CN109707760A - 公共安全领域楔块制动器 - Google Patents

Abstract

一种公共安全领域楔块制动器，涉及公共安全领域制动装置。摩擦式制动器有制动、减速、静止不动功能。但有些机器制动装置不需要减速功能，比如起重机、电梯、大型娱乐设施、空中索道等。摩擦制动器的缺点在这些场合表现得比较突出，体积大、制动力小、故障多，很不安全。楔块制动器能够弥补这个空白。其结构基本与楔块超越离合器相同，区别在于楔块与内外环之间的楔合角度上。此制动器楔块与内环之间既能很好地完成工作任务、工作结束后又能轻松地用手动力量使楔块与内外环脱离接触的楔合角度是6°～8°之间，考虑到磨损和使用寿命，建议采用6°～6°30′。

Description

公共安全领域楔块制动器

所属技术领域

本发明涉及公共安全领域制动装置，特别涉及体积小、制动力大的楔块制动器。

背景技术

公共安全领域最重要的摩擦制动器致命弱点是体积大、制动力小。还有故障率高，经常调整间隙，定期更换衬片，摩擦粉尘污染空气，浪费能源，随时存在安全隐患等。特别说明的是很多机器起重机、电梯等为了保证不发生坠落事故，采用了有自锁能力但机械效率极低的蜗轮蜗杆传动机构。其次是摩擦付间隙直接影响制动力大小。随着磨损，这个间隙逐渐增大，不知什么时候直接影响到机械安全运行。这些缺点在行车制动器以外的不需要减速功能的很多场合显得比较突出。比如速度较慢的机器上、起重机、电梯、矿区工人上下井车、大型娱乐设施、空中索道等；还有些特殊场合、汽车驻车制动器、汽车紧急制动器等。这些场合需要不同类型的另一种形式制动器。这个制动器中起联接作用的是楔块，它的功能是使机械强制地从运动到停止、静止不动，所以称它为楔块制动器。

现在公开的楔块双向超越离合式汽车驻车制动器、具有双拨叉的超越离合式驻车制动器，由外环、内环、楔块、弹簧座、弹簧、拨叉等主要零件组成。外环联接在相对固定的机架上，是固定件；内环与运动的机械联接，是运动件。楔块为中间联接件，有时把内外环联接在一起，使机械制动或静止不动；有时把它两个分开，使机械自由运动状态。从外部通过外环圆周上均布的径向孔插入的十字槽沉头螺钉把弹簧座定位在外环内壁上；弹簧座横孔里放置两头带钩的拉伸弹簧；弹簧的两侧钩分别插入在弹簧座两侧放置的不同方向起作用的两侧楔块横孔里，并插销固定；弹簧始终拉着两侧楔块，使楔块处于楔紧状态；弹簧座内侧、两个楔块之间放置向不同方向起作用的两组拨叉；拨叉、楔块内侧是内环。

上述制动器工作原理和结构与楔块式超越离合器基本相似。当两组拨叉同时拨开两侧楔块时，楔块与内环脱离接触，内环可以自由转动。当两组拨叉不拨开两侧楔块时，如果内环要向顺时针方向转动就一侧楔块楔紧在内外环之间，阻止内环转动；如果内环要向逆时针方向转动，就另一侧楔块楔紧在内外环之间，同样阻止内环转动。这样此时内环向两个方向都不能转动。运转中的机器需要制动时，只要两组拨叉同时向中间移动，不拨开两侧楔块就能达到使机器制动的效果。同样方法也能达到使机器停止不动的目的。如此它只具备制动功能和静止不动功能，也就是只能使运转中的机器强迫它停止运转和迫使机器静止不动。制动和静止不动就是这个制动器的全部工作，此时制动器起作用的方式方法完全相同，两个拨叉同时向中间移动，不拨开两侧楔块，使楔块楔紧在内外环之间，不许内环转动。所以以下提到的制动器“工作”指的是制动器制动和静止不动两个状态。

上述制动器与超越离合器有很多共同点，区别在于设计计算时选择的内外环处的楔块楔合角度。特别是内环处的楔角。楔角小，楔合容易，脱不易；楔角大，楔合不易，容易打滑，起不到制动作用。现在工具书上介绍：在超越离合器中为了保证工作时不打滑，内环处楔角不得超过楔块与内环处之间的最小摩擦角。离合器设计时建议采用3°～4°。在实际运用中楔合角开始时2°～2.5°，当内外环受力产生弹性变形后楔角相应增大。如果因摩损使楔角达到4.5°，离合器就可能出现打滑。

做为制动器必须工作可靠，手工操作灵活。对制动器来说工作和手动操作同样重要。工作时楔块在弹簧力、摩擦力、楔紧力作用下紧紧地楔紧在内外环之间，不能滑脱；工作结束后在手动力作用下，克服弹簧力、摩擦力，楔紧力使楔块脱离与内环的接触，保证内环的自由运动状态。可是按照“机械手册”超越离合器数据指出的楔块与内环的楔合角3°-4°设计的制动器只能使内外环在楔块的作用下紧密楔合在一起，只有制动和静止不动功能；工作结束后不能手动力量拨开楔块，内环与楔块不能分开，内环不能回到自由转动状态。它是因为楔紧力太大，无法用手动力量能够拨开。楔合角4.5°时也一样。按照公开的常规数据也就是内环处楔块楔合角度3°-4°或者4.5°设计的制动器不能手动操作，手动操作不灵活。

发明内容

为了克服按照公开的常规数据也就是内环处楔块楔合角度3°-4°或者4.5°设计的制动器只能做到工作可靠、不能做到手工操作灵活的毛病，本发明提供一个内环处楔块楔合的特殊角度。它能使楔块制动器即能工作可靠、又能手工操作灵活。

楔块制动器工作时，楔块楔紧在内外环之间的情况与超越离合器楔块楔紧在内外环之间的情况基本相同，几种力量的分布情况也相同，楔合角度也相同。关键在于工作结束后，楔块在几种力量的作用下怎样脱开与内环的接触。弹簧力、摩擦力都很小，平常在手动力量作用下都能保证楔块移动。难点在于楔块楔紧在内外环之间的楔紧力。楔块与内外环之间的楔紧力太大，制动器工作结束后就无法用手动力量拨开楔块与内外环脱离接触，也就是无法手工操作移动，无法做到手工操作灵活；楔块与内外环之间的楔紧力太小，制动器工作时就无法楔块楔紧在内外环之间，无法阻止内环转动，无法完成工作。所以这个楔紧力不能太大，也不能太小，正好适当。也就是说楔块和内外环的楔合角度不能太小，也不能太大，正好恰当，恰如其分。保证此时这个楔紧力小于此时手动力。要使楔块制动器手工操作灵活，必须要有一个特殊的楔合角度。这个角度的确定不能靠简单的理论计算，只能靠一次又一次的反复实际试验。实践是检验真理的唯一标准。试验样机结构，各种零件尺寸的确定必须严格遵守“机械手册”的规定。特别是外环内径、内环外径、楔块曲率半径。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：经过无数次实际试验，通常使用范围内楔块制动器既能很好地完成工作任务，工作结束后又能轻松地用手动力量使楔块与内外环脱离接触的楔块内环处楔角φ为6°～8°之间。实际设计计算时要全盘考虑，磨损、使用寿命等。所以最好采用6°～6°30′左右，中心角1°30′。

超越离合器的溜滑角是从楔块开始楔合到完全楔合时内外环的相对转角，这个角度变小时楔块磨损小，楔合动作迅速。以前的工具书上介绍，这个角度大约在2°～7°之间。楔块制动器上这个溜滑角在满足工作可靠的前提下越小越好。这样才能使楔块磨损小，楔合动作迅速。在不影响拨叉拨开手动力量的前提下，弹簧的弹力越大越好。

本发明的有益效果是，楔块与内环处楔合角度在6°～8°范围时，楔块制动器既能工作可靠，也能手动操作灵活。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步说明。

图1是本发明横向剖面图。

(1)外环

(21)、(22)作用方向互相相反的一对楔块

(3)弹簧座

(4)弹簧

(51)、(52)作用方向互相相反的一对拨叉

(6)内环

(7)十字槽沉头螺钉

图2是楔块楔角几何关系图

α——楔块与内环楔合点；b——楔块与外环楔合点；

O——内外环中心；O₁、O₂——楔块偏心圆中心；

φ——内环处楔角也就是楔块与内环楔合角

具体实施方法

图1中从外部通过外环(1)圆周上均匀分布的径向孔插入的十字槽沉头螺钉(7)把弹簧座(3)定位在外环(1)内壁上；弹簧座(3)横孔里放置两头带钩的拉伸弹簧(4)；弹簧(4)的两侧钩分别插入在弹簧座(3)两侧放置的向不同方向起作用的楔块(21)、(22)横孔里，并插销固定，弹簧(4)始终拉着两侧楔块(21)和(22)，使楔块(21)和(22)平常处于楔紧状态；弹簧座(3)内侧、楔块(21)和(22)之间放置向不同方向起作用的两组拨叉(51)和(52)；拨叉(51)、(52)和楔块(21)、(22)内侧是内环(6)。

当两个拨叉(51)和(52)同时拨开两侧楔块(21)和(22)时，也就是在图1中拨叉(51)和(52)在虚线位置时，楔块(21)和(22)与内环(6)不接触，内环(6)可以自由转动。当两个拨叉(51)和52)不拨开两侧楔块(21)和(22)时，也就是图1中拨叉(51)和(52)在实线位置——中间位置时，如果内环(6)要向箭头所指顺时针方向转动，那么楔块(21)在弹簧(4)的力、摩擦力、楔紧力作用下，楔紧在内环(6)和外环(1)之间，阻止内环(6)转动；如果内环(6)要向逆时针方向转动也就是图1中所指相反方向转动时，另一组楔块(22)在同样力作用下，同样楔紧在内环(6)和外环(1)之间，阻止内环(6)转动。这样内环(6)此时正反两个方向都不能转动。如此运转中的机器需要制动时只要两个拨叉(51)和(52)向中间移动，就象图1所示的实线位置，不拨开两个楔块(21)和(22)，就能够达到使机器制动的效果。同样方法也能达到使机器停止不动的目的。如此楔块制动器具备制动功能和静止不动功能。工作结束后用手动力量使拨叉(51)、(52)同时拨开楔块(21)、(22)，也就是图1中回到虚线位置，把内环(6)回到自由运动状态。

楔块制动器的溜滑角越小越好，想尽办法减少溜滑角。在不影响拨叉(51)和(52)拨动手动力量的前提下，尽量增大弹簧(4)的弹力。同时尽量增大内环(6)和外环(1)的刚度，特别保证控制好外环(1)的刚度和弹性变形。

选择好内环(6)和楔块(21)、(22)的楔角。经过无数次的亲自试验，制动器工作时既能很好地完成工作任务，工作结束后又能轻松地在手动力量的作用下使楔块(21)和(22)与内外环(1)、(6)脱离接触的内环处楔角φ在6°～8°之间。设计时充分考虑各种情况，要达到最好的手工操作灵活性，制动可靠，磨损引起的使用寿命，建议采用楔块内环处楔角φ为6°～6°30′，相应的中心角为1°30′。

Claims (1)

1.一种公共安全领域楔块制动器，从外部通过外环(1)圆周上均匀分布的径向孔插入的十字槽沉头螺钉(7)把弹簧座(3)定位在外环(1)内壁上，弹簧座(3)横孔里放置两头带钩的拉伸弹簧(4)，弹簧(4)的两侧钩分别插入在弹簧座(3)两侧放置的向不同方向起作用的楔块(21)、(22)横孔里并插销固定，弹簧座(3)内侧、楔块(21)和(22)之间放置向不同方向起作用的两个拨叉(51)和(52)，拨叉(51)、(52)和楔块(21)、(22)内侧是内环(6)，其特征是：楔块(21)、(22)与内环(6)的楔合角φ在既能很好地完成工作任务，工作结束后又能使楔块(21)、(22)在手动力量的作用下轻松地脱离与内环(6)的接触-手工操作灵活方便的范围为6°～8°，设计时建议采用6°～6°30′。