自动式船用锚机刹车装置及其刹车方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种自动式船用锚机刹车装置及其刹车方法。刹车装置包括伺服电机与丝杠；锚绞机机座上设有固定板，活动杆一端通过销轴与固定板铰接，活动杆另一端设有供丝杠下端穿过的螺纹滑套，竖直向上布置的液压油缸下端铰接于活动杆上位于丝杠和固定板中间位置；液压油缸的活塞伸出杆端部通过可插拔的销轴一与制动杆的一端铰接；液压油缸的缸体侧壁上设置有连接块，连接块上设有可插拔的销轴二，销轴二与制动杆上设置的第二孔活动连接；制动杆的另一端部铰接在三角座顶端；刹车带绕入端与三角座下部相铰接，刹车带绕出端通过螺母销与调节丝杆的一端连接；制动杆上设有限位座，调节丝杆穿出限位座的端部上套设有用以拉紧刹车带的锁紧螺母。刹车带的锁紧螺母。刹车带的锁紧螺母。

【技术实现步骤摘要】
自动式船用锚机刹车装置及其刹车方法


[0001]本专利技术涉及一种自动式船用锚机刹车装置及其刹车方法。

技术介绍

[0002]带式制动器广泛运用于船用锚机、绞车、拖缆机等船用机械设备中。目前，船舶抛锚设备的锚机刹车通常为纯手动操作或纯液压的带式制动器。纯手动操作存在工作人员操作强度大，费时费力，当操作人员的操作速度跟不上自由抛锚时锚链速度，并且一旦船员操作不当，抛锚的速度过快，会发生跳链甚至脱链现象，严重危及船员及船舶的安全；单独的纯液压刹车形式，如果液压系统故障或失效，刹车系统就不能正常使用，影响船舶运行。
[0003]中国专利CN201810928244.4公开了一种自动式锚机用带式制动器，既包括液压自动刹车也包括手动刹车，具体的，包括上刹车带、下刹车带、刹车片、调节丝杆、拉杆、三角板和刹车操作组件，拉杆一端与上刹车带通过销轴连接，拉杆另一端通过销轴与锚机机座的耳板第一孔连接，下刹车带通过螺母销与调节丝杆一端连接，调节丝杆另一端通过螺母与三角板的第一角连接，三角板的第二角通过销轴与锚机机座的耳板第二孔连接，三角板的第三角通过销轴与刹车操作组件的油缸活塞伸出杆端部连接。
[0004]上述方案虽然一定程度上保证了锚机在自由抛锚时的速度稳定，减少了对设备的冲击；但是，上述刹车系统仍然存在人工刹车情况，依然存在纯手动操作工作人员操作强度大，费时费力，操作不安全的缺陷；同时，船员在手动操作过程中，操作人员只能凭借经验操作手轮以控制制动器进而控制抛锚速度，无法根据锚机不同负载准确判断需要旋转手轮的圈数以达到准确控制制动器刹车片的松紧以达到准确刹车的目的；同样，上述专利也未明确油缸调节油压的具体方式，油缸也无法根据锚机不同负载准确调整活塞杆的伸出量以实现准确刹车。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种自动式船用锚机刹车装置。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案为：一种自动式船用锚机刹车装置，包括安装在锚机机座上的伺服刹车机构，伺服刹车机构包括伺服电机以及由伺服电机驱动旋转的伺服刹车机构输出轴；
[0007]锚机机座上设有竖向设置的丝杠；伺服刹车机构输出轴下端与丝杠上端连接；锚绞机机座上设有固定板，活动杆一端通过销轴与固定板铰接，活动杆另一端设有供丝杠下端穿过的螺纹滑套，竖直向上布置的行程可控的液压油缸下端通过销轴活动连接于活动杆上位于丝杠和固定板中间位置；液压油缸的活塞伸出杆端部通过可插拔的销轴一与制动杆的一端铰接；液压油缸的缸体侧壁上设置有连接块，连接块上设有平行于销轴一的可插拔的销轴二，销轴二与制动杆上设置的第二孔活动连接；
[0008]锚机机座上设有三角座，制动杆的另一端部铰接在三角座顶端；锚链轮上设有转速传感器，锚链上设有拉力测量仪，刹车带包括包覆在锚链轮上的支撑带和设置在支撑带
内侧面上的刹车片，刹车带绕入端通过紧边销轴与三角座下部相铰接，刹车带绕出端通过螺母销与调节丝杆的一端连接；制动杆上设有限位座，限位座中设有沿制动杆长度方向设置的供调节丝杆穿出的通孔，调节丝杆穿出限位座的端部上套设有用以拉紧刹车带的锁紧螺母；
[0009]液压油缸进油管路及出油管路上设置有流量计以及流量控制阀，液压油缸的进液管上设有压力传感器；液压油缸包括与活动杆中间部分铰接的端盖、缸筒组件、活塞、活塞杆和蝶簧，端盖上设有进出油孔，活塞将缸筒组件内分为无杆腔和有杆腔，蝶簧置于有杆腔内并套设在活塞杆上，活塞杆伸出缸筒组件的端部设置有杆头，杆头与制动杆连接；活塞杆与缸体接触面上设有密封件。
[0010]优选的，所述制动杆上设有第一插拔气缸和第二插拔气缸，第一插拔气缸的活塞杆端部与销轴一相连接，第二插拔气缸的活塞杆端部与销轴二相连接。
[0011]优选的，所述伺服电机竖直向下布置，伺服电机通过电机安装支架与锚机机座固定连接，伺服电机输出轴连接驱动齿轮，驱动齿轮与设置在电机安装支架上的伺服刹车机构输出轴上的从动齿轮啮合。
[0012]优选的，所述蝶簧与所述油缸内壁之间设置有隔套。
[0013]优选的，所述蝶簧上远离所述活塞的一端设置挡板。
[0014]本专利技术所要解决的另一个技术问题是：提供一种上述自动式船用锚机刹车装置的刹车方。
[0015]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案为：上述自动式船用锚机刹车装置的刹车方法，包括正常情况下的液压自动刹车，以及液压系统失效时的伺服自动刹车；
[0016]当液压油缸的进液管上设置的压力传感器检测值与设定值不一致时，判定为液压系统失效；销轴二插入销轴孔，同时控制销轴一脱开销轴孔，伺服自动刹车机构开始工作；
[0017]伺服自动刹车过程为：中央控制单元储存根据实时传输的负载数据及伺服电机需要驱动驱动齿轮转动圈数n2与外部负载F之间的函数关系式实时计算出完成刹车伺服电机所需要驱动驱动齿轮转动的圈数n2，一旦测得的锚链轮转动速度即锚链释放速度大于设定极限速度v0时，中央控制单元即发送刹车信号及数据n2给伺服电机，伺服电机收到刹车信号和数据信号后驱动驱动齿轮转动的圈数n2，完成刹车动作；
[0018]其中计算伺服电机需要驱动驱动齿轮转动圈数n2与外部负载F之间的函数关系式的具体步骤为：
[0019]1.1、设从动齿轮转动n1圈，可以完成外部负载为F(KN)时的刹车制动；计算活动杆远端上升的距离：S1＝n1S
导
，式中，S
导
(mm)为丝杠导程；
[0020]1.2、计算油缸上升的距离：
[0021]1.3、计算活动杆转过的角度近似为：
[0022]式中，β1为活动杆刹车过程中绕固定板铰接点O1的旋转角度(rad)，系统制动前β1＞0(rad)，系统完成制动后β1＝0；d(mm)为活动杆与固定板铰接点及丝杠铰接点间距离的一半；
[0023]1.4、计算调节丝杆EF旋转的角度β
11
：
[0024]其中c(mm)为制动杆上活塞杆铰接点与三角座铰接点之间的长度；
[0025]1.5、计算调节丝杆EF与刹车带连接点移动距离的近似值：
[0026][0027]式中，L1(mm)表示调节丝杆上与刹车带连接点及与限位座连接点间的长度；
[0028]1.6、计算刹车前后刹车带与刹车轮贴合的弧长变化：
△
S2＝Rα
‑
(R+a)α1；
[0029]式中，a为刹车带调整间隙(mm)，R为刹车轮半径(mm)，α为刹车带刹紧时的制动包角(rad)，刹车带松开时的包角为α1；
[0030]1.7、计算刹车轮制动圆周力：
[0031]式中，F
支
为刹车轮支持负载(KN)，D
L
为刹车轮节圆直径(mm)；
[0032]1.8、刹车带的绕出端张力：
[0033]式中，μ为刹车片材料摩擦系数，e为自然对数底数(e＝2.718)；
[0034]1.9、求出刹紧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自动式船用锚机刹车装置，其特征在于：包括安装在锚机机座上的伺服刹车机构(1)，伺服刹车机构(1)包括伺服电机(101)以及由伺服电机(101)驱动旋转的伺服刹车机构输出轴；锚机机座上设有竖向设置的丝杠；伺服刹车机构输出轴下端与丝杠上端连接；锚绞机机座上设有固定板(10)，活动杆(2)一端通过销轴与固定板(10)铰接，活动杆(2)另一端设有供丝杠下端穿过的螺纹滑套，竖直向上布置的行程可控的液压油缸(3)下端通过销轴活动连接于活动杆(2)上位于丝杠和固定板(10)中间位置；液压油缸(3)的活塞伸出杆端部通过可插拔的销轴一(7)与制动杆(4)的一端铰接；液压油缸(3)的缸体侧壁上设置有连接块(6)，连接块(6)上设有平行于销轴一的可插拔的销轴二(8)，销轴二(8)与制动杆(4)上设置的第二孔活动连接；锚机机座上设有三角座，制动杆(4)的另一端部铰接在三角座顶端；锚链轮(14)上设有转速传感器，锚链上设有拉力测量仪，刹车带包括包覆在锚链轮(14)上的支撑带(12)和设置在支撑带(12)内侧面上的刹车片(13)，刹车带绕入端通过紧边销轴(9)与三角座下部相铰接，刹车带绕出端通过螺母销与调节丝杆(5)的一端连接；制动杆上设有限位座，限位座中设有沿制动杆(4)长度方向设置的供调节丝杆(5)穿出的通孔，调节丝杆(5)穿出限位座的端部上套设有用以拉紧刹车带的锁紧螺母(11)；液压油缸(3)进油管路及出油管路上设置有流量计以及流量控制阀，液压油缸(3)的进液管上设有压力传感器；液压油缸(3)包括与活动杆(2)中间部分铰接的端盖(15)、缸筒组件(16)、活塞(17)、活塞杆(19)和蝶簧(20)，端盖(15)上设有进出油孔，活塞(17)将缸筒组件(16)内分为无杆腔(24)和有杆腔(25)，蝶簧(20)设置于有杆腔(25)内并套设在活塞杆(19)上，活塞杆(19)伸出缸筒组件(16)的端部设置有杆头(23)，杆头(23)与制动杆(4)连接；活塞杆(19)与缸体接触面上设有密封件(22)。2.如权利要求1所述的一种自动式船用锚机刹车装置，其特征在于：所述制动杆上设有第一插拔气缸和第二插拔气缸，第一插拔气缸的活塞杆端部与销轴一(7)相连接，第二插拔气缸的活塞杆端部与销轴二(8)相连接。3.如权利要求1所述的一种自动式船用锚机刹车装置，其特征在于：所述伺服电机(101)竖直向下布置，伺服电机(101)通过电机安装支架(102)与锚机机座固定连接，伺服电机(101)输出轴连接驱动齿轮(103)，驱动齿轮(103)与设置在电机安装支架(102)上的伺服刹车机构输出轴上的从动齿轮(104)啮合。4.如权利要求1所述的一种自动式船用锚机刹车装置，其特征在于：所述蝶簧(20)与所述油缸内壁之间设置有隔套(18)。5.如权利要求1所述的一种自动式船用锚机刹车装置，其特征在于：所述蝶簧(20)上远离所述活塞(17)的一端设置挡板(21)。6.如权利要求1
‑
5中任意项所述的自动式船用锚机刹车装置的刹车方法，包括正常情况下的液压自动刹车，以及液压系统失效时的伺服自动刹车；当液压油缸(3)的进液管上设置的压力传感器检测值与设定值不一致时，判定为液压系统失效；销轴二(8)插入销轴孔，同时控制销轴一(7)脱开销轴孔，伺服自动刹车机构开始工作；伺服自动刹车过程为：中央控制单元储存根据实时传输的负载数据及伺服电机需要驱
动驱动齿轮转动圈数n2与外部负载F之间的函数关系式实时计算出完成刹车伺服电机所需要驱动驱动齿轮转动的圈数n2，一旦测得的锚链轮转动速度即锚链释放速度大于设定极限速度v0时，中央控制单元即发送刹车信号及数据n2给伺服电机，伺服电机收到刹车信号和数据信号后驱动驱动齿轮转动的圈数n2，完成刹车动作；其中计算伺服电机需要驱动驱动齿轮转动圈数n2与外部负载F之间的函数关系式的具体步骤为：1.1、设从动齿轮转动n1圈，可以完成外部负载为F(KN)时的刹车制动；计算活动杆远端上升的距离：S1＝n1S
导
，式中，S
导
(...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵振华，郭强，贺光辉，姜鑫，邢杰，韩文强，唐文献，
申请(专利权)人：江苏政田重工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：