一种长距缓冲夹板吸能器及延时介入制动的防跑车装置

本发明属于矿井设备，涉及矿井运输中防跑车装置及其吸能器的，具体涉及一种长距缓冲夹板吸能器及延时介入制动的防跑车装置。

背景技术：

1、斜井运输是矿山运输的重要方式之一，在矿山生产中起着重要作用，安全高效率的斜井运输对于煤矿安全生产具有十分重要的意义。斜井运输的跑车事故是煤矿生产安全运输中需重要关注的事故，必须对斜井跑车事故进行有效地预防。现在大部分矿井都采用了防护装置，即通过挡车栏配合吸能器制动斜井跑车，避免斜井跑车发生恶性事故。

2、现有的斜井矿巷道矿车的防跑车装置较为广泛应用的主要是钢丝绳夹板结构的摩擦式吸能器，它主要是利用钢板对钢丝绳的夹紧力产生摩擦力，实现吸收能量来达到制动效果，摩擦力大小依靠螺栓的夹紧力来调节，应用中存在太紧了钢丝绳容易被拉断，太松了钢丝绳很容易被拉出等难题。而且螺栓预紧力是安装时预先设定的，在制动过程中无法变化，导致初始阻拦时冲击力大，严重影响运输设备及其驾乘人员的跑车制动安全性。现有技术（申请号cn 201910747475.x）发明了一种初始预缓冲夹板式吸能器及其吸能方法，其工作原理为：当矿车运行中与主提升钢丝绳脱离跑车，矿车撞击挡车栏并牵拉附绳时，附绳将牵拉主钢丝绳，主钢丝绳便牵拉初始缓冲用细钢丝绳，初始缓冲用细钢丝绳便带动旋转压紧轮旋转，在旋转压紧轮导向丝杆的作用下向下压紧整体压板，整体压板同时将弹簧压紧，弹簧将上夹板向下压紧，从而使上夹板与下夹板组件夹紧使主钢丝绳产生摩擦力，当弹簧压紧的程度使上夹板与下夹板组件夹紧主钢丝绳的力产生的摩擦力达到所需摩擦力时，螺纹行程结束旋转压紧轮便不能旋转，初始缓冲用细钢丝绳在主钢丝绳在继续牵拉下被拉断，实现了对矿车初始撞击的缓冲作用，之后矿车便拖着主钢丝绳抽出，上夹板与下夹板组件对主钢丝绳产生的摩擦力便会逐渐吸收矿车的动能将矿车拦截住。上述技术虽然一定程度实现了阻拦瞬间短时间内的缓冲制动，但仍存在一些问题无法适应大质量高动能大斜坡的斜井运输设备（例如单轨吊）的防跑车吸能应用。主要问题如下：（1）摩擦式夹板吸能器要实现大制动力必须增加压紧力（例如高达30吨的正压力），此时用于提供压紧弹簧力的丝杆的直径和螺距将要非常大，则旋转压紧轮稍微旋转几圈就达到了弹簧的最大压缩行程，无法做到主钢丝绳大行程或全行程阻拦过程中逐渐增加制动摩擦力。（2）要提供大的正压力，普通圆柱弹簧存在尺寸大且不紧凑问题，但更换大弹力的碟簧时存在压缩行程更小的特点（例如10 mm），导致旋转压紧轮旋转几圈就达到了弹簧最大压缩行程，但对于大质量高动能的单轨吊（例如50吨，跑车速度达22 m/s）而言，安全的阻拦制动距离要达到50 m之远，如何实现长距离的缓变力柔性制动对于人/机安全性而言尤为重要。（3）现有的多个夹板吸能器的串或并联用时制动介入是靠着相邻两个吸能器之间的折转松弛的储绳来实现延时，这导致需要的绳子很长且对储绳布置和维护要求高（储绳不能搅在一起而影响正常工作），增加了维护成本和降低了应用的可靠性。（4）上述技术中螺纹行程结束旋转压紧轮便不能旋转，初始缓冲用细钢丝绳在主钢丝绳在继续牵拉下被拉断，这会导致细钢丝绳随矿车继续高速扫动，非常危险。

3、总的而言，防跑车装置及其吸能器通常是几年或若干年不需动作（理想是永远不发生跑车事故），但一经启动必须确保其吸能制动可靠。但现有的夹板式摩擦吸能器均无法实现长行程的渐变制动力效果，而且随着矿车或运输设备（例如单轨吊）的大型化，需要制动吸收的能量巨大，如果阻挡过程无法做到渐变制动吸能，则产生的冲击力足有将单轨吊顶部锚杆拉扯出，导致严重安全事故。因此，创新一种制动力长距离渐变、工作可靠且低制造/维护成本的斜井用吸能器及其多个联用时延时介入制动的防跑车装置尤为重要。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供一种长距缓冲夹板吸能器及其采用该吸能器的延时介入制动的防跑车装置，它是通过差动螺纹压紧机构来实现长距离阻车过程中逐渐增加摩擦制动力，实现长距离机械自主式缓冲柔性制动，有效保障跑车制动的人/机安全性。

2、本发明采用的技术方案是：一种长距缓冲夹板吸能器，包括若干根主钢丝绳、在平面一侧平行设有若干圆弧通槽的下夹板和上夹板、对上夹板施加压紧力的浮动压紧单元，该下夹板在其圆弧槽侧垂直固定伸出有若干导向柱，若干上夹板经其通孔穿过导向柱后平行置于上夹板上方，且上夹板与下夹板之间各圆弧槽对齐配合压紧一根主钢丝绳；该浮动压紧单元包括同轴串于各导向柱且底端与上夹板接触的弹簧、经若干通孔穿过导向柱并同时压在各弹簧另一端且平行于上夹板的整体压板、固定于各导向柱并限制整体压板来产生弹簧初始预压量的预压螺母；还包括对浮动压紧单元施加压紧力的渐变施压装置，该渐变施压装置包括与下夹板固接并形成空腔的几字形的机壳、双螺纹轴、呈圆柱通孔状的滑动螺母、细钢丝绳和导向滚轮；该机壳顶部设有一段螺纹孔a、同轴位于螺纹孔a下端且孔径增大的圆柱通孔，该圆柱通孔侧壁轴向设有若干凹形导槽；该滑动螺母的上端设有一段螺纹孔b且在其之后同轴设有孔径增大的圆柱通孔、其外柱面设有若干导向凸台，该滑动螺母同轴配合于机壳的圆柱通孔内并通过导向凸台与导槽进行滑动配合；所述的双螺纹轴的上顶端垂直于其轴线固定有盘形储绳轮、而后沿其轴向从上向下依次设有第一阶梯槽、外螺纹a、第二阶梯槽和外螺纹b，该外螺纹a和外螺纹b的旋向相同但前者螺距略大于后者，该双螺纹轴从机壳顶部的螺纹孔a向下旋入，双螺纹轴的外螺纹a与螺纹孔a螺纹配合，双螺纹轴的外螺纹b与滑动螺母的螺纹孔b螺纹配合；所述的细钢丝绳一端固接于储绳轮上并绕于储绳轮的盘形凹槽内，另外一端绕过导向滚轮变向后与下方的主钢索固定连接；当发生跑车时挡车装置阻拦动作后，主钢丝绳被牵拉并带动细钢丝绳一起运动，则细钢丝绳给储绳轮提供扭矩并带动双螺纹轴旋转，使双螺纹轴相对机壳向下运动且滑动螺母相对双螺纹轴向上运动，由于外螺纹a和外螺纹b的微小螺距差异使滑动螺母相对机壳向下缓慢滑动作用于整体压板来逐渐压紧弹簧，实现长距离阻车制动过程中缓慢增加主钢丝绳的摩擦制动力。

3、在所述的长距缓冲夹板吸能器中，所述的机壳上均匀设有若干螺纹孔a和其同轴的圆柱通孔，各螺纹孔a位置均匹配有一个双螺纹轴和滑动螺母，且滑动螺母下端面同步作用于整体压板；实现主钢丝绳拉动若干双螺纹轴来带动滑动螺母来均布作用力于整体压板，实现各弹簧的均匀压缩，进而实现位于上夹板和下夹板间各主钢丝绳的正压力均匀；所述的下夹板、上夹板和整体压板中位于双螺纹轴轴线位置处均同轴设有大于双螺纹轴直径的圆柱通孔，增加双螺纹轴的竖向行程，减小机壳高度，使吸能器整体结构紧凑。

4、在所述的长距缓冲夹板吸能器中，所述的下夹板和上夹板的圆弧通槽的半径与主钢丝绳的半径相等，且各自的圆弧通槽尺寸要略小于半圆；所述的弹簧可以是组合的碟形弹簧或圆柱弹簧，优选地选择碟形弹簧，可以在小压缩行程内获得大正压力，使得吸能器尺寸更为紧凑小巧。

5、优选地，在所述的长距缓冲夹板吸能器中，所述的主钢丝绳的总长度要小于或等于细钢丝绳的长度；所述机壳的螺纹孔a的轴向长度要小于双螺纹轴的第一阶梯槽的轴向长度，所述的滑动螺母的螺纹孔b的轴向长度要小于双螺纹轴的第二阶梯槽的轴向长度；当吸能器工作于压紧到位的安全保护状态时，所述的螺纹孔a位于第一阶梯槽内且螺纹孔b位于第二阶梯槽内，此时双螺纹轴仍然旋转但是无法进行轴向运动且滑动螺母也不再进行轴向滑动。

6、优选地，在所述的长距缓冲夹板吸能器中，所述的主钢丝绳的总长度大于细钢丝绳的总长度，该细钢丝绳与主钢丝绳固接的连接接头的许用拉断力要小于细钢丝绳的许用拉断力，使得细钢丝绳留在静止的一端，而不是随着跑车一起运动，确保安全性。

7、优先地，一种由所述的长距缓冲夹板吸能器组成的延时介入制动的防跑车装置，在巷道的两侧对称布置有吸能器装置且其阻车装置连接组成防跑车装置；每侧的吸能器装置由多台长距缓冲夹板吸能器并列组成，各长距缓冲夹板吸能器的主钢丝绳均共同与挡车装置的一端固接，待工作状态下各长距缓冲夹板吸能器中滑动螺母的下端面与整体压板相距一定距离，实现跑车制动过程中各长距缓冲夹板吸能器的延时介入制动。

8、优先地，一种由所述的长距缓冲夹板吸能器组成的延时介入制动的防跑车装置，在巷道的两侧对称布置有吸能器装置且其与阻车装置连接组成防跑车装置；每侧的吸能器装置由多台长距缓冲夹板吸能器串列组成，单侧的各长距缓冲夹板吸能器共用相同的主钢丝绳，各长距缓冲夹板吸能器的细钢丝绳均与靠近阻车装置的首台吸能器的细钢丝绳的前端一起与主钢丝绳固接，待工作状态下各长距缓冲夹板吸能器中滑动螺母的下端面与整体压板相距一定距离，实现跑车制动过程中各长距缓冲夹板吸能器的机械延时介入制动。

9、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：（1）本发明通过差动螺纹机构的渐变施压装置，可以实现大直径大螺距螺纹的缓慢微小位移来渐变增加主钢丝绳的摩擦制动力，有效解决了大正压力下螺纹尺寸与微小压缩位移量需求的矛盾，实现了长距离制动过程的逐渐摩擦力增加，具有长距离机械自主式缓冲柔性制动优势，有效保障跑车制动的人/机安全性。（2）取主钢丝绳的总长度小于或等于细钢丝绳的长度，并将机壳的螺纹孔a的轴向长度小于双螺纹轴的第一阶梯槽的轴向长度，滑动螺母的螺纹孔b的轴向长度小于双螺纹轴的第二阶梯槽的轴向长度；当吸能器工作于压紧到位的安全保护状态时，螺纹孔a位于第一阶梯槽内且螺纹孔b位于第二阶梯槽内，此时双螺纹轴仍然旋转但是无法进行轴向运动且滑动螺母也不再进行轴向滑动，可实现达到最大制动力时细钢丝绳的不拉断处理。（3）当主钢丝绳的总长度大于细钢丝绳的总长度，该细钢丝绳与主钢丝绳固接的连接接头的许用拉断力要小于细钢丝绳的许用拉断力，使得细钢丝绳留在静止的一端，而不是随着跑车一起运动，确保安全性。（4）由多台长距缓冲夹板吸能器串列或并列组成的防跑车装置时，待工作状态下各长距缓冲夹板吸能器中滑动螺母的下端面与整体压板相距一定距离，可实现跑车制动过程中各长距缓冲夹板吸能器的机械延时介入制动，这是纯机械式的延时介入且无需折转储绳，具有可靠性高且维护成本低的显著优势。（5）本发明可以采用小压缩行程的大弹性力的碟形弹簧，实现其长距离的逐渐压紧，具有结构尺寸更为紧凑的优势。