CN103419809B - 自制动斜井防跑车装置 - Google Patents

Abstract

一种自制动斜井防跑车装置，属于斜井轨道车制动装置技术领域，主要由车架、制动装置、主拉杆装置和摆锤装置组成。通过跑车时牵引钢丝绳拉力的变化，在拉伸弹簧的作用下使制动杆与轨道接触进行制动。本发明主要适用于斜井跑车事故时对轨道车的制动，制动装置具有自锁的功能，制动效果和安全性更好，摆锤装置可以防止制动装置在上下变坡点的误动作，适用性和稳定性更强。

Description

自制动斜井防跑车装置

技术领域

本发明涉及斜井轨道车制动装置技术领域，尤其涉及一种自制动斜井防跑车装置，适用于矿井斜巷提升运输。

背景技术

煤矿倾斜井巷提升运输作业是煤矿安全生产中的重要环节，在许多中小型矿井中，倾斜井巷轨道运输仍然作为其主要运输，在大型矿井也有很多轨道运输斜巷。在实际倾斜井巷轨道运输生产过程中，因串车车辆连挂不好、牵引钢丝绳断裂等原因造成跑车事故给煤矿生产造成了重大的人员伤亡和经济损失。为此《煤矿安全规定》要求，在煤矿倾斜井巷轨道运输中必须设置有防跑车装置。

现有的跑车防护装置主要是固定安装在斜井巷道内，发生跑车事故时，通过挡车栏或挡车网拦住矿车对其进行制动，如专利号201220280163.6，名称“跑车防护装置”就是其中一种。此类跑车防护装置通过各种检测装置，如雷达传感器监测装置、光电传感装置及速度传感器等，设备的安装和维护成本较高，在有些较长的斜井中，还需安装三个以上的跑车防护装置，这更增加了安装成本和维护费用。另外，还有一类跑车防护装置，此类防护装置是将制动装置安装于轨道车(如斜井矿车，斜井箕斗，斜井人车)上，制动装置随轨道车一起移动，当发生跑车事故时，可以通过自身的制动装置进行制动。如专利号201020256664.1，名称“一种斜井矿车/箕斗即时防跑车装置”，此专利在矿车/箕斗的后车轮轴及前车轮轴上装有制动钩或制动插爪，通过跑车时牵引钢丝绳拉力的突然减小作为制动信号，触动防跑车装置使制动钩或制动插爪抓住或插入轨枕，防止矿车/箕斗跑车事故的发生。再例如专利号为201120257658.2，名称“主动式矿车安全制动装置”，此专利由超速感应器、插销、拉伸弹簧、定位块、压缩弹簧、L型弧钩、十字轴驱动器、主动链轮、链条、从动链轮和制动器组成，通过跑车时的速度增加使超速感应器触动一系列机构，使制动器动作制动矿车。再如专利号200910204943.5，名称为“斜巷防跑车矿车”，其采用的技术是在矿车轮上安装有制动装置，利用跑车时车轮转速增加，滑块沿车轮内的滑道向上滑动，楔入偏心制动轮与车轮滑道之间，使车轮和偏心轮之间产生足够的摩擦力，从而抱死车轮制动。

上述安装于轨道车上的制动装置各有其特色，但是在考虑实际情况下，上述设计还存在一些不足之处。例如，矿车在经过上下变坡点时，钢丝绳牵引力将发生明显变化而容易产生误动作；没有充分考虑现有矿车的结构特点，对矿车的改动较大，从而带来的成本增加；没有设置自锁机构，制动效果得不到充分保障等。

发明内容

为了提高斜井轨道车的安全性，对跑车实施可靠有效的制动，本发明提供了一种自制动斜井防跑车装置，通过跑车时牵引钢丝绳拉力的变化，在拉伸弹簧的作用下使制动杆与轨道接触进行制动。该防跑车装置对现有矿车进行改进，尽可能减少其使用成本，在制动机构上采用自锁机构，制动安全可靠。此外，本发明还设计了防止在变坡点误动作的机构。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种自制动斜井防跑车装置，主要由车架、制动装置、主拉杆装置和摆锤装置组成。车架是安装车斗、制动装置、主拉杆装置和摆锤装置的骨架，所述的车架由槽钢焊接而成，在车架的前端焊接有承受主拉杆拉力的主横梁，主横梁由两块槽钢相对放置焊接而成，且其上设置有安装主拉杆装置及其附件的安装孔，车架两边侧梁的中部分别螺栓连接有安装制动装置及其附件的安装槽钢，安装槽钢槽口方向与车架侧梁槽钢方向相同。

制动装置是本发明的核心部分，所述的制动装置由制动杆、销轴、制动杆连杆、横连杆、制动杆拉伸弹簧和弹簧安装杆组成。制动杆通过销轴安装于所述的安装槽钢上，且制动杆可以绕销轴转动，制动杆与轨道接触段浇注有橡胶层。弹簧安装杆螺栓连接在两侧的安装槽钢上，制动杆拉伸弹簧一端安装在弹簧安装杆上，另一端安装于制动杆上，制动杆连杆与制动杆铰链连接，由开口销对其进行固定。在发生跑车时，钢丝绳牵引力减小，制动杆拉伸弹簧将制动杆拉回，制动杆向两边轨道伸展并卡紧轨道。假设制动杆与轨道夹角为θ，制动杆橡胶层与轨道间的摩擦系数为μ，在满足μ＞cotθ时，制动杆和轨道的相互滑动停止而自锁，由此可以将发生跑车事故的轨道车制动在轨道上。

所述的主拉杆装置一端通过碰头和安全销与牵引钢丝绳连接，另一端与所述的制动装置相连，主拉杆装置由主拉杆、导向套、滑键、滑键板、限位螺钉、大螺母和加厚垫片组成。导向套螺栓连接于车架的前横梁上，主拉杆插入导向套内且可沿导向套滑动，大螺母和加厚垫片螺纹连接于主拉杆的一端，加厚垫片与所述的车架主横梁接触。主拉杆在大螺母端设置有安装制动装置横连杆的径向圆孔，所述制动装置的横连杆插入主拉杆的径向圆孔内，且与制动装置的制动杆连杆相连。所述的主拉杆上设置有滑键，滑键板螺栓连接在车架主横梁上，滑键与滑键板滑动配合保证主拉杆的轴向移动。限位螺钉安装于主拉杆上，且与所述的摆锤装置配合。

所述的摆锤装置安装与车架主横梁内，其包括重锤、重锤安装架、直限位板和Z型限位板。重锤安装架用螺栓安装在车架主横梁内，重锤用销轴安装在重锤安装架上，直限位板插装在重锤上，重锤的方向始终为竖直方向。摆锤装置可以防止轨道车由斜巷进入平巷时，钢丝绳牵引力变化引起制动装置的误动作。具体是，在水平轨道时，重锤垂直于轨道，直限位板靠近主拉杆上的限位螺钉，在限位螺钉和Z型限位板的阻挡下，主拉杆不能使制动装置动作；在倾斜巷道时，重锤摆动保持竖直方向，此时直限位板与主拉杆上的限位螺钉远离，限位螺钉不起限位作用，主拉杆可以使制动装置动作。

本发明的有益效果是，制动装置具有自锁的功能，制动效果和安全性更好，摆锤装置可以防止制动装置在上下变坡点的误动作，适用性和稳定性更强。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步说明。

图1是本发明的主视图。

图2是图1的俯视图。

图3是本发明制动时的俯视图。

图4是本发明制动时的侧视图。

图5是本发明主拉杆装置和摆锤装置的主视图。

图6是本发明主拉杆装置和摆锤装置的俯视图。

图7是本发明主拉杆装置和摆锤装置在倾斜巷道时的主视图。

图中1.主拉杆装置，2.摆锤装置，3.车斗，4.制动装置，5.轮对，6.车架，7.轨道，11.导向套，12.主拉杆，13.滑键板，14.加厚垫片，15.大螺母，21.限位螺钉，22.直限位板，23.Z型限位板，24.重锤，41.横连杆，42.制动杆连杆，43.制动杆，44.销轴，45.制动杆拉伸弹簧，46.弹簧安装杆，47.橡胶衬垫，61.前横梁，62.主横梁，63.中间横梁，64.侧梁，65.后横梁。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示，本发明的自制动斜井防跑车装置主要由车架6、制动装置4、主拉杆装置1和摆锤装置2组成，车斗3安装于车架6上，对于不同的轨道车，如斜井箕斗、斜井人车或材料车等，车斗3可以不同。制动装置4安装于车架6的底部，主拉杆装置1和摆锤装置2安装于车架6的前端，安装有制动装置4、主拉杆装置1和摆锤装置2的轨道车行驶在轨道7上。

如图2所示，为了便于表达其内部结构，再此将车斗3去除，并对其进行了局部剖视。车架6由槽钢焊接而成，车架6的前端焊接有承受主拉杆拉力的主横梁62，侧梁64、前梁61、后横梁65、中间横梁63和主横梁62一起焊接组成车架6，所述的主横梁62由两块槽钢相对放置焊接而成，且其上设置有安装主拉杆装置1及其附件的安装孔，车架两边侧梁64的中部分别螺栓连接有安装制动装置4及其附件的安装槽钢，安装槽钢槽口方向与车架侧梁64槽钢方向相同。所述的制动装置4由制动杆43、销轴44、制动杆连杆42、横连杆41、制动杆拉伸弹簧45和弹簧安装杆46组成。制动杆43中部设计有安装孔，销轴44与制动杆43的安装孔配合且用圆螺母定位。弹簧安装杆46上焊接有安装制动杆拉伸弹簧45的定位圆板，制动杆拉伸弹簧45一端勾在弹簧安装杆46上，一端勾在制动杆43的竖杆上，制动杆拉伸弹簧45提供制动装置4的初始制动力。主拉杆装置1通过横连杆41和制动杆连杆42与制动杆43铰链连接。如图，在主拉杆装置1的拉动下，制动杆43与轨道7分离，轨道车处于正常的运行状态。

如图3、图4所示，当因串车车辆因连挂不好、牵引钢丝绳断裂等原因造成跑车时，主拉杆装置的1的拉力减小，在制动杆拉伸弹簧45的拉力作用下，主拉杆装置1回缩，制动杆43靠近两侧的轨道7并卡紧，已知制动杆43与轨道7之间的夹角为θ，制动杆43与轨道间的摩擦系数为μ，假设制动杆43受到轨道挤压力为F，将F分解为沿轨道7方向的力F_y和垂直于轨道方向的力F_x，由力学知识得F_x＝F·sinθ，F_y＝F·cosθ，F_x产生的摩擦力为F_f＝μ·F_x＝μFsinθ，当F_f＞F_y时制动装置4与轨道7之间自锁，整理得μ＞cotθ时，由此可以将发生跑车事故的轨道车制动在轨道上。实际情况下夹角为θ应该小于90°，增加制动杆43与轨道7之间的摩擦系数μ可以减小夹角提高制动装置4的安全系数，为增加摩擦系数μ，采用公知的工艺技术在制动杆43与轨道7的接触端浇注有橡胶衬垫47。

如图5，图6、图7所示，拉杆装置1由主拉杆12、导向套11、滑键16、滑键板13、限位螺钉21、大螺母15和加厚垫片14组成。导向套11螺栓连接于车架的前横梁61上，主拉杆12插入导向套11内且可沿导向套轴向滑动，为了减小摩擦，主拉杆12与导向套11之间的加有润滑脂润滑，大螺母15和加厚垫片14螺纹连接于主拉杆12的一端，加厚垫片14与所述的车架主横梁62接触，加厚垫片14和主横梁62接触直接承载轨道车运行的拉力。主拉杆12在大螺母端设置有安装横连杆41的径向圆孔，所述制动装置4的横连杆41插入主拉杆12的径向圆孔内，且与制动装置4的制动杆连杆42相连。所述的主拉杆12上设置有滑键16，滑键板13螺栓连接在车架主横梁62上，滑键16与滑键板13滑动配合保证主拉杆12的轴向移动，滑键16的长度根据主拉杆12在导向套11内的滑动行程确定。限位螺钉21安装与主拉杆12上，且与所述的摆锤装置2配合。所述的摆锤装置2安装与车架主横梁62内，其包括重锤24、重锤安装架(图中未标出)、直限位板22和Z型限位板23。重锤安装架用螺栓安装在车架主横梁62内，重锤24用销轴安装在重锤安装架上，直限位板22插装在重锤24上，重锤24可以在重锤安装架上摆动，在重力的作用下重锤24的方向始终为竖直方向。摆锤装置2可以防止轨道车由斜巷进入平巷时，钢丝绳牵引力变化引起制动装置4的误动作。具体来说，在水平轨道时(图5所示状态)，重锤24垂直于轨道7，直限位板22靠近主拉杆12上的限位螺钉21，在限位螺钉21和Z型限位板23的阻挡下，主拉杆12不能使制动装置4动作；在倾斜巷道时(图7所示状态)，在重力作用下重锤24摆动到竖直方向，此时直限位板22与主拉杆12上的限位螺钉21远离，限位螺钉21对主拉杆12不起限位作用，主拉杆可以使制动装置4动作。

本发明的自制动斜井防跑车装置的运行过程如下：在正常运行过程中，主拉杆12始终处于拉伸状态，制动杆43在主拉杆12的拉动下保持与轨道7的分离状态，在途经上下变坡点时，虽然牵引钢丝绳拉力减小，但由于摆锤装置2的限位作用，可以有效的防止制动装置4的误动作；当串车车辆因连挂不好、牵引钢丝绳断裂等原因造成跑车时，牵引钢丝绳的拉力减小，在制动杆拉伸弹簧45的拉力作用下将主拉杆12拉回，制动杆43与轨道7接触并有效自锁制动轨道车。在整个过程中，制动杆拉伸弹簧45只作为提供制动杆43动作的初始力，整个制动装置4的自锁是轨道车的自重产生的。

以上实施例结合附图的描述，只是说明本发明的基本原理、主要特征。相关行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明意图和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都归入要求保护的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (2)

1.自制动斜井防跑车装置，主要由车架、制动装置、主拉杆装置和摆锤装置组成，其特征是：所述的车架由槽钢焊接而成，在车架的前端焊接有承受主拉杆拉力的主横梁，主横梁由两块槽钢相对放置焊接而成，且其上设置有安装主拉杆装置及其附件的安装孔，车架两边侧梁的中部分别螺栓连接有安装制动装置及其附件的安装槽钢，安装槽钢槽口方向与车架侧梁槽钢方向相同；

所述的制动装置由制动杆、销轴、制动杆连杆、横连杆、制动杆拉伸弹簧和弹簧安装杆组成，制动杆通过销轴安装于所述的安装槽钢上，且制动杆可以绕销轴转动，制动杆与轨道接触段浇注有橡胶层，弹簧安装杆螺栓连接在两侧的安装槽钢上，制动杆拉伸弹簧一端安装在弹簧安装杆上，另一端安装于制动杆上，制动杆连杆与制动杆铰链连接，由开口销对其进行固定；

所述的主拉杆装置一端通过碰头和安全销与牵引钢丝绳连接，另一端与所述的制动装置相连，主拉杆装置由主拉杆、导向套、滑键、滑键板、限位螺钉、大螺母和加厚垫片组成，导向套螺栓连接于车架的前横梁上，主拉杆插入导向套内且可沿导向套滑动，大螺母和加厚垫片螺纹连接于主拉杆的一端，加厚垫片与所述的车架主横梁接触，主拉杆在大螺母端设置有安装制动装置横连杆的径向圆孔；所述制动装置的横连杆插入主拉杆的径向圆孔内，且与制动装置的制动杆连杆相连；所述的主拉杆上设置有滑键，滑键板螺栓连接在车架主横梁上，滑键与滑键板滑动配合保证主拉杆的轴向移动，限位螺钉安装于主拉杆上，且与所述的摆锤装置配合。

2.根据权利要求1所述自制动斜井防跑车装置，其特征是：摆锤装置安装与车架主横梁内，其包括重锤、重锤安装架、直限位板和Z型限位板，重锤安装架用螺栓安装在车架主横梁内，重锤用销轴安装在重锤安装架上，直限位板插装在重锤上。