CN101766873A - 一种绳索传动的自动制动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种绳索传动的自动制动装置，属于机械制造设备技术领域。本自动制动装置中，底板的一侧下部设有悬挂重物的圆环，底板上开有动轴孔、定轴孔和止动销孔，压槽固定在底板的底部。手柄的一端和转向轮同轴固定在动轴上，动轴插在长圆形动轴孔中。手柄的中部和压块通过定轴固定在定轴孔中，压块的一端与动轴相对固定。止动销插在止动销孔中，手柄的另一端搁在止动销上。本发明的自动制动装置，需要紧急制动时，只需拉脱止动销，装置就能实现自动制动，操作人员扳动手柄，就能实现安全下降，从而确保操作人员的生命安全。本发明的制动装置结构简单，体积小，重量轻，能实现自动制动，制动可靠、效率高，操作方便。

Description

一种绳索传动的自动制动装置

技术领域

本发明涉及一种绳索传动的自动制动装置，属于机械制造设备技术领域。

背景技术

便携式、一体化自动爬绳装置的主要应用于高空作业和野外快速升降抢险等场合，必须要保证操作人员的生命安全，这就需要有制动装置，在电源供电不足或其它装置失灵的情况下紧急安全制动，而且还能实现能让操作人员通过方便的操作实现安全下降的功能。目前应用于便携式、一体化自动爬绳装置的、具有相似技术特征的装置主要有两类：电磁抱闸通过制动电机来制动绳索和采用偏心轮、连杆及相关部件的机械锁紧机构直接制动绳索和两类。前者即电磁抱闸通过制动电机来制动绳索的方式存在以下技术缺陷：1)依赖电磁条件，电磁制动需要外加电源，长时间高空或野外作业时如果电力不足或失效，制动装置会失控，不能确保人员安全万无一失，应用场合受限；2)制动电机的方式比锁紧传动绳所需的力大，制动能耗高；3)一般简单结构的电磁抱闸只有放松和锁紧两种状态，不能实现由操作人员控制安全下降的功能。后者即当前一些采用偏心轮、连杆及相关部件的机械锁紧机构都是采用的手动制动方式，即需要操作人员扳动手柄，施加一定的力后才能制动，放松能下降，其存在以下技术缺陷：1)制动需要操作人员持续施加外力，制动效率低，不便于操作；2)结构复杂，体积大，重量大，影响爬绳装置的负载能力；3)高空中出现突发情况时，如果由于操作人员判断失误或紧张而导致无作为或操作失误，很可能马上就会自由落体摔下来，造成人员伤亡，安全性低。

发明内容

本发明的目的是提出一种绳索传动的自动制动装置，以应用于便携式、一体化自动爬绳装置，保障操作人员的生命安全。

本发明提出的绳索传动的自动制动装置，包括底板、转向轮、压块、压槽、手柄和止动销；所述的底板的一侧下部设有悬挂重物的圆环，底板上开有动轴孔、定轴孔和止动销孔，压槽固定在底板的底部；所述的手柄的一端和转向轮同轴固定在动轴上，动轴插在长圆形动轴孔中；所述的手柄的中部和压块通过定轴固定在定轴孔中，压块的一端与动轴相对固定，所述的止动销插在止动销孔中，手柄的另一端搁在止动销上。

上述制动装置中，底板一侧下部圆环的圆心至定轴孔圆心之间的垂直距离l为：80毫米≤l≤500毫米，底板一侧下部圆环的圆心至定轴孔圆心之间的水平距离k为：k＝l×(1.5-3)，定轴孔圆心与止动销孔圆心之间连线的长度m为：30毫米≤m≤150毫米，定轴孔圆心与止动销孔圆心之间连线与水平线的夹角B为：0°≤B≤10°，定轴孔圆心与长圆形动轴孔的一侧圆心之间连线的长度n为：n＝m×(5-8)，定轴孔圆心与长圆形动轴孔的一侧圆心之间连线与水平线的夹角为A，15°≤(A+B)≤45°。

本发明提出的绳索传动的自动制动装置，利用传动绳在转向处对转向轮的作用力，通过杠杆原理放大压块与绳索之间正压力来增大的摩擦力，自动制动传动绳，最终增大装置本身的自持力，确保在大重负情形或其它制动失效情形下不会发生装置失控下坠，威胁操作人员生命安全的情况。需要紧急制动时，只需拉脱止动销，装置就能实现自动制动，操作人员搬动手柄，就能实现安全下降，从而确保操作人员的生命安全。本发明的制动装置结构简单，体积小，重量轻，能实现自动制动，制动可靠、效率高，操作方便。

附图说明

图1是本发明提出的绳索传动的自动制动装置的立体图。

图2是图1所示的制动装置中底板的结构示意图。

图3是图2所示的底板上各开孔之间的尺寸关系。

图1-图3中，1是压槽，2是传动绳，3是转向轮，4是底板，5是动轴，6是定轴，7是压块，8是止动销，9是手柄，10是圆环，11是动轴孔，12是定轴孔，13是止动销孔。

具体实施方式

本发明提出的绳索传动的自动制动装置，其结构如图1所示，包括底板4、转向轮3、压块7、压槽1、手柄9和止动销8。底板4的一侧下部设有悬挂重物的圆环10，底板4上开有动轴孔11、定轴孔12和止动销孔13，压槽1固定在底板4的底部。手柄9的一端和转向轮3同轴固定在动轴5上，动轴5插在长圆形动轴孔11中。手柄9的中部和压块7通过定轴6固定在定轴孔12中，止动销8插在止动销孔13中，压块7的一端与动轴6相对固定，手柄9的另一端搁在止动销8上。

上述制动装置中，底板4的立体图如图2所示，各孔之间的位置和尺寸关系如图3所示，底部4的一侧下部圆环10的圆心至定轴孔12的圆心之间的垂直距离l为：80毫米≤l≤500毫米，底板一侧下部圆环的圆心至定轴孔12的圆心之间的水平距离k为：k＝l×(1.5-3)，定轴孔12的圆心与止动销孔13的圆心之间连线的长度m为：30毫米≤m≤150毫米，定轴孔12的圆心与止动销孔13的圆心之间连线与水平线的夹角B为：0°≤B≤10°，定轴孔12的圆心与长圆形动轴孔11的一侧圆心之间连线的长度n为：n＝m×(5-8)，定轴孔12的圆心与长圆形动轴孔11的一侧圆心之间连线与水平线的夹角为A，在具体设计时，根据压块在垂直方向的行程来确定角度(A+B)的大小，(A+B)范围为：15°≤(A+B)≤45°，A＝(A+B)-B来确定A的值。

本发明提出的绳索传动的自动制动装置中，背板4主要起支撑作用，转向轮3通过动轴5附在背板4上，装配时通过轴承(图中未示出)与动轴5连接，转向轮3能绕动轴5自转。当制动装置起制动作用时，换向轮3和动轴5一起绕定轴6公转。背板4上根据公转轨迹留出公转时运动的槽，即长圆形动轴孔11。

压块7固定连接在定轴6上，压块7的一端与动轴6相对固定，起传递力矩和压住绳子2制动的作用。压块7的形状不限，但必须保证压块压传动绳的部位不能锋利，以免对传动绳造成较大损坏，本装置设计时要给压块留出一定的行程，以实现压紧传动绳的动作。

压槽1固定在背板4的底部，为传动绳2提供运行轨道，当本发明装置起制动作用时，压块7会在压槽1处压住传动绳2而起制动作用。

手柄9也与压块7固定链接在一起。手柄9的有效力臂长度必须合适，使得操作人员扳动手柄的力不致太大或过小。手柄也可以做成折叠式的，在需要的时候才张开，这样可以节约空间。

止动销8插在背板4的止动销孔13中，当操作正常时，止动销8卡住手柄9，并使定轴6和压块7不能转动，转向轮3也不能公转。当出现突发情况需要传动绳2传动的机械自动制动装置起作用时，操作人员可以拉开止动销8，由于传动绳2在换向轮3处对定轴6产生的顺时针力矩带动定轴6转动，传动绳2传动的机械自动制动装置能迅速压紧传动绳2，起制动作用，防止悬挂在底部4下部圆环10中的操作人员下坠。此时，操作人员可以通过搬动手柄9，使得压块7在压槽1处将传动绳放松一些，操作人员即可随着装置安全下降。通过操作人员施加的力可以调节下降速度。如果下降速度过快，操作人员只要放手，机械自动制动装置又会迅速压紧传动绳制动。

在具体结构设计时，压槽1也可以与背板设计为一体，手柄9也可以和压块7设计为一体，止动销7的具体控制还可以通过柔性介质将其操作转移到适合的部位。这些均属于本专利的保护范围。

用自动爬绳装置升降实现高空作业，对操作人员的潜在危险极高，这是因为电磁等自动化控制的不确定性和失效因素等，为确保万无一失，制动保险装置的必须采用纯机械的方式实现自动制动。爬绳装置升降时可以通过压块与压槽对传动绳的压力来增大摩擦力来锁紧绳索，但正常升降时又不能产生较大的摩擦力，所以本发明装置需要止动销来卡住手柄，则压块不会下降挤压传动绳，压槽对传动绳的摩擦力也很小。

本发明提出的绳索传动的自动制动装置，其制动原理如下：当出现突发情况以后，操作人员拉开止动销8，在外载荷的作用下，装置会有下坠的趋势，在传动绳2张紧状态下，传动绳8与转向轮3紧密缠绕使得传动绳2对转向轮3的摩擦力对转向轮3产生顺时针力矩，转向轮3绕动轴5顺时针自转，同时也会带动压块7和手柄9绕定轴6公转，当转动一定角度后，压块7与压槽1挤压传动绳2，当传动绳2在压槽1处受到足够大的摩擦力时，传动绳2不能再滑动，所述装置停止下降，人员能安全停在高空而不需要施加任何力。当操作人员向缓慢下降时，只需要逆时针搬动手柄9(根据杠杆原理，搬动手柄所需的力很小)，压块绕定轴6逆时针旋转上升，在压槽1处将传动绳2放松一些，则传动绳2所受摩擦力减小，人员能随着所述装置下降。通过操作人员的所施加的力可以调节下降速度。如果下降速度过快，操作人员只要放手，则所述绳索传动的机械自动制动装置又会迅速压紧传动绳制动。本发明涉及的绳索传动的机械自动制动装置机构简单，操作方便，制动安全可靠。

本发明提出的绳索传动的自动制动装置，具体设计时主要依据额定负载和最大负载的要求来确定各部分的作用力臂，要保证压块在压槽处对传动绳的压力能提供足够的摩擦力来实现制动，手柄末端操作人员扳动手柄的力不能过大或太小，影响操作的可行性和舒适性，让操作人员能用适当的力实现装置以适当的速度平稳下降；还要根据所用传动绳的直径和弹性变形特性，设计压块在垂直方向的行程，保证常态下压块不与传动绳接触，制动时能压得住传动绳。背板上给动轴绕定轴公转时留出槽要根据装置制动的动态过程中所转过的具体角度来设计。

Claims (2)

1.一种绳索传动的自动制动装置，其特征在于该制动装置包括底板、转向轮、压块、压槽、手柄和止动销；所述的底板的一侧下部设有悬挂重物的圆环，底板上开有动轴孔、定轴孔和止动销孔，压槽固定在底板的底部；所述的手柄的一端和转向轮同轴固定在动轴上，动轴插在长圆形动轴孔中；所述的手柄的中部和压块通过定轴固定在定轴孔中，压块的一端与动轴相对固定，所述的止动销插在止动销孔中，手柄的另一端搁在止动销上。

2.如权利要求1所述制动装置，其特征在于所述的底板一侧下部圆环的圆心至定轴孔圆心之间的垂直距离l为：80毫米≤l≤500毫米，底板一侧下部圆环的圆心至定轴孔圆心之间的水平距离k为：k＝l×(1.5-3)，定轴孔圆心与止动销孔圆心之间连线的长度m为：30毫米≤m≤150毫米，定轴孔圆心与止动销孔圆心之间连线与水平线的夹角B为：0°≤B≤10°，定轴孔圆心与长圆形动轴孔的一侧圆心之间连线的长度n为：n＝m×(5-8)，定轴孔圆心与长圆形动轴孔的一侧圆心之间连线与水平线的夹角为A，15°≤(A+B)≤45°。

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