单向安全钳超速制动式矿车的制作方法

本实用新型涉及一种具有制动功能的矿车，具体是一种适用于煤矿斜井运输的单向安全钳超速制动式矿车，属于煤矿机械装备技术领域。

背景技术：

斜井矿车制动轨运输是煤矿等矿山广泛采用的一种运输方式，其运输形式是通过安装在斜井上方的绞车牵引矿车组进行运输，矿车运行时若出现断绳、断链或断销等现象就会引发矿车或矿车组列跑车的问题，致使安全生产伤亡事故发生。

目前常用的防跑车装置具有以下两种形式，一种是在矿井中通过传感器检测矿车的运行速度，一旦发现失速情况利用挡车网或者挡车栏阻挡矿车，这种方式不足之处在于：拦截装置重量较大，现场安装搬运及维修不便，难于普及使用；拦截装置只能一次性使用，既浪费材料，又破坏了矿井生产的连续性，处理事故费时又费力。

另一种是在矿车上安装电子检测设备，采用制动爪对矿车制动，这种方式的缺陷在于：设备调试、维护程序复杂等繁杂，设备中所使用的电子产品抗尘、抗腐蚀性能差，经长时间使用后电子产品性能不稳定，有时还会在关键时刻失灵、失效或误动作；更有甚者，一个斜井要多段拦截才能达到较理想的效果，这不仅增加矿山成本，而且还达不到100％的拦截效果。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型提供一种单向安全钳超速制动式矿车，不用额外设置制动轨，结构简单、成本低，能够在斜巷中除去变坡点以外的任何位置因断绳、脱钩等造成跑车事故时主动制动，而且便于安装与维护，特别适用于煤矿斜井运输作业。

为实现上述目的，本单向安全钳超速制动式矿车包括制动防跑车部件，制动防跑车部件安装在矿车前进方向前方的机架上；

所述的制动防跑车部件包括超速跑车信息采集装置、传动装置和安全钳制动装置；

所述的超速跑车信息采集装置包括车轮、齿圈、传动齿轮、传动轴、传动套、传动套轴向移动机构、叉形锁杆和叉形锁杆弹性定位机构；齿圈设置在车轮的内侧面、且与车轮同心设置；传动齿轮固定安装在传动轴的一端、并与齿圈齿部配合并啮合；传动轴通过轴承左右方向架设在机架上，传动轴上设有花键段；传动套通过其内部设有的与传动轴的花键段配合的内花键套接在传动轴的花键段上、并与传动轴的花键段形成滑动花键副，传动套的端部设有叉形锁杆限位拨动台阶槽；传动套轴向移动机构包括定位法兰、离心杆、随动杆、限位套和离心球，定位法兰同轴固定安装在传动轴上靠近花键段的位置，限位套设置在定位法兰与传动套之间，至少设置为两件的离心杆一端分别相对于传动轴中心对称铰接连接于定位法兰、另一端分别与数量与离心杆相同的离心球连接，至少设置为两件的随动杆一端分别对应两件离心杆的位置铰接连接于传动套、另一端分别铰接于两件离心杆的杆体；叉形锁杆中部通过铰接销前后方向铰接在机架上，叉形锁杆位于车体内侧的一端设有叉形结构、且叉形结构卡套在传动套的叉形锁杆限位拨动台阶槽内，叉形锁杆位于车体外侧的一端是呈钩状结构的锁销；叉形锁杆弹性定位机构设置在叉形锁杆的杆体上，包括叉形锁杆定位压簧、叉形锁杆定位压簧座和叉形锁杆定位调整螺钉，叉形锁杆定位压簧一端定位顶靠在叉形锁杆的杆体上、另一端定位顶靠在叉形锁杆定位压簧座上、叉形锁杆定位压簧座通过与机架螺纹连接的叉形锁杆定位调整螺钉与机架连接；

所述的传动装置包括立杆、连接轴、支杆和立杆驱动机构；上下方向设置的立杆的下部与连接轴的中间位置固定连接；连接轴通过轴承左右方向水平架设在机架上；支杆对称设置为两件，支杆的顶端固定安装在连接轴的两端，两件支杆的底端分别通过关节球轴承与前后方向水平设置的两个连杆的后端铰接安装；立杆驱动机构包括驱动压簧，驱动压簧位于车体内侧的一端定位顶靠在立杆的上部外侧端面上，驱动压簧位于车体外侧的一端定位顶靠在机架上；

所述的安全钳制动装置左右对称设置为两套，两套安全钳制动装置对应两条道轨位于道轨上方，安全钳制动装置包括安全钳支架、定摩擦块组件和动摩擦块组件；安全钳支架通过左右方向设置的导向机构活动安装在机架的下方；定摩擦块组件和动摩擦块组件分别对应道轨的侧面位置相对设置在道轨的两侧，定摩擦块组件包括定摩擦块，定摩擦块平行于道轨设置、并通过水平设置的双头螺栓安装在安全钳支架上，定摩擦块面对道轨侧面的内侧面上设有耐磨滑块；动摩擦块组件包括相互楔面配合的动楔块和定楔块，动楔块的楔 形结构设置在定楔块的内侧，动楔块的直角边对应道轨的外侧面设置、且动楔块的直角边上设有耐磨滑块，动楔块通过导向机构与定楔块楔面配合，动楔块的后端通过关节球轴承与连杆的前端铰接安装；定楔块的直角边通过水平设置的双头螺栓安装在安全钳支架上。

作为本实用新型的进一步改进方案，所述的立杆的上端设有向上延伸的延长手柄段；所述的制动防跑车部件还包括开关装置，开关装置包括平行车轮轴线方向穿接在立杆的延长手柄段底部的插销和对应设置在机架上的定位孔。

作为本实用新型的进一步改进方案，所述的插销沿轴线方向间隔开有两圈梯形定位槽，所述的立杆上对应位于靠近插销尾部的梯形定位槽的位置开有螺孔，螺孔中自外向内依次设有定位螺钉、弹簧和钢球，钢球顶靠在插销的梯形定位槽内。

作为本实用新型的进一步改进方案，所述的定楔块的直角边与安全钳支架之间、定摩擦块与安全钳支架之间均设置缓冲弹簧。

作为本实用新型的进一步改进方案，所述的定楔块和定摩擦块的前后两端与安全钳支架之间均设有互相配合的导向机构。

作为本实用新型的进一步改进方案，所述的机架上对应安全钳支架的外侧端的位置设有复位压簧，复位压簧一端定位顶靠在机架上、另一端定位顶靠在安全钳支架的外侧端上。

作为本实用新型的进一步改进方案，所述的机架上对应安全钳支架的外侧端的位置还设有水平位置定位螺钉，水平位置定位螺钉与机架螺纹连接、且水平位置定位螺钉与机架之间设有锁紧螺母。

作为本实用新型的优选方案，所述的动楔块和定楔块上设置有互相配合的导向槽和导向键。

作为本实用新型动楔块和定楔块上互相配合的导向槽和导向键的一种实施方式，所述的动楔块的顶平面和底平面上均设有与其楔面平行设置的动楔块导板槽，所述的定楔块的顶平面和底平面上均设有与其安装连接的、与楔面平行设置的导板，导板对应动楔块导板槽的位置设有弯折并嵌入动楔块导板槽中的折弯边。

作为本实用新型传动装置的立杆驱动机构的一种实施方式，所述的立杆驱动机构还包括立杆压簧座、机架压簧座和球面动压簧座；立杆压簧座固定安装在立杆上，机架压簧座对应立杆压簧座固定安装在机架上，立杆压簧座和机架压簧座互相对应的面均设置成球面 凹窝结构；球面动压簧座是半球型结构，其球面结构的尺寸与立杆压簧座和机架压簧座的球面凹窝结构尺寸配合，球面动压簧座的平面结构上设有与所述的压簧尺寸配合盲孔结构，两件球面动压簧座分别与立杆压簧座和机架压簧座球面安装连接形成动配合，压簧顶靠在两件球面动压簧座的盲孔结构上。

与现有技术相比，本单向安全钳超速制动式矿车不用额外设置制动轨，一旦发生绞车牵引钢丝绳断绳或者脱钩的情况，飞车状态车轮的转速越来越快，在离心力作用下离心球沿传动轴径向方向移动带动传动套沿传动轴轴向方向移动牵拉叉形锁杆使锁销自锁孔内脱出，在驱动压簧的恢复弹力作用下，立杆绕连接轴逆时针转动，旋转过程中连接轴带动支杆向前方推移带动连杆前移，连杆继而推动动楔块沿动楔块的楔面前移使动楔块的直角边靠近道轨的侧面，当动楔块的直角边接触道轨侧面后动楔块继续前移进而带动安全钳支架整体沿左右方向设置的导向机构水平移动使定摩擦块的内侧面也接触道轨侧面，动楔块继续前移过程中通过动楔块直角边上的耐磨滑块和定摩擦块内侧面上的耐磨滑块与道轨两侧面之间的摩擦力将矿车制动在道轨上，实现本矿车的抱死停止状态，制动防跑车部件结构简单、成本低、便于安装与维护，特别适用于煤矿斜井运输作业。

附图说明

图1是本实用新型处于超速制动状态时的结构示意图；

图2是本实用新型处于正常行驶时的结构示意图；

图3是图2中制动防跑车装置局部放大图；

图4是图1中制动防跑车装置局部放大图；

图5是图3的A-A剖视图；

图6是图4的B-B剖视图；

图7是图3中C-C剖视图；

图8图7的D向视图；

图9图7的D向视图处于制动状态；

图10图3的F-F剖视图；

图11图3的G-G剖视图；

图12图8的H-H剖视图；

图13图8的L-L剖视图；

图14图8的K-K剖视图；

图15图8的M-M剖视图；

图16图8的N-N剖视图；

图17图5的P-P剖视图。

图中：1、车轮，2、齿圈，3、传动齿轮，4、机架，5、传动轴，6、定位法兰，7、离心杆，8、限位套，9、随动杆，10、传动套，11、离心球，12、叉形锁杆，12-1、锁销，13、铰接销，14、叉形锁杆定位调整螺钉，15、叉形锁杆定位压簧座，16、叉形锁杆定位压簧，17、立杆，17-1、锁孔，18、机架压簧座；19、球面动压簧座；20、驱动压簧；21、立杆压簧座；22、连接轴；23、支杆，24、连杆；25、动楔块；25-1、动楔块导板槽；26、安全钳支架；26-1、复位压簧，27、水平位置定位螺钉；28、双头螺栓；29、缓冲弹簧；30、定楔块；30-1、导板；31、定摩擦块，32、插销；33、钢球；34、弹簧；35、定位螺钉；36、道轨。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

如图1至图4所示，本单向安全钳超速制动式矿车包括制动防跑车部件，制动防跑车部件安装在矿车前进方向的机架4上，箭头方向为矿车前进方向。

所述的制动防跑车部件包括超速跑车信息采集装置、传动装置和安全钳制动装置。

如图5、图6所示，所述的超速跑车信息采集装置包括车轮1、齿圈2、传动齿轮3、传动轴5、传动套10、传动套轴向移动机构、叉形锁杆12和叉形锁杆弹性定位机构；齿圈2设置在车轮1的内侧面、且与车轮1同心设置；传动齿轮3固定安装在传动轴5的一端、并与齿圈2齿部配合并啮合；传动轴5通过轴承左右方向架设在机架4上，传动轴5上设有花键段；传动套10通过其内部设有的与传动轴5的花键段配合的内花键套接在传动轴5的花键段上、并与传动轴5的花键段形成滑动花键副，传动套10的端部设有叉形锁杆限位拨动台阶槽；传动套轴向移动机构包括定位法兰6、离心杆7、随动杆9、限位套8和离心 球11，定位法兰6同轴固定安装在传动轴5上靠近花键段的位置，限位套8设置在定位法兰6与传动套10之间，至少设置为两件的离心杆7一端分别相对于传动轴5中心对称铰接连接于定位法兰6、另一端分别与数量与离心杆7相同的离心球11连接，至少设置为两件的随动杆9一端分别对应两件离心杆7的位置铰接连接于传动套10、另一端分别铰接于两件离心杆7的杆体；叉形锁杆12中部通过铰接销13前后方向铰接在机架4上，如图17所示，叉形锁杆12位于车体内侧的一端设有叉形结构、且叉形结构卡套在传动套10的叉形锁杆限位拨动台阶槽内，叉形锁杆12位于车体外侧的一端是呈钩形结构的锁销12-1；叉形锁杆弹性定位机构设置在叉形锁杆12的杆体上，包括叉形锁杆定位压簧16、叉形锁杆定位压簧座15和叉形锁杆定位调整螺钉14，叉形锁杆定位压簧16一端定位顶靠在叉形锁杆12的杆体上、另一端定位顶靠在叉形锁杆定位压簧座15上、叉形锁杆定位压簧座15通过与机架4螺纹连接的叉形锁杆定位调整螺钉14与机架4连接。

所述的传动装置包括立杆17、连接轴22、支杆23和立杆驱动机构；如图7所示，上下方向设置的立杆17的下部与连接轴22的中间位置固定连接，立杆17的底部设有对应锁销12-1的锁孔17-1；连接轴22通过轴承左右方向水平架设在机架4上；支杆23对称设置为两件，支杆23的顶端固定安装在连接轴22的两端，两件支杆23的底端分别通过关节球轴承与前后方向水平设置的两个连杆24的后端铰接安装；立杆驱动机构包括驱动压簧20，驱动压簧20位于车体内侧的一端定位顶靠在立杆17的上部外侧端面上，驱动压簧20位于车体外侧的一端定位顶靠在机架4上。

如图7所示，所述的安全钳制动装置左右对称设置为两套，两套安全钳制动装置对应两条道轨36位于道轨36上方，安全钳制动装置包括安全钳支架26、定摩擦块组件和动摩擦块组件；安全钳支架26通过左右方向设置的导向机构活动安装在机架4的下方；定摩擦块组件和动摩擦块组件分别对应道轨36的侧面位置相对设置在道轨36的两侧，定摩擦块组件包括定摩擦块31，定摩擦块31平行于道轨36设置、并通过水平设置的双头螺栓28安装在安全钳支架26上，定摩擦块31面对道轨36侧面的内侧面上设有耐磨滑块；动摩擦块组件包括相互楔面配合的动楔块25和定楔块30，动楔块25是前小后大的楔形结构设置在定楔块30的内侧，动楔块25的直角边对应道轨36的外侧面设置、且动楔块25的直角边上设有耐磨滑块，动楔块25通过导向机构与定楔块30楔面配合，动楔块25可以沿其楔面在定楔块30上前后移动实现动楔块25的直角边靠近或远离道轨36，动楔块25的后端通过关节球轴承与连杆24的前端铰接安装；定楔块30的直角边通过水平设置的双头螺栓28安装在安全钳支架26上。

如图2、图3、图5、图8、图10所示，本矿车在被牵引钢丝绳牵引正常速度行驶时，锁销12-1卡入在锁孔17-1内，此时叉形锁杆定位压簧16处于释放状态、驱动压簧20处于压缩蓄力状态、动楔块25的直角边处于远离道轨36侧面的状态，实现本矿车正常行驶的非抱死状态。

如图1、图4、图6、图9所示，当牵引矿车组的钢丝绳断绳后，矿车组之间失去牵引力，飞车状态车轮1的转速越来越快，进而使齿圈2带动传动齿轮3及传动轴5逐渐高速旋转，传动轴5逐渐高速旋转的过程中离心球11在离心力的作用下逐渐向传动轴5的径向方向移动，离心球11移动过程中带动离心杆7翘起牵拉随动杆9带动传动套10在传动轴5的花键段上向外侧滑移，当矿车超过了设定的制动速度时传动套10克服叉形锁杆定位压簧16的弹力并通过叉形锁杆12压缩叉形锁杆定位压簧16，传动套10滑移过程中牵拉叉形锁杆12沿铰接销13的中心旋转使锁销12-1自锁孔17-1内脱出，立杆17失去约束，在驱动压簧20的释放弹力作用下，立杆17绕连接轴22中心逆时针旋转带动连接轴22周向逆时针旋转，旋转过程中连接轴22带动支杆23向前方推移带动连杆24前移，连杆24继而推动动楔块25沿动楔块25的楔面前移使动楔块25的直角边靠近道轨36的侧面，如图9所示，当动楔块25的直角边接触道轨36侧面后动楔块25继续前移进而带动安全钳支架26整体沿左右方向设置的导向机构水平移动使定摩擦块31的内侧面也接触道轨36侧面，动楔块25继续前移过程中通过动楔块25直角边上的耐磨滑块和定摩擦块31内侧面上的耐磨滑块与道轨36两侧面之间的摩擦力将矿车制动在道轨36上，实现本矿车的抱死停止状态；抱死停止状态需解除时，反方向推动立杆17使其绕连接轴22中心顺时针旋转带动连接轴22周向顺时针旋转、同时压缩驱动压簧20，连接轴22带动支杆23顺时针转动，支杆23通过关节球轴承拉动连杆24使动楔块25向车体内侧方向移动，动楔块25在动楔块导板25-1的约束下同时远离道轨36的侧面，另外，叉形锁杆12的锁销12-1在叉形锁杆定位压簧16的恢复弹力作用下推入立杆17的锁孔17-1中完成解除抱死停止状态。

为了防止本矿车在水平巷道正常速度行驶时锁销12-1因振动等原因非正常脱出锁孔17-1，作为本实用新型的进一步改进方案，如图4所示，所述的立杆17的上端设有向上延伸的延长手柄段；所述的制动防跑车部件还包括开关装置，如图11所示，开关装置包括平行车轮轴线方向穿接在立杆17的延长手柄段底部的插销32和对应设置在机架4上的定位孔；本矿车在水平巷道运输时，操作人员可以自前方向后方推动立杆17的延长手柄段使立杆17绕连接轴22中心顺时针旋转、动楔块25的直角边远离道轨36的侧面，当插销32对正机架4上的定位孔时将插销32插入机架4上的定位孔内即可实现立杆17的定位。

为了防止插销32在立杆17定位状态时因振动等原因非正常脱离机架4的定位孔，作为本实用新型的进一步改进方案，如图11所示，所述的插销32沿轴线方向间隔开有两圈梯形定位槽，所述的立杆17上对应位于靠近插销32尾部的梯形定位槽的位置开有螺孔，螺孔中自外向内依次设有定位螺钉35、弹簧34和钢球33，钢球33顶靠在插销32的梯形定位槽内；当立杆17定位状态时插销32处于插入状态，钢球33顶靠在位于靠近插销32尾部的梯形定位槽内；当立杆17非定位状态时插销32处于拔出状态，钢球33顶靠在位于靠近插销32头部的梯形定位槽内，可以防止插销32丢失。

为了减缓耐磨滑块对道轨36侧面的冲击力，进而实现防止耐磨滑块快速磨损、延长耐磨滑块的使用寿命，作为本实用新型的进一步改进方案，所述的定楔块30的直角边与安全钳支架26之间、定摩擦块31与安全钳支架26之间均设置缓冲弹簧29，缓冲弹簧29可以使作用在道轨36侧面上的摩擦力逐渐增大，进而实现防止耐磨滑块快速磨损。

为了保证定楔块30和定摩擦块31在缓冲弹簧29的作用下不发生偏转地稳固水平移动，作为本实用新型的进一步改进方案，如图12、图13、图15、图16所示，所述的定楔块30和定摩擦块31的前后两端与安全钳支架26之间均设有互相配合的导向机构。

为了实现制动复位后安全钳支架26自动复位，进而实现防止耐磨滑块快速磨损，作为本实用新型的进一步改进方案，如图8、图9、图10所示，所述的机架4上对应安全钳支架26的外侧端的位置设有复位压簧26-1，复位压簧26-1一端定位顶靠在机架4上、另一端定位顶靠在安全钳支架26的外侧端上；制动状态时动楔块25前移过程中带动安全钳支架26整体沿左右方向设置的导向机构水平移动使定摩擦块31的内侧面也接触道轨36侧面，此时复位压簧26-1处于压缩状态，当制动解除时动楔块25后移，安全钳支架26在复位压簧26-1的复位弹力作用下整体水平移动复位。

为了实现便于调节间隙使动楔块25的直角边和定摩擦块31的内侧面与道轨36两侧面之间的间隙相同，进而实现更好的制动效果，作为本实用新型的进一步改进方案，如图8、图9、图10所示，所述的机架4上对应安全钳支架26的外侧端的位置还设有水平位置定位螺钉27，水平位置定位螺钉27与机架4螺纹连接、且水平位置定位螺钉27与机架4之间设有锁紧螺母；通过调整安全钳支架26左右两端的水平位置定位螺钉27的伸出长度并通过锁紧螺母锁定，可以方便调整安全钳支架26的左右水平位置，进而实现便于调节两件动楔块25与道轨36两侧面之间的间隙。

所述的动楔块25与定楔块30楔面配合的导向机构可以是设置在安全钳支架26上的对 连杆24进行导向的导向孔，也可以是直接设置在动楔块25和定楔块30上的导向槽和导向键，由于后者可以使动楔块25与定楔块30楔面配合移动更准确、且后者更容易控制动楔块25在竖直方向上的位移，因此优选后者，即，作为本实用新型的优选方案，所述的动楔块25和定楔块30上设置有互相配合的导向槽和导向键。

作为本实用新型动楔块25和定楔块30上互相配合的导向槽和导向键的一种实施方式，如图14所示，所述的动楔块25的顶平面和底平面上均设有与其楔面平行设置的动楔块导板槽25-1，所述的定楔块30的顶平面和底平面上均设有与其安装连接的、与楔面平行设置的导板30-1，导板30-1对应动楔块导板槽25-1的位置设有弯折并嵌入动楔块导板槽25-1中的折弯边，导板30-1和动楔块导板槽25-1的设置可以保证动楔块25和定楔块30沿楔面始终保持接触并能相对运动。

作为本实用新型传动装置的立杆驱动机构的一种实施方式，如图3、图4所示，所述的立杆驱动机构还包括立杆压簧座21、机架压簧座18和球面动压簧座19；立杆压簧座21固定安装在立杆17上，机架压簧座18对应立杆压簧座21固定安装在机架4上，立杆压簧座21和机架压簧座18互相对应的面均设置成球面凹窝结构；球面动压簧座19是半球型结构，其球面结构的尺寸与立杆压簧座21和机架压簧座18的球面凹窝结构尺寸配合，球面动压簧座19的平面结构上设有与所述的驱动压簧20尺寸配合盲孔结构，两件球面动压簧座19分别与立杆压簧座21和机架压簧座18球面安装连接形成动配合，驱动压簧20顶靠在两件球面动压簧座19的盲孔结构上。

本单向安全钳超速制动式矿车不用额外设置制动轨，一旦发生绞车牵引钢丝绳断绳或者脱钩的情况，飞车状态车轮1的转速越来越快，在离心力作用下离心球11沿传动轴5径向方向移动带动传动套10沿传动轴5轴向方向移动牵拉叉形锁杆12使锁销12-1自锁孔17-1内脱出，在驱动压簧20的恢复弹力作用下，立杆17绕连接轴22逆时针转动，旋转过程中连接轴22带动支杆23向前方推移带动连杆24前移，连杆24继而推动动楔块25沿动楔块25的楔面前移使动楔块25的直角边靠近道轨36的侧面，当动楔块25的直角边接触道轨36侧面后动楔块25继续前移进而带动安全钳支架26整体沿左右方向设置的导向机构水平移动使定摩擦块31的内侧面也接触道轨36侧面，动楔块25继续前移过程中通过动楔块25直角边上的耐磨滑块和定摩擦块31内侧面上的耐磨滑块与道轨36两侧面之间的摩擦力将矿车制动在道轨36上，实现本矿车的抱死停止状态，制动防跑车部件结构简单、成本低、便于安装与维护，特别适用于煤矿斜井运输作业。