CN114876977A - 一种集盘车、锁轴及制动为一体的轴刹制动器 - Google Patents

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何涛
柯志武
代路
徐广展
杨小虎
戴春辉
李少丹
吕伟剑
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Abstract

本发明提供一种集盘车、锁轴及制动为一体的轴刹制动器，包括制动盘、钳盘机构、盘车机构及锁轴机构；制动盘适于与主轴同轴连接，制动盘的盘沿设有多个锁止结构，多个锁止结构沿制动盘的周向依次排布；盘车机构与钳盘机构连接，以驱动钳盘机构相对于主轴的中轴线转动；钳盘机构具有对制动盘执行制动的第一状态及对制动盘解除制动的第二状态；锁轴机构可选择性地与多个锁止结构当中的任一者连接或分离。本发明集盘车、锁轴及制动功能于一体，减小了对船舱有限空间的占用，实现了盘车、锁轴及制动各功能的协同工作，在操作上简单便捷。

Description

一种集盘车、锁轴及制动为一体的轴刹制动器
技术领域
本发明涉及推进系统制动技术领域，尤其涉及一种集盘车、锁轴及制动为一体的轴刹制动器。
背景技术
船舶推进系统包括驱动设备、主轴及螺旋桨，驱动设备的输出端与主轴的一端连接，主轴的另一端与螺旋桨连接。由于在船舶航行中，螺旋桨在驱动设备的驱动下具有较大的旋转惯性，在船舶需要紧急刹车时，需要对主轴进行制动。在对船舶的轴系进行检修时，尤其是在以不同的方位对螺旋桨进行检修时，需要对主轴进行盘车操作。另外，在船舶被其它船舶拖曳航行时，为使主轴保持静止状态，保证轴系设备的安全可靠，在对主轴进行刹车的同时，还需进一步对主轴进行锁止操作。
然而，现有的刹轴器结构简单、功能单一，只能在人工的辅助下对船舶的主轴进行动态制动，而不具备盘车与锁轴功能。为此，在实现上述功能时，还需在船舶的有限空间内设置盘车功能模块及锁轴功能模块，这种设置形式占用船舱空间较大，各功能模块难以实现协同工作。
发明内容
本发明提供一种集盘车、锁轴及制动为一体的轴刹制动器，用以解决或改善现有对船舶的主轴进行盘车、锁轴及制动的各个离散设置的功能模块存在占用船舱空间大，难以实现协同工作的问题。
本发明提供一种集盘车、锁轴及制动为一体的轴刹制动器，包括：制动盘、钳盘机构、盘车机构及锁轴机构；所述制动盘适于与主轴同轴连接，所述制动盘的盘沿设有多个锁止结构，所述多个锁止结构沿所述制动盘的周向依次排布；所述盘车机构与所述钳盘机构连接，以驱动所述钳盘机构相对于所述主轴的中轴线转动；所述钳盘机构具有对所述制动盘执行制动的第一状态及对所述制动盘解除制动的第二状态；所述锁轴机构可选择性地与所述多个锁止结构当中的任一者连接或分离。
根据本发明提供的一种集盘车、锁轴及制动为一体的轴刹制动器，还包括：制动器底座；所述制动器底座设于所述主轴的一侧；所述制动盘套装于所述主轴的外侧面；所述盘车机构与所述锁轴机构分别安装于所述制动器底座上。
根据本发明提供的一种集盘车、锁轴及制动为一体的轴刹制动器，所述盘车机构包括第一油缸与导向板；所述第一油缸的一端与所述制动器底座转动连接，所述第一油缸的另一端与所述钳盘机构转动连接；所述导向板设于所述制动器底座上，所述钳盘机构可滑动地安装于所述导向板上，所述导向板用于引导所述钳盘机构相对于所述主轴的中轴线沿周向移动。
根据本发明提供的一种集盘车、锁轴及制动为一体的轴刹制动器，所述钳盘机构包括：钳盘底座与钳盘制动器；所述钳盘底座可滑动地安装于所述导向板上，所述钳盘制动器安装于所述钳盘底座上；在所述钳盘机构处于第一状态的情形下，所述钳盘制动器夹持于所述制动盘的两侧，在所述钳盘机构处于第二状态的情形下，所述钳盘制动器与所述制动盘分离。
根据本发明提供的一种集盘车、锁轴及制动为一体的轴刹制动器，所述钳盘底座上设有滚轮；所述导向板上设有导向槽，所述导向槽相对于所述主轴的中轴线沿周向延伸；所述滚轮设于所述导向槽中，并沿所述导向槽的延伸方向滚动。
根据本发明提供的一种集盘车、锁轴及制动为一体的轴刹制动器，所述导向槽沿其延伸方向的两端分别设有限位开关，所述限位开关与所述第一油缸连接。
根据本发明提供的一种集盘车、锁轴及制动为一体的轴刹制动器，所述锁轴机构包括第二油缸与锁止件；所述第二油缸的一端与所述制动器底座连接，所述第二油缸的另一端与所述锁止件连接；所述第二油缸的另一端伸向所述制动盘，所述第二油缸用于驱动所述锁止件在第一位置与第二位置之间移动；在所述锁止件处于第一位置的情形下，所述锁止件适于与所述锁止结构连接；在所述锁止件处于第二位置的情形下，所述锁止件适于与所述锁止结构分离。
根据本发明提供的一种集盘车、锁轴及制动为一体的轴刹制动器，所述多个锁止结构分别在所述制动盘上呈圆周均布，所述锁止结构包括凹槽结构；所述锁止件包括锁销，所述锁销的一端与所述第二油缸的另一端连接；所述第二油缸用于驱动所述锁销在第一位置与第二位置之间移动；在所述锁销处于第一位置的情形下，所述锁销的另一端适于插入至所述凹槽结构中；在所述锁销处于第二位置的情形下，所述锁销的另一端与所述凹槽结构分离。
根据本发明提供的一种集盘车、锁轴及制动为一体的轴刹制动器，还包括：第一检测装置与第二检测装置；所述第一检测装置与所述第二检测装置分别与所述第二油缸连接；所述第一检测装置用于检测所述锁销与所述凹槽结构的对准状态，所述第二检测装置用于检测所述锁销的位置状态。
根据本发明提供的一种集盘车、锁轴及制动为一体的轴刹制动器，还包括：电控箱；所述钳盘机构、所述盘车机构及所述锁轴机构分别与所述电控箱连接。
本发明提供的集盘车、锁轴及制动为一体的轴刹制动器，通过将制动盘、钳盘机构、盘车机构及锁轴机构进行集成化设置，基于钳盘机构对制动盘的制动控制，可直接对主轴进行动态制动，也可在钳盘机构的辅助下，基于盘车机构对主轴进行盘车操作，还可在钳盘机构与盘车机构的辅助下，基于锁轴机构对主轴进行锁轴操作。由此可见，本发明集盘车、锁轴及制动功能于一体，减小了对船舱有限空间的占用，实现了盘车、锁轴及制动各功能的协同工作，在操作上简单便捷。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的集盘车、锁轴及制动为一体的轴刹制动器的主视结构示意图；
图2是本发明提供的集盘车、锁轴及制动为一体的轴刹制动器的立体结构示意图；
图3是本发明提供的锁轴机构的结构示意图。
附图标记：
1：制动盘；2：钳盘机构；3：盘车机构；4：锁轴机构；5：制动器底座；6：电控箱；100：主轴；11：锁止结构；201：滚轮；31：第一油缸；32：导向板；33：限位开关；301：导向槽；41：第二油缸；42：锁止件。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合图1-图3描述本发明的一种集盘车、锁轴及制动为一体的轴刹制动器。
如图1与图2所示，本实施例提供一种集盘车、锁轴及制动为一体的轴刹制动器，包括：制动盘1、钳盘机构2、盘车机构3及锁轴机构4；制动盘1适于与主轴100同轴连接，制动盘1的盘沿设有多个锁止结构11，多个锁止结构11沿制动盘1的周向依次排布；盘车机构3与钳盘机构2连接，以驱动钳盘机构2相对于主轴100的中轴线转动；钳盘机构2具有对制动盘1执行制动的第一状态及对制动盘1解除制动的第二状态；锁轴机构4可选择性地与多个锁止结构11当中的任一者连接或分离。
具体地，本实施例通过将制动盘1、钳盘机构2、盘车机构3及锁轴机构4进行集成化设置，基于钳盘机构2对制动盘1的制动控制，可直接对主轴100进行动态制动，也可在钳盘机构2的辅助下，基于盘车机构3对主轴100进行盘车操作，还可在钳盘机构2与盘车机构3的辅助下，基于锁轴机构4对主轴100进行锁轴操作。
由此可见，本发明集盘车、锁轴及制动功能于一体，减小了对船舱有限空间的占用，实现了盘车、锁轴及制动各功能的协同工作，在操作上简单便捷。
在此应指出的是，本实施例所示的制动盘1呈圆环状。为了确保制动盘1与船舶上的主轴100连接的可靠性，本实施例在主轴100的外侧面上设有法兰盘，在将制动盘1套设于主轴100的外侧后，通过法兰盘与靠近制动盘1的内侧的盘面连接。
在此，本实施例所示的钳盘机构2、盘车机构3及锁轴机构4集成为一体，形成集成化装置，确保了各个结构模块配合的紧凑性。在对主轴100进行动态制动、锁轴及盘车的力矩较大时，本实施例可对一个制动盘1配置两套集成化装置，并将两套集成化装置分设于主轴100的两侧。
另外，为了提高轴刹制动器的自动化操作，本实施例还设置有电控箱6；钳盘机构2、盘车机构3及锁轴机构4分别与电控箱6连接。其中，电控箱设置有控制模块、继电器、接线端子等部件，以轴刹制动器上的各类传感器以及电控箱上的控制按钮为输入，经运算后，输出相应控制命令，分别对钳盘机构2、盘车机构3及锁轴机构4进行控制，最终自动实现对盘车、锁轴及制动各功能的协同控制。
在此，本实施例可基于电控箱6上的控制按钮或触摸屏控制器，分别对钳盘机构2、盘车机构3及锁轴机构4执行本地控制，也可基于电控箱内设置的无线通讯模块，在远端通过手机、平板电脑等无线终端对钳盘机构2、盘车机构3及锁轴机构4执行远程遥控控制。
其中，本实施例可将控制按钮、触摸屏控制器及下述实施例所示的各类传感器分别与控制模块通讯连接，并将控制模块分别与无线通讯模块、钳盘机构2、盘车机构3及锁轴机构4通讯连接，无线通讯模块适于与无线终端建立无线通讯连接。
在实际应用中，当船舶需要紧急刹车时，本实施例可直接控制钳盘机构2处于第一状态，由钳盘机构2对制动盘1执行制动，以使得主轴100减速运转，直至主轴100停止转动。
当需要对船舶的轴系进行检修时，本实施例可先控制钳盘机构2处于第一状态，由钳盘机构2对制动盘1执行制动，然后，通过盘车机构3驱动钳盘机构2相对于主轴100的中轴线转动，以使得主轴100在钳盘机构2的带动下自转。此时，操作者可根据实际检修需求，控制主轴100转动的角度，从而便捷地实现对轴系的检修。
当需要控制船舶拖曳航行时，本实施例可先控制钳盘机构2处于第一状态，由钳盘机构2对制动盘1执行制动，然后，通过盘车机构3驱动钳盘机构2相对于主轴100的中轴线转动，接着，在制动盘1上的某一个锁止结构11转动至适宜与锁轴机构4连接的位置时，可即时启动锁轴机构4，以将锁轴机构4与制动盘1上对应的锁止结构11连接，从而实现对主轴100的锁止操作。
在此之后，本实施例可控制钳盘机构2处于第二状态，以便钳盘机构2对制动盘1解除制动，再通过盘车机构3控制钳盘机构2转动至原位，以便下次对主轴100的制动及盘车操作做准备。
如图1与图2所示，本实施例还设置有制动器底座5；制动器底座5设于主轴100的一侧；制动盘1套装于主轴100的外侧面；在此，本实施例可将盘车机构3与锁轴机构4安装于制动器底座5上，由于盘车机构3与钳盘机构2连接，从而本实施例实现钳盘机构2、盘车机构3及锁轴机构4在制动器底座5上的集成化设计。
在一些实施例中，如图1与图2所示，本实施例所示的盘车机构3包括第一油缸31与导向板32；第一油缸31的一端与制动器底座5转动连接，第一油缸31的另一端与钳盘机构2转动连接；导向板32设于制动器底座5上，钳盘机构2可滑动地安装于导向板32上，导向板32用于引导钳盘机构2相对于主轴100的中轴线沿周向移动。
在此，为了便于可靠地驱动钳盘机构2相对于主轴100的中轴线转动，本实施例所示的导向板32设有两个，两个导向板32沿着主轴100的中轴线并排设置，每个导向板32均与钳盘机构2滑动连接，且每个导向板32的一侧均配置有一个第一油缸31。
如图1与图2所示，上述实施例所示的两个第一油缸31设于两个导向板32的外侧，两个第一油缸31可在液压控制系统的控制下进行同步伸缩动作，以在导向板32对钳盘机构2的引导下，可靠地驱动钳盘机构2相对于主轴100的中轴线沿周向移动。
其中，为了便于实现第一油缸31的另一端与钳盘机构2的转动连接，本实施例可将第一油缸31的另一端与转接架的一端连接，并将转接架的另一端与钳盘机构2转动连接。
在一些实施例中，本实施例所示的钳盘机构2包括：钳盘底座与钳盘制动器；钳盘底座可滑动地安装于导向板32上，钳盘制动器安装于钳盘底座上；在钳盘机构2处于第一状态的情形下，钳盘制动器夹持于制动盘1的两侧，在钳盘机构2处于第二状态的情形下，钳盘制动器与制动盘1分离。
其中，本实施例所示的钳盘制动器具有夹持端，在夹持端的夹持面上设有摩擦片。在钳盘制动器对制动盘1执行制动操作时，钳盘制动器内的制动液压缸充油，在活塞的推动下，钳盘制动器的夹持端相靠近，使得夹持端的两个夹持面上的摩擦片相互靠近，直至夹持于制动盘1的两侧，以阻止制动盘1随同船舶上的主轴100一起转动，即实现对制动盘1的制动。
在一些实施例中，本实施例在钳盘底座上设有滚轮201，在导向板32上设有导向槽301，导向槽301相对于主轴100的中轴线沿周向延伸；滚轮201设于导向槽301中，并沿导向槽301的延伸方向滚动。其中，滚轮201可以为本领域公知的滚动轴承。
如此，基于滚轮201与导向槽301之间的滚动接触，在导向槽301的引导下，本实施例所示的钳盘机构2能够稳定地相对于主轴100的中轴线沿周向移动。
与此同时，为了便于控制盘车的行程，本实施例在导向槽301沿其延伸方向的两端分别设有限位开关33，限位开关33与第一油缸31通讯连接。在钳盘底座沿着导向槽301移动，并在触发导向槽301的任意一端的限位开关33时，限位开关33均会向电控箱内的控制模块反馈开关量信号，由控制模块控制第一油缸31停止伸缩动作。其中，限位开关33可以为本领域公知的机械式行程开关或接近开关。
如此，本实施例所示的钳盘机构2被限定于沿着导向槽301所提供的路径绕制动盘1的中心转动，实现正/反向盘车。
在一些实施例中，如图1与图3所示，本实施例所示的锁轴机构4包括第二油缸41与锁止件42；第二油缸41的一端与制动器底座5连接，第二油缸41的另一端与锁止件42连接；第二油缸41的另一端伸向制动盘1，第二油缸41用于驱动锁止件42在第一位置与第二位置之间移动；在锁止件42处于第一位置的情形下，锁止件42适于与锁止结构11连接；在锁止件42处于第二位置的情形下，锁止件42适于与锁止结构11分离。
具体地，本实施例所示的多个锁止结构11分别在制动盘1上呈圆周均布，锁止结构11设计为凹槽结构。
相应地，本实施例将锁止件42设计为锁销，将第二油缸41的一端通过基座与制动器底座5连接，并将第二油缸41的另一端与锁销的一端连接。在此，本实施例通过第二油缸41驱动锁销在第一位置与第二位置之间移动；在锁销处于第一位置的情形下，锁销的另一端适于插入至凹槽结构中；在锁销处于第二位置的情形下，锁销的另一端与凹槽结构分离。
如此，在控制船舶拖曳航行时，本实施例可通过钳盘机构2对制动盘1进行制动，然后，通过盘车机构3驱动钳盘机构2相对于主轴100的中轴线转动，以使得制动盘1转动，在制动盘1上的凹槽结构与锁销的另一端沿制动盘1的径向相对时，通过第二油缸41控制锁销移动至第一位置，从而使得锁销的另一端插入至凹槽结构中，实现对主轴100的锁轴操作。
在此应指出的是，在船舶正常航行前，本实施例应通过第二油缸41控制锁销移动至第二位置，使得锁销的另一端与凹槽结构分离，实现对主轴100解除锁轴操作。
进一步地，本实施例还设置有第一检测装置与第二检测装置；第一检测装置与第二检测装置分别可采用本领域公知的视觉采集装置，第一检测装置与第二检测装置分别与电控箱6连接，电控箱6与第二油缸连接。
在此，第一检测装置设置于钳盘机构2上，以用于检测锁销与凹槽结构的对准状态。第二检测装置设置于制动器底座5上，以用于检测所述锁销的位置状态。
如此，在锁销与凹槽结构处于对准状态，且锁销处于第二位置时，可通过电控箱6控制第二油缸作伸出动作，由第二油缸带动锁销由第二位置移动至第一位置，以使得锁销的另一端插入至凹槽结构中，实现对主轴100的锁轴操作。
当然，第一检测装置与第二检测装置也可采用接近开关，但是，为满足检测需求，需对第一检测装置与第二检测装置的位置进行适应性的布置。
在此应指出的是，本实施例还可针对上述实施例所示的第一油缸31、第二油缸41及钳盘制动器设置液压控制油路，液压控制油路包括单向阀、溢流阀、节流阀、换向阀和液压锁等，并配有压力表和压力传感器。将主油路的液压油分为三条支路，由这三条支路分别对第一油缸31、第二油缸41及钳盘制动器执行控制，从而满足轴刹制动器的盘车、锁轴及制动的动作需求。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种集盘车、锁轴及制动为一体的轴刹制动器，其特征在于，
包括：制动盘、钳盘机构、盘车机构及锁轴机构；
所述制动盘适于与主轴同轴连接，所述制动盘的盘沿设有多个锁止结构，所述多个锁止结构沿所述制动盘的周向依次排布；
所述盘车机构与所述钳盘机构连接，以驱动所述钳盘机构相对于所述主轴的中轴线转动；所述钳盘机构具有对所述制动盘执行制动的第一状态及对所述制动盘解除制动的第二状态；
所述锁轴机构可选择性地与所述多个锁止结构当中的任一者连接或分离。
2.根据权利要求1所述的集盘车、锁轴及制动为一体的轴刹制动器，其特征在于，还包括：制动器底座；
所述制动器底座设于所述主轴的一侧；所述制动盘套装于所述主轴的外侧面；所述盘车机构与所述锁轴机构分别安装于所述制动器底座上。
3.根据权利要求2所述的集盘车、锁轴及制动为一体的轴刹制动器，其特征在于，所述盘车机构包括第一油缸与导向板；
所述第一油缸的一端与所述制动器底座转动连接，所述第一油缸的另一端与所述钳盘机构转动连接；
所述导向板设于所述制动器底座上，所述钳盘机构可滑动地安装于所述导向板上，所述导向板用于引导所述钳盘机构相对于所述主轴的中轴线沿周向移动。
4.根据权利要求3所述的集盘车、锁轴及制动为一体的轴刹制动器，其特征在于，所述钳盘机构包括：钳盘底座与钳盘制动器；
所述钳盘底座可滑动地安装于所述导向板上，所述钳盘制动器安装于所述钳盘底座上；在所述钳盘机构处于第一状态的情形下，所述钳盘制动器夹持于所述制动盘的两侧，在所述钳盘机构处于第二状态的情形下，所述钳盘制动器与所述制动盘分离。
5.根据权利要求4所述的集盘车、锁轴及制动为一体的轴刹制动器，其特征在于，所述钳盘底座上设有滚轮；所述导向板上设有导向槽，所述导向槽相对于所述主轴的中轴线沿周向延伸；所述滚轮设于所述导向槽中，并沿所述导向槽的延伸方向滚动。
6.根据权利要求5所述的集盘车、锁轴及制动为一体的轴刹制动器，其特征在于，所述导向槽沿其延伸方向的两端分别设有限位开关，所述限位开关与所述第一油缸连接。
7.根据权利要求2至6任一所述的集盘车、锁轴及制动为一体的轴刹制动器，其特征在于，所述锁轴机构包括第二油缸与锁止件；
所述第二油缸的一端与所述制动器底座连接，所述第二油缸的另一端与所述锁止件连接；所述第二油缸的另一端伸向所述制动盘，所述第二油缸用于驱动所述锁止件在第一位置与第二位置之间移动；
在所述锁止件处于第一位置的情形下，所述锁止件适于与所述锁止结构连接；在所述锁止件处于第二位置的情形下，所述锁止件适于与所述锁止结构分离。
8.根据权利要求7所述的集盘车、锁轴及制动为一体的轴刹制动器，其特征在于，所述多个锁止结构分别在所述制动盘上呈圆周均布，所述锁止结构包括凹槽结构；
所述锁止件包括锁销，所述锁销的一端与所述第二油缸的另一端连接；所述第二油缸用于驱动所述锁销在第一位置与第二位置之间移动；在所述锁销处于第一位置的情形下，所述锁销的另一端适于插入至所述凹槽结构中；在所述锁销处于第二位置的情形下，所述锁销的另一端与所述凹槽结构分离。
9.根据权利要求8所述的集盘车、锁轴及制动为一体的轴刹制动器，其特征在于，还包括：第一检测装置与第二检测装置；
所述第一检测装置与所述第二检测装置分别与所述第二油缸连接；所述第一检测装置用于检测所述锁销与所述凹槽结构的对准状态，所述第二检测装置用于检测所述锁销的位置状态。
10.根据权利要求1至6任一所述的集盘车、锁轴及制动为一体的轴刹制动器，其特征在于，还包括：电控箱；所述钳盘机构、所述盘车机构及所述锁轴机构分别与所述电控箱连接。
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