CN115214744A - 吸能器及跑车防护装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种吸能器及跑车防护装置，其中吸能器包括：基体，具有基座，该基座具有座孔；主轴，通过主轴承安装于所述座孔，该主轴具有上轴段和下轴段，上轴段与下轴段间为在主轴轴向以座孔为界的两个轴段；摩擦片总成，包括周向联接于下轴段的动摩擦片，以及与动摩擦片间形成摩擦副的静定安装在基体上的静摩擦片；以及绳轮，通过单向传动机构安装在上轴段上，并绕有绳索。基于本发明适于回绳。

Description

吸能器及跑车防护装置

技术领域

本发明涉及一种吸能器，本发明还涉及一种配有该吸能器的跑车防护装置。

背景技术

《煤矿安全规程》（现行规程于2022年4月1日实施）第三百八十七条第一款第（一）项规定，倾斜井巷内使用串车提升时，必须遵守下列规定，在倾斜井巷内安设能够将运行中断绳、脱钩的车辆阻止住的跑车防护装置。跑车防护装置通常包括挡车栏、吸能器和用于连接挡车栏和吸能器的钢丝绳，其中的吸能器主要用来耗能，而例如矿车，动辄几吨几十吨，失速的跑车具有巨大的动能，而对吸能器有比较高要求，因此，吸能器往往结构相对复杂，在一些应用中事故发生后并不考虑吸能器所出绳再缠绕回吸能器的问题。

《煤矿安全规程》中对跑车防护装置的规定在《金属与非金属矿山安全规程》（GB16423-2020）也有规定，在《金属与非金属矿山安全规程》中被称为防跑车装置，在本发明中统称为跑车防护装置，其应用场景显而易见的不限于煤矿，而适用于各种矿山。

另外，关于跑车防护装置，其既可以用于轨道车辆的跑车防护，也可以用于无轨胶轮车的跑车防护，区别仅在于跑车防护装置的基本配置有差异，但通常都会配有吸能器，以通过吸能器的耗能使例如矿车、无轨胶轮车等逐渐减速。

例如无轨胶轮车（简称胶轮车），其目前已在许多现代化大型矿山大量使用。但在使用过程中，因超速行驶、刹车失灵、司机突发症状或挂档失败造成的胶轮车速度失控跑车事故屡有发生，一旦发生胶轮车跑车事故，往往会造成严重的人员伤害和财产损失，成为矿山安全的一大隐患。

胶轮车失速保护系统是应胶轮车的安全运输而产生的，在胶轮车失速保护系统中，缓冲吸能器装置对胶轮车失速保护系统的性能起着重要的作用，其性能也直接影响了防跑车系统的安全系数。现有的缓冲吸能装置，主要是通过缓冲绳轮带动摩擦片进行能量的吸收，但是在发生动作后，缓冲绳轮上的钢丝绳很难再重新缠绕回来。

典型地，如中国专利文献CN103273943A，其公开了一种变扭矩缓冲吸能器，其具有一个带有中心孔的安装座，一轴穿过所述中心孔并支撑于所述安装座上，以安装座为界分成两个轴端，其中一个轴端用于安装转盘（实质是绳轮），另一个轴段则用于配置摩擦片组，该摩擦片组包括动摩擦片和静摩擦片，当绳轮上的绳索被牵出时，转盘带动轴旋转，安装在轴上的动摩擦片与固定设置的静摩擦片间产生摩擦而耗能。当最终致发生跑车事故的车辆停止后，绳索很难收回，在于动摩擦片与静摩擦片间的摩擦力非常大，人力回绳非常困难。尽管在该专利文献中配置了变扭矩结构，即通过调整弹簧7施加给摩擦片上的正压力，调整静摩擦片与动摩擦片间的摩擦力，但该种调整需要打开吸能器的机壳，并使用专门的工具进行调整，仍存在调整非常困难的问题。

现有的用于跑车防护装置的吸能器，原理基本相同，都存在回绳困难的问题，一直以来都没有在该问题上有所突破。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适于回绳的吸能器，本发明还提供了一种配有该吸能器的跑车防护装置。

在本发明的实施例中的第一个方面，提供了一种吸能器，其基本结构包括：

基体，具有基座，该基座具有座孔；

主轴，通过主轴承安装于所述座孔，该主轴具有上轴段和下轴段，上轴段与下轴段间为在主轴轴向以座孔为界的两个轴段；

摩擦片总成，包括周向联接于下轴段的动摩擦片，以及与动摩擦片间形成摩擦副的静定安装在基体上的静摩擦片；以及

绳轮，通过单向传动机构安装在上轴段上，并绕有绳索。

可选地，所述单向传动机构为：

第一机构，为超越离合器或单向轴承；或

第二机构，配置为：绳轮通过副轴承安装在上轴段上而具有绕主轴轴线旋转的自由度，绳轮与主轴间另配棘轮机构，以单向地与主轴间联接。

可选地，第二机构中，所述棘轮机构配置为：

上轴段上端留有轴头，于轴头上固定安装有棘轮；

于绳轮的上端安装有与所述棘轮配合的棘爪。

可选地，所述棘爪有2~5个，所有棘爪以棘轮的轴线为轴环形均匀阵列。

可选地，所述绳轮的上端边缘装有手柄或者手柄接口。

可选地，若手柄安装在绳轮上，手柄为折叠式手柄；

若绳轮上设有手柄接口，该手柄接口为槽、孔或突出的柱状物，相应手柄具有用于与槽或孔配合的柱体或与柱状物配合的槽。

可选地，所述绳轮包括与所述上轴段配合的轮毂和用于构造绳槽的轮辋，以及连接轮毂与轮辋的轮辐；

其中，轮辐位于基座的上方，而与轮辋间构成以轮辐为底的桶体，该桶体桶口向下而罩住摩擦片总成。

可选地，所述基座为圆板式基座，所述座孔构成该基座的中心孔；

提供一圆筒，该圆筒与基座间共轴线，且基座用于封接圆筒的上端，所述摩擦片总成位于圆筒内；

相应地，圆筒的下端封接，以构造筒内密闭空间。

可选地，所述基体包括圆形的座板，该座板用于圆筒下端的封接。

可选地，所述座板的中心固定有一套体，该套体与所述主轴共轴线；

相应地，主轴的下端探入套体而与套体间旋转配合。

可选地，所述基体进一步包括一圆筒形的护罩，该护罩下端与座板间固定连接，上端设有封盖，以将所述主轴、摩擦片总成，以及绳轮容置在内。

在本发明的实施例中的第二个方面，提供了一种跑车防护装置，该跑车防护装置配有前述第一个方面的吸能器。

区别于现有技术中吸能器回绳受摩擦盘总成摩擦力影响而难以回绳的问题，在本发明的实施例中，绳轮通过单向传动机构安装在上轴段上，该上轴段为吸能器主轴的上轴段，单向传动机构在机械领域较为常见，在传动形式上只能传递一个方向的扭矩，相反方向的扭矩无法传递。显而易见的一点是作为吸能器基本功能的实现，当吸能器处于工作状态时，绳轮与主轴间需要借助于单向传动机构传递扭矩，此时吸能器处于出绳耗能状态；而在相反的方向，单向传动机构不能传递扭矩，此时，当绳轮转动时会相对于主轴处于空转状态，从而位于主轴下轴段处的摩擦片总成不对绳轮的逆转产生阻滞作用，从而利于通过逆转绳轮而回绳。

附图说明

图1为一实施例中吸能器主剖结构示意图。

图2为相应于图1的俯视结构示意图（省略上盖板和手柄）。

图3为一实施例中棘轮棘爪机构结构示意图。

图中：1.上盖板，2.绳轮，棘爪轴，4.棘爪，5.O型橡胶密封圈，6.骨架橡胶油封，7.压板，8.六角螺钉，9.棘轮，10.深沟球轴承，11.单向推力轴承，12.六角螺栓，13.弹簧垫圈，14.平垫圈，15.钢丝绳压板，16.护罩，17.座板，18.六角螺栓，19.圆筒，20.调整板，21.碟簧，22.上间隔板，23.摩擦片组件，24.传动轴，25.下间隔板，26.深沟球轴承，27.压盖，28.间隔片，29.内六角螺钉，30.端盖，31.绳索，32.O型橡胶密封圈，33.保护套，34.组合密封圈，35.丝堵，36.六角头螺栓，37.弹簧垫圈，38.平垫圈，39.底座，40.手柄，41.圆垫圈，42.复位弹簧，43.六角头螺栓，44.轴用弹性挡圈，45.螺母，46.内螺栓柱。

具体实施方式

下面先从本发明的基本构思展开，逐渐细化地描述本发明的构思、目的，应知，相对细化的描述是在概括描述的基础之上的进一步的描述，基于概括描述的总的构思，与细化描述相并列的描述也落入本发明的保护范围之内。

关于现有技术的描述，在前文中已经比较清楚，在此为了有助于清楚理解本发明，先例示的给出跑车防护装置的基本形式，例如中国专利文献CN204488767U，其公开了一种无轨胶轮车失速保护装置，具体配置是于无轨胶轮车上安装尾钩（又称拉钩），而在例如巷道预定位置安装无轨胶轮车失速保护装置，以用于无轨胶轮车跑车事故发生时的保护。其中，拉钩系统中的拉钩通过固定铰支座安装在车架后部，拉钩的末端上侧装有例如吊环，脱锁系统吊拉吊环，当跑车事故发生时脱锁系统脱锁，拉钩下落。而无轨胶轮车失速保护装置则包括在巷道选定位置横设的阻拦索（如钢丝绳），阻拦索被支撑起预定高度，阻拦索的两端各连接有一个吸能器，下落的拉钩可以勾住所述阻拦索，吸能器产生作用，从而实现强制减速的目的。

应知，对于无轨胶轮车，即便是空车，通常其自重也在十吨以上，一旦产生跑车事故，失速的无轨胶轮车往往具有非常大的动能，显而易见的是，该动能需要通过吸能器进行消耗。

相对应的，吸能器所配摩擦片组件23应具有适配于所述动能的耗能能力，换言之，摩擦片组件23所配动摩擦片与静摩擦片间的摩擦副具有相对比较大的摩擦力。吸能器中，若绳轮2逆转时，例如传动轴24与绳轮2间没有脱开，难以靠人力驱动绳轮2以回绳。

以上是吸能器在无轨胶轮车失速保护装置中的配置，适用于无轨胶轮车的跑车防护，而再如中国专利文献CN112373508A，其公开了一种搭扣对开式挡车栏及跑车防护装置，适用于轨道车辆的跑车防护。其中的搭扣对开式挡车栏用于阻拦车辆，挡车栏上设有穿绳管，用于穿设钢丝绳，钢丝绳则与吸能器相连，当发生跑车事故的矿车冲击到挡车栏上时，挡车栏被冲下，吸能器开始工作，而通过耗能使矿车逐渐减速。

以上为吸能器在无轨胶轮车和轨道矿车上跑车防护装置上的应用，应知，在本发明的实施例中所提供吸能器不因应用对象的不同而需要做出特定的结构性改变，因此，对吸能器的各种应用场景在此不再赘述。

为利于描述，将吸能器处于工作状态时，即通过放绳以吸能的状态称为吸能器的正转状态，反之称为逆转状态。

通过以上的描述可知，无论是哪种形式的跑车防护装置，已知的吸能器逆转时都必然存在很大的障碍，主要在于在吸能器逆转时，摩擦片组件同样处于工作状态，而使得人工进行吸能器的逆转变得极其困难。

本发明实施例所提供吸能器，其与常规吸能器一样的固有的配置是都有基体、主轴和摩擦片总成，也都配有绳轮2，绳轮2上所绕绳索31通常有近百米长，如85米。

其中的基体，主要作为吸能器在例如巷道基础或巷道壁上安装部件，同时也是吸能器上其他部件安装的基体。

图1例示的结构中，基体包括座板17，座板17上分布有若干螺栓孔，以用于吸能器在例如巷道基础上的安装。

进而，为利于描述，将吸能器中相对不动的部分记为基体的构成，进一步如图1中例示的圆筒19、端盖30等。

其中的端盖30用于封接圆筒19的上端，而座板17则用于封接圆筒19的下端，构造一个密闭腔室，用于保护摩擦片组件23。

图1例示的结构中，作为基座的端盖30上具有轴承座孔，简称为座孔，所述主轴通过如图1中例示的深沟球轴承26安装在所述座孔上。

图1例示的结构中，将主轴定义为传动轴24，在于其既传递扭矩也承载弯矩，符合机械领域对传动轴的定义。

从图1例示的结构中还进一步显示，传动轴24的上部通过深沟球轴承10和单向推力轴承11安装有绳轮2，在不考虑其他构成的情况下，绳轮2在主轴上具有绕主轴轴线旋转的自由度。

为了方便描述，将主轴分成若干轴段，有两个主要轴段，其中一个轴段用于绳轮2的装配，记为上轴段，另一个轴段用于摩擦片组件23中的静摩擦片的装配，记为下轴段。上轴段与下轴段间基本以所述座孔为界。

应知，在机械领域，通常用于安装轴承的轴段被称为轴颈，相应地，该轴颈可以作为上轴段与下轴段的分界轴段。

需要说明的是，上轴段和下轴段还可以包含子轴段，而不限于单一直径的通轴段。

主轴，通过主轴承安装于所述座孔，该主轴具有上轴段和下轴段，上轴段与下轴段间为在主轴轴向以座孔为界的两个轴段。

图1中可见，以上述轴颈为界将传动轴分成上下两个轴段，这两个轴段仍有多个台阶，又包含多个子轴段。

关于摩擦片总成，其包括图1中所示的摩擦片组件23和其他辅助部件，如图中所示的上间隔板22、下间隔板25、间隔片28，以及碟簧21和调整碟簧21预压量的内六角螺钉29等。

其中，摩擦片组件23包括动摩擦片和静摩擦片，动摩擦片通常周向联接于下轴段，动摩擦片在主轴的轴向是活动的，而在周向被限位，因此动摩擦片在主轴上的装配方式通常是键连接。

所述键连接优选花键连接。

而静摩擦片通常相对于动摩擦片固定设置，如将静摩擦片附着在间隔片28上，间隔片28则通过例如焊接、螺栓连接、铆接或者其他连接方式固定在例如圆筒19上，在主轴轴向能够浮动的动摩擦片，可以使用弹簧或者直接采用其他预压方式进行预压，从而使动摩擦片与静摩擦片间获得所需的静压力。

采用弹簧的目的在于弹簧能够提供补偿，在动摩擦片和静摩擦片产生磨损后，两者间的正压力减少相对较少，从而确保提供相对较大的且相对稳定的摩擦力。

有鉴于在本发明的实施例中，并不涉及动摩擦片与静摩擦片如何装配，以及两者如何配合的方面的改进，原则上凡是含有静摩擦片和动摩擦片的吸能器，无论采用何种摩擦片装配方式，以及静摩擦片与动摩擦片间采用何种配合方式，均落入摩擦片组件23的范围之内，并与本发明的构思并不相悖。

在本发明的实施例中，第一层次的技术问题是如何解决绳轮2逆转时摩擦片组件23的影响，从而可以不用费力的使绳轮2逆转，借以回绳。

相应地，绳轮2通过单向传动机构安装在上轴段上，基于前面的描述可知，该单向传动机构的可进行动力传动的方向为正转，反之，若反向转动（简称反转），即逆转时，则绳轮2不能将动力传递给主轴。

逆转时，不可避免的摩擦力不在此考虑之列，如图1中所示的首先是绳轮2与传动轴24间的静摩擦力，然后是图2中所示的棘爪4与棘轮9间配合所产生的摩擦力，这两处的摩擦力不在考虑之列，对绳轮2的逆转影响较小。

单向传动机构是机械领域较为常见的一种机构，例如自行车后轮上的后链轮与后轮轴的连接，后链轮驱动后轮轴时，后链轮与后轮轴联接，后链轮反向转动时，后链轮与后轮轴脱开连接，而不能推动后轮轴反向转动。

通过将单向传动机构引入吸能器，解决前述第一层次的技术问题，借以在逆转例如传动轴24时不必克服摩擦片组件23产生的强大阻滞。

单向传动机构在机械领域已经较为成熟，作为更优的选择，所述单向传动机构有两种基本选择，其一是超越离合器或者单向轴承，作为第一机构，在特定的应用中单向轴承也称为超越离合器，但仍有不同，其中如前述的自行车后轮与后链轮间通常采用超越离合器进行联接。

超越离合器和单向轴承都是成品件，也可以根据实际设计要求单独设计制造。对于成品件而言，缺陷是适配性，而如前所述，在本发明的实施例中，需要相对强大的传递扭矩的能力，借以对重量有几十吨的载具进行防护，因此在成品件个体尺寸受限的条件下，未必合用。因此，在另一些实施例中采用第二机构，该第二机构配置为：绳轮2通过副轴承安装在上轴段上而具有绕主轴轴线旋转的自由度，绳轮与主轴间另配棘轮机构，以单向地与主轴间联接。在此条件下，用于传递扭矩的棘轮机构可以采用非成品件，而可以独立设计。并且独立配置的棘轮机构可以暴露在外，而易于维护。

相应地，另配的棘轮机构的联接方向为吸能器工作状态时的方向，反方向为绳轮2反向转动时与主轴脱开时的方向。

参见图1~3，图中为第二机构的示例，所述棘轮机构配置为：

上轴段上端留有轴头，于轴头上固定安装有棘轮9；

于绳轮2的上端安装有与所述棘轮9配合的棘爪4。

应知，对于棘轮机构而言，棘爪4需要配有复位部件，如图2中所示的拉伸弹簧42，棘爪4与棘轮9的配合属于本领域的一般常识，在此不再赘述。

另外关于棘爪4的复位，可以采用图2中所示的拉伸弹簧42，也可以采用扭簧。

由于要传递相对较大的扭矩，单个棘爪4的传递能力相对较弱，且易于产生附加力矩，在优选的实施例中，棘爪4应采用两个或者更多个，数量也不宜过多，否则会因位置干涉而影响棘爪4的布局，因此所述棘爪的数量以2~5个为宜，图2中为3个。

若棘爪4有多个，所有棘爪4应以棘轮9的轴线为轴环形均匀阵列。

图1中，绳轮2的轮辐是板式轮辐，只有一块，该轮辐相对于绳轮2的轴向向上偏置，但并没有完全偏置在绳轮2的上端，在不影响绳轮2在传动轴24上装配的条件下，轮辐应尽可能在图1中向下偏置。

图3中，用于安装拉伸弹簧42和棘爪4的部件在图中均焊接在轮辐上，以获得较高的连接强度。

图2中设有一个底座39，用于外接手柄40，以方便人力进行操作。

而在一些实施例中，手柄40可以采用折叠式手柄，例如手柄40通过水平的转轴安装在例如绳轮2上，手柄40翻起时，人力可以操作，而放下时避免其占据较大的绳轮2轴向的空间。

采用可拆式的手柄40时，无论是孔还是槽，都利于手柄40的快速连接。此外，对于连接，往往存在要素替换性，即手柄40上具有孔时，底座39上可以安装与该孔配合的柱体，例如手柄40是圆管，使用时可以直接将圆管套在柱体上。

同样地，对于其类型的接口，还可以是槽，基于要素替换，手柄40上可以具有相应的结构体，而底座39上则可以具有与之相适配的结构。

在本发明的实施例中还存在第二层次的技术问题，参见背景技术部分引用的中国专利文献CN103273943A，由于所配的主轴比较长，并且相应的摩擦片总成和绳轮2分居于相应的基座两侧，换言之，传统的吸能器具有非常长的轴向长度，而吸能器在例如巷道内的固定通常是一端固定，如图1中所示的座板17，在此条件下，吸能器处于工作状态时，座板17需要承受相对更大的翻转力矩，因此对吸能器的固定有更高的要求。

而在本发明的实施例中，如图1例示的结构，所述绳轮2包括与所述上轴段配合的轮毂和用于构造绳槽的轮辋，以及连接轮毂与轮辋的轮辐。

其中，轮辐位于基座的上方，而与轮辋间构成以轮辐为底的桶体，该桶体桶口向下而罩住摩擦片总成，在此条件下，可以大大减小吸能器的轴向长度，从而当吸能器处于工作状态时，绳索31被牵拉而作用于吸能器的力臂相对较小，因此，在绳索31所受力相同的情况下，座板17所受到的倾覆力矩会大大减小。

同时，因轴向尺寸变小，吸能器也更利于储运。

此外，由于摩擦片总成需要相对严密的保护，绳轮2在此情况下构造外罩，而提供一级密封，尽管该种密封不严密。

关于摩擦片总成的密封，更为具体地，所述基座为圆板式基座，所述座孔构成该基座的中心孔，基座在图1中构成端盖30。

提供一圆筒19，该圆筒19与基座间共轴线，且基座用于封接圆筒19的上端，所述摩擦片总成位于圆筒19内。

相应地，圆筒19的下端也封接，以构造筒内密闭空间，从而保护摩擦片总成。

图1中，所述基体包括圆形的座板17，该座板17用于圆筒下端的封接，该座板17也构成吸能器的安装板，以简化结构。

在优选的实施例中，所述座板17的中心固定有一套体，如图1下部，该套体与所述主轴共轴线；

相应地，主轴的下端探入套体而与套体间旋转配合，以提高主轴运行的顺畅性。

图1中，所述基体进一步包括一圆筒形的护罩16，该护罩16下端与座板间固定连接，如焊接，护罩16的上端设有封盖，如图1中所示的上盖板1，以将所述主轴、摩擦片总成，以及绳轮2容置在内。上盖板1可以以扣合的方式扣在护罩16的上端，两者之间还可以是螺纹连接，还可以是通过例如螺钉的连接。

Claims (12)

1.一种吸能器，其特征在于，包括：

基体，具有基座，该基座具有座孔；

主轴，通过主轴承安装于所述座孔，该主轴具有上轴段和下轴段，上轴段与下轴段间为在主轴轴向以座孔为界的两个轴段；

摩擦片总成，包括周向联接于下轴段的动摩擦片，以及与动摩擦片间形成摩擦副的静定安装在基体上的静摩擦片；以及

绳轮，通过单向传动机构安装在上轴段上，并绕有绳索。

2.根据权利要求1所述的吸能器，其特征在于，所述单向传动机构为：

第一机构，为超越离合器或单向轴承；或

第二机构，配置为：绳轮通过副轴承安装在上轴段上而具有绕主轴轴线旋转的自由度，绳轮与主轴间另配棘轮机构，以单向地与主轴间联接。

3.根据权利要求2所述的吸能器，其特征在于，第二机构中，所述棘轮机构配置为：

上轴段上端留有轴头，于轴头上固定安装有棘轮；

于绳轮的上端安装有与所述棘轮配合的棘爪。

4.根据权利要求3所述的吸能器，其特征在于，所述棘爪有2~5个，所有棘爪以棘轮的轴线为轴环形均匀阵列。

5.根据权利要求1所述的吸能器，其特征在于，所述绳轮的上端边缘装有手柄或者手柄接口。

6.根据权利要求5所述的吸能器，其特征在于，若手柄安装在绳轮上，手柄为折叠式手柄；

若绳轮上设有手柄接口，该手柄接口为槽、孔或突出的柱状物，相应手柄具有用于与槽或孔配合的柱体或与柱状物配合的槽。

7.根据权利要求1所述的吸能器，其特征在于，所述绳轮包括与所述上轴段配合的轮毂和用于构造绳槽的轮辋，以及连接轮毂与轮辋的轮辐；

其中，轮辐位于基座的上方，而与轮辋间构成以轮辐为底的桶体，该桶体桶口向下而罩住摩擦片总成。

8.根据权利要求1或7所述的吸能器，其特征在于，所述基座为圆板式基座，所述座孔构成该基座的中心孔；

提供一圆筒，该圆筒与基座间共轴线，且基座用于封接圆筒的上端，所述摩擦片总成位于圆筒内；

相应地，圆筒的下端封接，以构造筒内密闭空间。

9.根据权利要求8所述的吸能器，其特征在于，所述基体包括圆形的座板，该座板用于圆筒下端的封接。

10.根据权利要求9所述的吸能器，其特征在于，所述座板的中心固定有一套体，该套体与所述主轴共轴线；

相应地，主轴的下端探入套体而与套体间旋转配合。

11.根据权利要求9所述的吸能器，其特征在于，所述基体进一步包括一圆筒形的护罩，该护罩下端与座板间固定连接，上端设有封盖，以将所述主轴、摩擦片总成，以及绳轮容置在内。

12.一种跑车防护装置，其特征在于，该跑车防护装置配有权利要求1~11任一所述的吸能器。

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