CN102756998B - Fast馈源支撑塔塔顶导向滑轮与钢丝绳的防脱机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种FAST馈源支撑塔塔顶导向滑轮与钢丝绳的防脱机构，包括防脱压轮组件、防脱限位轮组件和两个转动支架板；所述两个转动支架板通过滑轮轴固定在滑轮支座上，并分别位于所述塔顶导向滑轮的两侧，可绕滑轮轴自由回转；防脱压轮组件和防脱限位轮组件与所述两个转动支架板固定连接，并位于所述塔顶导向滑轮的外圆柱面的外侧；所述防脱压轮组件位于钢丝绳的上部，所述限位轮组件位于所述钢丝绳的下部。本发明的防脱机构能够在钢丝绳俯仰角连续变化时绕滑轮轴旋转与钢丝绳随动，防止馈源舱牵引钢丝绳拨动塔顶导向滑轮从槽中脱出。

Description

FAST馈源支撑塔塔顶导向滑轮与钢丝绳的防脱机构

技术领域

本发明涉及一种防脱机构，特别是涉及一种FAST馈源支撑塔塔顶导向滑轮与钢丝绳的防脱机构。

背景技术

500米口径球面射电望远镜（Five-hundred-meter Aperture Spherical radioTelescope，FAST）是我国十一五期间的重大科学装置，建成后将是全球最大的单口径射电天文望远镜，具有三项自主创新：利用贵州天然的喀斯特洼坑作为台址；洼坑内铺设数千块单元组成500米球冠状主动反射面；采用轻型六索拖动机构拖动馈源舱实现一次索驱动，同时舱内A、B轴机构、Stewart平台再对接收机进行位置精调，实现望远镜接收机的高精度定位。馈源舱的总体尺度约为直径13.5米，高7～8米的类圆柱体，重约30吨；

在观测模式下，FAST可以控制部分反射面主动变形形成一个口径约300m的瞬时旋转抛物面，将来自太空天体的射电波信号进行聚焦，以便处于焦点位置的望远镜观测设备，即馈源舱中的馈源接收机，能够接收并进行处理。由于地球自转运动，射电波的入射角度会随着天体东升西落而发生变化，其会聚的焦点位置也将随之连续改变，从而在反射面球冠上方形成一个同球心的口径达206m的球冠状轨迹焦面。FAST望远镜的工作特点和所观测的射电波频段要求馈源接收机必须要实时跟踪焦点的位置变化，并应具有很高的位置精度和指向精度。反射面外边缘直径600米的圆周上均布着6座百余米高塔（即馈源支撑塔），每座塔支撑一条直径约50mm的钢丝绳与馈源舱连接，6条钢丝绳进行并联运动，拖动馈源舱进行天文跟踪观测运动。钢丝绳由塔底的驱动卷扬机驱动，经地面导向滑轮、塔中心索通道、塔顶导向滑轮机构与馈源舱可靠连接，塔顶导向滑轮与馈源舱之间的钢丝绳为牵引段。塔顶处，每条钢丝绳牵引段的俯仰角（与水平面夹角）在-13.65～-25.17°内变化，馈源舱入港停靠时为-42°，牵引段的张力方向水平投影与塔分布圆的径向所成夹角在±20°范围变化，造成钢丝绳牵引段与滑轮槽侧面接触产生正压力，拨动滑轮转动。馈源舱的运动速度0～400mm/s，正常运行时钢丝绳张力约为179～400KN（包含缆线入舱机构重量），在极端工况下可达500KN。

塔顶导向滑轮机构由塔顶导向滑轮、滑轮支座、回转支撑、回转支撑支座等构成，回转支撑支座与塔顶平台固定连接，回转支撑中心线与塔的中心线、塔内钢丝绳中心线重合，塔顶导向滑轮中心线与回转支撑中心线偏心，偏心距为塔顶导向滑轮的卷绕半径，钢丝绳牵引段拨动塔顶导向滑轮绕回转支撑中心线回转实现钢丝绳张力方向的水平投影与塔分布圆的径向所成夹角在±20°范围变化。钢丝绳拨动塔顶导向滑轮时与导向滑轮槽侧面的压力过大时，钢丝绳有从导向滑轮槽脱出的可能，给馈源舱和绳索驱动设备等造成损害，需要有钢丝绳防脱机构保障钢丝绳与塔顶导向滑轮始终不脱槽。

发明内容

为解决钢丝绳有可能从导向滑轮槽脱出的问题，本发明提供一种FAST馈源支撑塔塔顶导向滑轮与钢丝绳的防脱机构，能够适应钢丝绳牵引段有连续的俯仰角度和水平角度变化，使钢丝绳在导向滑轮槽中不会脱槽。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种FAST（Five-hundred-meterAperture Spherical radio Telescope，FAST）馈源支撑塔塔顶导向滑轮与钢丝绳的防脱机构，包括防脱压轮组件、防脱限位轮组件和两个转动支架板；所述两个转动支架板通过滑轮轴固定在滑轮支座上，并分别位于所述塔顶导向滑轮的两侧，可绕滑轮轴自由回转；防脱压轮组件和防脱限位轮组件与所述两个转动支架板固定连接，并位于所述塔顶导向滑轮的外圆柱面的外侧；所述防脱压轮组件位于钢丝绳的上部，所述限位轮组件位于所述钢丝绳的下部。

优选地，上述防脱机构具有以下特点：

所述防脱压轮组件包括防脱轮轴和防脱压轮，所述防脱轮轴的两端分别固定在所述两个转动支架板上；所述防脱压轮套在所述防脱轮轴上，位于所述防脱轮轴的中间段，与所述防脱轮轴间隙配合，可自由绕所述防脱轮轴转动。

优选地，上述防脱机构具有以下特点：

所述防脱压轮组件还包括两个防脱轴套，所述两个防脱轴套套在所述防脱轮轴上，位于所述两个转动支架板之间，并分别位于所述防脱压轮的两侧。

优选地，上述防脱机构具有以下特点：

所述防脱压轮与所述塔顶导向滑轮的外圆柱面有1-2mm间隙。

优选地，上述防脱机构具有以下特点：

所述防脱轮轴的两外侧轴段分别与两转动支架板孔间隙配合，通过垫圈和螺母将所述防脱轮轴与转动支架板固连，并在所述防脱轮轴的两外侧轴段设置有开口销。

优选地，上述防脱机构具有以下特点：

所述防脱限位轮组件包括限位轮轴和限位轮，所述限位轮轴的两端分别固定在所述两个转动支架板上；所述限位轮套在所述限位轮轴上，位于所述限位轮轴的中间段，与所述限位轮轴间隙配合，可自由绕所述限位轮轴转动。

优选地，上述防脱机构具有以下特点：

所述防脱限位轮组件还包括两个限位轴套，所述两个限位轴套套在所述限位轮轴上，位于所述两个转动支架板之间，并分别位于所述限位轮的两侧。

优选地，上述防脱机构具有以下特点：

所述限位轮与所述塔顶导向滑轮的外圆柱面有1-2mm间隙。

优选地，上述防脱机构具有以下特点：

所述限位轮轴的两外侧轴段分别与两转动支架板孔间隙配合，通过垫圈和螺母将所述限位轮轴与转动支架板固连，并在所述限位轮轴的两外侧轴段设置有开口销。

本发明提供了一种可用于大型射电望远镜馈源支撑塔塔顶导向滑轮与钢丝绳防脱机构，该机构能够在钢丝绳俯仰角连续变化（范围：-13.65～-42°）时绕滑轮轴旋转与钢丝绳随动，防止馈源舱牵引钢丝绳拨动塔顶导向滑轮在±20°水平角变化时从槽中脱出。

附图说明

图1是本发明实施例的塔顶防脱机构示意图；

图2是本发明实施例的塔顶防脱机构剖面图；

图3是图2的局部放大图；

图4是本发明实施例的防脱机构总成图；

其中：1—支撑塔；2—塔顶平台；3—回转支撑支座；4—回转支撑；5—滑轮支座；6—滑轮轴；7—塔顶导向滑轮；8—防脱机构；9—钢丝绳；10—转动支架板；11—开口销；12—螺母；13—防脱轮轴；14—垫圈；15—防脱轴套；16—防脱压轮；17—限位轴套；18—限位轮轴；19—限位轮。

具体实施方式

下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

如图1、图2所示，支撑塔1和塔顶平台2固定连接为一体，回转支撑支座3与塔顶平台2固定连接，回转支撑支座3、回转支撑4的中心线与支撑塔1的中心线重合；回转支撑4（为回转支撑轴承）与回转支撑支座3、滑轮支座5连接，滑轮支座5可以绕回转支撑轴线旋转；塔顶导向滑轮7通过滑轮轴6与滑轮支座5连接在一起，塔顶导向滑轮7可以绕滑轮轴6的中心线自由回转。防脱机构8与滑轮支座5通过滑轮轴6安装在一起，可以绕滑轮轴6自由回转。

如图3、图4所示，防脱机构8包括防脱压轮组件、防脱限位轮组件和两个转动支架板10；所述两个转动支架板10通过滑轮轴5安装在滑轮支座5上，并分别位于所述塔顶导向滑轮7的两侧，可绕滑轮轴6自由回转；防脱压轮组件和防脱限位轮组件与所述两个转动支架板10固定连接，并位于所述塔顶导向滑轮7的外圆柱面的外侧；所述防脱压轮组件位于钢丝绳9的上部，所述限位轮组件位于所述钢丝绳9的下部。

如图4所示，防脱机构8包括两个转动支架板10、4个开口销11、4个螺母12、4个垫圈14、1个防脱轮轴13、2个防脱轴套15、1个防脱压轮16、2个限位轴套17、1个限位轮轴18和1个限位轮19这10类零件。防脱结构有3个回转运动：防脱机构8绕滑轮轴6转动、防脱压轮16绕防脱轮轴13转动和限位轮19绕限位轮轴的转动。

防脱压轮组件包括防脱轮轴13和防脱压轮16和两个防脱轴套15，所述防脱轮轴13的两端分别固定在所述两个转动支架板10上；所述防脱压轮16套在所述防脱轮轴13上，位于所述防脱轮轴13的中间段，与所述防脱轮轴13间隙配合，可自由绕所述防脱轮轴13转动，且与所述塔顶导向滑轮7的外圆柱面有1-2mm间隙，由于防脱机构8的重力作用，防脱压轮16始终与钢丝绳9接触，与滑轮槽形成封闭的空间，钢丝绳9在这个封闭的空间内，可以阻止钢丝绳9脱出轮槽。当钢丝绳9将要脱槽时，对防脱压轮16有向上的作用力，使防脱机构8绕滑轮轴6向上方转动。

两个防脱轴套15套在所述防脱轮轴13上，位于所述两个转动支架板10之间，并分别位于所述防脱压轮16的两侧。

防脱轮轴13的两外侧轴段分别与两转动支架板孔间隙配合，通过垫圈14和螺母12将所述防脱轮轴13与转动支架板10固连，并在所述防脱轮轴13的两外侧轴段设置有开口销11，防止螺母12与防脱轮轴13松脱。

防脱限位轮组件包括限位轮轴18、限位轮19和两个限位轴套17，所述限位轮轴18的两端分别固定在所述两个转动支架板10上；所述限位轮19套在所述限位轮轴18上，位于所述限位轮轴18的中间段，与所述限位轮轴18间隙配合，可自由绕所述限位轮轴18转动，且与所述塔顶导向滑轮7的外圆柱面有1-2mm间隙，当防脱压轮16与钢丝绳9接触时，限位轮19与钢丝绳9有2-3mm的间隙，当钢丝绳9将要脱槽时，与防脱压轮16接触并对防脱压轮16施加向上的正压力，驱动防脱机构8逆时针旋转，此时钢丝绳9与限位轮19接触，阻止防脱机构8进一步逆时针转动，起到防止钢丝绳9脱槽的随动限位作用。

两个限位轴套17套在所述限位轮轴18上，位于所述两个转动支架板10之间，并分别位于所述限位轮19的两侧。

限位轮轴18的两外侧轴段分别与两转动支架板孔间隙配合，通过垫圈14和螺母12将所述限位轮轴18与转动支架板10固连，并在所述限位轮轴18的两外侧轴段设置有开口销11，防止螺母12与限位轮轴18松脱。

如图3所示，防脱压轮16在防脱机构8重力作用下始终压在钢丝绳9的上部绕防脱轮轴13自由转动，与塔顶导向滑轮7的外圆柱面有1～2mm的间隙；限位轮19与塔顶导向滑轮7的外圆柱面有1～2mm的间隙，其始终在钢丝绳9的下部，正常情况与钢丝绳9有2-3mm的间隙。

当防脱机构8绕塔滑轮轴6转动发生卡滞等现象时，钢丝绳9会与限位轮19接触，对限位轮19施加向下的压力，驱动防脱机构8随钢丝绳9转动。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种500米口径球面射电望远镜馈源支撑塔塔顶导向滑轮与钢丝绳的防脱机构，其特征在于，包括防脱压轮组件、防脱限位轮组件和两个转动支架板；所述两个转动支架板通过滑轮轴固定在滑轮支座上，并分别位于所述塔顶导向滑轮的两侧，可绕滑轮轴自由回转；防脱压轮组件和防脱限位轮组件与所述两个转动支架板固定连接，并位于所述塔顶导向滑轮的外圆柱面的外侧；所述防脱压轮组件位于钢丝绳的上部，所述限位轮组件位于所述钢丝绳的下部。

2.如权利要求1所述的防脱机构，其特征在于，

所述防脱压轮组件包括防脱轮轴和防脱压轮，所述防脱轮轴的两端分别固定在所述两个转动支架板上；所述防脱压轮套在所述防脱轮轴上，位于所述防脱轮轴的中间段，与所述防脱轮轴间隙配合，可自由绕所述防脱轮轴转动。

3.如权利要求2所述的防脱机构，其特征在于，

所述防脱压轮组件还包括两个防脱轴套，所述两个防脱轴套套在所述防脱轮轴上，位于所述两个转动支架板之间，并分别位于所述防脱压轮的两侧。

4.如权利要求2或3所述的防脱机构，其特征在于，

所述防脱压轮与所述塔顶导向滑轮的外圆柱面有大约1-2mm间隙。

5.如权利要求2或3所述的防脱机构，其特征在于，

所述防脱轮轴的两外侧轴段分别与两转动支架板孔间隙配合，通过垫圈和螺母将所述防脱轮轴与转动支架板固连，并在所述防脱轮轴的两外侧轴段设置有开口销。

6.如权利要求1所述的防脱机构，其特征在于，

所述防脱限位轮组件包括限位轮轴和限位轮，所述限位轮轴的两端分别固定在所述两个转动支架板上；所述限位轮套在所述限位轮轴上，位于所述限位轮轴的中间段，与所述限位轮轴间隙配合，可自由绕所述限位轮轴转动。

7.如权利要求6所述的防脱机构，其特征在于，

所述防脱限位轮组件还包括两个限位轴套，所述两个限位轴套套在所述限位轮轴上，位于所述两个转动支架板之间，并分别位于所述限位轮的两侧。

8.如权利要求6或7所述的防脱机构，其特征在于，

所述限位轮与所述塔顶导向滑轮的外圆柱面有大约1-2mm间隙。

9.如权利要求6或7所述的防脱机构，其特征在于，

所述限位轮轴的两外侧轴段分别与两转动支架板孔间隙配合，通过垫圈和螺母将所述限位轮轴与转动支架板固连，并在所述限位轮轴的两外侧轴段设置有开口销。