一种渐进缓冲式吸能器及其使用方法与流程

本发明属于矿井轨道运输领域，具体涉及一种渐进缓冲式吸能器及其使用方法，特别是涉及斜井防跑车装置的吸能器。

背景技术：

矿井轨道运输是煤矿生产的重要组成部分，高效的运输系统对于煤矿安全生产具有重要意义。据统计运输事故是仅次于顶板事故的第二大事故，其中串车运行中因断绳、脱销、连接装臵断裂等原因造成的串车与主提升钢丝绳脱离的跑车事故占运输事故的22.1%，因此对煤矿斜井跑车事故进行有效的预防十分必要。而吸能器是斜井防跑车系统中拦截矿车的最关键组件，其能够将矿车的动能转化为摩擦产生的热能，从而拦截住失控矿车。常规吸能器在矿车撞击牵引钢丝绳使吸能器动摩擦片从静止到运动的过程中由于静摩擦力远远大于动摩擦力而对拦截钢丝绳产生瞬间较大的冲击，从而可能会造成钢丝绳的断裂，而不能够拦截住矿车。

技术实现要素：

本发明的目的是解决常规吸能器由于静摩擦力远远大于动摩擦力，导致的矿车撞击牵引钢丝绳时钢丝绳断裂，进而不能够拦截住矿车的问题。

为此，本发明提供了一种渐进缓冲式吸能器，包括筒体，筒体的一端安装着方板，方板外壁安装着轴承座，轴承座上安装着滚针轴承一，筒体的另外一端安装着底板，底板内侧安装着轴承座，轴承座上安装着滚针轴承二，还包括主轴，主轴的一端安装着绳轮组件，另外一端穿过滚针轴承一内孔、方板、伸入筒体内，且该端部插入滚针轴承二内孔；主轴上套有弹簧，弹簧的一端套在底板轴承座的外圆上，并与底板贴实，另外一端贴实在弹簧压座上，弹簧压座套在主轴上；弹簧压座与方板之间设有间隔套在主轴上的多个静摩擦片和动摩擦片，筒体的内壁上通过铆钉焊接着静摩擦片挡块，每一个静摩擦片边缘的三个缺口均插入静摩擦片挡块；

所述绳轮组件包括绕绳筒、轴套和钢丝绳，轴套通过平键套在主轴的端部，绕绳筒通过腹板固定套在轴套上，钢丝绳缠绕在绕绳筒上；

所述主轴伸出筒体外的最端部安装着前法兰，绕绳筒上依次套装着中螺旋法兰、螺旋围板和后螺旋法兰，钢丝绳位于前法兰和中螺旋法兰之间，钢丝绳的一端穿过前法兰并被固定在前法兰的端面上，另外一端绕过中螺旋法兰，在螺旋围板上缠绕180°后甩出。

所述中螺旋法兰是边缘开设缺口的螺旋环状结构，后螺旋法兰是螺旋环状结构，螺旋围板为同一平面内的两个端部与圆心连线为270°的扇形结构，扇形由0°到180°过程中半径r逐渐增大至1.4r，从180°到270°半径保持1.4r不变。

所述主轴伸出筒体外的端面通过螺栓安装着压盖，压盖与轴套端面压紧。

所述钢丝绳穿过前法兰后的一段通过多个钢丝绳压块压紧盘在前法兰端面。

所述静摩擦片为17个，动摩擦片为16个。

所述钢丝绳长35m直径为30mm，分三层缠绕在绕绳筒上。

一种渐进缓冲式吸能器的使用方法，先将两个渐进缓冲式吸能器相对而设安装于矿井轨道两侧，并在两个渐进缓冲式吸能器之间安装网架，然后将长35m直径为30mm的钢丝绳一端由其中一个渐进缓冲式吸能器前法兰的孔内穿出，并用四个钢丝绳压块将钢丝绳该端固定于前法兰的端面，将钢丝绳另外一端的余绳分三层缠绕在绕绳筒上，当第三层绕到中螺旋法兰的缺口处时，顺着缺口将钢丝绳绕到螺旋围板上，在螺旋围板上绕半圈后将钢丝绳甩出，然后穿过网架缠绕在另外一个渐进缓冲式吸能器的绕绳筒上。

本发明的有益效果：本发明提供的这种渐进缓冲式吸能器及其使用方法，在绳轮组件和筒体之间设计了一个螺旋式缓冲围板，使吸能器动摩擦片从静止到运动瞬间最大静摩擦力比动摩擦力还小，并在牵拉过程中钢丝绳所受的牵引力逐渐增大，并在吸能器动摩擦片旋转到180度时达到最大牵引力，从而对矿车初始撞击牵拉钢丝绳的力起到了缓冲作用，最终拦截住矿车。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是渐进缓冲式吸能器的结构示意图。

图2是图1的左视图。

图3是图1的a-a向视图。

图4是图1的b-b向视图。

附图标记说明：1、绳轮组件；2、平键；3、主轴；4、滚针轴承一；5、方板；6、动摩擦片；7、静摩擦片；8、弹簧压座；9、静摩擦片挡块；10、弹簧；11、滚针轴承二；12、筒体；13、钢丝绳压块；14、后螺旋法兰；15、螺旋围板；16、中螺旋法兰；17、前法兰；18、压盖；

1.1、绕绳筒；1.2、轴套；1.3、钢丝绳。

具体实施方式

实施例1：

为了解决常规吸能器由于静摩擦力远远大于动摩擦力，导致的矿车撞击牵引钢丝绳时钢丝绳断裂，进而不能够拦截住矿车的问题，本实施例提供了一种渐进缓冲式吸能器，如图1所示，包括筒体12，筒体12的一端安装着方板5，方板5外壁安装着轴承座，轴承座上安装着滚针轴承一4，筒体12的另外一端安装着底板，底板内侧安装着轴承座，轴承座上安装着滚针轴承二11，还包括主轴3，主轴3的一端安装着绳轮组件1，另外一端穿过滚针轴承一4内孔、方板5、伸入筒体12内，且该端部插入滚针轴承二11内孔；主轴3上套有弹簧10，弹簧10的一端套在底板轴承座的外圆上，并与底板贴实，另外一端贴实在弹簧压座8上，弹簧压座8套在主轴3上；弹簧压座8与方板5之间设有间隔套在主轴3上的多个静摩擦片7和动摩擦片6，筒体12的内壁上通过铆钉焊接着静摩擦片挡块9，每一个静摩擦片7边缘的三个缺口均插入静摩擦片挡块9；

所述绳轮组件1包括绕绳筒1.1、轴套1.2和钢丝绳1.3，轴套1.2通过平键2套在主轴3的端部，绕绳筒1.1通过腹板固定套在轴套1.2上，钢丝绳1.3缠绕在绕绳筒1.1上；

所述主轴3伸出筒体12外的最端部安装着前法兰17，绕绳筒1.1上依次套装着中螺旋法兰16、螺旋围板15和后螺旋法兰14，钢丝绳1.3位于前法兰17和中螺旋法兰16之间，钢丝绳1.3的一端穿过前法兰17并被固定在前法兰17的端面上，另外一端绕过中螺旋法兰16，在螺旋围板15上缠绕半圈后甩出。

具体的，各个部件的连接如下：

滚针轴承二11安装于筒体12的底板轴承座的内孔里，用螺栓将轴承压板固定于轴承座上端面上；主轴3直径小的一端插入滚针轴承二11的内孔；弹簧10套到主轴3上，并使其下端内圆套在筒体12的底板轴承座的外圆上，且下端面贴实筒体12的内底面；弹簧压座8内孔安装于主轴3上且其下端面与弹簧10的顶端贴实；将17个静摩擦片7和16个动摩擦片6交叉安装于主轴3的方形断面的位置，并保证静摩擦片7周边的三个矩形缺口插到静摩擦片挡块9上，使其不能旋转；静摩擦片挡块9通过铆钉焊接在筒体12的内壁三等分位置上；带轴承座方板5安装到主轴3上并用螺栓将其固定在筒体12的圆法兰上；滚针轴承一4的外圈安装于带轴承座方板5的轴承座内孔中，主轴3位于滚针轴承一4的内孔中；用沉头螺钉将轴承压板固定在带轴承座方板5的轴承座上；绳轮组件1整体通过平键2固定于主轴3上；将长13米直径30的钢丝绳1.3从前法兰17上的的长条孔穿出，并将钢丝绳该端固定于前法兰17的上端面上；将钢丝绳1.3另外一端分三层缠绕，具体的缠绕方式是：先在绕绳筒1.1上从前法兰17到中螺旋法兰16之间缠绕完第一层绳后反向缠绕第二层绳，到达前法兰17后再反向缠绕第三层绳，第三层绳到达中螺旋法兰16时顺中螺旋法兰16缺口处缠绕到螺旋围板15，在螺旋围板15上缠绕180°（即半圈）后将钢丝绳1.3甩出。

本实施例提供的渐进缓冲式吸能器的工作原理如下：

当串车运行中因断绳、脱销、连接装臵断裂等原因造成串车与主提升钢丝绳脱离跑车，矿车撞击挡车栏并牵拉绕绳筒1.1上的钢丝绳1.3时，钢丝绳1.3便会驱动绳轮组件1旋转，绳轮组件1便会带动主轴3旋转，主轴3的矩形截面段就会带动16片动摩擦片6旋转，16片动摩擦片旋转时会与17片静摩擦片相对旋转产生非常大的动摩擦力（由于弹簧10的弹力转化为16片动摩擦片和17片静摩擦片之间的正压力，从而产生大约10吨的动摩擦力）；在矿车牵引绳轮组件1旋转的过程中，这个动摩擦力便会逐步的将矿车的动能转化为摩擦热能，从而最终拦截住矿车；为了达到煤矿按运输安全的在拦截过程中钢丝绳1.3的拉出长度为0.3—10米相关规定，可以根据实际情况调节大弹簧对动静摩擦片的压力来调节摩擦力的大小，从而满足钢丝绳的拉出长度为0.3—10米的要求。

本发明提供的这种渐进缓冲式吸能器，通过在绳轮组件处设计的由中螺旋法兰、螺旋围板和后螺旋法兰组成的螺旋式缓冲结构，使吸能器动摩擦片从静止到运动瞬间最大静摩擦力比动摩擦力还小，并在牵拉过程中钢丝绳所受的牵引力逐渐增大，并在吸能器动摩擦片旋转到180度时达到最大牵引力，从而对矿车初始撞击牵拉钢丝绳的力起到了缓冲作用，最终拦截住矿车。

实施例2：

在实施例1的基础上，如图3和图4所示，所述中螺旋法兰16是边缘开设缺口的螺旋环状结构，后螺旋法兰14是螺旋环状结构，螺旋围板15为同一平面内的两个端部与圆心连线为270°的扇形结构，扇形由0°到180°过程中半径r逐渐增大至1.4r，从180°到270°半径保持1.4r不变。

在矿车撞击挡车栏并牵拉钢丝绳1.3的过程中钢丝绳1.3从静止到动的瞬间会有一个最大静摩擦力，该力是绳轮组件1运动后的动摩擦力的1.4倍以上，从而会对钢丝绳有一个猛然冲击的过程，对钢丝绳的使用安全产生很大的隐患，为使最大静摩擦力时的钢丝绳牵引力基本和动摩擦力大小相同，本产品在绳轮组件设计了一个螺旋式缓冲机构，该机构有一个螺旋围板，该螺旋围板总共围绕270°，从0°到180°过程中半径逐渐增大1.4倍，从180°到270°半径保持1.4倍不变，而钢丝绳出螺旋围板的位置就设置在180°到270°的范围内；由于半径增大1.4倍从而使钢丝绳在初始的最大静摩擦力时所受的牵引力成为原来的1/1.4=0.71倍，大致与动摩擦力相等，最终起到了对钢丝绳的牵拉缓冲作用。

实施例3：

在实施例1的基础上，如图1所示，所述主轴3伸出筒体12外的端面通过螺栓安装着压盖18，压盖18与轴套1.2端面压紧。螺栓将压盖19固定于主轴端头，压住轴套1.2端面以防止绳轮组件轴向脱出。

实施例4：

在实施例1的基础上，如图2所示，为了固定钢丝绳1.3在受牵引力时不被甩脱，所述钢丝绳1.3穿过前法兰17后的一段通过多个钢丝绳压块13压紧盘在前法兰17端面。通过多次试验，本实施例得出的最佳数量为所述静摩擦片7为17个，动摩擦片6为16个。为了达到煤矿按运输安全的在拦截过程中钢丝绳的拉出长度为0.3—10米相关规定，所述钢丝绳1.3长35m直径为30mm，分三层缠绕在绕绳筒1.1上。

实施例5：

本实施例提供了一种渐进缓冲式吸能器的使用方法，先将两个渐进缓冲式吸能器相对而设安装于矿井轨道两侧，并在两个渐进缓冲式吸能器之间安装网架，然后将长35m直径为30mm的钢丝绳1.3一端由其中一个渐进缓冲式吸能器前法兰17的孔内穿出，并用四个钢丝绳压块13将钢丝绳1.3该端固定于前法兰17的端面，将钢丝绳1.3另外一端的余绳分三层缠绕在绕绳筒1.1上，当第三层绕到中螺旋法兰16的缺口处时，顺着缺口将钢丝绳1.3绕到螺旋围板15上，在螺旋围板15上绕半圈后将钢丝绳1.3甩出，然后穿过网架缠绕在另外一个渐进缓冲式吸能器的绕绳筒1.1上。当串车运行中因断绳、脱销、连接装臵断裂等原因造成串车与主提升钢丝绳脱离跑车，矿车撞击挡车栏并牵拉绕绳筒1.1上的钢丝绳1.3时，钢丝绳1.3便会驱动绳轮组件1旋转，绳轮组件1便会带动主轴3旋转，主轴3的矩形截面段就会带动16片动摩擦片6旋转，16片动摩擦片旋转时会与17片静摩擦片相对旋转产生非常大的动摩擦力，在矿车牵引绳轮组件旋转的过程中，这个动摩擦力便会逐步的将矿车的动能转化为摩擦热能，从而最终拦截住矿车。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。