一种滑车摩擦制动式直线电机弹射器的制作方法

1.本实用新型属于直线电机技术领域，具体涉及到一种滑车摩擦制动式直线电机弹射器。


背景技术：

2.直线电机一般由初级（定子）、次级（动子）、机架、滑车及导轨等组成。对于一种长初级、短次级的双边式或并联式直线电机而言，机架由一对侧壁和一个底座联结而成，两侧壁内表面和底座上表面形成u形安装空间；初级线圈模块沿机架纵向布置于两侧壁内表面上；次级模块安装在滑车上；导轨有上、下两对，均沿机架纵向左右对称布置，上面两导轨安装在两侧壁顶部，二者的“c”形断面轨槽开口相向，下面两导轨安装在侧壁内表面底部，均仅有侧向定位轨面；滑车上方两侧滚轮或滑块以侧向及垂向间隙配合嵌入两上导轨轨槽，下方两侧滚轮或滑块以侧向间隙配合嵌入两下导轨轨面之间；由于上、下两对导轨的约束，滑车在初级和次级之间电磁力作用下，只能沿电机纵向前后滑行，在此过程中，初级和次级之间的磁隙始终保持一致，滑车下底面到机架底座上表面的距离始终保持一致。滑车通过适配器或直接连接负载，电机工作时，滑车驱动负载产生所需的直线运动。
3.当所述直线电机用作电磁弹射器时，需要解决弹射对象达到设定速度后高速滑车的减速制动问题。目前技术上主要采用反向电磁制动方式，其优点在于无需增加额外的结构组件，但需要机架和导轨预留一定长度的制动段，并在机架制动段配置同样的初级线圈模块。但在工程实际中，鉴于特定的应用环境限制，尤其是作为武器发射装置时的载具空间限制，需要弹射器具有更紧凑的结构。工程上通常采用附加其他制动方式以压缩制动段的长度，进而减小整个弹射器的总长度。所述附加的制动方式目前主要有电涡流制动及末端碰撞阻尼器强制制动等，其中，电涡流制动需要在机架和滑车上加装相应的感应金属板及感应永磁体，使电机结构复杂化，且滑车（动子）质量的增加还导致净输出推力减小，若利用次级推力磁钢做感应永磁体时，则感应板与初级线圈模块的安装位置发生冲突，无法同时对滑车进行制动；而末端碰撞阻尼器强制制动对于不同弹射速度的次级滑车，无法提供安全稳定的冲击过载。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题是弹射器利用次级推力磁钢做感应永磁体时，则感应板与初级线圈模块的安装位置发生冲突，无法同时对滑车进行制动；而末端碰撞阻尼器强制制动对于不同弹射速度的次级滑车，无法提供安全稳定的冲击过载，为解决上述问题，本实用新型提供一种滑车摩擦制动式直线电机弹射器。
5.本实用新型的目的是以下述方式实现的：一种滑车摩擦制动式直线电机弹射器，包括初级线圈模块、次级模块、机架、滑车、导轨和摩擦制动组件，所述机架包括侧壁和底座，机架侧壁内表面和机架底座上表面形成槽形安装空间，初级线圈模块沿机架纵向布置于两侧壁内表面上，次级模块设置在滑车上，导轨至少有一对，每对导轨设置在机架上，每
对导轨沿机架纵向对称布置，滑车处于机架槽内，滑车受导轨支撑和约束，滑车可沿机架槽纵向移动，摩擦制动组件沿机架纵向设置在机架减速段，摩擦制动组件沿机架垂向设置在机架底座上表面和滑车下底面之间，摩擦制动组件包括基板和至少一个减速模块，所述基板呈板条状，基板沿机架纵向设置在底座上，所述减速模块包括摩擦块，摩擦块设置在基板上方，摩擦块垂向上与基板弹性连接，自然状态下，摩擦块上表面高于滑车下底面，受压状态下，摩擦块上表面不高于滑车下底面。
6.所述基板上设有至少一组连接孔，所述减速模块还包括两个钉柱和两个环形弹性件，摩擦块前后两端上方设置倒角，摩擦块沿纵向设置两通孔，通孔两端面上还分别设置上沉孔和下沉孔，钉柱包括柱头、柱身和柱尾，柱头、柱身和柱尾外径依次增大形成阶梯轴，环形弹性件最大变形量为h，两钉柱的柱头与柱身依次穿过摩擦块两通孔及两环形弹性件，柱头嵌入基板连接孔中并且柱头与基板形成机械连接，柱身分别与摩擦块通孔和环形弹性件内孔呈间隙配合，柱尾处于摩擦块的上沉孔内，环形弹性件处于基板上表面和摩擦块下沉孔底面之间，摩擦块不受压状态下，摩擦块下表面与基板上表面保持间隙d，摩擦块上表面到基板上表面的距离d1大于滑车下底面到基板上表面的最大距离d2，且有d≥d1-d2及h≥d1-d2，摩擦块受压状态下，钉柱的柱尾上表面始终不高于摩擦块上表面。
7.所述基板上表面沿纵向开设至少两组连接孔，减速模块至少两个，减速模块沿基板纵向设置，减速模块通过相应的基板连接孔设置在基板上。
8.所述环形弹性件是两个相同规格的碟形弹簧叠合而成的碟簧组。
9.所述减速模块还包含两个垫片组，每个垫片组至少包含一个垫片，垫片组松套在钉柱上，垫片组纵向上处于环形弹性件与摩擦块下沉孔底面之间。
10.所述钉柱的柱头为外螺纹段，基板上的连接孔为相同规格的螺纹孔，柱头嵌入基板连接孔中与之形成螺纹连接。
11.所述钉柱的柱头为圆柱段，基板上的连接孔为圆柱孔，柱头嵌入基板连接孔中并且柱头与基板形成孔轴过度配合连接。
12.所述导轨包括上导轨和下导轨，所述上导轨和下导轨各两个，两个上导轨或者两个下导轨的“c”形断面轨槽开口相向，两个上导轨设置在两侧壁的顶部，两个下导轨设置在两侧壁的内表面底部，所述滑车包括下横滚轮、上横滚轮和上立滚轮，所述滑车上方两侧设置的上立滚轮和上横滚轮间隙配合嵌入两上导轨的轨槽，滑车下方两侧的下横滚轮间隙配合嵌入两下导轨的轨面之间。
13.本实用新型使用时，当滑车高速滑移至本实用新型上方时，滑车底部前端与减速模块的摩擦块的前倒角斜面接触后继续前移，从而将摩擦块向下压，在此过程中，滑车在摩擦块反作用力作用下也会微量上移以消除其滚轮或滑块与相应导轨上轨面之间的配合间隙，滑车底部前端越过摩擦块前端斜面后，滑车下底面与摩擦块上表面贴合，摩擦块被压至最低位，之后，当滑车底部后端越过摩擦块后端斜面时，摩擦块开始弹起直至恢复至原有最高位置。一个减速模块的摩擦块从被滑车底部下压开始直至滑车底部移开后完全弹起为止，其环形弹性件受摩擦块压缩产生变形，其弹簧力的绝大部分转化为摩擦块上表面与滑车下底面之间的正压力，进而转化为二者之间的滑动摩擦力，对运动的滑车实施制动。当多个减速模块连续布置时，滑车底部可以同时压下多个摩擦块，制动效果更为显著。
14.本实用新型的有益效果表现在：
15.a）本实用新型为直线电机弹射器滑车的附加制动提供了一种新方案，且通过直接移植、适应性改进或进一步创新，可普遍适用于各型直线弹射器中驱动滑体的减速制动；
16.b）通过调整垫片组的厚度，可以调整减速模块中碟簧组的预紧力，使其工作时可以输出不同的摩擦力，适应范围广；
17.c）本实用新型采用模块化组合方式，通过改变减速模块的数量、各减速模块的纵向安装位置以及各减速模块环形弹性件预紧力的设定，可形成各种具有不同减速特性曲线的制动组合，以满足多样化的工况需求；
18.d）当滑车底部总长度远大于摩擦块长度且减速模块连续布置时，滑车所受到的摩擦制动力经历一个从零到稳定值的渐增并保持过程，制动过程既平稳又高效。
附图说明
19.图1为一种滑车摩擦制动式直线电机弹射器局部段上的安装布置立体图（隐去弹射器一侧侧壁及导轨等）。
20.图2为一种滑车摩擦制动式直线电机弹射器摩擦制动组件减速模块沿纵向中分面剖视图。
21.图3为一种滑车摩擦制动式直线电机弹射器摩擦制动组件摩擦块沿纵向中分面局部剖视图。
22.图4为一种滑车摩擦制动式直线电机弹射器摩擦制动组件对滑车实施减速制动的示意图（隐去侧壁、导轨及滑车下滚轮等）。
23.其中，1-底座；2-下导轨；3-侧壁；4-初级线圈模块；5-上导轨；6-次级推力磁钢组模块；7-滑车；8-基板；9-减速模块；71-滑车下底面；72-滑车底部；73-下横滚轮；74-上横滚轮；75-上立滚轮；81-螺纹联结孔；91-摩擦块；92-柱钉；93-碟簧组；94-垫片组；911-倒角；912-通孔；913-上沉孔；914-下沉孔；921-螺纹柱头；922-柱身；923-柱尾。
具体实施方式
24.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。
25.为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
26.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
27.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
28.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
29.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
30.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
31.实施例1：
32.如附图1至附图4所示，一种滑车摩擦制动式直线电机弹射器，由初级线圈模块4、次级推力磁钢组模块6、机架、滑车7、上导轨5、下导轨2和摩擦制动组件等组成;其中:机架由一对侧壁3和一个底座1联结而成，两侧壁3内表面和底座1上表面形成槽形安装空间；初级线圈模块4沿机架纵向布置于两侧壁3的内表面上；次级推力磁钢组6安装在滑车7上；上导轨5和下导轨2各1对，均沿机架纵向左右对称布置，两上导轨5安装在两侧壁3的顶部，二者的“c"形断面轨槽开口相向，两下导轨2安装在两侧壁3的内表面底部，均仅有侧向定位轨面;滑车包括上立滚轮75、上横滚轮74和下横滚轮73各两对，滑车7上方两侧的上立滚轮75和上横滚轮74以垂向及侧向间隙配合嵌入两上导轨5的轨槽，滑车7下方两侧的下横滚轮73以侧向间隙配合嵌入两下导轨2的轨面之间；由于上、下两对导轨的约束，滑车7在初级线圈模块4和次级推力磁钢组6之间电磁力作用下，只能沿电机纵向前后滑行，在此过程中，初级线圈模块4和次级推力磁钢组6之间的磁隙始终保持一致，滑车下底面71到机架底座1的上表面的距离始终保持一致，滑车7可通过适配器推动负载，电机工作时，滑车7驱动负载产生所需的直线运动。
33.所述摩擦制动组件包括基板8和多个减速模块9，安装在直线弹射器机架的底座1上表面和滑车下底面71之间。所有减速模块9排成一列，安装在基板8上，减速模块9沿基板8纵向连续布置。
34.所述基板8呈板条状，沿机架纵向布置于滑车7下方，基板8下表面与机架的底座1的上表面固联，基板8上表面沿纵向开设-系列螺纹联结孔81。
35.所述减速模块9包括一个摩擦块91、两个钉柱92、两个碟簧组93和两个垫片组94。摩擦块91为纵向和横向对称件，采用大摩擦系数复合材料制成，其前后两端上方设置倒角911,沿纵向开设两通孔912,所述通孔912两端面上还分别设置上沉孔913和下沉孔914。钉柱92包括螺纹柱头921、柱身922和柱尾923，螺纹柱头921、柱身922和柱尾923外径依次增大，形成阶梯轴。每个碟簧组93包含两个相同规格的碟簧，二者组合形式为叠合，碟簧组93最大变形量为h，每个垫片组包含1~2个内、外径相同、厚度不同的垫片，两钉柱92的柱头与
柱身依次穿过摩擦块91的两通孔912、两碟簧组93及垫片组94,螺纹柱头921旋入基板8的螺纹连接孔81中与之形成螺纹联结，柱身922与摩擦块91的通孔912、碟簧组93和垫片组94的内孔呈大间隙配合，柱尾923处于摩擦块91的上沉孔913内:纵向上，碟簧组93支撑在基板8上表面和垫片组94之间，垫片组94处于碟簧组93与摩擦块91的下沉孔914的底面之间。摩擦块91不受压状态下，摩擦块91下表面与基板8的上表面保持间隙d,其上表面到基板8的上表面的距离d1大于滑车下底面71到基板8的上表面的最大距离d2，且有d≥h≥d1-d2；摩擦块91受压状态下，钉柱92的柱尾923的上表面始终不高于摩擦块91的上表面。
36.本实用新型中的基板8还可以与直线弹射器机架底座1融为一体，成为底座1的中间凸起部分。
37.在本实用新型的另一个实施例中，减速模块9中的钉柱92的柱头为圆柱段，基板8上的联结孔为圆柱孔，柱头嵌入基板连接孔中与之形成孔轴过渡配合连接。该方式便于减速模块9在基板8上的拆装和灵活布置。
38.本实用新型实施滑车制动的工作过程如下:当滑车7高速滑移至第一个减速模块9上方时，滑车底部71前端的倒角棱与减速模块9的摩擦块91的前端倒角911的斜面接触，随着滑车7继续前移，摩擦块91开始被压下，同时，滑车7在摩擦块91反作用力作用下也会微量上移以消除其上立滚轮75与相应导轨上轨面之间的配合间隙，滑车底部72前端越过摩擦块91前端倒角911的斜面后，滑车下底面71与摩擦块91上表面贴合，摩擦块91被压至最低位，之后，当滑车底部72后端越过摩擦块91后端的倒角斜面时，摩擦块91开始弹起直至恢复至原有最高位置。一个减速模块9的摩擦块91从被滑车底部72下压开始直至滑车底部72移开后完全弹起为止，其碟簧组93受摩擦块压缩产生变形，其弹簧力的绝大部分转化为摩擦块91上表面与滑车下底面71之间的正压力，进而转化为二者之间的滑动摩擦力，对运动的滑车实施制动。由于减速模块9连续布置，滑车底部72总长度远大于单个摩擦块91的长度，从滑车7运行至首个减速模块9上方开始，被其压下的摩擦块91的数量依次累积至-一个定值后保持不变，直至其速度被减为零，在此过程中，滑车7所受到的摩擦制动力经历-个从零到稳定值的渐增并保持过程，制动过程既平稳又高效。
39.本实用新型所提出的滑车制动方案通过直接移植或适应性改进，也可用于其他直线弹射器中驱动滑体的减速制动。
40.本实用新型不局限于上述各种具体实施方式，本领域技术人员在不脱离本实用新型精神实质的前提下，可依照本实用新型采用进一步具体化或惯常等效替换的方式形成其他的具体细化方案，如环形弹性件改用螺旋压缩弹簧、环形弹簧组合或膜片弹簧组合，或碟形弹簧的组合方式改为对合及复合方式，等等。但是，只要其实施方式实质采用了本实用新型技术方案的全部技术特征，则其均处于本实用新型权利要求的保护范围之内。