一种卡轨车安全制动器及其控制系统和方法与流程

1.本发明涉及一种卡轨车安全制动器及其控制系统和方法，属于煤矿井下卡轨车设备技术领域。


背景技术：

2.卡轨车是现代化煤矿井下工作重要的辅运设备，卡轨车制动系统的安全性是保证卡轨车正常工作的关键。
3.目前，卡轨车的制动器一般采用钳式制动器，如专利cn93237906.0普通轨卡轨车用制动车公开的制动缸结构。其制动力是依靠多组碟簧的弹性力提供。在该专利中，为了保证制动力，一个车体安装四个制动缸。在非制动状态时，液压油路进油，制动缸的活塞将碟簧压缩，使闸靴张开；制动时活塞卸压，碟簧恢复形变使闸靴闭合，碟簧的弹力提供制动力。根据胡克定律，碟簧的弹力大小与形变量相关。为了获得足够大的制动力，在活塞卸压以后，碟簧仍然需要保持较大的弹性形变。碟簧长期承受较大载荷，可能导致材料疲劳，部分弹性形变转化为塑性形变，从而导致碟簧提供的制动力逐渐变小，使用寿命缩短。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本发明提供了一种卡轨车安全制动器，具体方案为：
5.一种卡轨车安全制动器，包括内缸套和外缸套，内缸套的腔体内设有活塞，外缸套滑动套设在内缸套的开口端，活塞与内缸套围合构成液压腔，活塞的活塞杆套设有碟簧，活塞杆的端部与外缸套固定连接；内缸套的开口端设有用于支撑碟簧的挡环，内缸套和外缸套的外壁设有相对的闸靴，所述挡环滑动设置在活塞杆上，挡环的外侧设有驱动机构，驱动机构用于驱动挡环沿活塞杆轴向移动，驱动机构为液压驱动；驱动机构与内缸套固定连接。
6.进一步的，所述闸靴通过剪叉杆与内缸套或外缸套连接。
7.本发明的卡轨车安全制动器的控制系统，包括液压站和制动器，液压站设有主油路和副油路，主油路与制动器连接，副油路与驱动机构连接；副油路的油泵压力小于主油路的油泵压力。
8.根据本发明的卡轨车安全制动器控制系统，第一种优选方案，所述驱动机构为液压杆，液压杆的一端与挡环连接，另一端与内缸套内壁固定连接。
9.第二种优选方案，所述驱动机构为丝杠，丝杠与挡环转动连接，丝杠的端部设有联轴器，联轴器与丝杠滑动连接，联轴器连接有液压马达，液压马达设于外缸套上；内缸套内壁设有支撑环，丝杠与支撑环螺纹连接；所述液压马达为双向马达。
10.第一种优选的卡轨车安全制动器控制系统，其控制方法是，卡轨车启动时，副油路先启动，液压杆伸展，挡环对碟簧预压紧，再启动主油路，活塞后移，压缩碟簧，解除制动；制动时，液压杆保压，主油路卸压，碟簧伸展，实现制动；卡轨车停运时，主油路和副油路均卸压，碟簧进一步伸展。
11.第一种优选的卡轨车安全制动器控制系统，其控制方法是，卡轨车启动时，副油路
先启动，液压马达正转，丝杠推动挡环对碟簧预压紧，再启动主油路，活塞后移，压缩碟簧，解除制动；制动时，主油路卸压，碟簧伸展，实现制动；卡轨车停运时，主油路卸压，副油路启动，液压马达反转，丝杠带动挡环后移，碟簧进一步伸展。
12.本发明对现有卡轨车制动器的结构进行改进，将支撑碟簧的挡环设置为活动结构，并采用驱动机构对挡环的位置进行调整。在卡轨车停运时，挡环后退，碟簧伸展，减小停运状态时碟簧的弹性形变量，避免碟簧长期承受大载荷，而逐渐失效。因此，本发明在保证制动器制动力的前提下，可以延长制动器的使用寿命。
附图说明
13.图1为制动器的结构示意图；
14.图2为图1的k-k截面示意图；
15.图3为一种驱动机构的结构示意图；
16.图4为另一种驱动机构的结构示意图。
具体实施方式
17.下面结合具体实例，详细说明本发明专利的方案。
18.实施例1
19.如图1至图4，本实施例的一种卡轨车安全制动器，包括内缸套1和外缸套2，内缸套的腔体内设有活塞3，外缸套滑动套设在内缸套的开口端，活塞与内缸套围合构成液压腔，活塞的活塞杆套设有碟簧4，活塞杆的端部与外缸套固定连接；内缸套的开口端设有用于支撑碟簧的挡环5，内缸套和外缸套的外壁设有相对的闸靴6，挡环滑动设置在活塞杆上，挡环的外侧设有驱动机构7，驱动机构用于驱动挡环沿活塞杆轴向移动，驱动机构为液压驱动；驱动机构与内缸套固定连接。
20.驱动机构可以调节挡环的轴向位置，也就是调节碟簧的压紧程度。挡环前移时，碟簧的压缩量增加，挡环后移时，碟簧的压缩量减少。
21.闸靴通过剪叉杆8与内缸套或外缸套连接。采用剪叉杆连接，闸靴受力时力臂较短，而且不容易产生错位。
22.卡轨车安全制动器的控制系统包括液压站和制动器，液压站设有主油路和副油路，主油路与制动器连接，副油路与驱动机构连接；副油路的油泵压力小于主油路的油泵压力。主油路和副油路的组成包括油泵、单向阀、卸压阀，主油路用于向制动器的活塞腔供油，当活塞腔进油时，活塞推开，碟簧压缩，制动靴张开。活塞腔回油时，活塞缩回，碟簧伸展，制动靴闭合。副油路用于带动驱动机构，驱动机构控制挡环的移动。
23.在一个实施例中，驱动机构为液压杆9，液压杆的一端与挡环连接，另一端与内缸套内壁固定连接。液压杆进油时，挡环前移，碟簧压缩；液压杆回油时，挡环后移，碟簧伸展。采用液压杆驱动时，挡环的位置调整迅速，且操作简单。
24.该方案的控制方法是，卡轨车启动时，副油路先启动，液压杆伸展，挡环对碟簧预压紧，再启动主油路，活塞后移，压缩碟簧，解除制动；制动时，液压杆保压，主油路卸压，碟簧伸展，实现制动；卡轨车停运时，主油路和副油路均卸压，碟簧进一步伸展。
25.在另一个实施例中，驱动机构为丝杠10，丝杠与挡环转动连接，丝杠的端部设有联
轴器11，联轴器与丝杠滑动连接。联轴器连接有液压马达12，液压马达设于外缸套上；内缸套内壁设有支撑环13，丝杠10与支撑环14螺纹连接；液压马达为双向马达。联轴器为空心轴，空腔设有轴向滑槽，丝杆端部设有滑块，滑块嵌设在滑槽内，联轴器可以带动丝杠转动，丝杠正转时相对于支撑环前移，带动挡环前移，丝杠反转时相对于支撑环后移，带动挡环后移。采用丝杠驱动时，挡环调整稳定可靠，便于精确控制碟簧的压缩量。
26.该方案的控制方法是，卡轨车启动时，副油路先启动，液压马达正转，丝杠推动挡环对碟簧预压紧，再启动主油路，活塞后移，压缩碟簧，解除制动；制动时，主油路卸压，碟簧伸展，实现制动；卡轨车停运时，主油路卸压，副油路启动，液压马达反转，丝杠带动挡环后移，碟簧进一步伸展。
27.以一组十个碟簧为例，在制动时，单个碟簧的弹性形变量为2mm，十个碟簧的弹性形变量为20mm，采用传统的制动器，在卡轨车停运时，碟簧仍然承受20mm形变量的载荷。而采用本发明的方案，在停运时，挡环可以后移5～10mm的距离，碟簧相应可以减少5～10mm形变量的载荷，减少长期承受大载荷引起的疲劳效应，延长制动器使用寿命。停运状态时，卡轨车速度为零，需要的制动力小，因此停运状态减少碟簧提供的制动力影响较小。而在卡轨车运行时，挡环前移5～10mm的距离，碟簧提供正常制动力。


技术特征：
1.一种卡轨车安全制动器，包括内缸套和外缸套，内缸套的腔体内设有活塞，外缸套滑动套设在内缸套的开口端，活塞与内缸套围合构成液压腔，活塞的活塞杆套设有碟簧，活塞杆的端部与外缸套固定连接；内缸套的开口端设有用于支撑碟簧的挡环，内缸套和外缸套的外壁设有相对的闸靴，其特征在于：所述挡环滑动设置在活塞杆上，挡环的外侧设有驱动机构，驱动机构用于驱动挡环沿活塞杆轴向移动，驱动机构为液压驱动；驱动机构与内缸套固定连接。2.根据权利要求1所述的卡轨车安全制动器，其特征在于：所述闸靴通过剪叉杆与内缸套或外缸套连接。3.一种卡轨车安全制动器控制系统，其特征在于：包括液压站和制动器，制动器如权利要求2所述，液压站设有主油路和副油路，主油路与制动器连接，副油路与驱动机构连接；副油路的油泵压力小于主油路的油泵压力。4.根据权利要求3所述的卡轨车安全制动器控制系统，其特征在于：所述驱动机构为液压杆，液压杆的一端与挡环连接，另一端与内缸套内壁固定连接。5.根据权利要求3所述的卡轨车安全制动器控制系统，其特征在于：所述驱动机构为丝杠，丝杠与挡环转动连接，丝杠的端部设有联轴器，联轴器与丝杠滑动连接，联轴器连接有液压马达，液压马达设于外缸套上；内缸套内壁设有支撑环，丝杠与支撑环螺纹连接；所述液压马达为双向马达。6.根据权利要求4所述的卡轨车安全制动器控制系统的控制方法，其特征在于：卡轨车启动时，副油路先启动，液压杆伸展，挡环对碟簧预压紧，再启动主油路，活塞后移，压缩碟簧，解除制动；制动时，液压杆保压，主油路卸压，碟簧伸展，实现制动；卡轨车停运时，主油路和副油路均卸压，碟簧进一步伸展。7.根据权利要求5所述的卡轨车安全制动器控制系统的控制方法，其特征在于：卡轨车启动时，副油路先启动，液压马达正转，丝杠推动挡环对碟簧预压紧，再启动主油路，活塞后移，压缩碟簧，解除制动；制动时，主油路卸压，碟簧伸展，实现制动；卡轨车停运时，主油路卸压，副油路启动，液压马达反转，丝杠带动挡环后移，碟簧进一步伸展。

技术总结
本发明涉及一种卡轨车安全制动器，包括内缸套和外缸套，内缸套的腔体内设有活塞，外缸套滑动套设在内缸套的开口端，活塞与内缸套围合构成液压腔，活塞的活塞杆套设有碟簧，活塞杆的端部与外缸套固定连接；内缸套的开口端设有用于支撑碟簧的挡环，内缸套和外缸套的外壁设有相对的闸靴，所述挡环滑动设置在活塞杆上，挡环的外侧设有驱动机构，驱动机构用于驱动挡环沿活塞杆轴向移动，驱动机构为液压驱动；驱动机构与内缸套固定连接。本发明在保证制动器制动力的前提下，可以延长制动器的使用寿命。寿命。寿命。


技术研发人员：张俊浩 冯博 薛新顺 李金涌 李梦苇 余春江 李晗 张晓燕 陈晓雨 高翔
受保护的技术使用者：中平能化集团天工机械制造有限公司
技术研发日：2022.08.21
技术公布日：2022/12/1