CN201472413U - 一种气动单向阻车装置 - Google Patents

Abstract

一种气动单向阻车器，最适用于矿井斜巷上井口停车场的阻车。它由对称固定于轨道内侧的连接板和两端分别铰接在连接板上的阻车架和推力装置构成，其中：阻车架由连接轴、固定在连接轴上的渐开线形推齿和阻车臂构成；推力装置由机架、水平固定在机架上、与渐开线形推齿位置相对应的气缸和控制气缸活塞杆动作的气缸换向阀构成；机架的前端连接有限制阻车臂越位的限位柱。能使矿井斜巷上井口停车场处于单向阻车状态，实现上行车顺利通过，无需人为操作，下行车被阻，当确认下行车为正常状态时，可远程控制下行车通过，气缸及气缸活塞杆不受附加弯矩和阻力，活塞运动平稳，机械效率高，能够有效防止误操作及违章作业。

Description

一种气动单向阻车装置

技术领域

本实用新型涉及一种气动单向阻车装置，尤其适用于矿井斜巷上井口停车场的阻车，也适用于其它需要单向行车的阻车。

背景技术

《煤矿安全规程》第370条规定煤矿斜巷必需达到“一坡三挡”，而目前国内煤矿企业中使用的阻车器有手动阻轮式阻车器、高端阻车器、各种简易阻车器等，这些阻车器虽然也能起至不同程度的阻车作用，但存在如下缺陷：

1)手动阻轮式阻车器并非单向阻车，上下行车都需要人工操作，其铰点多机构较复杂，成本高，对操作环境要求也较高。

2)高端阻车器，如红外检测元件测速、电磁式传感器防跑车检测、电磁传感与时间继电器速度检测等，这些阻车器由于其成本高，可靠性低，而且结构复杂，维修困难，阻车效果不理想，更难以推广使用。

3)各种简易阻车器，如脚踏式阻车器，主要是靠人工来完成的，其操作劳动强度大且性能不可靠。操作工人易误操作，屡屡造成跑车事故。

发明内容

本实用新型的目的是针对已有技术中的不足之处，提供一种结构简单，成本低，可靠性高，易操作，可实现远程控制的气动单向阻车装置。

为实现上述目的，本实用新型的气动单向阻车装置，由对称固定于轨道内侧的连接板和两端分别铰接在连接板上的阻车架和推力装置构成，其中：阻车架由连接轴、固定在连接轴上的渐开线形推齿和阻车臂构成；推力装置由机架、水平固定在机架上、与渐开线形推齿位置相对应的气缸和控制气缸活塞杆动作的气缸换向阀构成；机架的前端连接有限制阻车臂越位的限位柱。

所述的气缸活塞杆的推力作用线与渐开线形推齿的渐开线基圆相切；所述的限位柱上设有缓冲弹簧。

有益效果：本实用新型根据渐开线上任一点处的法线都和它的基圆相切的原理，气缸不工作时气缸活塞杆端部不接触推齿齿面，推力装置免受冲击。气缸工作时渐开线形推齿对气缸活塞杆的反作用力始终沿渐开线基圆水平切线方向即始终沿气缸活塞杆的轴线方向，使气缸及活塞免受附加弯矩和阻力作用，防止活塞卡缸，保证了活塞运动的平稳性，提高了机械效率。气缸工作时驱动力矩等于气压施加活塞推力与渐开线基圆半径的乘积，若气压为恒值驱动力矩恒定，可以保证系统工作稳定。阻车臂摆角等于活塞接触推齿后的推进距离与渐开线基圆半径的比值，故可根据具体情况灵活设计，参数简单易算。可以使矿井斜巷上井口停车场处于单向阻车状态，上行车可以顺利通过，无需人为操作，下行车受阻，当确认矿车为正常下行时，操作气阀打开阻车器，矿车驶过后解除气阀换向，气缸自动复位，阻车臂通过自身重力迅速恢复到阻车状态，不仅减轻了工人劳动强度，而且提高了操作环境安全性，能够有效防止误操作及违章作业。其结构简单，操作方便，可靠性高，成本低，具广泛的实用性。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的原理示意图。

图3是本实用新型的渐开线形推齿优化受力对比分析示意图。

图中：1-阻车臂，2-轨道位置，3-连接轴，4-渐开线形推齿，5-气缸，6-气缸活塞杆，7-机架，8-气缸换向阀，9-连接板，10-限位柱，11-缓冲弹簧。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施例作进一步的描述：

图1所示，本实用新型的气动单向阻车装置，由对称固定于轨道2内侧的连接板9和两端分别铰接在连接板9上的阻车架和推力装置构成，阻车架包括连接轴3，连接轴3中部的固定有渐开线形推齿4，渐开线形推齿4的渐开线基圆与连接轴3横截面共面同心，连接轴3上设有随渐开线形推齿4一起动作的两个阻车臂1，两个阻车臂1对称固定在连接轴3的两侧，连接轴3的两端头分别铰接于固定在轨道2内侧帮上的连接板9上。推力装置设在与渐开线形推齿4对应位置处，推力装置推动渐开线形推齿4时推力作用线始终沿水平方向。推力装置由机架7、气缸5和控制气缸活塞杆6动作的气缸换向阀8构成，气缸活塞杆6的推力作用线与渐开线形推齿4的渐开线基圆相切；机架7的前端连接有限制阻车臂1越位的限位柱10，限位柱10上设有缓冲弹簧11，以承受阻车臂1阻车时的反作用力。气缸5水平固定于机架7上，且气缸5和活塞杆6轴线与推齿4齿面渐开线的基圆相切，气缸5不工作时，气缸活塞杆6端部与渐开线形推齿4之间留有约为5mm的间隙a，该间隙满足当发生溜车时，只有两个阻车臂1下部与机架限位柱10的缓冲弹簧11相接触，而渐开线形推齿4的渐开线齿面不与气缸活塞杆6端部接触，以避免推力装置受到冲击；渐开线形推齿4渐开线展角满足当气缸活塞杆6推至最远工作距离时气缸活塞杆6端部仍与渐开线形推齿4的渐开线齿面接触，工作时使推力装置始终受力最优。

当下行车通过时，需操作换向阀8，气动打开阻车器。详细过程为，当矿车由上平车场正常驶下，阻车器操作工操作换向阀8，气缸开始工作气缸活塞杆6推出，气缸活塞杆6首先越过间隙a的距离接触渐开线形推齿4，进而推动阻车臂1转下，当气缸活塞杆6达最大行程时阻车臂1也转至轨道面2以下，阻车器打开。下行车通过后，停止操作换向阀8使其复位，阻车臂1与气缸活塞杆6在各回复力作用下迅速复位，回到阻车状态。

上行车通过时，无需操作。当矿车被牵引钢丝绳由斜坡轨道牵进上平车场触及阻车臂1时，阻车臂1随之摆下，当车体驶过，阻车臂1在回复力(重力)的作用下迅速复位。整个过程中推力装置不发生动作，气缸活塞杆6不与渐开线形推齿4接触，推力装置不受任何冲击。

发生溜车时自动阻车。具体过程为：当矿车意外下滑发生溜车时，车体轮轴高度处与阻车臂1上端发生碰撞，阻车臂1下端的摆动经缓冲弹簧被机架6阻止，矿车被阻车臂1挡住。碰撞的冲击能主要由机架下端的缓冲弹簧吸收。由于推杆端部与渐开线形推齿4之间留有一定间隙，整个碰撞过程中推杆不会接触渐开线形推齿4，故不会受到任何冲击，有效保护了气动系统从而保证了系统的高可靠性。

受力原理：图2所示，由于气缸活塞杆6轴线与渐开线形推齿4齿面渐开线的基圆相切，由渐开线性质知，气缸活塞杆6轴线为渐开线在齿面与气缸活塞杆6端面接触点处的法线，故在阻车臂1打开过程中渐开线形推齿4对气缸活塞杆6的反作用力始终沿其轴线方向，气缸活塞杆6不承受附加弯矩和阻力作用，推力装置工作在最佳受力状态。由渐开线性质易知阻车臂1摆动角速度相对稳定：ω＝v/h，其中v为气缸活塞杆6推动的速度，h为推力力臂即渐开线原理示意图中渐开线基圆半径。阻车臂1摆角等于有效推进距离与力臂比值：θ＝s/h，其中s为有效推进距离，即气缸活塞杆6接触渐开线形推齿4后的推进距离，最大有效距离由渐开线形推齿4的初始安装角决定，设为b，故最大摆角为θ_max＝b/h，实际中一般最大摆角取到六十度即可满足使用要求，所以对气缸活塞杆6推程要求为：hπ/3a，据此可以对推力装置进行选型设计。驱动力矩：M＝Q·h，其中Q为渐开线形推齿4受气缸活塞杆6的推力，不计摩擦时Q＝P，由于推力P为气压施加气缸活塞杆6的力，若气压为恒值，则M恒定，使动作平稳。

图3是本实用新型的渐开线形推齿优化受力对比分析示意图。其中：图3(a)是推齿为平面和活塞为圆弧面机构，应用中发现活塞易卡缸，机械效率低。对气缸活塞杆进行受力分析得：

R₁、R₂、的存在，使气缸活塞杆受弯矩活塞易卡缸并降低了机械效率：M_弯＝R₁·n，图3(b)是推齿为一般弧面和气缸活塞杆为平面机构，忽略摩擦推齿气缸活塞杆接触压力角为零但存在力臂L，活塞仍然承受弯矩和阻力作用，机械效率低：

仍导致活塞易卡缸，机械效率低。而采用本实用新型图(c)中的渐开线形推齿4为渐开线廓形和气缸活塞杆为平面机构，满足渐开线形推齿4对推力装置的作用力始终沿其轴线方向，即：R₁＝R₂＝0，M_弯＝0，P＝Q，活塞受力最佳，活塞不卡缸，不计高副摩擦时机械效率为100％。

Claims (3)

1.一种气动单向阻车装置，其特征在于：它由对称固定于轨道(2)内侧的连接板(9)和两端分别铰接在连接板(9)上的阻车架和推力装置构成，其中：阻车架由连接轴(3)、固定在连接轴(3)上的渐开线形推齿(4)和阻车臂(1)构成；推力装置由机架(7)、水平固定在机架(7)上、与渐开线形推齿(4)位置相对应的气缸(5)和控制气缸活塞杆(6)动作的气缸换向阀(8)构成；机架(7)的前端连接有限制阻车臂(1)越位的限位柱(10)。

2.根据权利要求1所述的气动单向阻车装置，其特征在于：所述的气缸活塞杆(6)的推力作用线与渐开线形推齿(4)的渐开线基圆相切。

3.根据权利要求1所述的气动单向阻车装置，其特征在于：所述的限位柱(10)上设有缓冲弹簧(11)。

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