CN117657221B - 单轨吊制动系统及其制动小车 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种单轨吊制动系统及其制动小车，属于矿井的辅助运输及安全技术领域。其中制动小车的车架的底部设置有阻挡腔室，阻挡腔室内设置有口径逐渐变小的特殊型腔，通过将嵌块卡入至型腔内并与型腔壁面相互挤压形成阻挡力，从而实现对机车的缓慢阻挡，通过采用制动装置制动配合阻挡腔室缓冲制动的形式，对单轨吊飞车进行强制阻止，可减少强制阻挡对机车和轨道的损伤。本发明的制动系统采用了多个制动小车组合构成制动组，可实现对机车连续阻挡，从而可很好的对单轨吊飞车的进行制动。

Description

单轨吊制动系统及其制动小车

技术领域

本发明属于矿井的辅助运输及安全技术领域，具体涉及单轨吊制动系统及其制动小车。

背景技术

煤矿单轨吊是在单根工字轨道上运行的矿井辅助运输装备，由于其可实现井口至工作面的不经转载的直达输送，在矿井下广泛使用。

目前，单轨吊在矿井使用时存在的主要安全问题是单轨吊在斜巷轨道上运行时出现的飞车问题，单轨吊出现飞车时，由于机车本身长度长、重量大，使得下行速度快，难以制止，一旦发生飞车将给煤矿企业造成很大的损失。

现有技术中，当单轨吊飞车时暂无有效的解决方案，常规的方式只是依靠机车自身的制动装置进行制动，一旦自身的制动装置失效或出现制动力不足时就有可能导致飞车，因此有必要研制一种针对单轨吊飞车用的新型制动装置及系统。

发明内容

本发明的目的是针对以上问题，提供单轨吊制动系统及其制动小车，采用一套独立的制动系统用于在单轨吊飞车时对机车进行高效强制制动，以减轻单轨吊自身损伤以及降低对轨道的损伤。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案是：

一种单轨吊的制动小车，包括车架，在所述车架上安装有至少一组行走轮和至少一个制动装置，所述行走轮用于在单轨吊的轨道上行走，所述制动装置用于对单轨吊进行制动；

在所述车架的底部设置有阻挡腔室，所述阻挡腔室内设置有沿轨道长度方向延伸的型腔；所述型腔的至少一端设置开口，所述型腔设置为由外向内口径逐渐变小的腔体结构；所述型腔的开口端连接有嵌块，至少部分所述嵌块伸入至所述型腔内，所述嵌块通过锁位机构锁紧在所述车架上，所述嵌块通过连杆装置与位于单轨吊前端或后端的部件连接；

当单轨吊的运行速度达到或超过设定阈值时，所述单轨吊的控制模块发送信号至所述锁位机构以使所述嵌块与所述车架之间解除锁紧状态，同时所述连杆装置带动所述嵌块沿所述型腔移动，所述嵌块在移动过程中与所述型腔的壁面相挤压以阻挡机车运行。

在一种可能的实施例中，所述型腔被配置为上下壁面平行设置，两侧壁面成夹角设置的腔体结构。

在一种可能的实施例中，所述型腔的两端均设置开口，所述型腔设置为两端口径大中间口径小的腔体结构。

在一种可能的实施例中，所述型腔的两端均设置开口，所述嵌块上设置有与所述型腔开口的入口处形状匹配且至少部分伸入至所述型腔内的凸台。

在一种可能的实施例中，在所述嵌块顶部设置有至少一个所述锁位机构，所述锁位机构包括设置在所述嵌块上的插销机构和固定在所述车架上的锁块，所述插销机构包括插销和驱动件，所述锁块上设置有锁孔，所述驱动件用于控制所述插销与所述锁孔配合以将所述嵌块锁紧在所述车架上。

在一种可能的实施例中，所述驱动件设置为锁紧油缸，所述插销固定连接在所述锁紧油缸的活塞杆上。

在一种可能的实施例中，所述嵌块与所述连杆装置的连接座通过紧固件固定连接，所述连杆装置的连杆与所述连接座铰接。

在一种可能的实施例中，所述制动装置包括带弹簧的制动油缸、制动臂、制动杆以及制动闸块，所述制动油缸的两端分别与两个制动臂的第一端连接，两个所述制动臂的第二端分别与两个制动杆的第一端连接，两个制动杆的第二端分别与两个所述制动闸块连接；两个所述制动臂的中部铰接在所述车架两侧，所述制动臂的铰接点设置在所述阻挡腔室的上方。

本实施例还提供一种单轨吊制动系统，包括连接在单轨吊前端和后端的制动组，所述制动组包括测速小车、液压系统以及通过连杆装置相互连接的多个所述的制动小车，其中一端的所述制动小车通过连杆装置与单轨吊的前端或后端的部件连接，另一端的所述制动小车通过连杆装置连接所述测速小车；所述液压系统用于为所述制动组的各制动装置供油；所述测速小车配置为，在所述单轨吊的运行速度达到或超过限定速度时，触发位于单轨吊飞车运行方向前方的所述制动组中的各制动装置动作以进行制动。

在一种可能的实施例中，所述测速小车包括架体、安装在所述架体上的离心限速器、手动泵、控制阀以及设置在所述架体底部的油箱，所述离心限速器与在轨道上运行的测速轮连接；所述油箱连接在所述液压系统的主油路上，在所述主油路上还连接有手动泵，各所述制动装置的进油口通过管路连接在所述主油路上，所述控制阀通过管路与各所述制动装置的进油口连接，所述控制阀的回油口与所述油箱连接；当所述单轨吊的运行速度达到或超过限定速度时，所述离心限速器的触发机构触发所述控制阀的控制开关动作以控制各制动装置泄压制动。

本发明的有益效果为：采用制动装置制动配合阻挡腔室缓冲制动的形式，以对单轨吊飞车进行强制阻止。其中，阻挡腔室内设置有口径逐渐变小的特殊型腔，通过将嵌块卡入至型腔内并与型腔壁面相互挤压形成阻挡力，从而实现对机车的缓慢阻挡，可减少强制阻挡对机车和轨道的影响。

在本发明中，嵌块与车架通过锁位机构锁定，只有在接收到控制信号时才使嵌块与车架解除锁紧，确保了机车的正常运行且能在机车飞车时快速响应。

本发明还通过将通过多个制动小车组合形成制动系统，实现单轨吊飞车时的连续阻挡，而且前后制动小车形成的阻挡腔室也可相互作用，增强制动效果。

附图说明

图1为本发明制动小车的立体结构示意图。

图2为本发明制动小车主视图。

图3为本发明图2中A-A剖面视图。

图4为本发明制动小车俯视图。

图5为本发明图4中B-B剖面视图。

图6为本发明嵌块移动及对阻挡腔室壁面施压图。

图7为本发明嵌块上安装驱动件的示意图。

图8为本发明嵌块对阻挡腔室壁面施压后，制动小车外部的力传递示意图。

图9为本发明制动小车与单轨吊的连接示意图。

图10为本发明制动系统示意图。

图中：10、制动小车；11、行走轮；12、安装板；13、制动装置；131、制动油缸；132、制动臂；133、制动杆；134、制动闸块；15、阻挡腔室；151、型腔；16、导向轮；17、嵌块；181、锁紧油缸；182、锁块；20、连杆装置；21、连接座；22、连杆；30、测速小车；31、离心限速器；32、手动泵；33、架体；34、控制阀；35、油箱；40、单轨吊；50、轨道。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

参考图1，本实施例提供一种单轨吊的制动小车，包括车架，行走轮11、导向轮16、制动装置13以及连接座21。

其中车架包括一对平行设置的安装板12，在本实施例中两对行走轮11和两对导向轮16分别安装在两块安装板12上，两个安装板12之间的设置有用于避让轨道的空间。行走轮11在轨道50的下翼板上运行，导向轮16在轨道50下翼板的两侧面上运行。

在两个安装板12上还安装有制动装置13，参考图1，制动装置13包括带弹簧的制动油缸131、制动臂132、制动杆133以及制动闸块134，制动油缸131的两端分别与两个制动臂132的第一端连接，两个制动臂132的第二端分别与两个制动杆133的第一端连接，两个制动杆133的第二端分别与两个制动闸块134连接；两个制动臂132的中部铰接在车架两侧，制动油缸131设置在车架的下方。在图1中制动装置13设置了两个，该制动装置13的数量可根据需要制动力进行设置，该制动装置13通过制动闸块134与单轨吊的轨道50接触以实现制动。

参考图2-图6，在一种可能的实施中，在车架的下部固定设置有阻挡腔室15，该阻挡腔室15成长条型结构且沿轨道50长度方向延伸，阻挡腔室15内设置有沿轨道50长度方向延伸的型腔151；参考图9和图10，在型腔151的开口端连接有嵌块17，嵌块17与连杆装置20的连接座21固定连接，连杆装置20还包括连杆22，该连杆22连接在连接座21上，连杆装置20与单轨吊前后端的部件或相邻的制动小车10连接。在这里，连接座21的尺寸小于嵌块17的尺寸，也就是说，连接座21可随嵌块17一起进入至型腔151内。

参考图1和图7，在一些可能的实现方式中，嵌块17通过锁位机构锁紧在车架上。在一种可能的实现方式中，锁位机构包括设置在嵌块17顶部的安装孔内的微型的锁紧油缸181和固定在车架端部的锁块182，在锁块182内设置有锁孔，锁紧油缸181的活塞杆连接有插销，通过将该插销插入至锁孔内实现嵌块17与车架的位置锁定。锁紧油缸181与机车的液压系统连接。

参考图7，在一些可能的实施例中，嵌块17顶部设置安装孔，锁紧油缸181设置在安装孔内，本实施例中设置有两个锁紧油缸181。相应的，在车架上固定的锁块182也是两个，在两个锁块182的下方开设有锁孔，锁紧油缸181的活塞杆连同插销可伸入至锁孔中以实现锁紧。当解除锁紧时，锁紧油缸181的活塞杆带动插销从锁孔内移出，并收纳在嵌块17顶部的安装孔内。

在其他实施例中，将驱动件锁紧油缸181替换为气缸或驱动件固定在车架上都是可实现将嵌块17锁紧在车架上。

通过单轨吊上的编码器获取机车的速度信号，当获取的速度大于设定速度值时，判定为单轨吊飞车，当检测到单轨吊飞车时，单轨吊的控制模块发送信号至锁位机构，锁位机构的锁紧油缸181接收指令后控制活塞杆将插销从锁孔内抽出，从而解除嵌块17与车架之间的锁紧状态。当检测到单轨吊飞车时，制动小车10上的制动装置13也将制动，而单轨吊车因飞车还处在移动状态，移动过程中由连杆装置20推动嵌块17进入至型腔151内，并沿型腔路径移动。由于型腔151的特殊结构，使嵌块17与型腔151的壁面相互挤压以阻挡机车运行。在这个过程中，嵌块17在型腔151内移动时可起到一定的缓冲作用，同时降低了制动时单轨吊产生的瞬间冲击力对轨道50的影响。

在一些可能的实施例中，型腔151被配置为沿轨道50长度方向延伸且外端开口大里端开口小的腔体结构，在一些实施例中，型腔151设置为棱台状结构。嵌块17从型腔一端的开口进入，并与型腔内壁接触，由于型腔151的腔体结构可与嵌块17外壁挤压从而进行缓慢制动。当嵌块17进入至型腔151内时，由于型腔151的口径逐渐变小，嵌块17在大的推力作用下会挤压型腔151的外壁并使其产生向外扩张的变形，型腔151在抵抗变形的过程中对嵌块17形成阻挡力。

参考图3、图5和图7，在一些可能的实现方式中，嵌块17上设置有与型腔151匹配且至少部分伸入至型腔内的凸台171。当嵌块17受到外力作用时，通过该凸台171结构实现导向。同时，通过将凸台171卡入至型腔151的开口端，再启动锁位机构，从而将嵌块17固定在车架上。在一种可能的实现方式中，型腔151的通道轴线与连杆装置的连杆轴线可共线设置，确保机车飞车时，嵌块17能顺利进入至型腔151内。

进一步的，参考图2-图6，型腔151被配置为上下壁面平行设置，两侧壁面成夹角α设置的腔室结构。这种结构的设置的目的在于提高型腔两侧壁的挤压变形（参考图6），减少型腔上下壁的挤压变形。参考图6和图8，在一些可能的实施例中，制动装置13的铰接点设置在阻挡腔室15的上方，当型腔挤压变形时会对制动臂132的下端产生一个外向力（图7中的箭头表示力的走向），继而再次提高制动臂132对制动杆133的推力，从而提高制动力。

在一种可能的实现方式中夹角α的范围是5°~8°。

进一步的，如图2-图6所示，阻挡腔室15配置为两端开口的贯通结构，该贯通结构为两端开口大中间孔位小的结构形式，这种结构类似沙漏状结构。当阻挡腔室15配置为这种结构形式时，在多个制动小车10相互连接构成连续制动系统时，形成相互制约的制动效果。

如图9和图10所示，在另一个可能的实施例中，还提供了一种单轨吊制动系统，该单轨吊40制动系统包括连接在单轨吊前端和后端的制动组，制动组包括测速小车30、液压系统以及通过连杆装置相互连接的多个的制动小车10，该制动组包括多个上述实施例中的制动小车10，在端部的制动小车10上通过连杆连接有一个测速小车30，该测速小车30配置为，其中一端的制动小车10通过连杆装置与单轨吊的前端或后端的部件连接（图9中标记40指的是整列单轨吊前端或后端的部件局部，前端或后端的部件可以是驾驶室或驱动部），另一端的制动小车10通过连杆装置连接测速小车30；这里的液压系统用于为制动组的各制动装置供油；测速小车30配置为，在单轨吊的运行速度达到或超过限定速度时，触发位于单轨吊40飞车运行方向前方的制动组中的各制动装置动作以进行制动。

参考图8，当该制动系统制动时，与各制动小车10相连接的连杆装置20分别进入至对应的阻挡腔室内。在同一个制动小车10的阻挡腔室15的前后端都连接有连杆装置20，各阻挡腔室15都能形成对机车的缓冲阻挡。由于配置多个，可实现连续阻挡，从而避免安全事故的发生。

参考图10，在一种可能的实施例中，测速小车30包括架体33、安装在架体33上的离心限速器31、手动泵32、控制阀34以及设置在架体33底部的油箱35，离心限速器31连接有测速轮，测速轮在单轨吊40的轨道50上运行，在测速轮的相对面的架体33上还设置有一个行走轮11，通过该测速轮和行走轮11实现在轨道上的行走。

参考图10，油箱35连接在液压系统的主油路上，在主油路上还连接有手动泵32，各制动装置13的进油口通过管路连接在主油路上，控制阀34通过管路与各制动装置的进油口连接，控制阀34的回油口与油箱35连接；当单轨吊的运行速度达到或超过限定速度时，离心限速器31的触发机构触发所述控制阀34的控制开关动作以控制各制动装置泄压制动。参考图9和图10，也就是说，多个制动油缸131通过一个控制阀34控制泄压，当单轨吊40达到飞车速度时，离心限速器31响应并触发该控制阀34响应，各制动油缸131的液压油通过该控制阀34泄到油箱35中，从而实现制动。在正常运行时，各制动油缸131处在保压状态，只有在检测到单轨吊出现飞车时才进行制动。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种单轨吊的制动小车，包括车架，在所述车架上安装有至少一组行走轮和至少一个制动装置，所述行走轮用于在单轨吊的轨道上行走，所述制动装置用于对单轨吊进行制动，其特征在于：

在所述车架的底部设置有阻挡腔室，所述阻挡腔室内设置有沿轨道长度方向延伸的型腔；所述型腔的至少一端设置开口，所述型腔设置为由外向内口径逐渐变小的腔体结构；所述型腔的开口端连接有嵌块，至少部分所述嵌块伸入至所述型腔内，所述嵌块通过锁位机构锁紧在所述车架上，所述嵌块通过连杆装置与位于单轨吊前端或后端的部件连接；

在所述嵌块顶部设置有至少一个所述锁位机构，所述锁位机构包括设置在所述嵌块上的插销机构和固定在所述车架上的锁块，所述插销机构包括插销和驱动件，所述锁块上设置有锁孔，所述驱动件用于控制所述插销与所述锁孔配合以将所述嵌块锁紧在所述车架上；

当单轨吊的运行速度达到或超过设定阈值时，所述单轨吊的控制模块发送信号至所述锁位机构以使所述嵌块与所述车架之间解除锁紧状态，同时所述连杆装置带动所述嵌块沿所述型腔移动，所述嵌块在移动过程中与所述型腔的壁面相挤压以阻挡机车运行。

2.根据权利要求1所述的制动小车，其特征在于，所述型腔被配置为上下壁面平行设置，两侧壁面成夹角设置的腔体结构。

3.根据权利要求1所述的制动小车，其特征在于，所述型腔的两端均设置开口，所述型腔设置为两端口径大中间口径小的腔体结构。

4.根据权利要求1-3任一项所述的制动小车，其特征在于，所述嵌块上设置有与所述型腔开口的入口处形状匹配且至少部分伸入至所述型腔内的凸台。

5.根据权利要求1所述的制动小车，其特征在于，所述驱动件设置为锁紧油缸，所述插销固定连接在所述锁紧油缸的活塞杆上。

6.根据权利要求1所述的制动小车，其特征在于，所述嵌块与所述连杆装置的连接座通过紧固件固定，所述连杆装置的连杆与所述连接座铰接。

7.根据权利要求1所述的制动小车，其特征在于，所述制动装置包括带弹簧的制动油缸、制动臂、制动杆以及制动闸块，所述制动油缸的两端分别与两个制动臂的第一端连接，两个所述制动臂的第二端分别与两个制动杆的第一端连接，两个制动杆的第二端分别与两个所述制动闸块连接；两个所述制动臂的中部铰接在所述车架两侧，所述制动臂的铰接点设置在所述阻挡腔室的上方。

8.一种单轨吊制动系统，其特征在于，包括连接在单轨吊前端和后端的制动组，所述制动组包括测速小车、液压系统以及通过连杆装置相互连接的多个权利要求1-7任一项所述的制动小车，其中一端的所述制动小车通过连杆装置与单轨吊的前端或后端的部件连接，另一端的所述制动小车通过连杆装置连接所述测速小车；所述液压系统用于为所述制动组的各制动装置供油；

所述测速小车配置为，在所述单轨吊的运行速度达到或超过限定速度时，触发位于单轨吊飞车运行方向前方的所述制动组中的各制动装置动作以进行制动。

9.根据权利要求8所述的单轨吊制动系统，其特征在于，所述测速小车包括架体、安装在所述架体上的离心限速器、手动泵、控制阀以及设置在所述架体底部的油箱，所述离心限速器与在轨道上运行的测速轮连接；

所述油箱连接在所述液压系统的主油路上，在所述主油路上还连接有手动泵，各所述制动装置的进油口通过管路连接在所述主油路上，所述控制阀通过管路与各所述制动装置的进油口连接，所述控制阀的回油口与所述油箱连接；

当所述单轨吊的运行速度达到或超过限定速度时，所述离心限速器的触发机构触发所述控制阀的控制开关动作以控制各制动装置泄压制动。