斜巷自动防跑矿车及其防跑制动方法与流程

1.本发明涉及一种斜巷自动防跑矿车及其防跑制动方法，属于煤矿井下斜巷运输领域。


背景技术：

2.在煤矿生产中，矿井运输事故时有发生，而斜巷跑车是其中的一种多发性事故,已成为威胁煤矿安全生产的“五大灾害”之一。斜巷防跑车装置作为防止跑车事故发生的重要设备，其安全可靠性一直是研究重点。尽管目前防跑车装置种类较多，但现有的防跑车装置均不同程度的存在各种安全隐患，造成难以控制的跑车事故频发，严重制约了轨道运输的运输效率，对井下工作人员的人身安全产生严重影响。
3.目前，几乎所有的矿井斜巷轨道运输都采用“一坡三挡”防跑车装置，“一坡三挡”防跑车装置只能被动防止跑车事故的发生，而不能彻底杜绝跑车事故，且安全可靠性不够。


技术实现要素：

4.本发明针对现有技术的不足，提供一种斜巷自动防跑矿车，实现斜巷运输车辆的主动防护。使有发生跑车事故的可能情况从源头上消除，这是改善斜巷串车运输安全保护技术的有效途径。
5.为实现上述的技术目的，本发明将采取如下的技术方案：一种斜巷自动防跑矿车，包括矿车本体，矿车本体能够通过车轮沿着斜巷导轨运行，所述的矿车本体与斜巷导轨之间设置有防跑离合机构；所述的防跑离合机构包括限速感应装置、防跑抓捕装置以及阻车器；其中：所述的限速感应装置，能够感测到车轮速度，并在车轮速度达到预设的极限速度时，能够向防跑抓捕装置的驱动机构发出触发信号；所述的防跑抓捕装置，包括抓捕组件、驱动机构以及制动绞车，驱动机构以及制动绞车均固定安装在矿车本体上；所述抓捕组件包括四个连接端，分别为第一连接端、第二连接端、第三连接端、第四连接端；抓捕组件通过第一连接端定位安装在矿车本体上，通过第二连接端与驱动机构的动力输出端连接，通过第三连接端与制动绞车的制动钢丝绳连接，并能够通过第四连接端与阻车器离合；所述的阻车器，安装在斜巷导轨上；当矿车本体沿着轨道正常运行时，所述驱动机构处于制停状态；所述抓捕组件与阻车器之间处于分离状态；所述制动绞车预设有制动力，并通过制动钢丝绳与抓捕组件连接；当矿车本体沿着斜巷导轨运行异常，并通过限速感应装置向驱动机构发出触发信号时，所述驱动机构在接收到触发信号后启动，并通过动力输出端推动抓捕组件绕着第一连接端的轴线旋转，直至第四连接端落在阻车器的正前方，能够与阻车器扣合；抓捕组件与
阻车器扣合后，和抓捕组件相连的制动钢丝绳在制动绞车预设的制动力作用下，能够紧紧拉住矿车本体，促使矿车本体按照与预设的制动力对应的减速度制停。
6.优选地，所述的驱动机构为直线作动器；所述的限速感应装置包括转速触发器以及链轮传动机构；链轮传动机构包括主动链轮、从动链轮以及沿着主动链轮、从动链轮绕行的链条；主动链轮固定在车轮的转轴上，从动链轮与转速触发器的动力输入端连接；当车轮车轴的转速达到车轮预设的极限速度对应的转速时，经链轮传动机构传动至转速触发器时，能够通过转速触发器向防跑抓捕装置的驱动机构发出触发信号。
7.优选地，所述转速触发器的安装座通过张紧螺栓安装在矿车车体上；通过调整张紧螺栓，能够调整转速触发器的动力输入端相对于车轮转轴的距离，从而实现链条张紧度的调整。
8.优选地，所述的驱动机构为液压驱动系统，包括油箱、油缸以及液压系统油路；所述的限速感应装置包括阀触发器以及链轮传动机构；链轮传动机构包括主动链轮、从动链轮以及沿着主动链轮、从动链轮绕行的链条；主动链轮固定在车轮的转轴上，从动链轮与阀触发器的动力输入端连接；当车轮车轴的转速达到车轮预设的极限速度对应的转速时，经链轮传动机构传动至阀触发器时，阀触发器的换向阀打开，油缸的液压系统油路打开，此时，油缸的有杆腔中的液压油经过阀组泄压回到油箱，同时油缸的无杆腔中的压缩弹簧在没有油压的情况下释放，油缸的活塞杆伸出，带动抓捕组件作动，直至抓捕组件的第四连接端落在阻车器的正前方。
9.优选地，所述的抓捕组件包括中空法兰轴、抓捕钩；其中：所述的中空法兰轴，在外壁设置有转动部以及摆臂，中空法兰轴通过转动部可旋转地安装在矿车本体上，并通过摆臂与直线作动器的动力输出端连接；所述的抓捕钩，包括固定端以及钩体；抓捕钩的固定端嵌装在中空法兰轴的法兰内，而钩体则在直线作动器的动力驱动下，能够与阻车器离合；制动钢丝绳的一端缠绕在制动绞车上，另一端依次穿过中空法兰轴、抓捕钩内所设的挡块后，通过锁紧件与所述的挡块固定；所述的第一连接端为中空法兰轴的转动部，所述的第二连接端为中空法兰轴的摆臂；所述的第三连接端为抓捕钩内所设的挡块；所述的第四连接端为钩体。
10.优选地，所述的斜巷导轨包括两条，每条斜巷导轨均由若干根轨道连续铺设而成，且相邻两根轨道之间均通过道夹板连接；两条斜巷导轨对应位置处的道夹板之间，均安装有一个阻车器；或者两条斜巷导轨对应位置处的道夹板外侧，均各自安装有一个阻车器。
11.本发明的另一个技术目的时提供一种上述的斜巷自动防跑矿车的防跑制动方法，包括以下步骤：（1）斜巷自动防跑矿车沿着斜巷导轨运行过程中，通过链轮传动机构将斜巷自动防跑矿车的运行速度转换为对应的转速，同步传递给限速触发器；（2）当斜巷自动防跑矿车沿着斜巷导轨向下运行，且运行速度超过预设的极限速度时，限速触发器通过链轮传动机构传递来的转速将达到限速触发器的触发转速，促使限速触发器朝向防跑抓捕装置的驱动机构发出触发信号；
（3）驱动机构在接收到触发信号后启动，通过动力输出端推动抓捕组件绕着第一连接端的轴线旋转，直至第四连接端落在阻车器的正前方，能够与阻车器扣合；抓捕组件与阻车器扣合后，和抓捕组件相连的制动钢丝绳在制动绞车预设的制动力作用下，能够紧紧拉住矿车本体，促使矿车本体按照与预设的制动力对应的减速度制停。
12.优选地，所述的驱动机构为直线作动器，所述限速触发器为转速触发器；所述的抓捕组件包括中空法兰轴、抓捕钩；步骤（3）中，直线作动器启动后，直线作动器的动力输出端伸出，带动中空法兰轴上的摆臂，使得中空法兰轴绕轴向下旋转，抓捕钩在中空法兰轴的带动下，也跟着向下旋转，并落在了处于斜巷自动防跑矿车前行端的阻车器的正前方，当抓捕钩抓住阻车器时，和抓捕钩相连的制动钢丝绳在制动绞车预设的制动力下，紧紧拉住斜巷自动防跑矿车的制动车；在预设的制动力的作用下，按照预定的减速度，将与斜巷自动防跑矿车的制动车串联的所有矿车缓缓停下。
13.优选地，所述的驱动机构为直线作动器，所述的抓捕组件包括中空法兰轴、抓捕钩；步骤（3）中，所述的驱动机构为液压驱动系统，包括油箱、油缸以及液压系统油路；所述限速触发器为阀触发器；步骤（3）中，当车轮车轴的转速达到车轮预设的极限速度对应的转速时，经链轮传动机构传动至阀触发器时，阀触发器的换向阀打开，油缸的液压系统油路打开，此时，油缸的有杆腔中的液压油经过阀组泄压回到油箱，同时油缸的无杆腔中的压缩弹簧在没有油压的情况下释放，油缸的活塞杆伸出，带动抓捕组件作动，直至抓捕组件的第四连接端落在阻车器的正前方，当抓捕钩抓住阻车器时，和抓捕钩相连的制动钢丝绳在制动绞车预设的制动力下，紧紧拉住斜巷自动防跑矿车的制动车；在预设的制动力的作用下，按照预定的减速度，将与斜巷自动防跑矿车的制动车串联的所有矿车缓缓停下。
14.根据上述的技术方案，相对于现有技术，本发明具有如下的优点：本发明针对斜巷运输的需求，提供一种特定结构形式的防跑离合机构，其首先设置有限速感应装置，以在车辆超速时发出触发信号，通过驱动机构带动刚性的抓捕组件旋转以与阻车器扣合，确定了矿车车体制停位点；然后，为减少甚至消除矿车制停过程中的刚性冲击，本发明采用了与抓捕组件联动的制动绞车，使得矿车车体在制动钢丝绳（与制动绞车连接）的柔性拉扯下，能够按照预设的制动力（通过制动绞车施加）减速，直至矿车车体在斜巷导轨上制停，由此可知，本发明实现了斜巷运输车辆的主动防护，从根源上消除跑车事故的发生，改善斜巷运输的安全。
附图说明
15.图1是本发明实施例1所述的斜巷自动防跑矿车的结构示意图；图2是本发明实施例1所述的斜巷自动防跑矿车（防跑抓捕装置位置处局部剖视，且抓捕组件与阻车器分离）的结构示意图。
16.图3是本发明实施例1所述的斜巷自动防跑矿车（防跑抓捕装置位置处局部剖视，且抓捕组件与阻车器扣合）的结构示意图。
17.图4是图1的（防跑抓捕装置位置处局部剖视）的左视图。
18.图5是图3的（防跑抓捕装置位置处局部剖视）的左视图。
19.图1至5中：1.轨道；2.车轮；3.张紧螺栓；4.链轮传动机构；41.链条；42.主动链轮；43.从动链轮；5
‑
1.转速触发器；6.固定销轴；7
‑
1.直线作动器；8.中空法兰轴；9.销轴；10.
抓捕钩；11.制动钢丝绳；12.螺母；13.制动绞车；14.道夹板；15.道夹板螺栓；16.阻车器；图6是本发明实施例2所述的斜巷自动防跑矿车（抓捕组件与阻车器分离）的结构示意图；图7是图6的左视图；图8是本发明实施例2所述的斜巷自动防跑矿车（抓捕组件与阻车器扣合）的结构示意图；图9是图8的左视图；图6至9中：1.轨道；2.车轮；3.张紧螺栓；4.链轮传动机构；5
‑
2.阀触发器；6.固定销轴；7
‑
2.油缸；8.中空法兰轴；9.销轴；10.抓捕钩；11. 制动钢丝绳；12.螺母；13.制动绞车；14.道夹板；15.道夹板螺栓；16. 阻车器；17. 油箱。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
21.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)。
22.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。另外，出于方便说明的目的，垂向、横向与纵向为两两垂直的方向，垂向上的两个方向分别为上下方向。
23.实施例1如图1至5所示，本发明所述的斜巷自动防跑矿车，包括矿车本体，矿车本体能够通过车轮沿着斜巷导轨运行，所述的矿车本体与斜巷导轨之间设置有防跑离合机构；所述的防跑离合机构包括限速感应装置、防跑抓捕装置以及阻车器；由此可知，制动车在出现跑车
趋势的瞬间，就能即刻向防跑抓捕装置的驱动机构发出触发信号，以实现防跑抓捕装置制动停车的即时性，防止事故的发生，避免人员事故和财产损失。
24.所述的限速感应装置，能够感测到车轮速度，并在车轮速度达到预设的极限速度时，能够向防跑抓捕装置的驱动机构发出触发信号；本发明中，所述的限速感应装置包括转速触发器以及链轮传动机构；链轮传动机构包括主动链轮、从动链轮以及沿着主动链轮、从动链轮绕行的链条；主动链轮固定在车轮的转轴上，从动链轮与转速触发器的动力输入端连接；当车轮车轴的转速达到车轮预设的极限速度对应的转速时，经链轮传动机构传动至转速触发器时，能够通过转速触发器向防跑抓捕装置的驱动机构发出触发信号。为实现链条张紧度的调整，提高链轮传动机构的可靠性，本发明所述转速触发器的安装座通过张紧螺栓安装在矿车车体上；通过调整张紧螺栓，能够调整转速触发器的动力输入端相对于车轮转轴的距离，即可实现链条张紧度的调整。另外，本发明还可以通过链轮传动比的配对组合，改变取速比，调节转速触发器的触发速度。
25.所述的防跑抓捕装置，包括抓捕组件、驱动机构以及制动绞车，驱动机构以及制动绞车均固定安装在矿车本体上，且所述的驱动机构为直线作动器；其中：所述抓捕组件包括四个连接端，分别为第一连接端、第二连接端、第三连接端、第四连接端；抓捕组件通过第一连接端定位安装在矿车本体上，通过第二连接端与驱动机构的动力输出端连接，通过第三连接端与制动绞车的制动钢丝绳连接，并能够通过第四连接端与阻车器离合；具体地，所述的抓捕组件包括中空法兰轴、抓捕钩；所述的中空法兰轴，在外壁设置有转动部以及摆臂，中空法兰轴通过转动部可旋转地安装在矿车本体上，并通过摆臂与直线作动器的动力输出端连接；所述的抓捕钩，包括固定端以及钩体；抓捕钩的固定端嵌装在中空法兰轴的法兰内，而钩体则在直线作动器的动力驱动下，能够与阻车器离合；制动钢丝绳的一端缠绕在制动绞车上，另一端依次穿过中空法兰轴、抓捕钩内所设的挡块后，通过锁紧件与所述的挡块固定；因此，上述的第一连接端为中空法兰轴的转动部，上述的第二连接端为中空法兰轴的摆臂；上述的第三连接端为抓捕钩内所设的挡块；上述的第四连接端为钩体。
26.所述的阻车器，安装在斜巷导轨上；所述的斜巷导轨包括两条，每条斜巷导轨均由若干根轨道连续铺设而成，且相邻两根轨道之间均通过道夹板用道夹板螺栓连接固定；两条斜巷导轨对应位置处的道夹板之间，均安装有一个阻车器，则可以保证沿斜巷导轨的全行程都在制动范围内。
27.当矿车本体沿着轨道正常运行（由钢丝绳牵引驱动）时，所述驱动机构处于制停状态；所述抓捕组件与阻车器之间处于分离状态；所述制动绞车预设有制动力，并通过制动钢丝绳与抓捕组件连接；当矿车本体沿着斜巷导轨运行异常（如：牵引钢丝绳意外脱落或断裂，矿车在斜巷导轨上受重力影响加速下滑），并通过限速感应装置向驱动机构发出触发信号时，所述驱动机构在接收到触发信号后启动，并通过动力输出端推动抓捕组件绕着第一连接端的轴线旋转，直至第四连接端能够与阻车器扣合；在抓捕组件绕着第一连接端的轴线旋转的过程中，逐步克服制动绞车的预设制动力，直至矿车本体在制动绞车预设的制动力作用下，通过制动钢丝绳的拉动缓慢制停。
28.根据上述的斜巷自动防跑矿车，本发明可以提供一种斜巷自动防跑矿车的防跑制
动方法，包括以下步骤：（1）斜巷自动防跑矿车沿着斜巷导轨运行过程中，将通过链轮传动机构将斜巷自动防跑矿车的运行速度转换为对应的转速，同步传递给转速触发器；（2）当斜巷自动防跑矿车沿着斜巷导轨向下运行，且运行速度超过预设的极限速度时，转速触发器通过链轮传动机构传递来的转速将达到转速触发器的触发转速，促使转速触发器朝向防跑抓捕装置的驱动机构发出触发信号；（3）驱动机构在接收到触发信号后启动，通过动力输出端推动抓捕组件绕着第一连接端的轴线旋转，直至第四连接端能够与阻车器扣合；在抓捕组件绕着第一连接端的轴线旋转的过程中，逐步克服制动绞车的预设制动力，直至矿车本体在制动绞车预设的制动力作用下，通过制动钢丝绳的拉动缓慢制停。
29.优选地，所述的驱动机构为直线作动器，所述的抓捕组件包括中空法兰轴、抓捕钩；步骤（3）中，直线作动器启动后，直线作动器的动力输出端伸出，带动中空法兰轴上的摆臂，使得中空法兰轴绕轴向下旋转，抓捕钩在中空法兰轴的带动下，也跟着向下旋转，并落在了处于斜巷自动防跑矿车前行端的阻车器的正前方，当抓捕钩抓住阻车器时，和抓捕钩相连的制动钢丝绳在制动绞车预设的制动力下，紧紧拉住斜巷自动防跑矿车的制动车；在预设的制动力的作用下，按照预定的减速度，将与斜巷自动防跑矿车串联的所有矿车缓缓停下。
30.实施例2本实施例与实施例1的不同，在于采用了不同结构形式的驱动机构、限速感应装置以及不同布置形式的阻车器，其余部件与实施例1皆采用相同的结构形式，在此不再赘述。仅就上述提及的区别之处予以详细阐述，具体如下：如图6
‑
9所示，本实施例中，所述的驱动机构为液压驱动系统，包括油箱、油缸以及液压系统油路；所述的限速感应装置包括阀触发器以及链轮传动机构。
31.链轮传动机构包括主动链轮、从动链轮以及沿着主动链轮、从动链轮绕行的链条；主动链轮固定在车轮的转轴上，从动链轮与阀触发器的动力输入端连接；根据实际运行工况来设定该工况下的实际极限速度，通过链轮（齿轮）副调整或定制阀触发器的触发速度。
32.油缸一端通过固定销轴固定在制动车上，另一端通过销轴和中空法兰轴上的摆臂连接在一起。
33.阀触发器的触发是有旋转方向的，制动车在斜巷轨道向上运行时，没有速度触发功能。在制动车在斜巷轨道向下运行速度超过制动车的极限速度时，通过链轮（齿轮）副传递给阀触发器的速度正好达到了阀触发器的触发速度，这时将阀触发器上的换向阀被触发器打开，将液压系统油路打开。
34.阀触发器将其上的换向阀打开后，油缸的有杆腔中的液压油经过阀组泄压回到油箱，同时油缸无杆腔中的压缩弹簧在没有油压的情况下释放，油缸伸出，带动中空法兰轴上的摆臂，使得中空法兰轴绕轴向下旋转，抓捕钩在中空法兰轴的带动下，也跟着向下旋转落在了安装在道夹板的阻车器的正前方，当抓捕钩抓住阻车器时，和抓捕钩相连的制动钢丝绳在制动绞车预设的制动力下，紧紧拉住制动车，在制动力的作用下，按照预定的减速度，将制动车缓缓停下。
35.本实施例中，所述的阻车器安装在道夹板的外侧，这样的设置方式相对于实施例1
而言，更具有广阔的应用场景，尤其适用于在既有斜巷导轨之间已经布置安装有其他机构而不利于增加实施例1中的跨导轨式阻车器。