CN105752766A - 一种基于电机排线的缆绳收放装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于电机排线的缆绳收放装置，属于浮空平台领域。本发明包括卷绳系统、驱动系统和排线系统，排线系统位于卷绳系统和驱动系统之间，排线系统包括移动小车、右X轴电机、左X轴电机、Y轴电机、排线手和回转油缸，排线手滑动设置在移动小车的下方，移动小车的左端设有左X轴电机、移动小车的右端设有右X轴电机，移动小车滑动套设在导轨上，由左X轴电机及右X轴电机控制在导轨上前后滑动，移动小车还设有Y轴电机，Y轴电机直接控制排线手沿移动小车的下缘左右滑动；排线手根部还设有回转油缸。本发明采用伺服电机组控制的排线系统，确保了系留平台的使用安全。

Description

一种基于电机排线的缆绳收放装置

技术领域

本发明属于浮空平台领域，更具体地说，涉及一种基于电机排线的缆绳收放装置。

背景技术

气球是一种无动力气球飞行器，属于浮空器的一种，气球用系留绳与地面设施连接，球体内充氦气，依靠浮力悬停在空中，主要应用于大气边界层探测。气球可携带自记仪器、无线电遥测仪器；或可通过缆绳传送信息的仪器；也可掉挂仪器在几个预定高度进行梯度观测，用聚酯薄膜制作的大型球，可带几十公斤的仪器。系留气球作为各种通讯、监测和雷达等设备的搭载平台，具有非常重要的作用和无可比拟的优势。

但是氦气飞艇浮空器(系留气球)操作复杂、维护繁琐、使用费用高昂，难以普及，常在高端的军事侦查中应用，但当发生自然灾害灾区的移动通讯受到严重影响时，作为通讯应急系统，氦气飞艇浮空器并不具有优势，系留热气飞艇浮空平台作为一种新的系留浮空平台，通过携带不同任务设备，不仅能够作为重大灾害情况下的应急通讯平台，还能够完成空中监控、电子侦查、电子干扰、通讯中继、科学试验等各种军用和民用任务。

不管是氦气飞艇浮空器还是系留热气飞艇浮空平台，浮空平台均需要通过一套系留绳收放装置牵引和放出缆绳实现气球的空中驻留和升降功能。传统的系留绳收放装置通常采用电机减速机等机械传动或由电气控制，机械式驱动是通过液力藕合器，可以在堵转工况下产生最大扭矩，但是驱动部件间的固定几何位置关系决定着系统的设计布局，其传动系体积尺寸大，安装布局复杂，原动机位置是不可变的，经常需要精密加工的平面和精密的部件定位，效率低，具有环境因素的限制，另外机械式驱动绞车在有负载的情况下难以取得平稳的反转。电气控制一般采用常规定速电机驱动，较为复杂，故障率高，安全性能低，且不能低速启动和平滑变速。而液压传动在工程机械领域应用极广，在低速大扭矩的传动场合具有和机械、电气无法比拟的优势。

系留平台的使用具有高科技前沿的功能与要求，为了保证系留平台的工作可靠和安全，系留缆绳收放装置必须能够可靠地实现承载牵引、驻留以及对缆绳的保护等功能。现有的系留绳收放装置缠绕缆绳时，缆绳在承载情况下会受到很大的侧压力，系留绳外部保护包皮经过多次收放后会很快磨损，从而降低缆绳使用寿命，甚至导致缆绳失效危及整个系统的安全。另外缆绳在收放设备上打滑，相互缠绞都会危及到系统安全。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明提出了一种基于电机排线的缆绳收放装置，采用液压传动的方式减少了体积和重量，降低了能源消耗，在低速大扭矩的传动场合具有和机械、电气无法比拟的优势，且本装置在收放缆绳的过程中，其设计充分考虑到对缆绳收放的平稳控制及对缆绳的保护，采用伺服电机组控制的排线系统，保证缆绳收卷紧密整齐，确保了系留平台的使用安全。

2.技术方案

本发明的一种基于电机排线的缆绳收放装置，其包括设置在底板上的卷绳系统、驱动系统和排线系统，所述的卷绳系统包括第一底座、安装在第一底座上的卷绳筒，所述的卷绳筒与液压传动装置相连；所述的驱动系统包括第二底座、安装在第二底座上的驱动轮，所述驱动轮的一侧设有液压传动装置，上述的液压传动装置均通过油管与油泵相连；所述的排线系统位于卷绳系统和驱动系统之间，用于将经过驱动系统传送回的缆绳整齐的收回排列在卷绳筒上或反向放出缆绳，所述的第一底座在缆绳进入卷绳筒的方向水平设有导轨，所述的排线系统滑动设置在导轨上，所述的排线系统包括移动小车、右X轴电机、左X轴电机、Y轴电机、排线手和回转油缸，所述的排线手滑动设置在移动小车的下方，所述移动小车的左端设有左X轴电机、移动小车的右端设有右X轴电机，所述移动小车滑动套设在导轨上，由左X轴电机及右X轴电机控制在导轨上前后滑动，所述移动小车还设有Y轴电机，Y轴电机直接控制排线手沿移动小车的下缘左右滑动；所述的排线手根部还设有回转油缸。

作为本发明的进一步改进，驱动轮包括上驱动轮和下驱动轮，所述上驱动轮与所述下驱动轮上下设置且轴线方向平行，所述上驱动轮的另一侧设有液压碟刹装置，所述下驱动轮的另一侧设有液压碟刹装置；所述的上驱动轮和下驱动轮上刻有缆绳槽，缆绳缠绕在所述上驱动轮与所述下驱动轮上是以单层多圈缠绕方式。

作为本发明的进一步改进，所述上驱动轮、下驱动轮各与一个液压传动装置相连，该液压传动装置包括行星减速机和驱动轮回转马达，驱动轮回转马达将动力通过行星减速机传输给上述转轴。

作为本发明的进一步改进，所述的驱动系统一端设有导线装置，所述的导线装置在缆绳进入导线装置的位置设有水平滚筒，并由水平滚筒引导缆绳进入驱动系统；所述的驱动系统的另一端设有导绳架，导绳架上开有导绳环，缆绳从导绳环离开驱动系统。

作为本发明的进一步改进，所述的上驱动轮和下驱动轮还设有压线滚筒。

作为本发明的进一步改进，所述卷绳筒的转轴支设在第一底座上，该转轴一端与设置在第一底座外侧的一个液压传动装置相连，该液压传动装置包括行星减速机和卷绳筒回转马达，卷绳筒回转马达将动力通过行星减速机传输给卷绳筒的转轴。

作为本发明的进一步改进，还包括电气控制柜和液压泵站，所述的驱动轮回转马达和卷绳筒回转马达均通过油管与液压泵站相连。

作为本发明的进一步改进，所述的第一底座在缆绳进入卷绳筒的方向水平设有导轨，所述右X轴电机、左X轴电机、Y轴电机均为伺服电机且与电气控制柜相连，回转油缸通过油管与液压泵站相连。

作为本发明的进一步改进，所述的液压泵站包括主油泵电机、备用油泵电机和控制阀组。

作为本发明的进一步改进，所述的排线系统还包括导向轮组，导向轮组设置于排线手的尾端，所述导向轮组包括两组垂直滚筒，导向轮组用于将缆绳导向进入排线手。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：

(1)本发明的一种基于电机排线的缆绳收放装置，卷绳系统及驱动系统采用液压传动，通过液压马达(回转马达)驱动行星减速器进行传动，减小设备体积和重量、简化电气控制程序、降低能源消耗、减少故障率，且一般的电动绞车会在系留缆绳收卷和释放过程由于情况不同会逐渐产生不同的张力，绳索受力不均，卷绳系统的收卷系统采用液压马达传动，可以方便实现涨紧力的过载保护及实时调整，因为液压本身就具有过载保护功能，液压马达通过液压阀可以自如调整液压传动装置的扭矩，只要在液压马达的最大扭矩范围内，来自缆绳另一端的力矩并不稳定时，卷绳系统的液压动力传输部分也可以根据压力无极调速，使得缆绳能够均匀紧密、受力均衡地缠绕在卷绳筒上，即保护了缆绳，更保证了浮空平台稳定升空或回收，降低了环境对系统的影响。

(2)本发明的一种基于电机排线的缆绳收放装置，系统采用液压动力传输为主动力传输，可以在不用配置专门外动力的情况下从工程车辆内获取液压源，实现动力传输，液压泵站设置了主油泵电机和备用油泵电机，可以满足正常工作状态仅需要1个油泵电机，以及特殊工作状态1个油泵电机不够的情况，紧急工作状态采用2台油泵电机同时运行，可以达到最大运行速度及拉力，从而降低能源损耗。

(3)本发明的一种基于电机排线的缆绳收放装置，与直接采用卷绳系统收回或放出缆绳相比，驱动系统可以提供收、放所需要的足够的牵引力和制动力并能够达到要求的收放速度，提前给系留缆绳释放张力，再由排线系统排线，可以使得缆绳在卷绳筒上缠绕时不受侧压力，能够均匀紧密的缠绕在卷绳筒上，保护缆绳及保证浮空平台的安全使用。

(4)本发明的一种基于电机排线的缆绳收放装置，驱动轮上下设置两个，缆绳从两个驱动轮上以单层多圈缠绕方式缠绕，可以最大程度的降低缆绳的张力集中在某一小段上，能够均匀分布缆绳的张力，不仅能够保护缆绳而且还能保证浮空平台的低功耗顺利升空或回收。

(5)本发明的一种基于电机排线的缆绳收放装置，驱动系统设有导线装置和导绳环，排线系统设有导向轮组，导线装置和导向轮组均是采用滚筒的形式导引缆绳，满足了缆绳高精度保护的要求。

(6)本发明的一种基于电机排线的缆绳收放装置，排线系统采用多组伺服电机，排线手能够在前后，左右平面移动，也能上下，左右转动，并且伺服电机能形成反馈系统，采用伺服电机进行排线的逻辑运算，使得缆绳以高精度的要求整齐紧密的排列在卷绳筒上。

(7)本发明的一种基于电机排线的缆绳收放装置，原理简单但却能实现高精专的缆绳保护要求，成本低、省能耗、适应性广，便于推广使用。

附图说明

图1为本发明的系留绳收放装置的结构示意图；

图2为本发明中卷绳系统及排线系统组合的结构示意图；

图3为本发明中驱动系统的结构示意图；

图4为本发明中排线系统的俯视图；

图5为本发明中排线系统的侧视图；

图6为本发明中液压泵站及电气控制柜的结构示意图；

图7本发明的实施例2中导绳环的结构示意图。

示意图中的标号说明：

1、卷绳系统；2、驱动系统；3、排线系统；4、电气控制柜；5、液压泵站；11、卷绳筒；12、卷绳筒回转马达；13、第一底座；21、第二底座；22、驱动轮回转马达；23、上驱动轮；24、下驱动轮；25、压线滚筒；26、导线装置；27、导绳架；28、导绳环；31、导轨；32、移动小车；33、导向轮组；34、右X轴电机；35、左X轴电机；36、Y轴电机；37、排线手；38、回转油缸；51、主油泵电机；52、备用油泵电机；53、控制阀组；281、浮动环；282、卡环；283、浮动架；284、弹簧。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图对本发明作详细描述。

如图1到图6所示，本发明的一种基于电机排线的缆绳收放装置，其包括设置在底板上的卷绳系统1、驱动系统2、排线系统3、电气控制柜4和液压泵站5，如图2所示，所述的卷绳系统1包括卷绳筒11和第一底座13，所述卷绳筒11安装在所述第一底座13上，所述卷绳筒11的转轴支设在第一底座13上，该转轴一端与设置在第一底座13外侧的一个液压传动装置相连，该液压传动装置包括行星减速机和卷绳筒回转马达12，卷绳筒回转马达12将动力通过行星减速机传输给卷绳筒11的转轴。如图3所示，所述的驱动系统2包括第二底座21、安装在第二底座21上的上驱动轮23和下驱动轮24，所述上驱动轮23与所述下驱动轮24上下设置且轴线方向平行，所述上驱动轮23、下驱动轮24各与一个液压传动装置相连，该液压传动装置包括行星减速机和驱动轮回转马达22，驱动轮回转马达22将动力通过行星减速机传输给上述转轴，上述转轴的另一端各与设置在第二底座21另外一侧的一个液压碟刹装置相连。所述的上驱动轮23和下驱动轮24上刻有缆绳槽，缆绳缠绕在所述上驱动轮23与所述下驱动轮24上是以单层多圈缠绕方式。所述的驱动系统2一端设有导线装置26，所述的导线装置26在缆绳进入导线装置26的位置设有水平滚筒，由水平滚筒进入驱动系统2；所述的驱动系统2的另一端设有导绳架27，导绳架27上开有导绳环28，缆绳从导绳环28离开驱动系统2。所述的上驱动轮23和下驱动轮24还设有压线滚筒25。

如图1、图2、图4、图5所示，所述的排线系统3位于卷绳系统1和驱动系统2之间，用于将经过驱动系统2传送回的缆绳整齐的收回排列在卷绳筒11上或反向放出缆绳。所述的第一底座13在缆绳进入卷绳筒11的方向水平设有导轨31，所述的排线系统3滑动设置在导轨31上，所述的排线系统3包括移动小车32、右X轴电机34、左X轴电机35、Y轴电机36、排线手37、导向轮组33和回转油缸38，所述的排线手37滑动设置在在移动小车32的下方，所述移动小车32的左端设有左X轴电机35、移动小车32的右端设有右X轴电机34，所述移动小车32滑动套设在导轨31上，由左X轴电机35及右X轴电机34控制在导轨31上前后滑动，当左X轴电机35及右X轴电机34不同步移动时，就使得排线手37在平行于地面的水平面转动，所述移动小车32还设有Y轴电机36，Y轴电机36直接控制排线手37沿移动小车32的下缘左右滑动，所述的排线手37根部还设有回转油缸38，回转油缸38可以控制排线手37在垂直于地面的平面内转动，上述右X轴电机34、左X轴电机35、Y轴电机36均为直线型伺服电机且与电气控制柜4相连，回转油缸38通过油管与液压泵站5相连，所述导向轮组33设置于排线手37的尾端，所述导向轮组33包括两组垂直滚筒，导向轮组33用于将缆绳导向进入排线手37。如图6所示，所述的液压泵站5包括主油泵电机51、备用油泵电机52和控制阀组53，上述的驱动轮回转马达22和卷绳筒回转马达12均通过油管与油泵电机相连。

下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

实施例1

正常情况下，系统只需要一个主油泵电机51就能满足要求，但是本实施例需要进入紧急工作模式中时，这时还有备用油泵电机52待用，2台电机同时运行，可以达到最大运行速度及拉力，从而降低能源损耗。

实施例2

为了最大程度的保护缆绳不过分受到侧压力的损害，本实施例采取了以下措施：在卷绳系统1的基础上额外设置本发明的驱动系统2，排线的时候通过本发明的排线系统3排线，在排线系统3处设有导向轮组33，在驱动系统2处设有导线装置26和导绳架27。导绳架27上开有导绳环28，本实施例中的导绳环28结构如图7所示，包括浮动环281、卡环282、浮动架283和弹簧284。卡环282为中空圆环，浮动环281卡在卡环282内，在浮动环281的下表面与卡环282底部上表面之间设有若干浮动架283，浮动架283的上端与浮动环281的下表面接触连接，浮动架283的下部插入在弹簧284内，弹簧284下部抵在卡环282底部上表面。缆绳因为浮空平台受到环境影响受力方向改变时，会给导绳环28某个方向一个作用力，该方向的弹簧284压缩，浮动环281就会向着该方向下浮，从而减轻对缆绳的侧压力，保护缆绳不受损害，且避免缆绳的突发受力对浮空平台的影响。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于电机排线的缆绳收放装置，其特征在于：其包括设置在底板上的卷绳系统(1)、驱动系统(2)和排线系统(3)，所述的卷绳系统(1)包括第一底座(13)、安装在第一底座(13)上的卷绳筒(11)，所述的卷绳筒(11)与液压传动装置相连；所述的驱动系统(2)包括第二底座(21)、安装在第二底座(21)上的驱动轮，所述驱动轮的一侧设有液压传动装置，上述的液压传动装置均通过油管与油泵相连；所述的排线系统(3)位于卷绳系统(1)和驱动系统(2)之间，用于将经过驱动系统(2)传送回的缆绳整齐的收回排列在卷绳筒(11)上或反向放出缆绳，所述的第一底座(13)在缆绳进入卷绳筒(11)的方向水平设有导轨(31)，所述的排线系统(3)滑动设置在导轨(31)上，所述的排线系统(3)包括移动小车(32)、右X轴电机(34)、左X轴电机(35)、Y轴电机(36)、排线手(37)和回转油缸(38)，所述的排线手(37)滑动设置在移动小车(32)的下方，所述移动小车(32)的左端设有左X轴电机(35)、移动小车(32)的右端设有右X轴电机(34)，所述移动小车(32)滑动套设在导轨(31)上，由左X轴电机(35)及右X轴电机(34)控制在导轨(31)上前后滑动，所述移动小车(32)还设有Y轴电机(36)，Y轴电机(36)直接控制排线手(37)沿移动小车(32)的下缘左右滑动；所述的排线手(37)根部还设有回转油缸(38)。

2.根据权利要求1所述的一种基于电机排线的缆绳收放装置，其特征在于：驱动轮包括上驱动轮(23)和下驱动轮(24)，所述上驱动轮(23)与所述下驱动轮(24)上下设置且轴线方向平行，所述上驱动轮(23)的另一侧设有液压碟刹装置，所述下驱动轮(24)的另一侧设有液压碟刹装置；所述的上驱动轮(23)和下驱动轮(24)上刻有缆绳槽，缆绳缠绕在所述上驱动轮(23)与所述下驱动轮(24)上是以单层多圈缠绕方式。

3.根据权利要求2所述的一种基于电机排线的缆绳收放装置，其特征在于：所述上驱动轮(23)、下驱动轮(24)各与一个液压传动装置相连，该液压传动装置包括行星减速机和驱动轮回转马达(22)，驱动轮回转马达(22)将动力通过行星减速机传输给上述转轴。

4.根据权利要求3所述的一种基于电机排线的缆绳收放装置，其特征在于：所述的驱动系统(2)一端设有导线装置(26)，所述的导线装置(26)在缆绳进入导线装置(26)的位置设有水平滚筒，由水平滚筒引导缆绳进入驱动系统(2)；所述的驱动系统(2)的另一端设有导绳架(27)，导绳架(27)上开有导绳环(28)，缆绳从导绳环(28)离开驱动系统(2)。

5.根据权利要求4所述的一种基于电机排线的缆绳收放装置，其特征在于：所述的上驱动轮(23)和下驱动轮(24)还设有压线滚筒(25)。

6.根据权利要求3或5所述的一种基于电机排线的缆绳收放装置，其特征在于：所述卷绳筒(11)的转轴支设在第一底座(13)上，该转轴一端与设置在第一底座(13)外侧的一个液压传动装置相连，该液压传动装置包括行星减速机和卷绳筒回转马达(12)，卷绳筒回转马达(12)将动力通过行星减速机传输给卷绳筒(11)的转轴。

7.根据权利要求6所述的一种基于电机排线的缆绳收放装置，其特征在于：还包括电气控制柜(4)和液压泵站(5)，所述的驱动轮回转马达(22)和卷绳筒回转马达(12)均通过油管与液压泵站(5)相连。

8.根据权利要求7所述的一种基于电机排线的缆绳收放装置，其特征在于：所述右X轴电机(34)、左X轴电机(35)、Y轴电机(36)均为伺服电机且与电气控制柜(4)相连，回转油缸(38)通过油管与液压泵站(5)相连。

9.根据权利要求8所述的一种基于电机排线的缆绳收放装置，其特征在于：所述的液压泵站(5)包括主油泵电机(51)、备用油泵电机(52)和控制阀组(53)。

10.根据权利要求8所述的一种基于电机排线的缆绳收放装置，其特征在于：所述的排线系统(3)还包括导向轮组(33)，导向轮组(33)设置于排线手(37)的尾端，所述导向轮组(33)包括两组垂直滚筒，导向轮组(33)用于将缆绳导向进入排线手(37)。