CN105947917B - 浮空器地面系留牵引绞盘 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于气球、飞艇等浮空器地面系留牵引和近地面收放操作用的缆索卷扬装置，目的是提供一种结构紧凑、体积小、性能稳定可靠的浮空器地面系留牵引绞盘，仅采用一台带制动器的电机作为唯一动力源，通过减速器输出转矩驱动卷筒收卷和放卷缆索，同时设置排线器，排线器通过链轮链条机构和齿轮组从卷筒上直接获得排线动力，排线速度和方向与卷筒通过传动比的匹配实现机械自动同步，最大程度上提高了可靠性，且通过设置导向滑块，实现排线自动换向功能。本发明通过一体化设计，最大程度上精简结构，结构紧凑，降低了重量和尺寸，性能稳定可靠。

Description

浮空器地面系留牵引绞盘

技术领域

本发明涉及一种用于气球、飞艇等浮空器地面系留牵引和近地面收放操作用的缆索卷扬装置，特别是涉及一种浮空器地面系留牵引绞盘。

背景技术

如图1所示，浮空器近地面施放、回收或地面系留操作，是通过三套牵引绞盘1a对浮空器2a自带三根系留缆索3a的拖拽牵引，克服浮力载荷实现。牵引绞盘1a是浮空器缆索的拖拽牵引设备，一套安装在地面系留设施4a的前部,牵引头部系留缆索,另外两套安装在地面系留设施4a后部左右两侧，并与地面系留设施4a一起随风转动。

CN201999198U公开了一种用于系留气球收放和驻留的缆索牵引装置，包括电机、减速箱、上牵引轮和下牵引轮；电机与减速箱通过联轴器连接，在联轴器上安装制动器，减速箱上设有两路成一定角度偏转的同步的两根输出轴，两根输出轴上分别设有带槽的牵引轮，两个牵引轮上缠绕着缆索。上述缆索牵引装置仅能通过牵引一根系留缆索，实现浮空器在高空中的收放和驻留操作，无法实现地面系留牵引和近地面收放操作功能。

目前，常规的工业绞盘存在的普遍问题是：体积重量大，收卷、制动、排线装置相对独立，结构不紧凑。其制动功能一般通过独立控制的电力液压式制动器实现；排线功能通常采用编码器或测速电机测量收卷速度，再通过可编程控制器驱动的排线专用伺服电机实现同步。这种方式虽然控制精度较高，但因引入较多的测量、控制、执行环节，导致系统控制复杂，可靠性降低。

浮空器近地面施放和回收过程中，既需要不断调整收放速度，又要克服风速、风向实时变化引起的缆索载荷、角度变化，还要求设备运行可靠。在这种工况下，工业绞盘因其结构形式、排线原理、可靠性等方面的固有缺陷，无法满足浮空器地面牵引、收放操作的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构紧凑、体积小、性能稳定可靠的浮空器地面系留牵引绞盘。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种浮空器地面系留牵引绞盘，包括底座、制动器、电机、减速器、卷筒，其中还包括排线器，制动器安装在电机上，电机与减速器连接，减速器安装在底座上，卷筒的一端与减速器输出轴连接，另一端通过卷筒轴、轴承支撑在轴承支座上，排线器安装在底座上卷筒上方位置处，排线器包括双向丝杆、第一、第二光杆、滑动限位器，卷筒与双向丝杆通过链轮链条机构和齿轮组传动连接，滑动限位器包括支架及安装在支架上的第一、第二滑动套筒、啮合套筒，第一、第二滑动套筒分别套装在第一、第二光杆上，啮合套筒与双向丝杆啮合连接，支架上安装导向滑块，导向滑块上设置导向爪，双向丝杆旋转时，导向爪沿着双向丝杆上的凹槽滑动。

本发明浮空器地面系留牵引绞盘，进一步的，所述支架上安装平行设置的第一、第二顶部限位滚柱和平行设置的第一、第二底部限位滚柱，第一、第二顶部限位滚柱与第一、第二底部限位滚柱正交设置。

本发明浮空器地面系留牵引绞盘，进一步的，所述卷筒的外侧设置限位侧板，限位侧板和轴承支座上对称设置一对销孔，机械制动销插入销孔内，轴承支座上在销孔的一侧安装限位开关。

本发明浮空器地面系留牵引绞盘，进一步的，所述链轮链条机构包括主动链轮、从动链轮、链条，齿轮组包括第一、第二、第三传动齿轮，主动链轮安装在卷筒的外侧，从动链轮安装在双向丝杆上，主动链轮与从动链轮上套装链条，从动链轮与双向丝杆之间设置第一套筒，从动链轮上设置第一传动齿轮，第一光杆的一端安装第二传动齿轮，第二传动齿轮与第一光杆之间设置第二套筒，双向丝杆的一端安装第三传动齿轮，第三传动齿轮与双向丝杆之间设置第三套筒，第一传动齿轮与第二传动齿轮啮合连接，第二传动齿轮与第三传动齿轮啮合连接，双向丝杆的一端安装联轴器，联轴器与第三传动齿轮连接在一起。

本发明浮空器地面系留牵引绞盘，进一步的，所述联轴器与第三传动齿轮插接相连。

本发明浮空器地面系留牵引绞盘，进一步的，所述联轴器与双向丝杆通过键连接。

本发明浮空器地面系留牵引绞盘，进一步的，所述支架上设置固定块，导向滑块安装在固定块内。

本发明浮空器地面系留牵引绞盘，进一步的，所述固定块的顶部安装盖板。

本发明浮空器地面系留牵引绞盘与现有技术相比，具有以下有益效果：

1、本发明浮空器地面系留牵引绞盘，仅采用一台带制动器的电机作为唯一动力源，通过减速器输出转矩驱动卷筒收卷和放卷缆索，同时设置排线器，排线器通过链轮链条机构和齿轮组从卷筒上直接获得排线动力，排线速度和方向与卷筒通过传动比的匹配实现机械自动同步，最大程度上提高了可靠性，且通过设置导向滑块，实现排线自动换向功能。本发明通过一体化设计，最大程度上精简结构，结构紧凑，降低了重量和尺寸，性能稳定可靠。

2、为了提高浮空器地面系留牵引的可靠性，采用了双重制动保护，主制动采用制动器制动电机轴，具有电控和手动两种开启方式；辅助制动采用机械制动销直接制动卷筒，并设有限位开关监测辅助制动状态，提高了设备安全性。

下面结合附图对本发明的浮空器地面系留牵引绞盘作进一步说明。

附图说明

图1为浮空器近地面施放、回收结构示意图；

图2为本发明浮空器地面系留牵引绞盘的主视图；

图3为图1的俯视图；

图4为图3中A处放大图；

图5为图3中B-B剖面图；

图6为图5中C-C局部剖视图；

图7为卷筒外侧机械制动销部分的结构示意图。

具体实施方式

如图2、图3所示，本发明浮空器地面系留牵引绞盘包括底座1、制动器2、电机3、减速器4、卷筒5、排线器6，为了满足浮空器变载荷下的近地面收放和速度可调功能，电机3采用交流变频电机。制动器2安装在电机3尾部，电机3与减速器4通过法兰连接，减速器4安装在底座1上，卷筒5的一端与减速器输出轴连接，结合图7所示，另一端通过卷筒轴51、轴承52支撑在轴承支座53上。

为了保证制动的可靠性，在卷筒5的外侧设置限位侧板54，限位侧板54和轴承支座53上对称设置一对销孔55，机械制动销56插入销孔55内，对卷筒5进行机械制动。轴承支座53上在销孔55的一侧安装限位开关57，限位开关57的信号输出端与控制器的信号接收端连接，限位开关57用于检测机械制动销的制动状态，机械制动销56插入销孔55后，触动限位开关57，限位开关57将制动信号传送至控制器，预防在机械制动情况下误操作启动电机3，造成设备损坏。

排线器6安装在底座1上卷筒5上方位置处，结合图4-图6所示，排线器6包括双向丝杆61、第一、第二光杆62、63、滑动限位器7，双向丝杆61与卷筒5通过链轮链条机构和齿轮组传动连接，链轮链条机构包括主动链轮64、从动链轮65、链条66，齿轮组包括第一、第二、第三传动齿轮67、68、69，主动链轮64安装在卷筒5的外侧，从动链轮65安装在双向丝杆61上，主动链轮64与从动链轮65上套装链条66，从动链轮65与双向丝杆61之间设置第一套筒70，从动链轮65上设置第一传动齿轮67，第一光杆62的一端安装第二传动齿轮68，第二传动齿轮68与第一光杆62之间设置第二套筒11，双向丝杆61的一端安装第三传动齿轮69，第三传动齿轮69与双向丝杆61之间设置第三套筒12，第一传动齿轮67与第二传动齿轮68啮合连接，第二传动齿轮68与第三传动齿轮69啮合连接，双向丝杆61的一端安装联轴器13，联轴器13与第三传动齿轮69插接连接在一起。

滑动限位器7包括支架71及安装在支架71上的第一、第二滑动套筒72、73、啮合套筒74，第一、第二滑动套筒72、73分别套装在第一、第二光杆62、63上，啮合套筒74与双向丝杆61啮合连接，支架71上设置固定块83，导向滑块75安装在固定块83内，固定块83顶部安装盖板76，导向滑块75上设置导向爪77，双向丝杆61旋转时，导向爪77沿着双向丝杆61上的凹槽78滑动。

支架71上安装平行设置的第一、第二顶部限位滚柱79、80和平行设置的第一、第二底部限位滚柱81、82，第一、第二顶部限位滚柱79、80与第一、第二底部限位滚柱81、82正交设置，第一、第二底部限位滚柱81、82之间的距离略大于缆索直径，缆索8从第一、第二顶部限位滚柱79、80和第一、第二底部限位滚柱81、82之间穿过后缠绕在卷筒5上，保证缆索8角度变化时，仍能够整齐排线，实现了缆索方向大范围变化时的排线、限位功能。

本发明浮空器地面系留牵引绞盘，可将限位开关的信号输出端与控制器的信号接收端连接，制动器、电机的控制端分别与控制器的两个供电输出端连接，从而实现自动控制。

本发明浮空器地面系留牵引绞盘的工作过程为：

浮空器地面系留时，缠绕在卷筒5上的缆索8，经过多层缠绕，将载荷衰减，端头与卷筒5侧壁进行连接，缆索8上的拉力载荷转换为转矩，通过减速器4反向传递到电机轴上，制动器2将电机轴制动。

牵引绞盘通电工作时接受控制器传来的启动指令，首先检测机械制动销56的制动状态，如状态为未制动，制动器2打开，如机械制动销56为制动状态，需要先将机械制动销56从销孔55中取出，再打开制动器2，电机3输出转矩通过减速器输出轴带动卷筒5缠绕和释放系留缆索，完成浮空器的释放、回收；工作结束后，控制器切断电机3转矩输出，制动器2断电制动。

卷筒5旋转时，带动主动链轮64旋转，通过链条66带动从动链轮65转动，从动链轮65经第一、第二、第三传动齿轮67、68、69带动联轴器13转动，联轴器13带动双向丝杆61转动，从而使滑动限位器7沿着第一、第二光杆62、63进行直线往复运动，通过主、从动链轮64、65、第一、第二、第三传动齿轮67、68、69、双向丝杆61的传动比匹配，实现卷筒5每旋转一周，滑动限位器7沿直线移动一个缆索直径距离。当滑动限位器7移动到双向丝杆61的一端时，导向滑块75上的导向爪77沿着双向丝杆61上的凹槽78滑动，带动啮合套筒74换向，从而实现排线自动换向功能。

初始排线位置可在电机不通电状态下进行手动调整，具体方法为：结合图3和图4所示，将联轴器13与第三传动齿轮69脱开，然后手动旋转双向丝杆61，滑动限位器7沿着第一、第二光杆62、63进行直线运动到合适位置，重新将联轴器13与第三传动齿轮69连接即可，从而实现排线初始位置的自由调节，提高了设备灵活性。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种浮空器地面系留牵引绞盘，包括底座、制动器、电机、减速器、卷筒，其特征在于：还包括排线器，制动器安装在电机上，电机与减速器连接，减速器安装在底座上，卷筒的一端与减速器输出轴连接，另一端通过卷筒轴、轴承支撑在轴承支座上，排线器安装在底座上卷筒上方位置处，排线器包括双向丝杆、第一、第二光杆、滑动限位器，卷筒与双向丝杆通过链轮链条机构和齿轮组传动连接，滑动限位器包括支架及安装在支架上的第一、第二滑动套筒、啮合套筒，第一、第二滑动套筒分别套装在第一、第二光杆上，啮合套筒与双向丝杆啮合连接，支架上安装导向滑块，导向滑块上设置导向爪，双向丝杆旋转时，导向爪沿着双向丝杆上的凹槽滑动；所述支架上安装平行设置的第一、第二顶部限位滚柱和平行设置的第一、第二底部限位滚柱，第一、第二顶部限位滚柱与第一、第二底部限位滚柱正交设置；

所述卷筒的外侧设置限位侧板，限位侧板和轴承支座上对称设置一对销孔，机械制动销插入销孔内，轴承支座上在销孔的一侧安装限位开关。

2.根据权利要求1所述的浮空器地面系留牵引绞盘，其特征在于：所述链轮链条机构包括主动链轮、从动链轮、链条，齿轮组包括第一、第二、第三传动齿轮，主动链轮安装在卷筒的外侧，从动链轮安装在双向丝杆上，主动链轮与从动链轮上套装链条，从动链轮与双向丝杆之间设置第一套筒，从动链轮上设置第一传动齿轮，第一光杆的一端安装第二传动齿轮，第二传动齿轮与第一光杆之间设置第二套筒，双向丝杆的一端安装第三传动齿轮，第三传动齿轮与双向丝杆之间设置第三套筒，第一传动齿轮与第二传动齿轮啮合连接，第二传动齿轮与第三传动齿轮啮合连接，双向丝杆的一端安装联轴器，联轴器与第三传动齿轮连接在一起。

3.根据权利要求2所述的浮空器地面系留牵引绞盘，其特征在于：所述联轴器与第三传动齿轮插接相连。

4.根据权利要求2所述的浮空器地面系留牵引绞盘，其特征在于：所述联轴器与双向丝杆通过键连接。

5.根据权利要求1所述的浮空器地面系留牵引绞盘，其特征在于：所述支架上设置固定块，导向滑块安装在固定块内。

6.根据权利要求5所述的浮空器地面系留牵引绞盘，其特征在于：所述固定块的顶部安装盖板。