CN102718166B - 一种卷扬提升机的内排线机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种卷扬提升机的内排线机构，包括卷筒、钢丝绳、整体支座、中心支撑轴、排线机构和电机，其中，所述排线机构设在卷筒内部，连接并控制卷筒，在电机驱动下，钢丝绳左右有序移动。由于本发明的排线机构采用内部驱动，减少了外部驱动设备所占用的空间；可根据不同的需求选配不同功率的电机；由于采用双向丝杠来完成的，有效减少了部件的数量及节省了更多的空间。

Description

一种卷扬提升机的内排线机构

技术领域

本发明涉及一种卷扬提升机的内排线机构，属于提升机机械领域。

背景技术

机械中的各种卷扬提升机构都是通过滚筒的旋转来移动钢丝绳，进行有序排序。排线机构在一些煤矿和建筑起吊机常有使用，根据布置位置上的差别，分为内置式和外置式。内置式排线机构布置在卷盘内部，它的正常工作会迫使卷盘轴向移动实现紧密排线；外置式排线机构则是排线机构布置在卷盘外部，它的正常工作会迫使导向机构和张力机构轴向移动。两种布置方式对导向舟的摩擦力不一致，外置式的排线机构会导致起吊重物在径向进行微小往返移动，而内置式则不会。

目前国内外常用的排线机构就其使用而言，大体分为机械式、液压气动式、电动式几种，但无论采取何种驱动方式，其排线机构都是外置在滚筒外侧，在外置排线机构的推动下，钢丝绳有序排列在旋转的滚筒上。

以下是每种驱动方式的典型实例：

1．机械式

常见的机械式，就使用机构不同，常见的有凸轮、四连杆、丝杠及光杆排线方式。

凸轮排线机构

如图1所示，该机构主要由凸轮，排线杆，复位弹簧几部分组成，通过凸轮的转动，推动排线杆往复运动，使钢丝绳有规律的排在滚筒上。凸轮机构结构简单，紧凑，造价低廉，但容易磨损，并受速度及受力的限制，不适用于高速及受力较大的机构中。

丝杠排线机构

丝杠排线机构分为单丝杠排线，和双丝杠排线。如图2所示为单丝杠排线机构，它由丝杠、排线架和行程开关几部分组成，通过丝杠的旋转带动丝母及排线架作往复运动，通过行程开关来改变丝杠的转向，从而实现周期性排线。丝杠式排线机构，较适用于缠绕线径稍大，排线往复不是很频繁的机构中。

2.液压气动式

如图3所示，液压排线机构主要由液压缸、三位四通换向阀、供油系统及排线架等组成。排线架在双向液压缸活塞的推动下运动，通过限位开关通断三位四通换向阀来实现换向，从而实现往复排线。液压排线机构，可实现无级调速，控制精度高，使用和应用范围大，但需要通过软硬件编程来实现参数的设定，需要设液压站及对液压元件定期进行检查维护，投资较大。

3.电动式

电动式排线机构在结构上与机械式类似，其将机械动力来源用电器元件予以替代。如图4所示，该机构通过电机或电磁阀铁带动皮带轮进行正反向旋转，从而带动排线架进行往复运动进行排线。此种排线机构主要应用于精密张力可控，速度可调的场合。

以上所举各种原理的排线机构，其最主要的特征均为排线机构均在滚筒或线芯的外部，需要占用较大的外部空间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种卷扬提升机的内排线机构，是一种内置式的新型排线机构；可减少驱动设备所占用的外部空间；可作为航空绞车用于各种直升机上，完成货物或人员的上升及下降，在空间、承载能力、安全性能等方面满足使用要求。

本发明的技术方案是：一种卷扬提升机的内排线机构，包括卷筒、钢丝绳、整体支座、中心支撑轴、排线机构和电机，其中，钢丝绳缠绕在卷筒上，中心支撑轴穿过卷筒，整体支座两端支撑着中心支撑轴及电机，电机与排线机构连接，排线机构连接着卷筒，卷筒旋转，排线机构制导钢丝绳左右移动，进行有序排线，其中，所述排线机构在卷筒内部，连接并控制卷筒，在电机驱动下，钢丝绳左右有序移动。

所述的内排线机构，包括中心支撑轴、双向丝杠、支承盘、支承杆、驱动盘，大齿轮，导向舟，其中，中心支撑轴穿过卷筒中心孔、驱动盘中心孔，与电机中心轴固接；电机中心轴与整体支座的右侧一端固接，并与电机内壳定子固装；

所述的双向丝杠左侧与支承盘固定，双向丝杠穿过卷筒的上通孔，穿过大齿轮中心孔，并与大齿轮中心孔键配合，并与驱动盘上的轴承及挡圈连接；

所述的支撑杆左侧与支承盘固定，穿过卷筒下通孔，固定在驱动盘上；

所述的驱动盘与电机的外圈转子固装；

所述的大齿轮与中心支撑轴右侧上的齿轮轴啮合；

所述的导向舟设置在卷筒内，导向舟与双向丝杠啮合。

所述电机采用外周旋转、永磁、无刷、直流的结构方式。

本发明的有益效果是：由于本发明的排线机构采用内部驱动，减少了外部驱动设备所占用的空间；而且采用了电机驱动，对于承载能力及转速可根据不同的需求选配不同功率的电机；另外，卷筒的换向是采用双向丝杠来完成的，不必增加额外的换向装置，大大的减少了部件的数量及节省了更多的空间。

本发明的内排线机构可作为航空绞车应用于各种直升机上，来完成货物或人员的上升及下降，在空间、承载能力、安全性能等方面都可满足使用要求。

附图说明

本附图只作为对本发明的理解和补充，但并不限制本发明。

图1是现有技术中的一种机械式凸轮外置排线机构结构示意图。

图2是现有技术中的一种机械式丝杠外置排线机构结构示意图。

图3是现有技术中的一种液压气动式外置排线机构结构示意图。

图4是现有技术中的一种电动式外置排线机构结构示意图。

图5是本发明的一种卷扬提升机的内排线机构的结构示意图。

图6是图5中内排线机构中卷筒结构截面示意图。

附图中：1、螺母；2、中心支撑轴；3、轴承挡片；4、螺钉；5、支承盘；6、轴承；7、双向丝杠；8、卷筒；9、导向舟锁紧螺母；10、挡圈一；11、大齿轮；12、挡圈二；13、驱动盘；14、螺钉；15、连接杆；16、螺钉；17、电机；18、内六角圆柱头螺钉；19、支撑杆；20、六角螺母；21、整体支座；22、导向舟。

具体实施方式

以下结合附图及实施例，对本发明进行详细说明；应当说明的是，实施例并非是对本发明的限制；图5是本发明的一种卷扬提升机的内排线机构的结构示意图。图6是内排线机构中卷筒结构截面示意图。

从图可以看出，一种卷扬提升机的内排线机构，包括卷筒8、钢丝绳（图中未画）、整体支座21、中心支撑轴2、排线机构和机17，其中，钢丝绳缠绕在卷筒8上，中心支撑轴2穿过卷筒8，整体支座21两端支撑着中心支撑轴2及电机17，电机17与排线机构连接，排线机构连接着卷筒8，卷筒8旋转，排线机构制导钢丝绳，左右移动，进行有序排线，所述排线机构在卷筒8内部，连接并控制卷筒8，在电机17驱动下，钢丝绳左右有序移动。

所述的排线机构包括中心支撑轴2、双向丝杠7、支承盘5、支承杆19、驱动盘13、大齿轮11和导向舟22，其中，中心支撑轴2穿过卷筒8中心孔、驱动盘13中心孔，与电机17中心轴固接；电机17中心轴与整体支座21的右侧一端固接，并与电机17内壳定子固装；

所述的双向丝杠7左侧与支承盘5固定，双向丝杠7穿过卷筒8的上通孔，穿过大齿轮11中心孔，并与大齿轮11中心孔键配合，并与驱动盘13上的轴承及挡圈连接；

所述的支撑杆19左侧与支承盘5固定，穿过卷筒8下通孔，固定在驱动盘13上；

所述的驱动盘13与电机17的外圈转子固装；

所述的大齿轮11与中心支撑轴2右侧上的齿轮轴啮合；

所述的导向舟22设置在卷筒8内，导向舟22与双向丝杠7啮合。

所述电机17采用外周旋转、永磁、无刷、直流、可正反转的结构方式。其中，电机通过其控制器可实现正反转旋转，从而可带动排线机构的卷筒实现顺时针或逆时针旋转，从而实现对钢丝绳的上绳或退绳的动作。

更具体的描述是：

其中，中心支撑轴2通过螺母1与整体支座21的左侧连接，中心支撑轴2穿过支承盘5中心孔、卷筒8中心通孔、驱动盘13中心通孔，电机17中心通孔与整体支座21的右侧一端连接，且通过内六角圆柱头螺钉18与电机17内壳定子固定。

双向丝杠7左侧通过轴承6、螺钉4、轴承挡片3与支承盘5固定，双向丝杠7穿过卷筒8的上方通孔，并穿过挡圈一10及大齿轮11中心孔与驱动盘13上的轴承及挡圈二12连接。

支撑杆19左侧与支承盘5固定，穿过卷筒8下通孔，通过六角螺母20与驱动盘13连接固定。

驱动盘13通过螺钉14、连接杆15螺钉16与电机17当地外圈转子连接固定。

大齿轮11与中心支撑轴2右侧上的齿轮轴啮合；卷筒8中的导向舟22与双向丝杠7啮合。

本发明的工作原理：

电机17外圈旋转时带动驱动盘13绕中心支撑轴2以n1转速公转，此时双向丝杠7及支撑杆19在驱动盘13的带动下绕中心支撑轴2公转，转速也是n1；

大齿轮11齿数为Z1，固定在双向丝杠7上，中心支撑轴2右端的尺寸轴齿数位为Z2，两齿轮互相啮合。当双向丝杠7以n1速度公转时，中心支撑轴2上的齿轮轴将带动双向丝杠7已转速n2自转，n2＝(Z1/Z2)×n1；

与双向丝杠7啮合的导向舟22，在双向丝杠自转的同时，将带动卷筒8沿着双向丝杠7轴向来回移动；

即，当电机旋转时，卷筒8将沿着双向丝杠7来回移动，同时绕着中心支撑轴2旋转。如果在卷筒8上绕线绳，就能实现一边缠绕，一边排绳。

卷扬提升机的内排线机构的实施例1：

1、所选的电机特征：外周旋转、永磁、无刷、直流所选电机参数：

所选卷筒

(1)绳槽类型：lebus（又称折线绳槽，里巴斯线槽）

(2)钢丝绳直径d：3/16”（4.76mm）；

(3)卷筒槽距P=1.05×d（钢丝绳直径），计算出槽距P=1.05×3/16×25.4=5mm；

卷筒槽深H1＝(0.25~0.4)×d，计算出H1=1.19~1.904mm，H1取值1.5mm；

(4)卷筒长度L（卷筒两端板之间距离）L=（n+0.5）×P（n为每层钢丝绳缠绕圈数），n取40圈，则L=（40+0.5）×5=202.5mm；

(5)筒绳直径比（D/d）取值不低于机构工作级别M8（值25），得到D≥25d（119mm），D取值140mm；

(6)卷筒挡板外径：D+2×35=210mm

卷筒上绕绳5层，余3层预防乱绕时不溢出，共可绕8层。8层缆绳厚度约33.62mm，取值35mm；

核算绳长：л×D×40              1层

+л×(D+2d)×40                  2层

+л×(D+4d)×40                  3层

+л×(D+6d)×40                  4层

+л×(D+8d)×40        5层

≈17.60+18.79+19.99+21.18+22.38=99.94m

(7)材质：铝合金

2、双向丝杠

(1)总长：510mm，

除有效长度外，两边分别1/2卷筒长，左端留轴承位，右端留轴承和齿轮位；

(2)有效长度（丝杠两端换向槽距离，即导向舟的最大行程）：200mm（约为滚筒上两端绳槽距离）

(3)外径：理想值16mm

双向丝杠旋转时，带动导向舟做往复运动，卷筒与丝杠及光杆间采用自润滑轴承，其与钢的摩擦系数0.08-0.25，取上限为0.25。卷筒与丝杠及光杆主要承受缆绳产生的压力300Kg。则需要双向丝杠向导向舟施加75Kg的横向力；

最大转速2.1转/秒；

丝杠两端用轴承支撑。导向舟带动200mm长的卷筒运动，卷筒整体向丝杠施加600Kg压力（约为钢绳拉力乘以2。因为丝杠在卷筒半径的中点）

(4)螺距：理想值10mm

(5)双向丝杠右侧上直接加工出一与大齿轮配合小齿轮轴段。

3、齿轮

(1)齿形：斜齿轮

(2)两齿轮中心距：50mm

丝杠和光杆间中心距

(3)传动速比：4

丝杠螺距20mm/绳槽间距5mm＝4

(4)厚度：

传动扭矩：钢绳拉力乘以卷筒半径，即300Kg×80mm，约为25Kg×m

由于本发明的排线机构为内部驱动，可减少外部驱动设备所占用的空间，且采用电机驱动，对于承载能力及转速可根据不同的需求，选配不同功率的电机；另外，卷筒的换向是采用双向丝杠来完成的，不必增加额外的换向装置，大大的减少了部件的数量及节省了更多的空间。

内排线机构可作为航空绞车用于各种直升机上，来完成货物或人员的上升及下降，在空间、承载能力、安全性能等方面都可满足使用要求。因此，与现有技术相比，本发明具有突出的实质性特点，和显著地技术进步，具有创造性。

对于本领域技术人员来说，可以在本发明构思的指导下，推导出多种可以等效变换、或替代的技术方案，但是，所有技术方案均属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种卷扬提升机的内排线机构，包括卷筒、钢丝绳、整体支座、中心支撑轴、排线机构和电机，其中，钢丝绳缠绕在卷筒上，中心支撑轴穿过卷筒，所述整体支座两端支撑着中心支撑轴及电机，电机与排线机构连接，排线机构连接着卷筒，卷筒旋转，排线机构制导钢丝绳左右移动，进行有序排线，其特征在于所述排线机构设在卷筒内部，连接并控制卷筒，在电机驱动下，钢丝绳左右有序移动；

所述的排线机构包括双向丝杠、支承盘、支承杆、驱动盘，大齿轮和导向舟，其中，中心支撑轴穿过卷筒中心孔、驱动盘中心孔再与电机中心轴固接；电机中心轴与整体支座的右侧一端固接，并与电机内壳定子固装；

所述的双向丝杠左侧与支承盘固定，双向丝杠穿过卷筒的上通孔，穿过大齿轮中心孔，并与大齿轮中心孔键配合，并与驱动盘上的轴承及挡圈连接；

所述的支承杆左侧与支承盘固定，穿过卷筒下通孔，固定在驱动盘上；

所述的驱动盘与电机的外圈转子固装；

所述的大齿轮与中心支撑轴右侧上的齿轮轴啮合；

所述的导向舟设置在卷筒内，导向舟与双向丝杠啮合。

2.根据权利要求1所述的内排线机构，其特征在于所述电机采用外周旋转、永磁、无刷或直流的结构方式。