无轨胶轮车失速保护装置的制作方法

1.本发明涉及一种无轨胶轮车失速保护装置。


背景技术：

2.中国专利文献cn204488767u及其优先权文本，首次提出了于无轨胶轮车上安装尾钩（又称拉钩）的系统，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。
3.如前所述，在中国专利文献cn205223912u中，阻拦索需要被支撑起预定高度，且阻拦索需要有一定的张紧度，在于阻拦索横置在巷道预定位置，例如无轨胶轮车通常居中行驶在巷道内，拉钩的位置与阻拦索的中部大致相当，而阻拦索的中部悬垂量是阻拦索中最大的部位，如果阻拦索中部悬垂量相对较大时，阻拦索被下放的拉钩勾住的概率会大幅下降。
4.有鉴于此，在中国专利文献cn205223912u中进一步通过两个导向轮将钢丝绳横在巷道中的部分支撑起来而具有一定的高度，从而有利于无轨胶轮车上的尾钩钩住。而进一步配置弹簧式的张紧装置，例如弹簧导柱总成，一方面通过张紧装置的张紧，使导向轮支撑起的钢丝绳部分保持相对稳定的悬空状态，从而有利于提高阻拦成功率。该种方式存在的固有缺陷是，由于所述张紧装置采用弹簧导柱式的张紧装置，张紧力与弹簧导柱的拉伸量正相关，换言之，当随着拉伸量的减小，张紧力会逐渐下降。而对于横置的阻拦索而言，无轨胶轮车正常通过时，会碾压到阻拦索，致使阻拦索产生塑性变形，即阻拦索会逐渐伸长，使得弹簧导柱回缩，而导致张紧力逐渐减弱，必然导致处于悬空状态的钢丝绳中部离地高度不断下降，最终钢丝绳会与巷道地面接触，此时需要进行人工张紧，以便使阻拦索重新处于悬空状态，否则阻拦索会处于准失效状态，不能处于良好的工作状态。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种能够对阻拦索进行自动张紧的无轨胶轮车失速保护装置。
6.在本发明的实施例中，提供了一种无轨胶轮车失速保护装置，包括：导向轮，在巷道选定的位置两侧各设有一个；阻拦索，包括阻拦部分和连接于阻拦部分两端的各一个连接部分，其中阻拦部分两端绕在相应端导向轮上而使该阻拦部分被支撑起预定高度，连接部分则向巷道的上行方向甩出；吸能器，在巷道的两侧各配有一个，而与所在侧的连接部分连接；
缓冲器，位于巷道一侧而与两连接部分中的第一连接部分连接；执行器，位于巷道的另一侧，具有绕绳机构，所出绳与两连接部分中的第二连接部分连接；以及张紧力传感器，串接于第二连接部分、执行器所出绳或该所出绳与第二连接部分间，以在所检测的张紧力小于设定值时，执行器收绳。
7.可选地，所述张紧力传感器的接入方式为：第一方式，所述执行器配有控制线路板，张紧力传感器接入该控制线路板；所述绕绳机构的控制电路受控于或者包含于所述控制线路板；第二方式，所述无轨胶轮车失速保护装置配有下位控制器，所述张紧力传感器接入下位控制器的输入端口；相应地，所述绕绳机构的控制电路接入下位传感器的输出端口；第三方式，所述无轨胶轮车失速保护装置接入上位控制器，所述张紧力传感器接入上位控制器的输入端口；相应地，所述绕绳机构的控制电路接入上位控制器的输出端口；或第四方式，所述执行器配有控制线路板，所述无轨胶轮车失速保护装置接入上位控制器，其中上位控制器构成控制线路板的上位机。
8.可选地，所述下位控制器和所述上位控制器配有通讯接口，以接入矿上监控系统。
9.可选地，所述执行器配有用于检测张紧力传感器位置的检测传感器，以避免张紧力传感器绕上绕绳机构的绳轮。
10.可选地，所述检测传感器配置为：第一配置，为光电传感器，配置在绕绳机构的机架上，相应地，光电传感器的钳口或出射光线垂直经过张紧力传感器的运动路径上；第二配置，为超声传感器，配置在绕绳机构的机架上，相应地，超声传感器的发射端垂直朝向张紧力传感器的运动路径上；第三配置，为行程开关，配置在绕绳机构的机架上，相应地，行程开关的力臂驱动端位于张紧力传感器运动路径上；第四配置，为光栅尺，与张紧力传感器的运动路径平行设置，并位于张紧力传感器运动路径一侧；或第五配置，为旋转编码器，配置在绕绳机构及其动力机中任一轴的轴端。
11.可选地，所述绕绳机构包括：机架；绳轮，具有绳轮轴；电机或电机减速机总成，所配输出轴与所述绳轮轴连接。
12.可选地，所述绳轮轴通过轴承安装在所述机架上。
13.可选地，所述导向轮的轴线与巷道底面法向的夹角为3~10度，而使得所述连接部分相对于巷道底面呈上扬的态势；相应地，还设有用于支撑所述连接部分的支撑轮，以调整连接部分的与巷道底面的角度。
14.可选地，连接部分过支撑轮后下行而相应与缓冲器或执行器连接。
15.可选地，所述缓冲器包括：
圆筒，一端为座端，用于形成或者安装拉簧座；拉伸弹簧，容置在所述圆筒内，该拉伸弹簧的一端与所述拉簧座连接；导杆，导引于所述圆筒，并与拉伸弹簧的另一端连接，自圆筒的另一端探出，导杆探出部分的端部具有用于与相应连接部分连接的结构。
16.在本发明的实施例中，在无轨胶轮车失速保护装置中配置了张紧力传感器，用于检测阻拦索的张紧力，应知，满足阻拦条件的特定的阻拦索的张紧力范围是确定的，在此条件下，若当前的张紧力低于预设值，则送出开关量，以使执行器动作，通过绕绳机构的收绳而实现对当前状态下的阻拦索进行自动张紧。
附图说明
17.图1为一实施例中无轨胶轮车失速保护装置俯视结构示意图。
18.图2为图1的a向视图。
19.图3为图1的b向视图。
20.图4为一实施例中执行器主剖结构示意图。
21.图5为相应于图4的执行器俯视结构示意图。
22.图6为缓冲器结构示意图。
23.图7为一实施例中无轨胶轮车失速保护装置电气原理框图。
24.图8为一实施例中无轨胶轮车失速保护装置电气原理图。
25.图中：1.阻拦索，2.导向轮，3.托绳轮，4.连接绳，5.张紧力传感器，6.执行器，7.缓冲器，8.吸能器绳，9.吸能器。
26.61.机壳，62.电动机，63.机座，64.减速器，65.支撑板，66.传动轴，67.轴承，68.绕绳轮。
27.71.连接孔，72.端板，73.导杆，74.导环，75.拉伸弹簧，76.圆筒，77.座壳，78.铰轴孔，79.耳板。
28.t.巷道，w.巷道壁。
29.e.就近电源，u.矿用隔爆兼本安型控制器，led.矿用本安型led显示屏，sb.矿用本安型按钮，st1.矿用本安型拉力传感器，st2.红外线发射器，jxh1.三通接线盒。
30.l.火线，n.零线，ba.整流器，gl.光耦器，plc.可编程逻辑控制器，ka1.正转触点，ka2.翻转触点，zl.整流器，m.电动机。
具体实施方式
31.应知，对于无轨胶轮车失速保护装置而言，因吸能器9所出绳，即吸能器绳8并非出于张紧状态，因而，为了确保阻拦索1出于张紧状态，需要借助于缓冲器7和例如张紧装置对阻拦索1进行张紧，吸能器绳8具有足够的余量，满足阻拦索1因例如无轨胶轮车通过时压在阻拦索1所产生的牵扯长度的变化。
32.当无轨胶轮车发生跑车事故时，装有尾钩的无轨胶轮车释放尾钩，若尾钩勾住阻拦索1，吸能器绳8迅速被张紧，吸能器9开始工作，在释放出更长的吸能器绳8的过程中，逐渐使无轨胶轮车的动能减小而实现无轨胶轮车的失速保护。
33.应知，对于无轨胶轮车发生跑车事故，即处于失控状态时，无轨胶轮车的运行方向
为下行，因此，图1中所示的基本方位将图1中的左侧视为下行方向侧，相对应的，图1中的右侧为上行方向侧，因此，图1中的水平方向的箭头表示发生跑车事故时的无轨胶轮车行进的方向。
34.加以对应的，阻拦索1的布置位置相对于缓冲器9的布置位置在顺巷道t方向上偏下布置，并且除了阻拦索1的阻拦部分外，无轨胶轮车失速保护装置的其余部分都位于巷道t的两侧。
35.图1为一实施例中无轨胶轮车失速保护装置俯视结构示意图，图中示出了无轨胶轮车失速保护装置机械部分的主要构成，包括阻拦索1、导向轮2、托绳轮3、执行器6、缓冲器7和吸能器9，以及用于主要构成件连接的绳、绳夹或者其他连接结构。
36.对于执行器6和缓冲器7，两者与所在侧的缓冲器9间并列设置，同时两者对阻拦索1的预张紧提供直接的作用，因此，对于吸能器9而言，吸能器绳8可以处于相对松弛的状态。
37.当有无轨胶轮车通过时，车轮压在阻拦索1的阻拦部分上时所产生的阻拦索1阻拦部分长度的变化为缓冲器7所适配。
38.其中，导向轮2有两个，在巷道t选定的位置两侧各设有一个，该选定的位置即矿上确定的跑车防护位置，属于本领域的常识，在此不再赘述。
39.导向轮2为定滑轮结构，用于支撑阻拦索1，并在巷道两侧调定阻拦索1的方向。
40.显而易见的是，导向轮2的绳槽高度决定了阻拦索1的布设高度，鉴于阻拦索1的布设高度以为本领域的技术人员所熟知，在此不再赘述。
41.导向轮2的配置结构优选地沿用中国专利文献cn205223912u中导向轮2的结构和布置方式。
42.而对于阻拦索1，优选地采用钢丝绳，也可以选用例如钢绞线或者其他类似于钢丝绳、钢绞线等具有满足拦阻无轨胶轮车所需的韧性和足够抗拉能力的绳材。
43.为利于描述，将阻拦索1分成多个部分，即布设在巷道t横向的阻拦部分和阻拦索1与无轨胶轮车失速保护装置相应部分连接的连接部分，连接部分与阻拦部分在绝大多数的实施例中是一条钢丝绳，而不在物理上进行区分。
44.基于前述的描述可知，阻拦无轨胶轮车时，阻拦索1对无轨胶轮车的作用是上拉，因而连接部分自相应侧的导向轮2上甩，从而能够与相应侧的部件进行匹配连接。
45.对例如无轨胶轮车的拦阻，起吸能作用的是吸能器9，吸能器9属于比较典型的矿用产品，是满足《煤矿安全规程（2022）》的必要产品。其通常固定安装在巷道t预定位置，用于通过耗能实现对矿车、无轨胶轮车等发生跑车事故的车辆实现拦阻。
46.吸能器9所出绳通常是钢丝绳，即图1中例示的吸能器绳8，其通过钢丝绳夹或其他连接件与相应侧的所述连接部分进行连接。
47.吸能器绳8通常不通过预紧的方式进行张紧，而处于相对的松弛状态，阻拦索1的张紧则需要另配其他部件实现张紧。
48.所述另配的其他部件在本发明的实施例中包括缓冲器7和执行器6，相对于现有技术，执行器6则是另一种形式的张紧装置，或者说是对张紧装置的改进。
49.已知的张紧装置普遍为纯机械式的张紧装置，而在本发明的实施例中，执行器6则是电气一体化设备，或者说其包括机械部分和电气部分。
50.其中执行器6的机械部分包括绕绳机构，该绕绳机构所出绳与前述两个连接部分
中的第二连接部分连接。该第二连接部分用于区分两个连接部分中的第一连接部分，该第一连接部分用于缓冲器7与阻拦部分连接，而无次序上的优先性。
51.执行器6的电气部分与张紧力传感器5进行匹配连接，其中张紧力传感器5用于间接地对阻拦索1的张紧力进行检测。
52.张紧力传感器5的传感器机械部分则串接于第二连接部分、执行器6所出绳或该所出绳与第二连接部分间，即可以串接于第二连接部分、执行器6所出绳所形成的绳总成的任何一处，用以在所检测的张紧力小于设定值时，执行器收绳。
53.另外，对于执行器6所出绳，如果张紧力传感器5设置在该所出绳上需避免张紧力传感器5卷入执行器6的绳轮上。
54.作为基础的电气连接，前述的对张紧力传感器5的描述体现在功能控制上，即张紧力传感器5所检测张紧力低于预定值时，送出一个开关量，执行器6动作，以收绳，至张紧力达到预设值或者预设范围。此为开关量控制，无需付出创造性劳动即可实现。
55.下面对张紧力传感器5如何接入无轨胶轮车失速保护装置的电气部分进行描述，简称为接入方式。本发明实施例中例示的接入方式仅用于示例性的说明，对于其他接入方式不违背本发明的构思，且实现基本相同的功能，仍应落入本发明的保护范围之内。
56.关于所述接入方式主要考虑以下因素：其一，在一些实施例中，需要考虑节约成本之目的，在于矿上有集约化运营的需求，例如配置控制器，尤其是矿用本安型控制器，势必会增加煤安设备的成本。
57.其二，作为相对的考虑，煤安设备应考虑以人为本，而不能过于强调成本。
58.其三，作为一种附加的选择，在于集控，部分矿上期望在井上监控器上能够显示出现场设备的工作状况。
59.尽管理想的煤安设备需要更优的配置，但矿上情况各有不同，可被选择的实施方式并不必然与理想的配置相适应。另需注意的是，煤安设备始终处于发展之中，符合早期《煤矿安全规程》的煤安设备并不必然会满足现行《煤矿安全规程》，所谓“理想”也仅存于当前的规定，但规定本身的变动也是非常频繁的。
60.所述接入方式的第一方式以省略控制器为基本考虑，执行器不必独立配置或者外接控制器，此时为所述执行器6配有控制线路板，采用例如固态继电器等继电接触系统实现对执行器6主电路的控制。
61.执行器6的主电路可以是单相电路，也可以是三相电路，所配电动机62可以是正反转电机，也可以是单向电机，以正反转电机为优选。相应主电路即电动机62的驱动电路，所述控制线路板接入主电路的控制电路。
62.图8示出了一实施例中电气部分的电气原理图，其采用单相电，直接就近选择矿上的电源进行连接，简述为就近电源。
63.图中显示为控制器件为图中所示的plc（可编程逻辑控制器），图中plc有三台，由于点数较少，可以仅限用一台，图中显示有多台用于表示plc作为上位机，其并不仅用于无轨胶轮车失速保护装置的控制。
64.图8中，光耦gl接入的4个线路分别指代红外线信号、反转按钮、正转按钮和自动按钮，其中反转按钮和正转按钮用于与按钮开关连接，用于手动调整阻拦索1的张紧程度，在设备调试或者人工调整时使用，都是开关控制，在此不再赘述。而自动按钮则是自动张紧的
启用，自动张紧详见上下文光耦gl左侧单独甩出的接线为张紧信号线，用于与张紧力传感器5连接，适配于plc的一个i口。
65.相应地，对于电动机m而言，其控制电路则连接于plc的两个o口，用于控制电动机m的正反转，具体可见于图8中的正转触点ka1和翻转触点ka2。
66.如前所述，由于控制方式相对简单，所述张紧力传感器5与所述控制线路板连接，控制线路板根据例如固态继电器的设置驱动控制电路动作，控制电路则驱动主电路上接触器的通断即可。
67.所述接入方式的第二方式，不采用传统的继电接触系统，所述无轨胶轮车失速保护装置配有下位控制器，由于控制点少，执行器6配置独立的控制器时选用成本比较低的单片机（成本约几元~几十元），基本运算由例如单片机完成，张紧力传感器5接入单片机的输入端子，单片机的输出端子之一通过继电器与所述主电路的控制电路连接。
68.所述接入方式的第三方式，由于控制点少，可以将相应控制点接入上位控制器，例如plc，60点的plc可以控制多台无轨胶轮车失速保护装置，而不限于与无轨胶轮车失速保护装置一一对应，以节约整体成本。
69.相应地，所述无轨胶轮车失速保护装置接入上位控制器，所述张紧力传感器5接入上位控制器的输入端口；相应地，所述绕绳机构的控制电路接入上位控制器的输出端口。
70.所述接入方式的第四方式则在执行器6配置了控制线路板的情况下又接入了上位控制器，该种方式可见于图7例示的结构，图中的矿用本安型兼本安型控制器u可以是plc，执行器6可以由plc进行控制也可以由控制线路板进行控制，或者在功能控制上分工协作。
71.图7中并未显示控制线路板的上位机是控制器，而在一些实施例中控制线路板的上位机可以是控制器。
72.如前所述，在一些实现中，可能会有更高的要求，因此，在一些实施例中，所述下位控制器和所述上位控制器配有通讯接口，以接入矿上监控系统。
73.图7所示的结构中还配有红外线发射器，其主要用于检测张紧力传感器5的位置，避免卷入绕绳机构的绳轮，红外线发射器用作光电传感器，其他类型的光电传感器仍可使用。
74.对于张紧力传感器5的位置检测可以有更多的检测方式，在于其本身具有确定的物理外形，而在执行器8和托绳轮3位置确定的情况下，张紧力传感器5随例如执行器8所出绳运动的轨迹是基本确定的，因而可以在预定位置设置检测传感器，无论是机械接触式的还是非接触式的，在机械领域均有比较多的选择。
75.关于非接触式检测元件包括光电传感器、超声传感器、光栅尺等，非接触式不容易因机械接触而产生物理损坏或者磨损的情况，而具有更好的使用可靠性。
76.对于接触式的检测元件则包括行程开关等需要进行动连接的检测元件。
77.还有一种准接触式的，即旋转编码器，旋转编码器往往需要与可转动的轴连接，通过对旋转部件的转动量进行采样，以确定例如所出绳的收省量。
78.关于用于检测张紧力传感器5的检测传感器，应知，在绝大多数的应用中无需进行全程检测，而只需进行是否到达安全临界位置的检测，因此，所说的对张紧力传感器5的位置检测在大多数的应用中仅限于对安全临界位置的检测，用以避免张紧力传感器5随绕绳
机构所出绳绕上绕绳轮68。
79.检测传感器在无轨胶轮车失速保护装置上的配置主要有五种基本配置，本领域技术人员在这五种基本配置的基础上所进行的简单变换所做出的扩展配置，如不违反本发明的构思，仍应落入本发明的保护范围之内。
80.其中的第一配置，采用非接触式的光电传感器，如前述的红外线传感器，将其配置在绕绳机构的机架上，如图5中相对不动的部分上，应知，机架是机械领域一个广泛的概念，绕绳机构所包含于的设备，即无轨胶轮车失速保护装置中相对于绕绳机构中运动构件不动的部分，均可记为机架。
81.相应地，光电传感器的钳口或出射光线垂直经过张紧力传感器5的运动路径上。
82.其中的第二配置，也是一种非接触式检测元件，具体是超声传感器，将该超声传感器配置在绕绳机构的机架上，相应地，超声传感器的发射端垂直朝向张紧力传感器5的运动路径上。
83.其中的第三配置，采用接触式的检测元件，如行程开关，行程开关具有机械臂，简称为力臂，通过对行程开关机械臂的推动，而使行程开关的推杆动作，将行程开关配置在绕绳机构的机架上，相应地，行程开关的力臂驱动端位于张紧力传感器运动路径上。
84.其中的第四配置，采用非接触式检测光栅尺，将光栅尺与张紧力传感器5的运动路径平行设置，并位于张紧力传感器5运动路径一侧。
85.其中的第五配置，采用准接触式的旋转编码器，将旋转编码器配置在绕绳机构及其动力机中任一轴的轴端。
86.图4和图5例示的结构中，所述绕绳机构包括：机架，包括图4合同图5中所示的机壳61、基座63和支撑板65；绳轮，具有绳轮轴，所述绳轮在图4中表示为绕绳轮68，通过旋转进行绕绳，如果具有正反转功能，则可以收绳，也可以放绳；电机或电机减速机总成，所配输出轴与所述绳轮轴连接。
87.关于绕绳机构所配的电机，如图4中例示的电动机62，优选为正反转电机，以根据需要放绳或者收绳。
88.图4和图5中绳轮轴通过轴承67安装在所述机架上，另外，图4中可见的传动轴66的配置在于用以连接的绕绳轮轴与减速器64的距离稍大，需配置传动轴66进行连接，传动轴66则通过支撑板65支撑在机架上。该支撑显而易见的为动支撑，传动轴66可以通过适配的轴承进行支撑。
89.从图2和图3中可见，阻拦索1的连接部分相对于巷道t的底面有一个上扬的态势，以利于张紧，为了避免产生附加的支撑载荷，所述导向轮2的轴线与巷道t底面法向的夹角为3~10度，而使得所述连接部分相对于巷道t底面呈上扬的态势。
90.相应地，还设有用于支撑所述连接部分的支撑轮，以调整连接部分的与巷道底面的角度，所述支撑轮可见于图2和图3中所示的托绳轮3，是一种定滑轮，在支撑连接部分的条件下，能改变支撑部分的角度。
91.为利于张紧，连接部分过支撑轮后下行而相应与缓冲器7或执行器6连接。
92.图6例示了一种缓冲器7的结构，该例示的缓冲器7整体上是弹簧导柱总成的变形，图中的结构具体表现在所述缓冲器7包括：
圆筒76，图中圆筒76的右端为座端，用于形成或者安装拉簧座，例如图6中，拉簧座构造为一个桶体，该桶体具有内螺纹，而圆筒76的右端具有外螺纹，两者采用螺纹连接，而桶体右端焊接有耳板79，用于连接相应的绳。
93.而在一些实施例中，圆筒76本身构成桶体，假定其右端封接，封接的封头的焊接有耳板79，其余同上。
94.缓冲器7提供缓冲的部件是拉伸弹簧75，该拉伸弹簧75容置在所述圆筒76内，并且该拉伸弹簧75的一端与所述拉簧座连接，图6中，用于拉伸弹簧76与拉簧座相连的部分是一个固定销，拉伸弹簧75的钩环挂在该固定销上。
95.图6中，拉簧座包括所述固定销，尽管该固定销固定在圆筒76上，但在基于拉伸弹簧75的功能定位，其固定端部连接势必应有拉簧座所连接。
96.拉伸弹簧75的与固定端部相对的一端即游动端部，游动端部在图6例示的结构中用于与导杆73连接，通过导杆73的游动提供缓冲。
97.相应地，导杆73导引于所述圆筒76，并与拉伸弹簧75在图6中的右端连接，并且导杆73自圆筒76的另一端探出，导杆73探出部分的端部具有用于与相应连接部分连接的结构，如图6中例示的连接孔71。