一种监测制动正压力的内置移动轴盘式制动器及其监测方法

技术领域

本发明涉及监测制动正压力的内置移动轴盘式制动器及其监测方法，适用于恶劣环境使用的矿井提升机和煤矿用带式输送机的盘式制动器，也适用于其它盘式制动器制动正压力的监测。

背景技术

2005年01月出版的《矿井提升机故障处理和技术改造》第93页图4-5所示液压缸后置盘式制动器，一直是矿井提升机和煤矿用带式输送机广泛使用的传统盘式制动器，使用中发现卡阻、断轴、密封性能差等缺陷：①在充满煤尘和油泥的恶劣环境中，连接闸瓦的带筒体的衬板上外置键移动轴无法密封，常发生卡死故障；②连接闸瓦的一根中心轴常发生的断轴导致闸打不开的故障；③三个密封圈、三级同心常出现漏油、卡阻故障。

专利号为ZL200810155642.3公开的用于盘式制动器监测制动正压力的碟簧座传感器，碟簧座传感器盘体监测的是碟簧变形产生的碟簧力，不等于闸瓦组件压到闸盘的制动正压力，从开闸状态油压降到残余油压时，闸瓦组件在碟簧力作用下向右移动压向闸盘的制动过程中，碟簧力要克服碟簧孔、液压缸和密封圈、后盖和密封圈、制动闸座共同作用在闸瓦组件的三处摩擦力和作用在活塞上的残余油压力后，最终削减到闸瓦组件压到闸盘上的最终端的制动正压力，显然碟簧力大于制动正压力，制动正压力不等于碟簧力，该专利把碟簧座传感器盘体监测的碟簧力误作为制动正压力，并作为诊断故障的依据，隐患很大，已安装碟簧座传感器盘体的提升机盘式制动器，虽然监测的碟簧力大于等于制动正压力的许用值，但出现过制动失灵的事故，例如某矿斜井提升机盘式制动器，应该用内孔直径72mm的碟簧，但错用了内孔直径71mm的碟簧，制动过程中碟簧孔作用在闸瓦组件的摩擦力大于碟簧力，出现了碟簧力未推动闸瓦组件向右移动的卡死故障，闸瓦未压到闸盘制动正压力为零，制动失灵导致了斜井提升机跑车的重大事故，但碟簧座传感器盘体监测的碟簧力等于碟簧孔作用在闸瓦组件上的摩擦力，很大不等于零，没有监测出制动正压力为零的重大故障，碟簧座传感器盘体监测的是碟簧力，而不是闸瓦压到闸盘上的制动正压力，不能监测制动正压力不足的故障，监测的碟簧力是无效的。敞闸开车时，闸瓦离开闸盘保持一定的闸间隙，制动正压力应为零，但碟簧力等于敞闸的工作油压力，碟簧座传感器盘体监测的碟簧力不能诊断敞闸开车时闸打不开故障，由此说明，应监测闸瓦压到闸盘上的制动正压力才是有效的。

发明内容

技术问题：本发明的目的是针对已有技术中的不足之处，提供一种结构简单、使用方便、安全有效的监测制动正压力的内置移动轴盘式制动器及其监测方法。

技术方案：本发明的一种监测制动正压力的内置移动轴盘式制动器，包括：闸盘、闸瓦、衬板、筒体、密封圈、碟簧组、制动器座、防尘圈、碟簧座和调节螺母，所述的制动器座左侧中部开有外大内小的阶梯盲孔，阶梯盲孔内设有内外径与外大内小阶梯盲孔相适应的动配合的筒体，与制动器座大外径配合处的筒体上设有导向的键一，与制动器座小内径配合处的筒体设有密封圈，所述的筒体截面呈“巾”字形，筒体开口一端内轴为两个直径的阶梯轴，阶梯轴上套装有位于筒体内的碗口接碗口成对排列组合的碟簧组，碟簧组外侧端设有套装在阶梯轴上并固定在制动器座上的碟簧座，碟簧座与阶梯轴之间设有防尘圈，调节螺母中心孔与阶梯轴端头部螺纹连接组成螺纹副，筒体不开口一端的凸轴与制动器座的盲孔动配合，凸轴与盲孔底部留有间隙；制动器座右侧设有衬板和闸瓦，衬板和闸瓦燕尾槽方式连接在一起，所述制动器座的左端面与调节螺母之间设有制动正压力传感器，或制动器座的右端面与衬板之间设有制动正压力传感器；制动器座外圆周上设有多个通孔，通孔中设有起连接作用的双头螺杆，双头螺杆两头为方形。

所述制动器座左端面与调节螺母之间设置的制动正压力传感器为一套装在筒体阶梯轴上的凸形圆柱筒，阶梯轴与制动正压力传感器的孔静配合，配合处设有键二，凸形圆盘柱筒台阶根部对称开有左环形凹槽和右环形凹槽，左环形凹槽或右环形凹槽内设有由信号线连接的多个应变片，左环形凹槽和右环形凹槽相对处的圆盘截面厚度为5-10mm，凸形圆盘柱筒的外圆周上开有多个与双头螺杆相配的方形孔，通过螺钉三与双头螺杆的左端方轴连接在一起，双头螺杆的右端方轴直接与衬板上的方形孔连接，经螺钉一固定，制动器座左端面与制动正压力传感器之间和制动器座右端面与衬板之间均留有间隙。

所述制动器座右端面与衬板之间设置的制动正压力传感器包括一阶梯圆盘，阶梯圆盘台阶根部对称开有左环形凹槽和右环形凹槽，左环形凹槽或右环形凹槽内设有由信号线连接的多个应变片，左环形凹槽和右环形凹槽相对处的圆盘截面厚度为5-10mm，阶梯圆盘左侧的内端面略高于外端面，阶梯圆盘右侧的外端面略高于内端面，阶梯圆盘左侧的内端面上开多个与双头螺杆右端相配的方形孔，通过螺钉一与双头螺杆右端方轴连接在一起，阶梯圆盘外缘面扣合在衬板的连接套内，阶梯圆盘外端面圆周上开有多个与衬板相连的螺钉孔，并经螺钉五固定，制动器座右端一侧设有位于筒体阶梯轴上与调节螺母固定为一体的承力板，承力板的外圆周上开有多个与双头螺杆左端相连的方孔，通过螺钉三与双头螺杆左端方轴连接在一起，制动器座左端面与承力板之间和制动器座与制动正压力传感器之间均留有间隙。

所述阶梯轴与承力板的孔静配合，配合处设有键二。

所述的多个应变片为4-8片，均匀分布在左环形凹槽或右环形凹槽底部圆环上。

一种使用上述监测制动正压力的内置移动轴盘式制动器的监测方法：制动时，制动正压力传感器的左右环形凹槽底部圆环在F

开闸过程：由合闸制动状态油压升到工作油压后，作用在筒体的活塞上的工作油压力作为驱动力，克服碟簧组压缩变形产生的碟簧力和三处摩擦力的合力将碟簧组继续压缩，使闸瓦左移离开闸盘，并保持通过调节螺母调定小于2mm的闸间隙；所述三处摩擦力是指碟簧组的孔和防尘圈与筒体内的阶梯轴、密封圈和制动器座与筒体的凸轴、制动器座的大孔与筒体和键一之间的摩擦力；

开车前监测过程：若制动正压力F

若制动正压力F

开闸状态监测过程：闸盘旋转提升机开车，当制动正压力F

制动过程：从开闸状态油压降到残余油压后，碟簧组压缩变形产生的碟簧力作为驱动力，克服作用在筒体的活塞上的残余油压力和三处摩擦力的合力推动闸瓦右移压紧闸盘，其中残余油压力等于制动时卸载到残余油压的油压力，残压值小于0.5MPa，实现合闸制动；

制动结束再开闸前的监测过程：如果制动正压力F

循环上述过程，完成实时监测制动正压力F

有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明的制动器从根本上解决了几十年来提升机和煤矿用带式输送机中传统盘式制动器卡阻、断轴、密封性能差的问题：①在充满煤尘和油泥的恶劣环境中，用内置键的筒体外粗轴代替外置键的带筒体的衬板的轴，防尘圈防止煤尘和油泥进入，杜绝了制动器座的大孔与筒体的外粗轴动的卡死故障；②用外部多根双头螺杆代替带筒体的衬板上的中心一根轴连接闸瓦，杜绝了断轴导致闸打不开的故障；③用筒体的活塞上的一个密封圈代替活塞三个密封圈，用筒体的活塞和外粗轴的两根轴同心移动代替活塞两根轴和带筒体的衬板的轴的三根轴同心移动，有效避免了漏油、卡阻。

本发明能够有效监测闸瓦压到闸盘上的制动正压力F

附图说明

图1是本发明的实施例一监测制动正压力的内置移动轴盘式制动器合闸制动状态结构图。

图2是本发明的实施例一监测制动正压力的内置移动轴盘式制动器开闸开车状态结构图。

图3是本发明的实施例二监测制动正压力的内置移动轴盘式制动器合闸制动状态结构图。

图4是本发明的实施例二监测制动正压力的内置移动轴盘式制动器开闸开车状态结构图。

图中：1—闸盘、2—闸瓦、3—衬板、4—螺钉一、5—筒体、6—密封圈、7—双头螺杆、8—键一、9—碟簧组、10—制动器座、11—防尘圈、12—螺钉二、13—碟簧座、14—螺钉三、15—承力板、16—制动正压力传感器、16-1—应变片、16-2—信号线、17—螺钉四、18—调节螺母、19—键二、20—螺钉五。

具体实施方式

下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的描述：

本发明的一种监测制动正压力的内置移动轴盘式制动器，包括：闸盘1、闸瓦2、衬板3、筒体5、密封圈6、碟簧组9、制动器座10、防尘圈11、碟簧座13和调节螺母18，所述的制动器座10左侧中部开有外大内小的阶梯盲孔，阶梯盲孔内设有内外径与外大内小阶梯盲孔相适应的动配合的筒体5，与制动器座10大外径配合处的筒体5上设有导向的键一8，与制动器座10小内径配合处的筒体5设有密封圈6，所述的筒体5截面呈“巾”字形，筒体5开口一端内轴为两个直径的阶梯轴，阶梯轴上套装有位于筒体内的碗口接碗口成对排列组合的碟簧组9，碟簧组9外侧端设有套装在阶梯轴上并固定在制动器座10上的碟簧座13，碟簧座13与阶梯轴之间设有防尘圈11，调节螺母18中心孔与阶梯轴端头部螺纹连接组成螺纹副，筒体5不开口一端的凸轴与制动器座10的盲孔动配合，凸轴与盲孔底部留有间隙；制动器座10右侧设有衬板3和闸瓦2，衬板3和闸瓦2燕尾槽方式连接在一起，所述制动器座10的左端面与调节螺母18之间设有制动正压力传感器16，或制动器座10的右端面与衬板3之间设有制动正压力传感器16；制动器座10外圆周上设有多个通孔，通孔中设有起连接作用的双头螺杆7，双头螺杆7两头为方形。

本发明的一种监测制动正压力的内置移动轴盘式制动器的监测方法，制动时，制动正压力传感器16的左右环形凹槽底部圆环在F

开闸过程：由合闸制动状态如图1、如图3所示，油压升到工作油压后，作用在筒体5的活塞上的工作油压力作为驱动力，克服碟簧组9压缩变形产生的碟簧力和三处摩擦力的合力将碟簧组9继续压缩，使闸瓦2左移离开闸盘1，并保持通过调节螺母18调定小于2mm的闸间隙如图2、如图4所示；所述三处摩擦力是指碟簧组9的孔和防尘圈11与筒体5内的阶梯轴、密封圈6和制动器座10与筒体5的凸轴、制动器座10的大孔与筒体5和键一8之间的摩擦力；

开车前监测过程：若制动正压力F

若制动正压力F

开闸状态监测过程：闸盘(1)旋转提升机开车如图2、如图4所示，当制动正压力F

制动过程：从开闸状态如图2、如图4所示，油压降到残余油压后，碟簧组9压缩变形产生的碟簧力作为驱动力，克服作用在筒体5的活塞上的残余油压力和三处摩擦力的合力推动闸瓦2右移压紧闸盘1，其中残余油压力等于制动时卸载到残余油压的油压力，残压值小于0.5MPa，实现合闸制动如图1、如图3所示；

制动结束再开闸前的监测过程：如果制动正压力F

循环上述过程，完成实时监测制动正压力F

所述制动正压力的许用值，根据《煤炭安全规程》第426条规定，制动装置产生的制动力矩与实际提升最大载荷旋转力矩之比不得小于3，取制动力矩等于实际提升最大载荷旋转力矩的3倍，制动力矩除以摩擦系数和制动半径为制动正压力的许用值。

实施例一、如图1和图2所示的一种监测制动正压力的内置移动轴盘式制动器，所述制动器座10左端面与调节螺母18之间设置的制动正压力传感器16为一套装在筒体5阶梯轴上的凸形圆柱筒，阶梯轴与制动正压力传感器16的孔静配合，配合处设有键二19，凸形圆盘柱筒台阶根部对称开有左环形凹槽和右环形凹槽，左环形凹槽或右环形凹槽内设有由信号线16-2连接的多个应变片16-1，多个应变片16-1为4-8片，均匀分布在左环形凹槽或右环形凹槽底部圆环上。左环形凹槽和右环形凹槽相对处的圆盘截面厚度为5-10mm，凸形圆盘柱筒的外圆周上开有多个与双头螺杆7相配的方形孔，通过螺钉三14与双头螺杆7的左端方轴连接在一起，双头螺杆7的右端方轴直接与衬板3上的方形孔连接，经螺钉一4固定，制动器座10左端面与制动正压力传感器16之间和制动器座10右端面与衬板3之间均留有间隙。

实施例二、如图3和图4所示的一种监测制动正压力的内置移动轴盘式制动器，所述制动器座10右端面与衬板3之间设置的制动正压力传感器16包括一阶梯圆盘，阶梯圆盘台阶根部对称开有左环形凹槽和右环形凹槽，左环形凹槽或右环形凹槽内设有由信号线16-2连接的多个应变片16-1，多个应变片16-1为4-8片，均匀分布在左环形凹槽或右环形凹槽底部圆环上。左环形凹槽和右环形凹槽相对处的圆盘截面厚度为5-10mm，阶梯圆盘左侧的内端面略高于外端面，阶梯圆盘右侧的外端面略高于内端面，阶梯圆盘左侧的内端面上开多个与双头螺杆7右端相配的方形孔，通过螺钉一4与双头螺杆7右端方轴连接在一起，阶梯圆盘外缘面扣合在衬板3的连接套内，阶梯圆盘外端面圆周上开有多个与衬板3相连的螺钉孔，并经螺钉五20固定，制动器座10右端一侧设有位于筒体5阶梯轴上与调节螺母18固定为一体的承力板15，阶梯轴与承力板15的孔静配合，配合处设有键二19。承力板15的外圆周上开有多个与双头螺杆7左端相连的方孔，通过螺钉三14与双头螺杆7左端方轴连接在一起，制动器座10左端面与承力板15之间和制动器座10与制动正压力传感器16之间均留有间隙。