一种电动升降内撑式停车防溜器的制作方法

一种电动升降内撑式停车防溜器
1.技术领域：
2.本实用新型涉及一种防止铁路机车车辆溜逸的铁路运输安全设备，特别涉及一种电动升降内撑式停车防溜器。
3.

背景技术：

4.随着铁路运输生产组织过程中技术设备的高速发展，电动升降内撑式停车防溜器作为一种技术先进、安全可靠的铁路机车车辆防溜安全设备，在全国各铁路车站得到了广泛的应用，保证了生产安全、提高了生产效率。但是，现有的电动升降内撑式停车防溜器存在以下问题：
5.1.既有采用铰接连杆作为传动机构、将纵向推拉力转为横向内撑力的同类设备，一是铰接连杆结构动作初段纵向夹角过小、横向分解的力过小，导致所需启动动力较大，尤其是在低温条件下润滑变差、机械摩擦阻力变大，容易造成卡阻，只能通过增加驱动设备功率或数量的办法解决，即便这样仍然不能保证设备内撑、升降功能绝对良好，且能耗大；二是停车防溜器制动时，需要铰接连杆拉伸后保持稳定状态，然而这种铰接连杆拉伸后恰恰为不稳定结构，需要单独设置锁闭机构，此类锁闭机构往往结构相对复杂、零件加工精度相对较高，导致生产成本高且功能可靠性差；三是此类锁闭机构往往是锁销结构，外力作用后对锁销形成剪切力，易形变而导致锁闭功能失效、故障率高；四是铰接连杆为不稳定结构，外力作用内撑机构后易回传给驱动机构，对驱动机构造成损伤。
6.2.既有采用丝杠与螺母直接作为支撑机构、将螺纹产生的反作用力作为横向内撑力并直接承载外力的同类设备，一是所需丝杠长度过长且丝杠螺纹强度本就有限，整体结构强度较低，易导致机械结构损伤而功能失效；二是丝杠与螺母组件不是绝对稳定结构，反复受到外力作用，易造成螺母转动而位移，导致制动轨对外做功减弱或失效。
7.3.既有同类设备中，有的同类设备完全没有设置两侧支撑部分的同步机构，两侧支撑部分内撑、升降过程中不同步，一是易导致设备动作卡阻，二是易造成一侧支撑部分功能失效而导致设备无法正常使用；有的同类设备虽然设置了同步机构，但是往往结构复杂、零件加工精度高，存在零件或结构易损坏而功能失效、机械传导效率低而易造成卡阻、生产成本高等问题；有的同类设备虽然采用了铰接连杆作为同步机构，但是，力学结构不合理，内撑、升降过程中易卡阻。
8.4.既有同类设备中，与同步机构联动的升降连杆力学结构不合理，设备升降过程中对驱动设备的负载加大，易卡阻。
9.5.既有同类设备驱动机构完全依靠机械结构触碰行程开关控制驱动电机启停，进而控制传动机构的行程，结构本身精度较低，常常出现电机启停不及时的问题，在长期应用过程中，机械结构控制的误差会进一步增大，易导致驱动连杆不到位而无法形成制动状态，并且机构有效寿命相对较短。另外，既有的驱动机构重量相对较大，在随传动机构内撑、升降过程中，负载较大。
10.6.当遇到停电、控制系统通讯中断、驱动设备故障等意外情况时，设备无法完成制动与缓解状态的转换，需要手动操作完成设备状态转换，并保证设备防溜功能良好。既有同
类设备有的完全不设手动状态转换机构，设备使用功能缺失，不符合行业标准要求；有的设有简易手动转换机构，但结构设计不合理，一是操作人员需要钻到铁路机车车辆底部下手动操作，人身安全得不到保证，二是转换装置机械传到效率太低，费时费力，影响设备使用效率。
11.

技术实现要素：

12.本实用新型的目的是解决上述存在的问题，提供一种电动升降内撑式停车防溜器，其具有机械传导效能高、动力浪费小、功能性好、节约能耗、稳定可靠、结构简单、生产与维修成本低、结构强度大、故障率低、无效载荷小、贴近运用实际需要、运用效率高。
13.上述的目的通过以下的技术方案实现：
14.一种电动升降内撑式停车防溜器，包括两条制动轨、内撑机构、传动机构和驱动机构，所述的内撑机构包括自复位推杆组件ⅰ和自复位推杆组件ⅱ，所述的自复位推杆组件ⅰ和自复位推杆组件ⅱ的一端分别通过制动钳与对应侧的制动轨连接；
15.所述的传动机构包括推动所述的自复位推杆组件ⅰ和自复位推杆组件ⅱ反向运动的楔形块组件和安设在基本轨底部的下机架组件；
16.所述的下机架组件包括与两侧制动钳铰接的v字同步组件和每侧所述的制动钳铰接的升降曲柄；
17.所述的驱动机构与所述的楔形块组件连接用于推动所述的楔形块组件滑动。
18.所述的一种电动升降内撑式停车防溜器，所述的自复位推杆组件ⅰ包括与制动钳连接的阶梯式推杆、套于阶梯式推杆小端的复位弹簧、安装于阶梯式推杆大端槽中的滚针轴承和套于外部的缸体。
19.所述的一种电动升降内撑式停车防溜器，所述的自复位推杆组件ⅱ包括通过弹簧组与制动钳连接的阶梯式推杆、套于阶梯式推杆小端的复位弹簧、安装于阶梯式推杆大端槽中的滚针轴承和套于外部的缸体。
20.所述的一种电动升降内撑式停车防溜器，所述的楔形块组件包括与所述的内撑机构连接的下托板、上盖板、安装在下托板上的直线导轨、直线导轨上的滑座、安装在滑座上的楔形块和与所述的楔形块大小端连接的拉杆。
21.所述的一种电动升降内撑式停车防溜器，所述的驱动机构包括导向组件、安装于导向组件上的伺服电动缸和与伺服电动缸连接并延伸至基本轨外侧的手动转换组件。
22.所述的一种电动升降内撑式停车防溜器，所述的导向组件包括导向架、安装于导向架侧面的导向轮和与楔形块组件连接的导向槽。
23.所述的一种电动升降内撑式停车防溜器，所述的手动转换组件包括连接伺服电动缸的连接轴ⅰ、万向节联轴器ⅰ、与万向节联轴器ⅰ连接的伸缩式连杆、与伸缩式连杆连接的万向节联轴器ⅱ和伸出基本轨外侧的连接轴ⅱ。
24.有益效果：
25.1.本实用新型传动机构采用了楔形块组件作为核心传动组件，一方面与横向支撑结构间的作用由滑动摩擦借助楔形块的斜面，变为滚动摩擦，在切实降低驱动机构负载的基础上，使得动作全过程中驱动机构负载更加均衡，大幅度提高了机械传导效率，保证了设备在升降、内撑与收缩过程中更加顺畅，消除了卡阻失效的问题；另一方面，可以依靠楔形块组件形成绝对稳定的锁闭状态，受外力作用时，消除或极大降低了纵向上对驱动机构的
反作用力，进而不必额外设置结构复杂的专门锁闭机构，也大幅度降低了对驱动机构的损伤。实现了动力浪费小、功能性好、节约能耗、稳定可靠、结构简单、生产与维修成本低、故障率低、使用寿命长的目标。
26.2.本实用新型采用了v字同步结构，相比齿轮、齿条、链条相结合的同步结构，结构更加简单、功能更加稳定、结构强度更大、故障率更低、生产与维修成本更低；相比于其他铰接结构，铰接点更少，其中，更是仅有一处沿槽滑动的铰接螺栓，而且由于结构与受力对称，理论上抵消了该铰接螺栓在滑动过程中对槽内壁的作用力，消除或极大减小了摩擦力，保证了该同步结构功能性更好、更加顺畅，进而降低了对整台设备的无效负荷，保证了设备整体动作过程中顺畅无卡阻。
27.3.本实用新型的驱动机构采用了伺服电动缸，一方面可以精准控制推拉杆的行程，降低传动机构的机械损伤，降低了相关机构的故障率、延长了使用寿命；另一方面，伺服电动缸体积更小、质量更轻、扭矩更大，在保证动力富余的基础上，无效负载更小，进一步提升了设备整体的功能性、动作顺畅程度。
28.4.本实用新型采用升降曲柄，更符合力学需求，保证了力的传导效果。
29.5.本实用新型对手动转换结构得到了优化，一方面使得操作人员无需钻入机车车辆底下近距离手动操作设备，保障了操作人员的人身安全；另一方面，更加便于操作人员手动操作，也方便操作人员使用电动扳手等工具操作，省时省力，更贴近铁路部门确保行车作业效率的需要。
30.附图说明：
31.附图1是总装结构示意图；
32.附图1中：1、制动轨；2、内撑机构；3、传动机构；4、驱动机构；5、基本轨；
33.附图2是内撑机构中的自复位推杆组件ⅰ结构示意图；
34.附图2中：1、制动轨；6、制动轨开槽螺母；7、制动轨连接螺栓；8、制动钳；9、可调式挡板；10、推杆连接螺栓；11、阶梯式推杆；12、复位弹簧；13、缸体；14、推杆销轴；15、紧定螺钉；16、滚针轴承；
35.附图3是内撑机构中的自复位推杆组件ⅱ的主视图；
36.附图4是内撑机构中的自复位推杆组件ⅱ的俯视图；
37.附图3-4中：1、制动轨；6、制动轨开槽螺母；7、制动轨连接螺栓；8、制动钳；9、可调式挡板；10、推杆连接螺栓；11、阶梯式推杆；12、复位弹簧；13、缸体；14、推杆销轴；15、紧定螺钉；16、滚针轴承；17、弹簧组；
38.附图5是内撑机构中的弹簧组组件的俯视图；
39.附图6是内撑机构中的弹簧组组件的主视图；
40.附图5-6中；18、不锈钢开口销；19、夹板开槽螺母；20、夹板紧固螺母；21、夹板ⅰ；22、导向轴；23、预紧弹簧；24、导向套；25、夹板连接螺栓；26、夹板ⅱ；27、弹簧组外壳；
41.附图7是传动机构中的楔形块组件的俯视图（缓解状态）；
42.附图8是传动机构中的楔形块组件的侧视图（缓解状态）；
43.附图7-8中：28、拉杆ⅰ；29、滑座；30、直线导轨；31、楔形块；32、拉杆ⅱ；33、下托板；34、上盖板；35、护板连接螺栓；36、弹簧垫圈；
44.附图9是传动机构中的下机架组件的结构示意图（缓解状态）；
45.附图10是附图9的a-a部剖视图；
46.附图9中：1、制动轨；5、基本轨；37、夹固组件ⅰ；38、下机架；39、支撑座；40、升降曲柄；41、同步组件；42、曲柄座ⅰ；43、曲柄座ⅱ；44、曲柄销轴ⅰ；45、曲柄销轴ⅱ；46、轴用弹簧挡圈；
47.附图11是传动机构中的夹固组件的主视图；
48.附图12是传动机构中的夹固组件的侧视图；
49.附图13是传动机构中的夹固组件的仰视图；
50.附图11-13中：5、基本轨；47、支撑螺栓；48、锁紧螺母ⅰ；49、可调卡钳；50、绝缘垫；51、螺栓组；52、固定螺栓；53、固定卡钳；54、锁紧螺母ⅱ；
51.附图14是驱动机构的结构示意图；
52.附图14中：55、导向轮；56、导向架；57、伺服电动缸；58、手动转换组件；59、导向槽；
53.附图15是驱动机构中的手动转换组件结构示意图；
54.附图15中：60、连接轴ⅰ；61、万向节联轴器ⅰ；62、伸缩式连杆；63、万向节联轴器ⅱ；64、夹固组件ⅱ；65、连接轴ⅱ；
55.附图16是驱动机构中的同步组件的主视图；
56.附图17是驱动机构中的同步组件的俯视图；
57.附图16-17中：66、连杆；67、导向座；68、同步组件开槽螺母；69、螺栓ⅲ；70、螺栓ⅱ；71、螺栓ⅰ。
58.具体实施方式：
59.停车防溜器的基本功能为：通过制动轨1与铁路线路基本轨相互配合，采用停车防溜器两侧制动轨1同时内撑作用于铁路机车车辆车轮内侧的办法，利用摩擦力防止在基本轨5上停留或低速移动的铁路机车车辆溜逸。电动升降内撑式停车防溜器的核心功能为：在实现上述基本功能的基础上，根据铁路运输组织需要，工作状态（制动）时，制动轨1向两侧内撑、向上升起，使得制动轨1作用面能够充分的与铁路机车车辆车轮内侧接触，满足制动需要；非工作状态（缓解）时，制动轨1向内收缩、向下降下，各部件均处于规定的限界以外，进而保证各型铁路机车车辆在基本轨上通行的需要。本实用新型就是在保证上述基本功能、核心功能的基础上，对既有技术进行了创新与优化。
60.一种电动升降内撑式停车防溜器，包括两条制动轨1、内撑机构2、传动机构3和驱动机构4，所述的内撑机构包括自复位推杆组件ⅰ和自复位推杆组件ⅱ，所述的自复位推杆组件ⅰ和自复位推杆组件ⅱ的一端分别通过制动钳8与对应侧的制动轨连接；
61.所述的传动机构包括推动所述的自复位推杆组件ⅰ和自复位推杆组件ⅱ反向运动的楔形块组件和安设在基本轨底部的下机架组件；
62.所述的下机架组件包括与两侧制动钳铰接的v字同步组件和每侧所述的制动钳铰接的升降曲柄；
63.所述的驱动机构与所述的楔形块组件连接用于推动所述的楔形块组件滑动。
64.上述各机构的具体结构如下：
65.制动轨：本实用新型两侧设有全长8.7m的制动轨1各一根，制动轨1采用铁路钢轨加工而成，利用制动轨1底面作为作用面，两端设有引导口，制动轨1通过制动轨连接螺栓7与内撑机构2的制动钳8连接，是整台停车防溜器对铁路机车车辆车轮采取制动的直接作用
部件。
66.内撑机构：为提高机械传导效率而降低动力浪费、保证设备制动与缓解间转换顺畅功能性良好、节约能耗、实现稳定可靠的锁闭状态、取消结构复杂且可靠性差的专门锁闭装置、减少外力对驱动机构冲击、提升内撑机构强度、降低生产和维修成本；包括自复位推杆组件ⅰ和自复位推杆组件ⅱ。
67.为保证内撑机构与传动机构楔形块组件间作用良好、传动精准，内撑机构准确实现内撑与收缩功能，自复位推杆组件ⅰ包括制动钳8、与制动钳8连接的阶梯式推杆11、套于阶梯式推杆11小端的复位弹簧12、安装于阶梯式推杆11大端槽中的滚针轴承16、套于外部的缸体13。其中，制动钳8通过制动轨连接螺栓7与制动轨1连接、与制动轨1轨头接触面间设有可调式挡板9、制动钳8下部分别与升降曲柄40和同步组件41铰接；阶梯式推杆11小端与制动钳8通过推杆连接螺栓10连接，所套复位弹簧12已预紧。
68.为保证内撑机构与传动机构楔形块组件间作用良好、传动精准，内撑机构准确实现内撑与收缩功能，同时，实现稳定、充足的制动力，保证对外制动时有充足弹性不至因外力作用而造成设备损伤，自复位推杆组件ⅱ包括制动钳8、通过弹簧组17与制动钳8连接的阶梯式推杆11、套于阶梯式推杆11小端的复位弹簧12、安装于阶梯式推杆11大端槽中的滚针轴承16、套于外部的缸体13。其中，制动钳8通过制动轨连接螺栓7与制动轨1连接、与制动轨1轨头接触面间设有可调式挡板9、制动钳8下部分别与升降曲柄40和同步组件41铰接；阶梯式推杆11小端与弹簧组17通过推杆连接螺栓10连接，所套复位弹簧12已预紧；弹簧组包含两个分别套在夹板连接螺栓25上的预紧弹簧23、与夹板连接螺栓25连接夹固弹簧的夹板ⅰ21和夹板ⅱ26、连接夹板ⅰ21和夹板ⅱ26的导向轴22和导向套24、夹板外夹板连接螺栓25上套有防松的夹板开槽螺母19，弹簧组17通过螺栓分别与阶梯式推杆11小端、制动钳8连接。
69.传动机构：包括通过滚针轴承16支撑每组自复位推杆组件的楔形块组件、安设在基本轨5底部的下机架组件。其中，为实现两侧内撑机构同步平稳内撑、升降，并且保证同步机构结构简单、稳定可靠、结构强度大且故障率低、结构动作顺畅而功能性良好、生产成本和维修成本低，优化升降连杆力学结构进而提升动力利用效能，所述下机架组件包括铰接螺栓ⅱ70可沿下机架38上导向座67内垂直槽上下滑动、两端点分别与左右制动钳8铰接的v字同步组件41，与每组制动钳8铰接的升降曲柄40，夹固在基本轨5底部的夹固组件ⅰ37；夹固组件ⅰ37包括螺栓组51、套于螺栓组51一侧的固定卡钳53、套于螺栓组51另一侧的可调卡钳49，固定卡钳53、可调卡钳49与基本轨5间均安装有绝缘垫50；为保证内撑机构内撑与收缩功能良好、保护楔形块组件、实现楔形块传动过程中随内撑机构升降并纵向位移，所述楔形块组件包括与内撑机构2连接的下托板33、上盖板34、安装在下托板33上的直线导轨30、直线导轨30上的滑座29、安装在滑座29上的楔形块31、与楔形块31大小端连接的拉杆ⅰ28与拉杆ⅱ32；另外，在下机架38底板上安装有支撑座39，用于支撑非工作状态（缓解）时内撑机构2中的制动钳8。
70.驱动机构：为实现驱动机构精准控制行程、减少因控制不精准而产生的机械损伤、提升机构有效寿命、降低驱动机构重量而减轻传动机构无效负载、实现非正常情况下手动操作，包括导向组件、安装于导向组件上的伺服电动缸57、与伺服电动缸57连接并延伸至基本轨5外侧的手动转换组件58。其中，为保证驱动机构行程控制精准且功能稳定可靠、减少
机械损伤而保证机构有效寿命、降低传动机构负载，所述导向组件包括导向架56、安装于导向架56侧面的导向轮55、与楔形块组件连接的导向槽59，导向架56通过导向轮55可沿导向槽59纵向移动；为保证手动转换设备状态时操作人员人身安全、提高手动操作效率，所述手动转换组件58包括连接伺服电动缸57的连接轴ⅰ60、万向节联轴器ⅰ61、与万向节联轴器ⅰ61连接的伸缩式连杆62、与伸缩式连杆62连接的万向节联轴器ⅱ63、伸出基本轨5外侧的连接轴ⅱ65、将连接轴ⅱ65夹固在基本轨5底部的夹固组件ⅱ64。
71.其他：1.根据使用需要，可设置状态（制动/缓解）表示灯，该表示灯受伺服电动缸控制，根据伺服电动缸控制信号显示不同颜色；2.本实用新型可通过工业计算机（或电气操作台）与电子元器件构成的电控系统实现远程或现场控制，可通过现有公开技术实现，不做详述；3.针对缆线、关键部件等设置的护板、护壳、护管等附属配件，不做详述；4.文中连接是指焊接、铰接或螺栓连接等常规技术手段；5.极寒、高温下，对控制部件可加装加热或冷却部件，公开技术不做详述。
72.本实用新型的工作原理：
73.1.制动：实施制动前，驱动机构4中伺服电动缸57的推拉杆处于伸出状态、各组自复位推杆的滚针轴承16均处于对应楔形块31小端位置。停车防溜器接到制动信号后，伺服电动缸57的推拉杆拉动纵向直线上的连杆ⅱ32，进而带动各组楔形块31沿直线导轨30向伺服电动缸57方向直线移动，此过程中，各组滚针轴承16与对应楔形块31接触面的相对位置，由楔形块31小端转向楔形块31大端，在各楔形块31两侧斜面对两侧自复位推杆滚针轴承16的作用下，两侧自复位推杆的阶梯式推杆11沿外部缸体13向两侧横向内撑，一侧阶梯式推杆11直接带动制动钳8内撑、一侧阶梯式推杆11通过弹簧组17带动制动钳8内撑，两侧制动钳8横向分别向两侧内撑的过程中，受升降曲柄40支撑作用而升起、共同受同步组件41约束而保证两侧内撑机构2内撑、升起的幅度、速度、角度一致，上述过程中，同步组件41两铰接连杆66夹角逐渐变大、铰接螺栓ⅱ70沿下机架38上导向座67内垂直槽向上移动。当各组自复位推杆的滚针轴承16落入对应楔形块31大端曲面上时，伺服电动缸57按照其内部行程开关与脉冲电控信号指令停止工作，滚针轴承16对对应楔形块31的作用力为横向上的垂直力，对对应楔形快31在纵向直线上没有任何力，同时配合伺服电动缸57本身的锁闭作用，实现了对内撑机构2制动状态下的锁闭。此时，两侧制动轨1作用面间间距大于铁路机车车辆车轮内侧间距，当停车防溜器上方铁路线路已停有机车车辆、或有低速溜逸的铁路机车车辆车轮经引导口进入制动轨1与基本轨5间后，车轮内侧挤压制动轨1作用面，作用力经制动轨1、制动钳8、阶梯式推杆11、滚针轴承16、楔形块31，最终作用并挤压设置在一侧自复位推杆上的弹簧组17，相应的，弹簧组17被压缩后经上述传导通过制动轨1作用面给了车轮内侧垂直反作用力，最终形成了制动轨1作用面与车轮内侧间的摩擦力，实现对停留机车车辆、或低速溜逸的机车车辆制动防溜的功能。在上述制动过程中，伺服电动缸57工作时，伺服电动缸57带动导向架56、导向轮55沿导向槽59纵向移动；同时，伺服电动缸57与制动钳8一并升起，以配合制动动作的顺利完成。（伺服电动缸相关技术性能、功能原理为既有技术，不做详述。）
74.2.缓解：实施缓解前，各组自复位推杆内，一端作用于外部缸体13内端面、一端作用于阶梯式推杆11的复位弹簧12均处于压缩状态，停车防溜器接到缓解信号后，伺服电动缸57的推拉杆推动纵向直线上的连杆ⅱ32，进而带动各组楔形块31沿直线导轨30向远离伺
服电动缸57方向直线移动，此过程中，各组滚针轴承16与对应楔形块31接触面的相对位置由楔形块31大端转向楔形块31小端，此时，两侧自复位推杆内的复位弹簧12同时给各自阶梯式推杆11向内的横向推力，进而带动制动钳8横向收缩。其余动作过程与制动过程原理相同、动作过程相反，不再详述。
75.3.手动转换：当遇到停电、控制系统通讯中断、驱动设备故障等意外情况时，设备无法完成制动与缓解状态的转换，需要手动操作手动转换组件58完成设备制动与缓解的状态转换。此时，操作人员可以在钢轨旁远离车底的安全位置，使用摇把摇动或电动扳手转动手动转换组件58，以此代替伺服电动缸57中伺服电机为设备提供动力。其余动作过程与正常情况下制动、缓解过程一致。