礦用架線式電機車的制動裝置的製作方法

2023-06-10 13:52:26

專利名稱：礦用架線式電機車的制動裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及交通運輸領域的鐵路軌道車輛，尤其是煤礦井下的一種礦用架線式電機車的制動裝置。主要是對閘瓦制動器外邊的從啟動到致動的部件作改進。以下「礦用架線式電機車」簡稱「電機車」。
目前電機車運輸時行進速度一般在每小時十幾公裡。在需緊急制動停車的很特殊的情況下，由司機手動控制器切斷對牽引直流串激式電機(以下簡稱電機)的高壓供電電源並改電機為發電機，同時外接電阻及電機線圈耗能進行電氣制動。而一般在軌道交匯信號區停車是觀察到紅燈亮時司機用手旋動手輪通過蝸杆螺杆、橫杆、制動拉杆的傳動最後拉動剎車臂使閘瓦去緊貼機車車輪而達到制動目的。也有的機車是用人力搬動手閘傳動的。這種用人觀察並操縱會可能出錯，且從啟動到制動開始也需2-3秒，司機勞動緊張。(上述內容見「礦用電機車」一書，煤炭工業版，1976年6月第一版)本發明的目的在於避免上述現有技術的不足之處而設計出可替代人的判斷和操作的又可適應配合現有技術的自動半自動制動的一種礦用架線式電機車的制動裝置。
本發明的目的可以通過以下措施來達到本發明由電路和致動兩部件並與現有技術相結合而組成。電路件第一級由光電信號電晶體放大電路和電阻分壓信號電路組成，目的是為了獲取啟動的信號。煎煮電路中，作為電晶體基極電壓偏置的上偏壓電阻是光敏電阻，受光照阻值下降使集電極輸出負脈衝。集電極通過電容、開關與下一級輸入端相連接。後者電路由跨接在電路電源兩極的兩個串聯電阻組成，兩電阻連結點與下一級輸入端相連接，當人為用開關使一端接電源地的那個電阻的阻值為零時，對於下一級輸入端相當於輸入一負脈衝信號。對光敏電阻進行光照的白熾燈懸掛在坑道壁上，離信號區紅燈有一定距離，電路上與紅燈串聯，兩燈光信號同步。第二級為集成塊正向延時單次和斷續脈衝發生電路。該級接收負脈衝後發生兩延時不同的單次正脈衝、本級自身產生振蕩方波、並對該三種脈衝進行邏輯運算組合併經電晶體基極集電極放大得到先斷續後連續的脈衝信號。通過選擇開關及連線、電阻可將上述單次的或斷續脈衝輸入下一級。第三級為電晶體蜂鳴聲報警電路及電晶體繼電器高低壓電源通斷控制電路，當上述脈衝加至電晶體振蕩電路的基極時，集電極上蜂鳴片工作發聲。當脈衝觸發電晶體基極時，集電極上繼電器工作，低壓電源接通直流接觸器使電機斷電，同時使高壓電源輸入電磁線圈產生磁力。致動件有由鋼材圍成有底內空敞口的柱體，內裝多匝螺線管電磁線圈，兩線頭引出並通過電纜和插頭與電路件第三級控制電路相連。線圈內上下有兩柱狀銜鐵塊，下銜鐵與柱體底座固定，上銜鐵磁柱與其上端的從敞口穿出的導杆軸套之間以螺杆螺紋三者連成一體，軸套內穿過一拉力杆，其下頭部墊圈上有套在拉力杆上的園柱螺旋壓力彈簧，彈簧上端與穿過拉力杆的一導套下部接觸，導套在軸套內並且之間以螺紋連接，柱體頂部固定有園柱套筒即導向體，軸套可在其內作動配合，拉力杆頂端連接有接頭並可通過連杆、拉杆與閘瓦剎車臂相連。當上述磁力產生時，上銜鐵磁柱快速有力的吸向下銜鐵，因而上述軸套導套也同方向動作，通過壓簧傳力拉力杆也同方向動作，因而剎車臂拉動達到制動目的，制動產生與脈衝同步，制動時間與脈衝寬度一致。
本發明的目的還可以通過以下措施來達到在第一級的光電信號電晶體放大電路中，基極串一反接穩壓管，基極對地接一電容。在第二級集成塊輸入端對地接一電容，提高抗幹擾能力。在第二級中還設置開關，手動解除脈衝信號。在致動件中拉力杆穿過的壓簧可選擇大小不一、旋向相反的彈簧套裝並接。紅燈與白熾燈之間距離可實際確定。
本發明對比現有技術由於增加了機電結合的裝置，經煤礦試用表明具有操作使用方便、反應和制動快、制動力強，明顯減輕勞動強度等優點。具體地講，用白熾燈作光源、光電裝置及相應抗幹擾電路，使得比人眼判斷更快速無誤，也不受人為及電磁等幹擾，簡單可靠。兩種脈衝信號啟動制動是適應了運行中不同情況，載荷重，路面陡時選擇斷續制動比較合適，先斷續爾後一次性制動，自動控制了對閘瓦施壓的頻率和力度。在緊急制動時，可用手動取得啟動制動信號後再用電氣制動比單純電氣制動更好，還可起保護電機及機械作用。原閘瓦制動裝置與本致動部件連接，安裝簡單，兩者之間也不幹擾並可配合，佔空間小。本裝置致動件材料也為常見，園柱件多，加工簡單防潮防震也很易解決。關閉光電信號後在地面軌道行駛制動也一樣適用。
下面結合附圖和具體實施方案對本發明再作詳細說明。


圖1是本發明制動裝置中電路部件電原理圖。
圖2是本發明制動裝置中致動部件結構主剖面圖。
圖3是本發明制動裝置中致動件安裝示意圖。
由圖1知，本發明電路件，光敏電阻構成的光電接收頭通過插座CZ3引入到電晶體VT1的基極上偏電阻，微調電位器RP1可調節光電頭接收靈敏度。在實際中可將光電頭裝在電機車頭側部，白熾燈在坑道壁上，它們之間距離在0.5米到2米。上下偏電阻連結點與VT1基極間反接穩壓管VD1使光電信號在4.2V以上導通。VT1集電極通過連接電容C2、鈕子開關SA1向IC1的6腳8腳輸出負脈衝信號，同時用等值電阻R2R3串聯跨接在電源兩端，其連結點為SA1的輸出端和IC1的6腳8腳的輸入端，並在R3兩端並接常開按鈕開關SB1，當無光電信號時按動，R3對地短路，電壓為零，可看成對IC1輸入一個4.5V脈衝，也即人為獲取啟動制動信號。在R3上並聯電容C34.7μf，在RP1上並聯電容C1μf均為抗高頻幹擾。SA1稱為信號開關，SB1稱為制動開關。在第二級脈衝發生電路中，IC1為雙時基電路集成塊為NE556C，IC2為四個與非門電路集成塊為CD4011BE，當IC1輸入VT1負脈衝信號後，在IC1的5腳9腳分別產生的約12秒和約30秒的兩個正向延時脈衝，通過連線連接並輸入到IC2的13腳1腳，並一起與IC2及外圍電容C9、電阻R7R8組成的振蕩器產生的周期3秒，寬度1.5秒的1∶1方波在IC2中與非運算組合產生從3腳並經電晶體VT2基極集電極放大又通過鈕子開關SA2輸出的為一先斷續後連續的脈衝，即先由4個周期3秒、寬度約1.5秒構成的斷續方波和後續一個18秒延時脈衝共同組成信號，簡稱斷續脈衝。這樣鈕子開關SA2可分成斷續脈衝輸出為1檔，將2檔位與IC2的1腳連接作30秒延時脈衝輸出檔，比脈衝簡稱單次脈衝，2檔為單次脈衝檔。在IC1的4腳6腳對地連接電容C8，在C8上並接常開按扭開關SB2，當手動按扭時C8對地短接，可使IC1的單次脈衝解除強制復位，達到提前結束制動的目的。SB2稱為制動停止開關。在第三級蜂鳴聲產生和電源通斷控制電路中，由SA2選擇來的單次或斷續脈衝其中一路通過電阻R11輸入到電晶體VT3的基極，使得由VT3-VT7組成的電晶體振蕩電源工作，VT7集電極上蜂鳴片F1發聲報警，單次脈衝為連續發聲，斷續脈衝為發聲1.5秒又停1.5秒，反覆3-4次，然後再發聲18秒左右。另一路經電阻R21輸入到電晶體VT8的基極，使集電極上繼電器K1(JZC-21FB)工作，其觸點K1-1與高壓繼電器K2(JAG-5)是串接並跨接在低壓電源兩極，K1-1觸點接通導致K2工作，使得並聯雙觸點K2-1、K2-2接通，由於致動部件中的電磁線圈通過電纜插頭及插座CZ5連通的，而變電網來的250伏直流高壓電源通過CZ4及K2的觸點是並聯在CZ5兩端的，所以電磁線圈得電產生磁力。另外，由於K2的工作及K1-1的導通使得並接在K2上的插座CZ2帶電，如果通過CZ2兩插孔外接直流接觸器等斷電裝置即可切斷電機供電。若電機帶電制動則CZ2為空置。在上述電路中，所謂低壓直流電源是指從變電網通過直流電源變換器來的電源，標稱電壓24V，通過插座CZ1引入本電路，所謂高壓直流電源也來自電網，其範圍200伏-300伏，標稱電壓250V，也是電機動力電源，低壓直流電源經穩壓集成塊IC3輸出9伏電壓供本電路件第一、二級和蜂鳴聲發生電路使用，VD2-VD4為低壓整二極體，VD4為防反接電源，VD5為高壓二極體，LED1-LED3為發光二極體指示燈分別用來指示低壓電源、高壓電源及其接通線圈等狀況。
由圖2知，本發明致動件有下極板1、極靴7、上極板12圍成的中空園柱鋼體，鋼質為45號鍛鋼，它們之間各以螺釘6、11相連接，在內空緊貼磁靴的上下極板間裝有防震橡皮墊9、4，其內安裝線架5，線架上繞以閉合漆包電磁線圈8，線經0.62毫米，6500圈，線圈外直徑為172毫米，線圈兩線頭從側面通過以螺釘28、壓線橡皮圈29、壓線座30、壓線螺套31組成的接頭和電纜線32而引出並與圖1中的CZ5相連通。在線圈內空腔上下各有園柱狀直徑100毫米的銜鐵塊，用A3鋼製成，下銜鐵3通過螺釘2與柱底下極板固定，上銜鐵磁柱27通過銜鐵連接螺杆26以螺紋與彈簧導杆軸套16及本身三者連成一體並伸出園柱體，軸套16的上開口端以螺紋與中空的調節彈簧導套21相連接，在導套和軸套內空腔穿過拉力杆20，拉力杆下頭部放置墊圈25，其上並穿過拉力杆相套並固定一大一小兩壓簧24、23，兩簧大套小，旋向相反成套裝並接，墊圈25與壓簧下端固定，導套下端突出部園環上固定壓簧的上端，在軸套頂部有一緊固螺母22可緊固導套用，拉力杆穿出導套，並與之可活動緊配合，拉力杆頂端通過螺釘18、鎖緊螺母19與調節連杆接頭17相固定連接，在整個從上銜鐵柱到通過彈簧連接的拉力杆及調節連杆接頭這一構件通過軸套16與以彈簧墊圈13和螺釘14將其固定在柱體上極板12上的導向體15之間以0.2毫米間隙活動配合。當從電纜線輸入高壓直流電壓時，上銜鐵磁柱快速有力地向下銜鐵吸合，吸合行程距離為35毫米，此時螺杆26、軸套16、導套21均同方向動作，而導套對壓簧起壓縮作用，壓簧推動墊圈及拉力杆運動。
由圖3知，上述致動件的下極板通過螺絲固定在機車壁板上成水平狀，在其下部為常用的手輪蝸杆致動件裝配分布情況，螺杆35在旋動時，與其成螺紋結構連接的橫杆34會前後移動，為與本發明配合，橫杆與兩邊兩根制動拉杆36之間以橫杆兩端開孔穿以螺杆並與制動拉杆一端上下兩片開槽孔的叉頭兩兩相活動嵌合，在手動時橫杆34會在槽的右邊著力，仍然拉動制動位杆36及剎車臂38而完成閘瓦制動。本發明致動件裝配必須在兩剎車臂並連一根連杆37，在連杆中間又固定一根拉杆39，選擇好尺寸使拉杆39與致動件拉力杆上端的調節連杆接頭17連接，當電磁線圈通電時，連杆接頭17拉動拉杆39、連杆37以致拉動剎車臂達到制動，此時手動用制動拉杆36因槽形接頭原因僅槽形接頭活動而橫杆34未動，而僅手動時因為有35毫米行程，拉力杆20向柱體內退縮可實現，且無多少阻力，這樣兩種制動各不妨礙互相配合。
權利要求
1.一種礦用架線電機車的制動裝置，具有閘瓦制動器及其與之相連接傳動的剎車臂，本發明特徵在於該裝置還具有(a)致動部件和電路部件，致動件的接頭通過拉杆、連杆與上述剎車臂連接，致動件與電路件通過電纜連接，(b)電路件由三級電路組成，第一級有光電信號電晶體放大電路和電阻分壓信號電路，其中電晶體基極的上偏電阻是光敏電阻、集電極通過電容、開關與下一級輸入端連接，另有跨接在該級電源兩極的兩個電阻為串聯並且串聯點與下一級輸入端連接，當光敏電阻受信號白光燈照後或人為用開關旁路使上述一端接電源地的那個電阻阻值為零時，集電極或電阻接點對下一級輸出負脈衝，第二級為集成塊正向延時單次和斷續脈衝發生電路，上一級負脈衝輸入後該級發生兩延時不同單次正脈衝，另本級自產生振蕩方波，並實現對該三種脈衝進行邏輯運算組合併經電晶體基級集電極放大得到先斷續後連續的正脈衝信號，通過選擇開關、電阻將上述單次的或斷續的脈衝輸入下一級，第三級為電晶體蜂鳴聲報警控制電路，及電晶體繼電器高低壓電源通斷控制電路，當上述脈衝加至電晶體振蕩電路的基極時集電極上蜂鳴片工作發聲，加至另一電晶體基極時集電極上繼電器工作觸點閉合，使低壓電源接通及電機斷電裝置工作，同時高壓電源接通且通過電纜輸入上述致動件電磁線圈，(c)致動部件為內空敞口的鋼柱體，內裝螺線管多匝電磁線圈，線圈內有兩柱狀鐵塊，下銜鐵固定在柱底座上，上銜鐵磁柱通過螺杆的內外螺紋與從柱體敞口穿出的導杆軸套分別相連三者一體，軸套筒內有一園柱螺旋壓力彈簧穿過的拉力杆，壓簧一頭在杆下頭部墊圈上，另一頭在與穿過拉力杆的並在軸套內且與軸套以內外螺紋連接的導套下部接觸，柱體上端頂置一園柱套筒式的、軸套可在其內作動配合的導向體，拉力杆頂部有接頭，當電磁線圈得電後，其內上銜鐵磁柱向下銜鐵吸合併直接帶動軸套導套，並通過壓簧帶動拉力杆及其接頭、拉杆、連杆、剎車臂及閘瓦。
2.根據權利要求1所述的一種礦用架線式電機車的制動裝置，其特徵是(d)電路件第一級的光敏電阻為西德海曼公司A90.13，電晶體為CS9011G，其基極反接穩壓管使光電信號在4.2V以上導通，基極和第二級輸入端對地接電容為1μf和4.7μf，第二級集成塊為雙時基電路集成塊IC1為NE556C和四個與非門電路集成塊IC2為CD4011BE，從IC1的5腳9腳分別產生約12秒和約30秒的兩個正向脈衝輸入到IC2的13腳1腳，並一起與IC2及外圍阻容件組成的振蕩器產生的周期3秒、寬度1.5秒的1∶1方波在IC2中進行與非運算組合在3腳產生並經電晶體和鈕子開關輸出為一先斷續後連續的脈衝，即先由4個周期3秒、寬度約1.5秒構成的斷續方波和後續一個18秒延時脈衝共同組成的信號即斷續脈衝，通過選擇開關將上述延時30秒的單次正向或斷續脈衝輸入下一級電晶體的基極，使該管集電極上繼電器K1(JZC-21FB-24V)導通工作，由於其觸點與另一高壓繼電器K2(JAG5)是串接並且兩者跨接在低壓電源兩級，K2導通工作其並聯雙觸點K2-1、K2-2接通，使從變電網來的250伏直流高壓電源接通電磁線圈，通過並聯在K2上的插座可外接直流接觸器等斷電裝置如電機斷電開關等，在上述電路中，低壓直流電源是從變電網通過直流電源變換器而來，其標稱電壓24V，高壓直流電源也來自變電網，其標稱電壓250V，也是電機動力電，上述低壓直流電源經穩壓集成塊輸出9V供本電路件第一、二級和發聲電路，(e)致動件柱體材質為45號鍛鋼，電磁線圈線經0.62毫米、6500圈，線圈外直徑為172毫米，銜鐵直徑為100毫米、A3鋼質，上下銜鐵吸合行程距離為35毫米，園柱螺旋壓簧由大小不一、旋向相反套裝並接而成，連杆為一橫梁並將兩剎車臂連接，其中間部固定一根拉杆，使拉杆與致動件拉力杆上端的調節連杆接頭連結，致動件底座下極板通過螺絲固定在豎直的車壁板上。
全文摘要
本發明公開了一種礦用架線式電機車的制動裝置，由電路和致動兩部件及與閘瓦制動器連接組成。啟動信號由光電或手動產生，經電路件產生單次或斷續脈衝，該脈衝通過放大加至繼電器使高低電壓電源接通，達到切斷電機電源及使致動件中的電磁線圈8得電，使線圈內上銜鐵27吸合而帶動與之相連的機械傳動件、剎車臂及閘瓦，達到一次或斷續制動目的。
文檔編號B60T1/02GK1060263SQ9110921
公開日1992年4月15日 申請日期1991年9月21日 優先權日1991年9月21日
發明者劉敬亮, 林為民, 郭敏坪, 王同漢 申請人:江西省上饒縣電影彈簧廠升達機電儀器分廠