CN102826475B - 一种卧式斜置缆绳张力衰减绞车 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种卧式斜置缆绳张力衰减装置，采用一对具有多圈绳槽的主从绞盘，以卧式斜置布置的三段剖分式箱体支撑结构，将从动绞盘安装轴线相对于主动绞盘安装轴线倾斜一合适的角度，使缆绳进出主动绞盘和从动绞盘时保持绳槽对齐，避免缆绳局部折弯；减速电机与主动绞盘驱动轴直连安装，结构紧凑；通过主动绞盘旋转过程中缆绳与绞盘多圈绳槽间产生的摩擦力驱动缆绳的收放，并逐步衰减缆绳所受张力，从而达到衰减缆绳张力的目的；通过在绞车内集成缆绳张力测量装置、手动摩擦应急制动装置和安全插销装置，提高了工作安全性和可靠性，适用于基于特殊承载电缆的收放驱动。

Description

一种卧式斜置缆绳张力衰减绞车

技术领域

本发明涉及一种绞车，尤其是一种基于承重、输电、通信于一体电缆的卧式斜置缆绳张力衰减绞车。

背景技术

普通卷扬机一般采用钢丝绳来提升负载，并将缆绳多层缠绕在绞车上，绞车缆筒既是驱动装置，又是储缆装置。由于缆绳受载荷的作用，缆绳之间存在挤压力，当排缆不紧密时，上层缆绳会嵌入下层，使缆绳受挤压容易损坏。特别是当缆绳为电缆或复合缆绳(承重缆与电缆合成)时，由于表皮为塑料或橡胶材料，受挤压极易损伤。因此，为了提高缆绳使用寿命和运行可靠性，必须将缆绳收放驱动与储缆功能分开，由张力衰减装置驱动缆绳收放，将缆绳张力大大衰减后传给恒扭矩驱动的储缆绞车。这样储缆绞车只负责缆绳储存，可实现长距离缆绳收放，缆绳长度可达数千米以上。长距离缆绳收放装置在海洋工程，海上拖曳，有缆水下机器人，有缆气球升空回收等应用领域具有广泛的应用前景。

实用新型专利“一种张力释放装置”(ZL200720038072.0)给出了一种双绞盘张力释放装置，采用单轮驱动，张力释放轮和过渡轮可竖式或水平布置。两轮竖式布置，占地面积小，但高度增大，重心提高，特别是当环境受限时，如对于车载形式，车厢高度受限时不宜竖直安装，而采用两轮水平布置，则缆绳进入后轮时会使缆绳与前轮碰擦，损伤缆绳。因此，两轮采用卧式斜置布置是合理的结构形式，即将前轮适当抬高，可避免缆绳与前轮发生碰擦，但卧式斜置方案带来了加工制造的麻烦，尤其是为了前后轮绳槽对齐，后轮轴线需相对于前轮轴线倾斜一个小角度，这样绞盘箱体就不能采用沿两轮轴线的剖分结构。此外，缆绳张力衰减装置是通过缆绳与绳槽之间的摩擦力实现收放驱动的，一旦驱动装置(电机或液压马达)在收放时或承载停车时出现故障或制动力不足，会造成溜车事故，所以，在重要应用场合(如缆绳所系对象非常贵重)，必须具有安全防护措施并提供对缆绳张力的实施监测。已申请的两项发明专利“一种具有楔块增力结构的摩擦制动装置”(申请号：201110356539.7)和“一种用于张力衰减绞车的内置式缆绳张力测量装置”(申请号：201110361715.6)提供了可行的解决方案和装置，本发明在集成这两项技术的基础上，给出一种卧式斜置式缆绳张力衰减绞车的结构方案。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足和缺陷，满足要求而提供一种卧式斜置式缆绳张力衰减绞车。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

包括主动绞盘1、从动绞盘2、减速电机3和绞盘箱体10；所述主动绞盘1和从动绞盘2的外圆表面分别设有若干底部为半圆弧形绳槽，其特征在于：所述主动绞盘1在靠近第一绳槽1a端面以主动绞盘轴线I为圆心半径为R的圆周上还均布有若干圆弧腰形槽1c；所述从动绞盘2由外圆设有单个底部为半圆弧形绳槽的张力轮2a和外圆设有与主动绞盘1数量相同的底部为半圆弧形绳槽的从动轮2b叠装而成；所述减速电机3包括依次安装的减速器3b、变频电机3a和制动器3c，其中减速器3b与主动绞盘1的驱动轴直接连接，通过法兰定位与绞盘箱体10固连；所述绞盘箱体10为剖分结构，由前箱体11、中箱体12、后箱体13和底板14拼装连接而成，在前箱体11与中箱体12的结合面处设有主动绞盘1驱动轴的安装孔，中箱体12与后箱体13结合面处设有从动绞盘2支撑轴的安装孔，主绞盘1安装孔高度大于从动绞盘2安装孔高度，前箱体11的前端面11a分别与前箱体11与中箱体12的结合面及中箱体12与后箱体13的结合面平行；在所述前箱体11左侧靠近前端面11a设有的孔内还安装有摩擦制动装置5；在所述前箱体11右侧的顶面11d和中箱体12的顶面12c还分别安装有其插销中心线对应圆弧腰形槽1c中线的安全插销装置4；在所述前箱体11的前端面11a和后箱体13的后端面还分别设有前端缆绳窗口11b和后端缆绳窗口13a。

所述从动绞盘2的支撑轴轴线相对于主动绞盘1驱动轴轴线空间平行交错一个小的倾角。

所述的主绞盘1安装孔高度大于从动绞盘2安装孔高度的尺寸范围为50-150mm。

所述主动绞盘1和从动绞盘2上的圆弧形绳槽半径略大于缆绳9的半径。

所述绞盘箱体10的前箱体11的前端面11a、中箱体12的左侧面和后箱体13的后端面分别设有前观察窗口11c，侧观察窗口12a和后观察窗口13b。

所述绞盘箱体10前箱体11的前端面11a设有前端缆绳窗口11b和前观察窗口11c，后箱体13的后端面设有后端缆绳窗口13a和后观察窗口13b。

所述张力轮2a还设置有内嵌式张力测量装置和独立的支撑轴承，并使张力轮2a端面与从动轮2b端面之间保持一定间隙。

本发明的特点和有益效果是：采用一对具有多圈绳槽的主从绞盘，卧式斜置布置的三段剖分式箱体支撑结构，将从动绞盘安装轴线相对于主动绞盘安装轴线倾斜一合适的角度，使缆绳进出主动绞盘和从动绞盘时保持绳槽对齐，避免缆绳局部折弯；减速电机与主动绞盘驱动轴直连安装，结构紧凑；通过主动绞盘旋转过程中缆绳绞盘绳槽间产生的摩擦力逐步衰减缆绳所受张力；绞车内集成缆绳张力测量装置、手动摩擦应急制动装置和安全插销装置，提高了工作安全性和可靠性，适用于基于特殊承载电缆的收放驱动。

附图说明

附图1；本发明张力衰减原理图；

附图2：本发明主从绞盘位置关系图；

附图3：本发明三维结构图一(未安装缆绳)；

附图4：本发明三维结构图二(已安装缆绳)；

附图5：为附图3的A向视图；

附图6：为附图4的B向视图；

附图7：本发明绞盘箱体立体图。

图中：1、主动绞盘，1a、第一驱动绳槽，1b、最末驱动绳槽，1c、圆弧腰形槽，2、从动绞盘，2a，张力轮，2b、从动轮，3、减速电机，3a、变频电机，3b、减速器，3c、制动器，4、安全插销装置，4a、插销手柄5，摩擦制动装置，5a、制动手轮，6、端盖一，7、端盖二，9、缆绳，10、绞盘箱体，10a、电机安装面，10b、主动绞盘安装孔，10c、电机定位孔，10d、从动绞盘安装偏角孔，11、前箱体，11a、前端面，11b、前端缆绳窗口，11c、前观察窗口，11d、前箱体顶面，12、中箱体，12a、侧观察窗口，12b、横版，12c、中箱体顶面，13、后箱体，13a、后端缆绳窗口，13b、后观察窗口，14、底板。

具体实施方式

下面通过本发明用于某升空回收装置的张力衰减绞车为实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

图1为张力衰减原理图，主动绞盘1和从动绞盘2卧式倾斜布置，主动绞盘1中心高于从动绞盘2中心距离为a，与负载连接的缆绳9以水平方向进入从动绞盘2，从动绞盘2相当于定滑轮，起缆绳9的过渡作用，不参与驱动。主动绞盘1和从动绞盘2具有相同直径，在绞盘外圆设有若干条与缆绳9直径相适应的等间距圆弧槽，每圈缆绳在主动绞盘1形成的包角为π，当缆绳9与绞盘绳槽间的静摩擦力大于缆绳9负载张力时，主动绞盘1得以驱动缆绳9随之转动，并通过缆绳9与绳槽之间的摩擦力逐渐衰减缆绳9张力。收缆时主动绞盘1按图示ω角速度方向转动，根据柔韧体摩擦的欧拉公式F1/F2＝e^f·α可知，缆绳9与主动绞盘1入端缆绳张力F1与出端缆绳张力F2之比与缆绳与绳槽之间的摩擦系数f及包角α的乘积为指数关系，即主动绞盘1出缆端缆绳张力F2得到了衰减。当采用具有多圈绳槽的主从绞盘装置进行多次衰减，则最终出口缆绳张力Fe将衰减到一个很小的值。

图2表示了主动绞盘1与从动绞盘2之间的位置关系，图中从动绞盘2的轴线II相对于主动绞盘1的轴线I倾斜一个角度α，α角与绳槽间距b和绞盘上的绳槽直径d成定量关系，即tgα＝0.5b/d，这样就使得从动绞盘2的每个绳槽都与主动绞盘1的绳槽对齐。本实施例主动绞盘1设有7圈绳槽，从动绞盘2由张力轮2a和从动轮2b叠装组成，彼此可相互独立转动，张力轮2a设有单个绳槽，从动轮2b设有7个绳槽。由图1可知，缆绳9自负载端先进入张力轮2a的下端绳槽，再由张力轮2a的上端绳槽导入主动绞盘1的第一个绳槽1a，主动绞盘1第一绳槽1a在下方与从动绞盘2下方第2绳槽对接，以此类推，使得主动绞盘1和从动绞盘2的绳槽分别对齐，避免缆绳9在两绞盘之间缠绕时发生局部折弯；各绳槽具有相同底径和间距，绳槽圆弧半径略大于缆绳9的半径，以适应缆绳9在张力作用下紧贴绳槽可能产生的微量变形，同时可增大缆绳9与绳槽之间的接触面积，降低缆绳9表皮单位面积所受应力，有利于延长缆绳使用寿命。主动绞盘1抬高是为了避免缆绳导入时与之碰擦，从动轮2b最末绳槽为出缆槽，缆绳由此与储缆绞车相连。

图3为本发明的三维结构图(未安装缆绳)，图中表示了主动绞盘1、从动绞盘2、减速电机3、安全插销装置4、摩擦制动装置5、端盖一6、端盖二7与绞盘箱体10之间的安装位置关系。本装置采用卧式斜置结构设计，前高后低，前绞盘为主动绞盘1，后绞盘为从动绞盘2。绞盘箱体10为三段剖分式组装结构，由前箱体11、中箱体12、后箱体13合并后与底板14连接而成，在中箱体12顶面12c设有一横板12b连接两侧，目的是增加中箱体的刚性。在端盖一6的右下方安装有手动摩擦制动装置，手动摩擦制动装置用于防止电机制动器故障或制动力下降时的应急之用，具体参见“一种具有楔块增力结构的摩擦制动装置”(申请号：201110356539.7)，通过制动手轮5a实施制动操作。

图4为本发明以左前方为视角的三维结构图，图中表示了本装置安装缆绳9后的状态，缆绳9通过前端缆绳窗口11b依次通过张力轮2a和主动绞盘1和从动绞盘2的各绳槽，由从动轮2b的最末圈绳槽经后箱体13的后端缆绳窗口13a导出送至储缆绞车(未示出)。减速电机3通过减速器3b端面自带的短圆凸台与绞盘箱体10的电机安装面10a的电定位孔10c配合安装，螺钉连接固定，减速器3b与绞盘驱动轴(未示出)采用空心套锁紧盘连接方式传递扭矩。减速电机3轴线呈卧式倾斜布置，与卧式倾斜的绞盘箱体10相协调。主动绞盘1在靠近第一绳槽1a端面与主绞盘轴线I为圆心的同一圆周上设置了若干圆弧腰形槽1c，使得主动绞盘1在任意停止位置时，两个安全插销装置4的插销至少有一个可以插入圆弧腰形槽1c内，通过转动插销手柄4a实现插销的插入和退出操作。安全插销装置4的作用是当缆绳9需长时间静止状态承载时将插销插入主动绞盘1端面的圆弧形槽1c，阻止主动绞盘1可能的转动，起安全保护。整个装置通过底板14用螺钉与安装面连接固定。

在张力轮2a内部嵌有用于测量缆绳9所受载荷的张力测量装置，张力测量装置的具体结构和原理详见已申请的发明专利“一种用于张力衰减绞车的内置式缆绳张力测量装置”(申请号：201110361715.6)。

减速电机3按缆绳收放所要求的载荷和速度要求确定，电机为变频电机，方便根据需要调节缆绳的收放速度。

图5为本发明附图3的A向视图，图中显示了主动绞盘1和从动绞盘2的相对位置关系，在后箱体13上设有后端缆绳窗口13a和后端观察窗13b，用于缆绳9的导出，便于观察缆绳状态及穿缆操作。

图6为本发明附图4的B向视图，在中箱体12下方设有侧观察窗口12a，前端面11a与前后箱体结合面及中后箱体结合面平行，并与安装地面呈β角。

图7为绞盘箱体10立体图，由前箱体11、中箱体12和后箱体13连接成一体。本装置虽然是卧式安装结构，在实际加工和装配时，采用立式安装。先分别对前箱体11、中箱体12、后箱体13各自之间的结合面进行加工，采用螺钉和定位销将三个剖分箱体合并成绞盘箱体10并立式安装进行整体加工，按照先面后孔的顺序，最后镗孔时以前箱体11的前端面11a为安装基准，先加工主动绞盘安装孔10b，然后将绞盘箱体10转动一个α角度后再镗从动绞盘安装偏角孔10d。减速电机3通过电机安装面10a和电机定位孔10c定位，并用螺钉紧固。

本实施例就一种基于特殊承载电缆的张力衰减绞车的工作原理、主动绞盘1和从动绞盘2的卧式倾斜布置的结构形式、剖分式绞盘箱体10的结构、减速电机3的布局及安装形式以及所集成的内置式缆绳张力测量装置、手动摩擦制动装置5和安全插销装置4的功能和安装位置进行了表述，未涉及内部具体结构细节。

Claims (1)

1.一种卧式斜置缆绳张力衰减绞车，包括主动绞盘(1)、从动绞盘(2)、减速电机(3)和绞盘箱体(10)；所述主动绞盘(1)和从动绞盘(2)的外圆表面分别设有若干底部为半圆弧形绳槽；所述从动绞盘(2)由外圆设有单个底部为半圆弧形绳槽的张力轮(2a)和外圆设有与主动绞盘(1)数量相同的底部为半圆弧形绳槽的从动轮(2b)叠装而成；所述从动绞盘(2)的支撑轴轴线相对于主动绞盘(1)驱动轴轴线空间平行交错一个小的倾角α；其特征在于：所述主动绞盘(1)在靠近第一绳槽(1a)端面以主动绞盘轴线I为圆心半径为R的圆周上还均布有若干圆弧腰形槽(1c)；所述减速电机(3)包括依次安装的减速器(3b)、变频电机(3a)和制动器(3c)，其中减速器(3b)与主动绞盘(1)的驱动轴直接连接；所述减速电机(3)轴线呈卧式倾斜布置；所述绞盘箱体(10)为卧式斜置式且上部敞开的三段剖分结构，由前箱体(11)、中箱体(12)、后箱体(13)和底板(14)拼装连接而成，在中箱体(12)顶面(12c)设有一横板(12)连接两侧，在前箱体(11)与中箱体(12)的结合面处设有主动绞盘(1)驱动轴的安装孔，中箱体(12)与后箱体(13)结合面处设有从动绞盘(2)支撑轴的安装孔，主绞盘(1)安装孔高度大于从动绞盘(2)安装孔高度，前箱体(11)的前端面(11a)分别与前箱体(11)与中箱体(12)的结合面及中箱体(12)与后箱体(13)的结合面平行；在所述前箱体(11)右侧的顶面(11d)和中箱体(12)的顶面(12c)分别安装有其插销中心线对应圆弧腰形槽(1c)中线的安全插销装置(4)；在所述前箱体(11)左侧靠近前端面(11a)设有的孔内还安装有摩擦制动装置(5)；所述α角与绞盘绳槽间距b和绞盘上的绳槽底部直径d成定量关系，即tgα＝0.5b/d。