CN105422767B - 基于凸轮的一种链条张紧器及其控制方法 - Google Patents
基于凸轮的一种链条张紧器及其控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了基于凸轮的一种链条张紧器，包括：固定轴；张紧凸轮，其套设固定轴上，并能够绕其摆动，张紧凸轮外周缘设有平滑沟槽，用于放置链条；支撑臂，其包括公共端；共同连接公共端对称设置的第一延长臂和第二延长臂，第一延长臂和第二延长臂固定在所述固定轴两端；减震支撑装置，其一端支撑在支撑臂公共端，另一端支撑在张紧凸轮远端，用于所述张紧凸轮的柔性支撑，并提供一种基于凸轮的一种链轮张紧器控制方法，通过改变电磁体的电流强度，使链条处于最佳张紧状态。
Description
技术领域
本发明涉及一种链条张紧器，尤其涉及基于凸轮的一种链条张紧器及一种链条张紧器控制方法。
背景技术
张紧器是链条或皮带传动系统上常用的保持装置。张紧器作用在传动链条或传动皮带上，对传动链条或传动皮带起到张紧和导向作用，且使其始终处于最佳张紧状态。链条或皮带在长期使用中会因为自身的受力和磨损，发生变形拉长导致链条或皮带传动效率的降低。为了能让链条或皮带保持合适的张紧度，即不因过松而跳齿也不因过紧而发生损坏，需要有一套合适的张紧装置，使它们保持合适的张紧度。因此张紧器的好坏直接影响着链条或皮带动力传动系统的好坏和传动效率。
由于链条自身的结构特性，使其在传动过程相对于皮带的跳动次数要多、跳动幅值要大，因此通常传动系统对链条张紧器装置的要求更高。虽然市场上链条张紧器的结构多种多样，但一些链条张紧器在保障张紧和导向作用的同时，不能在链条传动过程中有效地减少链条跳动次数和减弱链条跳动幅度，这势必会影响链条的传动效率和自身的使用寿命。目前常用的链条张紧器多采用可自动调节的弹簧结构，其会随着链条自身的跳动和磨损能及时自动调节链条的预紧度，但不能有效的衰减链条传动过程中链条跳动的频率和幅值。
发明内容
本发明的一个目的是设计了基于凸轮的一种链条张紧器，该装置在保证链条传动过程中张紧和导向作用的同时，还能始终保持最佳的张紧力、衰减传动系统跳动频率和幅值的作用。
本发明还有一个目的是提供一种基于凸轮的一种链轮张紧器控制方法，通过改变电磁体的电流强度，来精细调节减震支撑装置的长度，使链条处于最佳张紧状态。
本发明提供的技术方案为：
基于凸轮的一种链条张紧器，包括：
固定轴；
张紧凸轮，其套设固定轴上，并能够绕其摆动，所述张紧凸轮外周缘设有平滑沟槽，用于放置链条；
支撑臂，其包括公共端；共同连接所述公共端对称设置的第一延长臂和第二延长臂，所述第一延长臂和所述第二延长臂固定在所述固定轴两端；
减震支撑装置，其一端支撑在所述支撑臂公共端，另一端支撑在所述张紧凸轮远端，用于所述张紧凸轮的柔性支撑。
优选的是，所述张紧凸轮的基圆部分与所述固定轴同心。
优选的是，所述减震支撑装置包括：
套筒，其内部具有腔体；
第一磁体和第二磁体，其分别设置在所述套筒的腔体的两端；所述第一磁体和第二磁体相同极性相对设置；
第一弹簧，其一端支撑在所述第一磁体上，另一端支撑在所述张紧凸轮的远端；
第二弹簧，其一端支撑在所述第二磁体上，另一端支撑在所述公共端；
其中，所述第一弹簧与所述第二弹簧完全压缩状态下，所述第一磁体与第二磁体未完全贴合。
并在弹簧完全压缩状态下，所述第一磁体与第二磁体未完全贴合。
优选的是，所述第一磁体为电磁体，第二磁体为永磁体。
优选的是，所述第一磁体和第二磁体之间设置有橡胶垫圈。
优选的是，所述第一磁体铁芯材料由薄片状铁氧体永磁材料和铁复合而成。
优选的是，所述支撑臂公共端与所述张紧凸轮底部之间设置有测距传感器。
优选的是，所述固定轴两侧设置有扭转弹簧。
优选的是，所述电磁体内部具有空腔，用于容纳油；所述电磁体朝向所述永磁体的一面具有多个微孔，所述电磁体和永磁体之间的腔体内充满油，当所述电磁体运动时，油通过所述微孔流动。
本发明的目的还可以由基于凸轮的一种链条张紧器控制方法来实现，其特征在于，包括：
步骤一：测距传感器测得支撑臂公共端与张紧凸轮底部之间的距离即为减震支撑装置的长度Lnr；
步骤二：当时，调节励磁电流控制器电流大小
当时，调节励磁电流控制器电流大小
其中为链条最佳张紧状态下减震支撑装置的适应长度，r为第一磁体铁芯半径，b为电磁体贴心边缘到套筒内壁的距离，k为弹簧的弹性系数，ω为电磁体线圈匝数，l为第一磁体长度，h为第二磁体长度，Bm为第一磁体铁芯材料的饱和磁通密度。
有益效果
本发明具有结构相对简单、可靠性好、可以方便安装在现有链条传动的动力传动系统中；能保证最佳张紧和导向作用的同时，又能有效减弱因其在传动过程中跳动幅值过大而带来的不利影响。与现有张紧装置相比，该装置具有可靠性好、易维护等优点。
本发明提供一种基于凸轮的一种链轮张紧器控制方法，通过改变电磁体的电流强度，来实时精细调节微型减震器的长度，使链条处于最佳张紧状态。
附图说明
图1为本发明所述的链条张紧器的结构示意图。
图2为本发明所述的张紧凸轮升程曲线。
图3为本发明所述的减震支撑装置结构示意图。
图4为本发明所述的减震支撑装置另一实施例结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
如图1所示，本发明提供的基于凸轮的一种链条张紧器，包括：固定轴100，张紧凸轮200、支撑臂300和减震支撑装置400。
其中，固定轴100固定不动，起到固定作用，固定轴两侧设置有扭转弹簧，保障链条在传动过程中的运转更加平稳。
张紧凸轮200其一端套设在固定轴100上，并能够绕其摆动，张紧凸轮200外侧设有平滑沟槽，用于放置链条，张紧凸轮200的基圆部分与固定轴100同心，并能够绕固定轴100摆动，张紧凸轮200的凸轮升程外侧设有平滑沟槽来放置链条，起导向作用，能有效防止链条在传动过程中的左右滑移，张紧，如图2所示，为凸轮角与凸轮升程之间的关系曲线，其近似为关系式y＝(1.74x2-0.3x+0.15)R，
其中，y为凸轮升程；x为凸轮弧度角；R为凸轮角为零度对应的凸轮升程；
张紧凸轮200的升程曲线为弧形，随链条的跳动而绕固定轴上下摆动，起到张紧和导向的作用，能够保障链条在传动过程中的运转更加平稳。
支撑臂300，其包括公共端310，连接公共端310对称设置的第一延长臂320和第二延长臂330，第一延长臂320和第二延长臂330固定在固定轴100两侧，并不随固定轴100转动。
如图3所示，减震支撑装置400，包括套筒410，其上下两端设置有第一磁体421和第二磁体422，第一磁体421和第二磁体422相同极性的一端相对设置；弹簧，包括第一弹簧431和第二弹簧432，其中，第一弹簧431一端连接第一磁体421，另一端固定在支撑臂300的公共端310，第二弹簧432一端连接第二磁体422，另一端固定在张紧凸轮200远端底部，并在弹簧完全压缩状态下，第一磁体421与第二磁体422未完全贴合。
第一磁体421为电磁体，第二磁体422为永磁体，第一磁体421和第二磁体422之间设置有橡胶垫圈423，第一磁体421连接有励磁电流控制器，通过调节励磁电流控制器的电流大小，能够改变第一磁体421的磁力，电流越大，第一磁体421的磁力越大，第一磁体421与第二磁体422的间隙越大，减震支撑装置400伸长，电流越小第一磁体421的磁力越小，第一磁体421与第二磁体422的间隙越小，减震支撑装置400缩短。
减震支撑装置400两端分别连接支撑臂300和张紧凸轮200，通过调节励磁电流控制器的电流大小改变第一磁体421和第二磁体422的间隔，保证减震支撑装置400的长度，保障链条的张紧状态，防止链条在传动过程中出现跳动频率和幅值过大现象，并要减少链条跳动过频而加剧的自身磨损，减震支撑装置能有效衰减链条跳动的频率和幅值。
在另一实施例中，固定轴100两侧设置有扭转弹簧110，扭转弹簧100安装的初始位置处于自由状态，扭转弹簧100一端固定在张紧凸轮200，并能有效减缓链条跳动频率和减震支撑装置400反作用于链条的冲击和弹性力，使链条始终保持合适的张紧度。
在另一实施例中，支撑臂300的公共端310与张紧凸轮200底部之间设置有测距传感器，用于检测减震支撑装置400的长度。
在另一实施例中，第一磁体421连接有励磁电流控制器，其为直流控制电路，通过改变电流大小改变第一磁体的磁力大小，第一磁体421为层状复合材料，其由薄片状铁氧体永磁材料和铁通过研磨烧结复合而成，在励磁电流控制器开启时第一磁体因磁电耦合效应具有磁性，当励磁电流控制器关闭时第一磁体因自身材料中包含有铁氧体永磁材料仍具有磁性，从而保证断电后第一磁体421与第二磁体422不会触碰在一起。
如图4所示，在另一实施例中，在弹簧430完全压缩状态下，第一磁体421和第二磁体422的电磁作用力于可动部的摩擦力总和比活塞运动方向上载荷压力大，第一磁体421为空心壳体，内部填充有液压油，并在与第二磁体422相对的一侧设置有多个微孔421a，当减震支撑装置400的长度小于链条最佳张紧状态下减震支撑装置的适应长度时，减小励磁电流控制器的电流，使之变小，第一磁体421的磁力变小，第一磁体421与第二磁体422的间隙变小，套筒410内液压油通过微孔421a进入第一磁体421的空心壳体内。
当减震支撑装置400的长度大于链条最佳张紧状态下减震支撑装置的适应长度时，增大励磁电流控制器的电流，使之变大，第一磁体421的磁力变大，第一磁体421与第二磁体422的间隙变大，减震支撑装置400伸长，进入第一磁体421的空心壳体内液压油通过微孔421a流出。
此实施例中的润滑油起到润滑作用，减小可动部的摩擦力，同时将第一磁体421和第二磁体422电磁作用产生的热量传递出去。
本发明的目的还可以由基于凸轮的一种链条张紧器控制方法来实现，其特征在于，包括：
步骤一：测距传感器测得支撑臂300公共端310与张紧凸轮200底部之间的距离即为减震支撑装置400的长度Lnr；
步骤二：当时，调节励磁电流控制器电流大小
当时，调节励磁电流控制器电流大小
其中为链条最佳张紧状态下减震支撑装置的适应长度，其单位为m；r为第一磁体铁芯半径，其单位为m；b为电磁体贴心边缘到套筒内壁的距离，其单位为m；k为弹簧的弹性系数，其单位为N/m；ω为电磁体线圈匝数，l为第一磁体长度，其单位为m；h为第二磁体长度，其单位为m；Bm为第一磁体铁芯材料的饱和磁通密度，其单位为T。
实施以基于凸轮的一种链条张紧器的工作过程为例，作进一步的说明
首先，测距传感器测得支撑臂300公共端310与张紧凸轮200底部之间的距离即为减震支撑装置400的长度，并将其与链条最佳张紧状态下减震支撑装置的适应长度作比较。
当减震支撑装置400的长度大于链条最佳张紧状态下减震支撑装置的适应长度时，增大励磁电流控制器的电流，使之变大，第一磁体421的磁力变大，第一磁体421与第二磁体422的间隙变大，减震支撑装置400伸长，从而达到链条最佳张紧状态下减震支撑装置的适应长度。
当减震支撑装置400的长度小于链条最佳张紧状态下减震支撑装置的适应长度时，减小励磁电流控制器的电流，使之变小，第一磁体421的磁力变小，第一磁体421与第二磁体422的间隙变小，减震支撑装置400缩短，从而达到链条最佳张紧状态下减震支撑装置的适应长度。
使用本发明所述的基于凸轮的一种链条张紧器进行链条使用寿命测试实验，链条规格为：节距：44.45mm；排数：6；节数90；每米重量：8.3×6kg/m，载荷：2256kN，在溢油润滑条件下，测得使用寿命为20896小时。
使用相同规格链条，相同载荷和溢油润滑条件下不使用链条张紧器，链条的使用寿命为537小时。
使用相同规格链条，相同载荷和溢油润滑条件下使用普通链条张紧器，链条的使用寿命为15537小时。
可见，使用本发明所述的基于凸轮的一种链条张紧器有效提高了链条的使用寿命。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (9)
1.基于凸轮的一种链条张紧器，其特征在于，包括：
固定轴；
张紧凸轮，其套设在所述固定轴上，并能够绕其摆动，所述张紧凸轮外周缘设有平滑沟槽，用于放置链条，所述张紧凸轮的升程曲线为弧形；
支撑臂，其包括公共端；共同连接所述公共端对称设置的第一延长臂和第二延长臂，所述第一延长臂和所述第二延长臂固定在所述固定轴两端；
减震支撑装置，其一端支撑在所述支撑臂公共端，另一端支撑在所述张紧凸轮远端，用于所述张紧凸轮的柔性支撑；
所述减震支撑装置包括：
套筒，其内部具有腔体；
第一磁体和第二磁体，其分别设置在所述套筒的腔体的两端；所述第一磁体和第二磁体相同极性相对设置；
第一弹簧，其一端支撑在所述第一磁体上，另一端支撑在所述张紧凸轮的远端；
第二弹簧，其一端支撑在所述第二磁体上，另一端支撑在所述公共端；
其中，所述第一弹簧与所述第二弹簧完全压缩状态下，所述第一磁体与第二磁体未完全贴合。
2.根据权利要求1所述的基于凸轮的一种链条张紧器，其特征在于，所述张紧凸轮的基圆部分与所述固定轴同心。
3.根据权利要求2所述的基于凸轮的一种链条张紧器，其特征在于，所述第一磁体为电磁体，第二磁体为永磁体。
4.根据权利要求2或3所述的基于凸轮的一种链条张紧器，其特征在于，所述第一磁体和第二磁体之间设置有橡胶垫圈。
5.根据权利要求4所述的基于凸轮的一种链条张紧器，其特征在于，所述第一磁体铁芯材料由薄片状铁氧体永磁材料和铁复合而成。
6.根据权利要求2所述的基于凸轮的一种链条张紧器，其特征在于，所述支撑臂公共端与所述张紧凸轮底部之间设置有测距传感器。
7.根据权利要求1所述的基于凸轮的一种链条张紧器，其特征在于，所述固定轴两侧设置有扭转弹簧。
8.根据权利要求3所述的基于凸轮的一种链条张紧器，其特征在于，所述电磁体内部具有空腔，用于容纳油；所述电磁体朝向所述永磁体的一面具有多个微孔，所述电磁体和永磁体之间的腔体内充满油，当所述电磁体运动时，油通过所述微孔流动。
9.基于凸轮的一种链条张紧器控制方法，包括权利要求1-8任一项所述的基于凸轮的一种链条张紧器，其特征在于，包括：
步骤一：测距传感器测得支撑臂公共端与张紧凸轮底部之间的距离即为减震支撑装置的长度Lnr；
步骤二：第一磁体连接有励磁电流控制器，能够通过改变电流大小改变第一磁体的磁力大小，进而改变减震支撑装置的长度；
当时，调节励磁电流控制器电流，使之变大，增加的电流大小为：
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其中，为链条最佳张紧状态下减震支撑装置的适应长度，r为第一磁体铁芯半径，b为电磁体贴心边缘到套筒内壁的距离，k为弹簧的弹性系数，ω为电磁体线圈匝数，l为第一磁体长度，h为第二磁体长度，Bm为第一磁体铁芯材料的饱和磁通密度。
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