CN105600697A - 千米深井提升机浮动式盘式制动器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种千米深井提升机浮动式盘式制动器，包括制动盘、主盘体、副盘体和浮动式结构，主盘体包括机械制动单元和状态监测单元，机械制动单元包括闸瓦B、衬板B、压套、压板、螺钉、制动油缸筒体、制动活塞、T形活塞、碟形弹簧组件和缸盖，状态监测单元包括压力传感器、碟簧座传感器和电涡流传感器，副盘体包括闸瓦A和衬板A，浮动式结构包括滑动销轴、弹簧和支架。本发明能够动态监测闸瓦与制动盘之间的制动正压力和间隙、闸瓦磨损量和碟形弹簧疲劳断裂状态，同时可以实时自动补偿闸瓦磨损和自对正制动盘。

Description

千米深井提升机浮动式盘式制动器
技术领域
本发明涉及一种适用于千米深井提升的浮动式盘式制动器。
背景技术
煤炭是我国的主导能源，约63％能源直接或者间接来源于煤炭，但国内53％的煤炭资源深埋在千米地层以下，煤炭采挖必须采用超深立井提升***进行，这种超深立井提升***由提升机、提升容器、提升钢丝绳、盘式制动***等组成。
提升机担负着提升煤炭、矿石、下放材料、升降人员和设备等重要任务，矿井提升机能否在正常运行以及紧急情况下安全可靠的制动，直接影响煤矿生产的安全性和矿工的生命安全。提升机盘式制动器是矿山提升装备的关键制动部件，其制动力、闸瓦间隙和磨损、碟簧疲劳断裂、安装偏差等直接影响提升机盘式制动器的安全可靠制动性能。高安全性和高可靠性的盘式制动器是深井高速大惯量提升机安全生产的重要保障，研究制动力矩大、制动响应快、可靠性高的盘式制动器为深井高速大惯量提升机安全、可靠运行提供重要保障。目前，多数矿井提升机制动器为对称安装，两侧单独加载，易导致两侧制动盘受力不均和两侧闸瓦的不均匀磨损，进而易导致盘式制动装置的过早失效。
有关矿井提升机盘式制动器装置包括：专利号为200810155643.8公开的一种监测制动正压力的盘式制动器，通过碟簧座传感器监测制动正压力，不能实时监测闸瓦磨损量和动态监测疲劳断裂状态；专利号为200910025508.6公开的一种提升机可靠性盘式制动器，采用两油腔式结构，其中侧压油腔油液用于监测制动正压力，测压腔高压油液的可压缩性会导致闸瓦制动过程中对压力传递的滞后性；专利号为201510584071.5公开的一种磁场调控摩擦的磁摩耦合提升机盘式制动器，采用摩擦和磁力两种耦合制动方式对制动盘施加正压力，但并不能实时监测闸瓦磨损量和碟形弹簧疲劳断裂特性；专利号为201020555843.5公布的一种矿用提升机盘式制动器状态监测装置，用于在线监测矿井提升机盘式制动器正压力、闸瓦间隙和碟形弹簧的疲劳断裂失效，但并不能对闸瓦磨损等故障状态实行自动补偿。同时，上述专利均不具有浮动式结构，而是采用制动盘两侧对称单独安装盘式制动器，导致制动盘两侧面受力不均，进而导致对称盘式制动器闸瓦的不均匀磨损，降低盘式制动器的可靠性和使用寿命。因此，集监测和实时调控于一体的高可靠性浮动式盘式制动装置还是空白。
因此，研制一种集监测闸瓦与制动盘之间的制动正压力和间隙、闸瓦磨损量和碟形弹簧疲劳断裂状态，并能够实时自对正制动盘和自动补偿闸瓦磨损的高可靠性浮动式盘式制动装置，对避免因制动失灵造成的冲撞井口设备、坠罐和人员伤亡等安全事故具有重要意义。
发明内容
发明目的：本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种结构紧凑、功能齐全、易操作的千米深井提升机浮动式盘式制动器，能够动态监测闸瓦与制动盘之间的制动正压力和间隙、闸瓦磨损量和碟形弹簧疲劳断裂状态，同时可以实时自动补偿闸瓦磨损和自对正制动盘。
为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：一种千米深井提升机浮动式盘式制动器，包括制动盘，还包括主盘体、副盘体和浮动式结构；
所述主盘体包括机械制动单元和状态监测单元，机械制动单元包括闸瓦B、衬板B、压套、压板、螺钉、制动油缸筒体、制动活塞、T形活塞、碟形弹簧组件和缸盖，状态监测单元包括压力传感器、碟簧座传感器和电涡流传感器，闸瓦B一侧贴近制动盘一侧，闸瓦B另一侧设有衬板B，压套套装在闸瓦B和衬板B上，压套与闸瓦B通过螺钉连接，衬板B中部设有阶梯孔，阶梯孔紧靠闸瓦B一端嵌有压板，制动活塞头端嵌入阶梯孔内，压板、衬板和制动活塞通过沉头螺钉固定在一起，制动油缸筒体套装在制动活塞上，电涡流传感器安装于制动油缸筒体两侧，制动油缸筒体与制动活塞之间形成制动油腔，制动油缸筒体开设与制动油腔开连通的注油口，T形活塞头端嵌入制动活塞尾端凹槽内，压力传感器设置在T形活塞头端凹槽内，T形活塞中部设有出线通孔，碟形弹簧组件和缸盖套装在T形活塞的活塞环上，碟形弹簧组件一端顶住T形活塞头端的活塞环台肩，缸盖与制动油缸筒体通过螺纹连接，通过缸盖将碟簧座传感器压紧在碟形弹簧组件另一端；
所述副盘体包括闸瓦A和衬板A，闸瓦A一侧贴近制动盘另一侧，闸瓦A另一侧设有衬板A，衬板A与闸瓦A之间通过螺钉A连接；
所述浮动式结构包括滑动销轴、弹簧和支架，支架设置在衬板A与制动油缸筒体之间，滑动销轴中部与支架通孔间隙配合，衬板A与滑动销轴一端固定，制动油缸筒体与滑动销轴另一端固定，弹簧置于支架与衬板A之间。
进一步的，所述制动活塞中部与制动油缸筒体之间设有Y型密封圈，制动活塞尾端与制动油缸筒体之间设有O型密封圈。
进一步的，所所述滑动销轴两端分别穿过衬板A和制动油缸筒体，在衬板A和制动油缸筒体两侧的滑动销轴上均设有弹簧垫圈、螺母和定位轴肩，通过弹簧垫圈、螺母和定位轴肩压紧衬板A和制动油缸筒体。
进一步的，所所述滑动销轴的数量至少为3个，每个滑动销轴中心线到制动油缸筒体中心线之间的距离均相等，相邻两个滑动销轴中心线与制动油缸筒体中心线之间的连线夹角均为30°。
有益效果：本发明专利提出一种千米深井提升机浮动式盘式制动器，具有能够自对正制动盘和自动补偿闸瓦磨损的浮动式结构，使得制动盘与主、副盘体之间的受力均衡和避免不均匀磨损；制动活塞与T形活塞通过刚性的压力传感器连接，使得碟形弹簧对制动活塞的加载动作快、可靠性高；能够动态实时监测闸瓦与制动盘之间的制动正压力和间隙、闸瓦磨损量和碟形弹簧疲劳断裂状态，实现了集监测和实时调控于一体的高可靠性浮动式盘式制动装置。
附图说明
图1为本浮动式制动器的主视图；
图2为图1的A-A剖视图；
图3为图1的B-B局部剖视图；
图4为本浮动式制动器的安装示意图；
图5为压力传感器的安装示意图。
图中：衬板A—1；闸瓦A—2；制动盘—3；压套—4；衬板B—5；闸瓦B—6；注油口—7；制动油腔—8；O型密封圈—9；制动油缸筒体—10；碟形弹簧组件—11；缸盖—12；碟簧座传感器—13；活塞环—14；T形活塞—15；出线通孔—16；压力传感器—17；沉头螺钉—18；压板—19；Y型密封圈—20；制动活塞—21；螺钉—22；螺母—23；滑动销轴—24；弹簧垫圈—25；支架—26；弹簧—27；三通管接头—28；无缝钢管—29；电涡流传感器—30；传感器引线—31。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
如图1至5所示，本发明的一种千米深井提升机浮动式盘式制动器，包括制动盘3，还包括主盘体、副盘体和浮动式结构。
所述主盘体包括机械制动单元和状态监测单元，机械制动单元包括闸瓦B6、衬板B5、压套4、压板19、螺钉22、制动油缸筒体10、制动活塞21、T形活塞15、碟形弹簧组件11和缸盖12，状态监测单元包括压力传感器17、碟簧座传感器13和电涡流传感器30。闸瓦B6一侧贴近制动盘3一侧，闸瓦B6另一侧设有衬板B5，压套4套装在闸瓦B6和衬板B5上，压套4与闸瓦B6通过螺钉22连接，衬板B5中部设有阶梯孔，阶梯孔紧靠闸瓦B6一端嵌有压板19，制动活塞21头端嵌入阶梯孔内，压板19、衬板B5和制动活塞21通过沉头螺钉18固定在一起。制动油缸筒体10套装在制动活塞21上，制动活塞21中部与制动油缸筒体10之间设有Y型密封圈20，制动活塞21尾端与制动油缸筒体10之间设有O型密封圈9，用于高压油液的密封，电涡流传感器30安装于制动油缸筒体10两侧，制动油缸筒体10与制动活塞21之间形成制动油腔8，制动油缸筒体10开设与制动油腔8连通的注油口7，注油口7通过无缝钢管29和三通管接头28与液压站相连。T形活塞15头端嵌入制动活塞21尾端凹槽内，T形活塞15头端根据压力传感器17外形设置四个凹槽，压力传感器17设置在T形活塞15头端凹槽内，T形活塞15中部设有出线通孔16，用于引出压力传感器17的传感器引线31。碟形弹簧组件11和缸盖12套装在T形活塞15的活塞环14上，碟形弹簧组件11一端顶住T形活塞15头端的活塞环台肩，缸盖12与制动油缸筒体10通过螺纹连接，通过缸盖12将碟簧座传感器13压紧在碟形弹簧组件11另一端。
工作时，制动活塞21将制动正压力传递到压力传感器17上，压力传感器17将制动正压力转变为电信号通过引线由出现通孔16引出，传递到计算机，实现对制动正压力的实时监测；碟形弹簧组件11产生的压力作用于碟簧座传感器13，进而引起碟簧座传感器13产生形变，通过贴于碟簧座传感器13内侧的应变片将信号传递至计算机，从而实现对碟形弹簧组件11变形参数的实时监测；运用安装于制动油缸筒体10两侧的电涡流传感器30可以监测制动油缸与衬板B5之间的距离变化，通过分析该距离的变化以及两侧两个传感器测得的数据差异可以得出闸瓦6和衬板B5的运动情况，进而实时监测闸瓦-制动盘间隙以及闸瓦磨损情况。
所述副盘体包括闸瓦A2和衬板A1，闸瓦A2一侧贴近制动盘3另一侧，闸瓦A2另一侧设有衬板A1，衬板A1用于固定闸瓦A2，衬板A1与闸瓦A2之间通过螺钉A22连接。
所述浮动式结构包括滑动销轴24、弹簧27和支架26，支架26设置在衬板A1与制动油缸筒体10之间，滑动销轴24的数量至少为3个，每个滑动销轴24中心线到制动油缸筒体10中心线之间的距离均相等，相邻两个滑动销轴24中心线与制动油缸筒体10中心线之间的连线夹角均为30°。滑动销轴24中部与支架26通孔间隙配合，衬板A1与滑动销轴24一端固定，制动油缸筒体10与滑动销轴24另一端固定，弹簧27置于支架26与衬板A1之间。本实施例中，所述滑动销轴24两端分别穿过衬板A1和制动油缸筒体10，在衬板A1和制动油缸筒体10两侧的滑动销轴24上均设有弹簧垫圈25、螺母23和定位轴肩，通过弹簧垫圈25、螺母23和定位轴肩压紧衬板A1和制动油缸筒体10。
本发明千米深井提升机浮动式盘式制动器的施闸和松闸动作的步骤如下：
施闸动作：制动油腔8高压油液通过注油口7回油，处于压缩状态的碟形弹簧11一方面迅速动作，经由活塞环14、T形活塞15、压力传感器17、制动活塞21和衬板B5，推动闸瓦B6贴向制动盘3一侧面；处于压缩状态的碟形弹簧11另一方面依次作用于碟簧座传感器25和缸盖12，推动与缸盖12螺纹连接的制动油缸筒体10远离制动盘3一侧，从而在推力作用下，滑动销轴24随制动油缸筒体10向制动盘3一侧移动，进而压缩置于衬板A1与支架26之间的弹簧27，并带动衬板A1和闸瓦A2贴向制动盘3另一侧面。随着主盘体的闸瓦B6和副盘体的闸瓦A2贴向制动盘3直至间隙为零，且闸瓦A2、闸瓦B6与闸盘之间的压力达到设定值时，制动盘3因制动正压力作用产生相应的制动力矩，使得制动盘3因摩擦制动作用而停止，实现了施闸动作过程。简而言之，碟形弹簧11一方面将推力施加到主盘体的闸瓦B6上，另一方面通过滑动销轴24作用将拉力传递到副盘体的闸瓦A2上；主、副盘体共同作用在制动盘3两侧，施加正压力和制动力矩，实现施闸过程。
松闸动作：通过液压站经注油口7向制动油腔8注入高压油液，高压油液一方面推动制动活塞21、压力传感器17、T形活塞15和活塞环14，进而压缩碟形弹簧11，同时经衬板B5和闸瓦B6拉离制动盘3一侧面；高压油液另一方面推动制动油缸筒体10向制动盘3另一侧移动，当高压油液对制动油缸筒体10内表面作用力足以克服因碟形弹簧11压缩作用对缸盖12和制动油缸筒体10作用力时，处于压缩状态的弹簧27在回复力作用下推动副盘体的闸瓦A2脱离制动盘3以及通过滑动销轴24推动主盘体贴向支架，最终在主、副盘体共同作用下，实现松闸动作过程。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种千米深井提升机浮动式盘式制动器，包括制动盘(3)，其特征在于：还包括主盘体、副盘体和浮动式结构；
所述主盘体包括机械制动单元和状态监测单元，机械制动单元包括闸瓦B(6)、衬板B(5)、压套(4)、压板(19)、螺钉(22)、制动油缸筒体(10)、制动活塞(21)、T形活塞(15)、碟形弹簧组件(11)和缸盖(12)，状态监测单元包括压力传感器(17)、碟簧座传感器(13)和电涡流传感器(30)，闸瓦B(6)一侧贴近制动盘(3)一侧，闸瓦B(6)另一侧设有衬板B(5)，压套(4)套装在闸瓦B(6)和衬板B(5)上，压套(4)与闸瓦B(6)通过螺钉(22)连接，衬板B(5)中部设有阶梯孔，阶梯孔紧靠闸瓦B(6)一端嵌有压板(19)，制动活塞(21)头端嵌入阶梯孔内，压板(19)、衬板B(5)和制动活塞(21)通过沉头螺钉(18)固定在一起，制动油缸筒体(10)套装在制动活塞(21)上，电涡流传感器(30)安装于制动油缸筒体(10)两侧，制动油缸筒体(10)与制动活塞(21)之间形成制动油腔(8)，制动油缸筒体(10)开设与制动油腔(8)连通的注油口(7)，T形活塞(15)头端嵌入制动活塞(21)尾端凹槽内，压力传感器(17)设置在T形活塞(15)头端凹槽内，T形活塞(15)中部设有出线通孔(16)，碟形弹簧组件(11)和缸盖(12)套装在T形活塞(15)的活塞环(14)上，碟形弹簧组件(11)一端顶住T形活塞(15)头端的活塞环台肩，缸盖(12)与制动油缸筒体(10)通过螺纹连接，通过缸盖(12)将碟簧座传感器(13)压紧在碟形弹簧组件(11)另一端；
所述副盘体包括闸瓦A(2)和衬板A(1)，闸瓦A(2)一侧贴近制动盘(3)另一侧，闸瓦A(2)另一侧设有衬板A(1)，衬板A(1)与闸瓦A(2)之间通过螺钉A(22)连接；
所述浮动式结构包括滑动销轴(24)、弹簧(27)和支架(26)，支架(26)设置在衬板A(1)与制动油缸筒体(10)之间，滑动销轴(24)中部与支架(26)通孔间隙配合，衬板A(1)与滑动销轴(24)一端固定，制动油缸筒体(10)与滑动销轴(24)另一端固定，弹簧(27)置于支架(26)与衬板A(1)之间。
2.根据权利要求1所述的一种千米深井提升机浮动式盘式制动器，其特征在于：所述制动活塞(21)中部与制动油缸筒体(10)之间设有Y型密封圈(20)，制动活塞(21)尾端与制动油缸筒体(10)之间设有O型密封圈(9)。
3.根据权利要求1所述的一种千米深井提升机浮动式盘式制动器，其特征在于：所述滑动销轴(24)两端分别穿过衬板A(1)和制动油缸筒体(10)，在衬板A(1)和制动油缸筒体(10)两侧的滑动销轴(24)上均设有弹簧垫圈(25)、螺母(23)和定位轴肩，通过弹簧垫圈(25)、螺母(23)和定位轴肩压紧衬板A(1)和制动油缸筒体(10)。
4.根据权利要求1所述的一种千米深井提升机浮动式盘式制动器，其特征在于：所述滑动销轴(24)的数量至少为3个，每个滑动销轴(24)中心线到制动油缸筒体(10)中心线之间的距离均相等，相邻两个滑动销轴(24)中心线与制动油缸筒体(10)中心线之间的连线夹角均为30°。
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