动鼓的爆炸图。

图4为图3中制动鼓与固定圆环的立体结构示意图。

图5-图6为驱动架的结构示意图，其中图5为主视图，图6为立体结构示意图。

图7为鼓式制动器中制动凸轮的立体结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步描述，但本发明的实施方式不仅限于此。

参见图1-图7，本实施例的具有限速功能的转动器，包括鼓式制动器21以及制动驱动机构；其中，所述鼓式制动器21包括制动鼓10以及制动机构，所述制动鼓10通过传动轴与单轨运输机的运行转轴连接，所述制动机构包括两个制动蹄13、制动凸轮9以及复位弹簧22，其中，所述两个制动蹄13设置在制动鼓10的内侧，两个制动蹄13的一端相互转动连接，另一端在复位弹簧22的弹力作用下抱紧在所述制动凸轮9上，所述制动凸轮9上连接有驱动该制动凸轮9转动的驱动架；

所述制动驱动机构包括设置在制动鼓10上且可沿着制动鼓10的径向方向移动的制动驱动块以及设置在制动驱动块和制动鼓10之间的弹性元件3；当制动鼓10的转速低于设定值时，所述弹性元件3的弹力始终促使制动驱动块的外端位于制动分界圆的内侧，当制动鼓10的转速高于设定值时，所述制动驱动块在离心力作用下克服弹性元件3的弹力沿径向向外移动，且制动驱动块的外端伸出制动分界圆，并与所述驱动架触碰。。

参见图1-图4，所述制动鼓10的外端面上设有固定圆环1，该固定圆环1与制动鼓10为整体式结构，所述制动驱动块设置在固定圆环1上。通过固定圆环1的设置，便于制动驱动块的设置；将固定环与制动鼓10设置为整体式结构，便于制造加工。

参见图1-图4，所述固定圆环1内设有超速联动组件，该超速联动组件包括转动连接在传动轴上且呈菱形状的转动凸轮4以及两组运动杆11；所述固定圆环1上设有两个相对设置且沿径向延伸的导向槽18，所述制动驱动块包括两个分别设置在两个导向槽18中的滑行杆2，每个滑行杆2包括滑行部以及设置在滑行部一端的扩大部20；其中一组运动杆11的一端转动连接在转动凸轮4的长径的其中一端，另一端转动连接在其中一个滑行杆2的扩大部20上，另一组的运动杆11的一端转动连接在转动凸轮4的长径的另一端，另一端转动连接在另一个滑行杆2的扩大部20上；所述弹性元件3有两个，且分别设置在两个滑行杆2上，每个弹性元件3的一端作用在固定圆环1的内壁上，另一端作用在扩大部20上。

当单轨运输机超速时，所述两个滑行杆2的离心力克服弹性元件3的弹力，在导向槽18的引导下各自沿着固定圆环1的径向方向移动，从而使得滑行杆2伸出所述制动分界圆，从而实现制动。在制动过程中，由于制动驱动块包括两个相对设置的滑行杆2，因此两个滑行杆2能够实现间隔式地触碰驱动架带动制动凸轮9转动，使得制动凸轮9间隔式地转动到制动挡位，从而实现单轨运输机的“点刹车”降速，这样能够避免单轨运输机在高速运行时发生速度的持续突变，从而避免脱轨及发生其他事故，同时，也能够延长制动蹄13的寿命，避免制动失效。两个滑行杆2通过导向槽18对称设置在固定圆环1上，使得固定圆环1以及制动鼓10的受力均匀，有效减轻单轨运输机运行时的震动幅度，有利于延长单轨运输机的运行寿命。通过所述超速联动组件的设置，能够保证两个滑行杆2能够同步移动且沿径向移动的距离一致，能够使得整个装置更加平衡，同样能够减轻单轨运输机运动时的震动幅度。

参见图1-图4，所述两组运动杆11均包括衔接杆以及分别设置在衔接杆两端的两个延伸杆，所述衔接杆和两个延伸杆形成“U”形杆；每组运动杆11的两个延伸杆分别与对应的转动凸轮4的长径的一端以及与对应的滑行杆2的扩大部20转动连接。

参见图1-图4，所述固定圆环1的内壁与两个导向槽18的对应处均设有矩形槽19；所述弹性元件3由弹簧构成，该弹簧套在滑行部上。通过矩形槽19设置，有利于弹簧的固定，在单轨运输机降速后实现滑行杆2的复位。

参见图1-图2和图5-图6，沿着制动鼓10的转动方向，所述驱动架设置在制动鼓10的前方；所述驱动架包括设置在机架6上的过渡件7以及与制动凸轮9连接的拉臂5；其中，所述过渡件7的一端与机架6转动连接，另一端设有横向杆8；所述横向杆8的一端延伸至拉臂5的后方，另一端延伸至制动分界圆外的对应处。

当单轨运输机超速时，所述制动驱动块沿着制动鼓10的径向方向移动伸出制动分界圆，并且在随制动鼓10转动过程中碰撞所述横向杆8，使得横向杆8和过渡件7向前转动，在横向杆8向前转动时，带动拉臂5向前转动，从而将制动凸块转动到制动挡位，最终实现降速；当单轨运输机的运行速度降下后，所述制动驱动块所受到的离心力减少，所述弹性元件3的弹力促使制动驱动块复位，使得制动驱动块的端部返回制动分界圆内；所述横向杆8以及拉臂5在不受外力的作用下，通过鼓式制动器21中的的复位弹簧22的作用力实现复位，鼓式制动器21中的两个制动蹄13不再与制动鼓10的内壁接触进行摩擦，单轨运输机按照降速后的速度正常行驶。通过设置这样的驱动架，实现单轨运输机的制动减速，结构简单；同时，通过过渡件7的动力过渡，使得制动驱动块的径向移动能够驱动制动凸块的转动，设计巧妙。

参见图2和图6，所述拉臂5的端部上设有横向设置的连接杆12，该连接杆12上设有固定槽14。通过设置这样的连接杆12，便于与手动刹车杆连接，以便实现手动制动，从而实现运输机的停车。

本实施例中的过渡件7与机架之间设有复位扭簧，该复位扭簧的弹力始终促使过渡件7上的横向杆8位于制动分界圆外的对应处。复位扭簧的设置，使得在单轨运输机减速，且所述制动驱动块返回到制动分界圆内后，所述过渡件7以及横向杆8能够在复位弹簧的作用下往后转动到初始位置，不再带动拉臂5转动，从而实现过渡件7和横向杆8的复位；通过复位扭簧的作用，使得鼓式制动器中的复位弹簧22只需要促使拉臂5复位即可，从而减轻复位弹簧22的负担，能够保证拉臂5和过渡件能够顺利实现复位。

参见图7，所述鼓式制动器21的制动凸轮9包括制动部15以及连接部；其中，所述制动部15由矩形块构成，当两个制动蹄13与制动鼓10的内圆面接触时，两个制动蹄13的端面分别与矩形块上宽度较小的侧面接触；所述连接部一端与制动部15连接，另一端向外延伸且与所述拉臂5固定连接。将制动凸轮9的制动部15设置为矩形块，使得在制动时，确保能够将两个制动蹄13张开与制动鼓10产生摩擦，尤其是相比于椭圆形或弧形的制动凸轮9，矩形块能够确保将两个制动蹄13稳固地停留在张开状态。

参见图7，所述连接部包括方形固定部16以及连接在方形固定部16外侧的螺纹连接部17；其中，所述方形固定部16与拉臂5固定连接，所述螺纹连接部17上设有固定螺母。通过方形固定部16与拉臂5连接，能够避免拉臂5转动时打滑，确保通过拉臂5的转动能够带动整个制动凸轮9转动，从而实现制动降速；通过螺纹连接部17的设置，能够通过固定螺母，进一步将拉臂5固定在方形固定部16上，从而限制了拉臂5沿连接部的轴向方向移动。

参见图1-图7，本实施例的具有限速功能的制动器的工作原理是：

所述制动分界圆是一个虚构的圆形界限，具体是一个用于区分制动驱动块是否能够触碰到驱动架的界限。工作时，由于制动驱动块设置在制动鼓10上，因此在单轨运输机运行时，所述制动驱动块会随制动鼓10一起转动，而当单轨运输机的运行速度过快时，所述制动驱动块所受到的离心力也会变大，当该离心力大于所述弹性元件3的弹力时，所述制动驱动块就会沿着制动鼓10的径向向外移动，从而使得制动驱动块的外端伸出制动分界圆，并触碰到所述驱动架；所述驱动架在制动驱动块的触碰后带动制动凸轮9转动，从而使得所述两个制动蹄13张开，进而使得两个制动蹄13与制动鼓10的内圆面接触摩擦，实现制动降速。当单轨运输机的速度降到正常速度时，所述制动驱动块所受到的离心力也随之减少，并在弹性元件3的作用下沿径向往回移动，且制动驱动块的外端位于制动分界圆内；此时，所述驱动架由于没有受到其他外力，并在复位弹簧22的作用下，所述两个制动蹄13与制动鼓10的内圆面分离，不再制动减速，所述制动凸轮9和驱动架转动到初始位置，实现复位，单轨运输机继续正常运行。

上述为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有限速功能的制动器，包括鼓式制动器以及制动驱动机构；其中，所述鼓式制动器包括制动鼓以及制动机构，所述制动鼓通过传动轴与单轨运输机的运行转轴连接，所述制动机构包括两个制动蹄、制动凸轮以及复位弹簧，其中，所述两个制动蹄设置在制动鼓的内侧，两个制动蹄的一端相互转动连接，另一端在复位弹簧的弹力作用下抱紧在所述制动凸轮上，所述制动凸轮上连接有驱动该制动凸轮转动的驱动架；其特征在于，

所述制动驱动机构包括设置在制动鼓上且可沿着制动鼓的径向方向移动的制动驱动块以及设置在制动驱动块和制动鼓之间的弹性元件；当制动鼓的转速低于设定值时，所述弹性元件的弹力始终促使制动驱动块的外端位于制动分界圆的内侧，当制动鼓的转速高于设定值时，所述制动驱动块在离心力作用下克服弹性元件的弹力沿径向向外移动，且制动驱动块的外端伸出制动分界圆，并与所述驱动架触碰。

2.根据权利要求1所述的具有限速功能的制动器，其特征在于，所述制动鼓的外端面上设有固定圆环，该固定圆环与制动鼓为整体式结构，所述制动驱动块设置在固定圆环上。

3.根据权利要求2所述的具有限速功能的制动器，其特征在于，所述固定圆环内设有超速联动组件，该超速联动组件包括转动连接在传动轴上且呈菱形状的转动凸轮以及两组运动杆；所述固定圆环上设有两个相对设置且沿径向延伸的导向槽，所述制动驱动块包括两个分别设置在两个导向槽中的滑行杆，每个滑行杆包括滑行部以及设置在滑行部一端的扩大部；其中一组运动杆的一端转动连接在转动凸轮的长径的其中一端，另一端转动连接在其中一个滑行杆的扩大部上，另一组的运动杆的一端转动连接在转动凸轮的长径的另一端，另一端转动连接在另一个滑行杆的扩大部上；所述弹性元件有两个，且分别设置在两个滑行杆上，每个弹性元件的一端作用在固定圆环的内壁上，另一端作用在扩大部上。

4.根据权利要求3所述的具有限速功能的制动器，其特征在于，所述两组运动杆均包括衔接杆以及分别设置在衔接杆两端的两个延伸杆，所述衔接杆和两个延伸杆形成“U”形杆；每组运动杆的两个延伸杆分别与对应的转动凸轮的长径的一端以及与对应的滑行杆的扩大部转动连接。

5.根据权利要求3所述的具有限速功能的制动器，其特征在于，所述固定圆环的内壁与两个导向槽的对应处均设有矩形槽；所述弹性元件由弹簧构成，该弹簧套在滑行部上。

6.根据权利要求1所述的具有限速功能的制动器，其特征在于，沿着制动鼓的转动方向，所述驱动架设置在制动鼓的前方；所述驱动架包括设置在机架上的过渡件以及与制动凸轮连接的拉臂；其中，所述过渡件的一端与机架转动连接，另一端设有横向杆；所述横向杆的一端延伸至拉臂的后方，另一端延伸至制动分界圆外的对应处。

7.根据权利要求6所述的具有限速功能的制动器，其特征在于，所述拉臂的端部上设有横向设置的连接杆，该连接杆上设有固定槽。

8.根据权利要求6所述的具有限速功能的制动器，其特征在于，所述过渡件与机架之间设有复位扭簧，该复位扭簧的弹力始终促使过渡件上的横向杆位于制动分界圆外的对应处。

9.根据权利要求6所述的具有限速功能的制动器，其特征在于，所述鼓式制动器的制动凸轮包括制动部以及连接部；其中，所述制动部由矩形块构成，当两个制动蹄与制动鼓的内圆面接触时，两个制动蹄的端面分别与矩形块上宽度较小的侧面接触；所述连接部一端与制动部连接，另一端向外延伸且与所述拉臂固定连接。

10.根据权利要求9所述的具有限速功能的制动器，其特征在于，所述连接部包括方形固定部以及连接在方形固定部外侧的螺纹连接部；其中，所述方形固定部与拉臂固定连接，所述螺纹连接部上设有固定螺母。