CN101774515B - 单向不间歇牵引机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单向不间歇牵引机构，该牵引机构包括上单向卡紧机构和下单向卡紧机构，上单向卡紧机构位于下单向卡紧机构上方，上单向卡紧机构外侧与向背往复运动机构相连，向背式往复运动机构下端与驱动装置相连，被牵引件穿过驱动装置、下单向卡紧机构及上单向卡紧机构。磨损小，使用安全，成本低。实现了低速重载下的不间歇运动，工作行程没有限制，并且简化了驱动及控制装置，进而缩小了占地面积，也提高了系统的可靠性。用于在低速重载下使具有一定刚性的线性体作单向牵引运动。

Description

单向不间歇牵引机构

技术领域

本发明涉及一种在低速重载下使具有一定刚性的线性体作单向牵引运动的装置。

背景技术

现有技术的低速重载线性体单向运动机构没有向背往复运动结构，只能完成有限的工作行程；或者采用间歇运动的步进机构，致使效率低下；或者设置了多个驱动装置造成现场安装空间不足而且控制复杂，可靠性降低。

公开号为CN101230750的“穿心式自升全液压步进提升机及提升施工平台的方法”的中国发明专利，主要用于提升施工平台。

其目的是实现一种操作简便、安全可靠，既能实现载荷上升，又能实现载荷下降的提升设备。

该发明包括提升杆、液压提升系统和PLC控制系统，液压提升系统包括底座、油缸体、下部锁紧装置、活塞杆、导向套、上部锁紧装置和缸盖。

优点：

1.当采用挤压强度高的提升杆，及采用高的系统压力时，该提升机可以小型化。

2.另外该设备独立、完整，一体化程度高，无散件。

缺点：

1、三瓣式锁紧装置的内锥面与外锥面接触的地方为线接触或者为过渡态面接触。假设锁紧油缸动作之前，三瓣式离合器外锥面与活塞内锥面相接触的地方的曲率半径为ρ0，内锥面活塞的曲率半径为ρ2，它们均为固定值。只有当它们接触的地方曲率半径相等，即ρ0＝ρ2时，内外锥面之间为受力才为最佳的面接触。当活塞推动离合器的卡爪时，活塞与卡爪之间会产生垂直方向的相对运动。这时内锥面与外锥面接触的地方的曲率半径ρ0减小为了ρ1，致使内外锥面之间的接触面由面接触转化为了线接触或者由线接触过渡为面接触，再转化为线接触。线接触使得内外锥面之间的接触应力增大，磨损增大，甚至无法动作。

2、由于锁紧装置的离合器外锥面与活塞内锥面之间为滑动摩擦。为使卡爪能可靠锁住提升杆，要求外锥面与内锥面之间的摩擦系数μl小于卡爪与提升杆之间的摩擦系数μ2。这在现场应用当中是不宜保证的，也使得该结构容易发生安全隐患。

3、由于外锥面离合器是靠油缸来驱动的，当油缸活塞上升时，会有正压力作用到楔面上。加上外锥面与内锥面之间又为滑动摩擦，所以要使锥面的楔角α1大于该楔面的自锁角α2，才能使离合器卡爪动作。而大于自锁角的楔面结构，一方面使得锁紧装置的驱动油缸尺寸加大或油压增高；另一方面由于不能自锁，力要直接反馈到锁紧装置的驱动油缸上。当驱动能力不足或油缸、油路发生泄漏或爆管时，便极易发生坠落危险。

4、由于提升油缸为空心缸结构，增大了所需缸径，致使结构尺寸增大，占用了更大的安装空间；或者采用增高系统压力的方式减小所需缸径，则爆管时，便易发生危险，造成人员伤害。另外空心缸结构也使得这部分结构加工制造困难，增加了成本。

5.由于被提升物提升杆的材料长度限制，提升高度有限。一般的线材尺寸均在6米左右。当提升高度大于材料长度时，一种办法是采用等直径连接件，另一种方法是增大三瓣式离合器的工作行程，跨过大于提升杆直径的连接头。采用等直径连接件，会造成提升杆结构强度降低。而增大离合器的工作行程，又使得锁紧机构的结构增大，控制难度增加。最佳的解决办法是采用钢丝绳作为被提升物。而这种办法又带来一系列问题。诸如锁紧装置接触面积小，挤压钢丝绳；钢丝绳与卡爪之间的摩擦系数小于外锥面与内锥面之间的摩擦系数的致命问题；以及钢丝绳头不宜穿过提升装置等等。

6、由于上下锁紧装置均直接固定在提升油缸结构中的方式不符合现代模块化设计方法。模块化设计是一种较成熟的设计方法。它一方面可以缩短产品研发与制造周期，增加产品系列，提高产品质量，快速应对市场变化；另一方面，可以减少或消除对环境的不利影响，方便重用、升级、维修和产品废弃后的拆卸、回收和处理。模块化设计已被广泛应用于机械、电子、液压、软件等诸多设计领域。

发明内容

本发明的目的是要提供一种单向不间歇牵引机构，该牵引机构磨损小，使用安全，成本低。

本发明的技术方案是：该牵引机构包括上单向卡紧机构和下单向卡紧机构，上单向卡紧机构位于下单向卡紧机构上方，上单向卡紧机构外侧与向背往复运动机构相连，向背式往复运动机构下端与驱动装置相连，被牵引件穿过驱动装置、下单向卡紧机构及上单向卡紧机构。

所述的单向卡紧机构采用煤矿抓捕器式结构，参见《煤矿专用设备设计计算》及《煤矿专用设备图册》。其机构为公知的技术。该结构使得卡紧和松脱均灵活、可靠，使用效果非常好，应用广泛。

所述的向背往复运动机构包括内齿条和外齿条，内齿条连接在上单向卡紧机构的外侧，外齿条的下端与下单向卡紧机构相连，从动齿轮位于内齿条和外齿条之间。

所述的向背往复运动机构还可为正反扣丝杠穿过单向卡紧机构上的左旋螺母和右旋螺母，正反扣丝杠上端与机架相连，正反扣丝杠下端与驱动装置相连。

所述的向背往复运动机构还可为上单向卡紧机构与外同步液压油缸相连，下单向卡紧机构与内同步液压油缸相连，内外同步液压油缸的上腔通过连通器相连，内外同步液压油缸的上腔和连通器中充满液压油。

两套单向卡紧机构分别固定在作向背往复直线运动的两个构件(齿条、销齿排、正反扣螺母、活塞杆)上。向背往复运动机构的旋转构件(齿轮、链轮、正反扣丝杠)或缸体固定到机架上。驱动装置由电机减速器、液压缸(液压马达)、手把等组成，可实现自动或手动操作。驱动装置带动旋转构件或向背运动两构件之一(齿条、销齿排、齿轮、链轮、正反扣丝杠、活塞杆)作往复运动(直线运动或转动)，从而使两套单向卡紧机构交替拉动杆件(或具有一定刚性的绳体)作单向不间歇运动。

本发明磨损小，使用安全，成本低。实现了低速重载下的不间歇运动，工作行程没有限制，并且简化了驱动及控制装置，进而缩小了占地面积，也提高了系统的可靠性。

下面结合附图作出近一步的详细说明，使得该领域的技术人员能够理解和实施本发明。

附图说明

图1是本发明的第一个实施例的结构示意图。

图2是本发明的第二个实施例的结构示意图。

图3是本发明的第三个实施例的结构示意图。

图中：1、上卡楔，2、上壳体，3、内齿条，4、从动齿轮，5、外齿条，6、支座，7、下卡楔，8、下壳体，9、同步液压油缸，10、机架I，11、被牵引件，12、轴承座，13、轴承，14、左旋螺母，15、正反扣丝杠，16、右旋螺母，17、同步液压马达，18、机架II，19、内同步液压油缸，20、连通器，21、外同步液压油缸，22、机架III。

具体实施方式

如图1所示，上单向卡紧机构由上卡楔1和上壳体2组成，下单向卡紧机构由下卡楔7和下壳体8组成。向背往复运动机构由内齿条3、外齿条5和从动齿轮4组成。驱动装置由2个同步伸缩的同步液压油缸9组成。

内齿条3固定连接在上单向卡紧机构上，外齿条5固定连接在下单向卡紧机构上。从动齿轮4安装在支座6上，并在外齿条5的驱动下转动，进而带动内齿条3上下移动。支座6和同步油缸9固定连接在机架I 10上。两个同步油缸9的活塞杆端部耳环分别铰接在下单向卡紧机构上。被牵引件11交替被上下单向卡紧机构卡紧，并做单向移动。

如图2所示，上单向卡紧机构由上卡楔1和上壳体2组成，下单向卡紧机构由下卡楔7和下壳体8组成。向背往复运动机构由正反扣丝杠15、左旋螺母14和右旋螺母16组成。驱动装置由2个作同步异向旋转的同步液压马达17组成。

左旋螺母14和右旋螺母16分别固定连接在上、下单向卡紧机构上。正反扣丝杠15两端加装轴承13，并安装到轴承座12上。正反扣丝杠15在同步液压马达17的驱动下作顺时针及逆时针的往复转动，进而带动两个单向卡紧机构作上下相向及相背移动。轴承座12和同步液压马达17的外壳分别固定连接在机架II 18上。被牵引件11交替被上下单向卡紧机构卡紧，并做单向移动。

如图3所示，上单向卡紧机构由上卡楔1和上壳体2组成，下单向卡紧机构由下卡楔7和下壳体8组成。向背往复运动机构由内同步液压油缸19、外同步液压油缸21和连通器20组成。驱动装置由内同步液压油缸19和外同步液压油缸21共同组成。上单向卡紧机构与外同步液压油缸21相连，下单向卡紧机构与内同步液压油缸19相连，内外同步液压油缸的上腔通过连通器20相连，内外同步液压油缸的上腔和连通器20中充满液压油。

外同步液压油缸21的活塞杆端部固定连接在上单向卡紧机构上，内同步液压油缸19的活塞杆端部固定连接在下单向卡紧机构上。连通器20固定连接于内外同步液压油缸之间，使两油缸上部腔体相通。内外同步液压油缸19和21的缸体固定连接在机架III22上。在内外同步液压油缸19和21及连通器20之间充满液压油。当外同步液压油缸21进油内同步液压油缸19出油时，外同步液压油缸的活塞杆推动上单向卡紧机构向上运动，同时外同步液压油缸活塞杆腔的压力油通过连通器流向内同步液压油缸19的活塞杆腔，从而推动下单向卡紧机构向下运动，即实现了上下单向卡紧机构的相背运动。同理，当内同步液压油缸19进油外同步液压油缸21出油时，便实现了上下单向卡紧机构的相向运动。当内外同步液压油缸19和21作往复上下运动时，被牵引件11则交替被上下单向卡紧机构卡紧，并做单向移动。

对两套单向卡紧机构施以一定的控制，例如用辅助油缸提起下单向卡紧机构卡楔，再落下同步提升油缸。便可实现本机构的逆向运动，实现载荷下降，扩展其灵活性。

Claims (1)

1.一种单向不间歇牵引机构，该牵引机构包括上单向卡紧机构和下单向卡紧机构，其特征是上单向卡紧机构位于下单向卡紧机构上方，上单向卡紧机构外侧与向背往复运动机构相连，向背往复运动机构下端与驱动装置相连，被牵引件穿过驱动装置、下单向卡紧机构及上单向卡紧机构，向背往复运动机构包括内齿条和外齿条，内齿条连接在上单向卡紧机构的外侧，外齿条的下端与下单向卡紧机构相连，从动齿轮位于内齿条和外齿条之间，向背往复运动机构还可为正反扣丝杠穿过单向卡紧机构上的左旋螺母和右旋螺母，正反扣丝杠上端与机架相连，正反扣丝杠下端与驱动装置相连，向背往复运动机构还可为上单向卡紧机构与外同步液压油缸相连，下单向卡紧机构与内同步液压油缸相连，内外同步液压油缸的上腔通过连通器相连，内外同步液压油缸的上腔和连通器中充满液压油。

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