CN106898506B - 一种渐开线形助力插排机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于助力电器壳体内电器模块滑动的渐开线形助力插排机构，包括渐开线形助力凸轮、推拉杆和平底移动件，渐开线形助力凸轮的凸轮端两侧具有两个对称的渐开线形廓曲面，推拉杆与渐开线形助力凸轮固定为一整体结构，铰接在电器壳体的滑道上，平底移动件固接在电器模块上，在平底移动件上设有凹槽形廓，凹槽形廓的两侧具有两个平底承压面，渐开线形助力凸轮的凸轮端置于所述凹槽形廓内，两个渐开线形廓曲面分别与平底移动件凹槽形廓内的平底承压面相接触。推拉杆带动渐开线形助力凸轮转动，拨动平底移动件带动电器模块滑动。

Description

一种渐开线形助力插排机构

技术领域

本发明涉及一种渐开线形助力插排机构，适用于矿用快速检修式隔爆型真空馈电开关及矿用快速检修式磁力启动器等电器设备中。

背景技术

矿用快速检修式隔爆型真空馈电开关中的真空接触器模块，以及快速检修式磁力启动器中的换向开关模块——统一简称为电器模块——具有三相进线和三相出线，采用插接式结构与固定在开关或启动器壳体上的插座连接。即如图1所示，电器模块六个插板8组成的插排与电器壳体10上的六个插座9同时插接。如果其中任何一个插板8与插座9插接不紧，都会导致电器发热出现故障。

为了保证插板与插座的插接紧密性，一般是在插座内设置一个拉簧，当插板插接在插座内时，插座依靠拉簧的收缩弹力将插板压紧。

这样就需要使用较大的力将单个插板推入和拉出插座，并保证插板有一定的行程。因此导致了六个插板组成的插排与电器壳体上的六个插座同时插接拉开时，需要的推力或拉力很大，完全依靠人力很难同时完成插紧。

因此，除了在电器模块上安装滚轮置于电器壳体内的滑道上，使电器模块借助于滚轮在滑道上滑动省力外，还需设置助力机构。通过使用助力机构拨动固连在电器模块上的平底移动件，将电器模块推入或拉出电器壳体，完成插排与插座的同时插接拉开。

矿用快速检修式隔爆型真空馈电开关和快速检修式磁力启动器中现有的助力机构为图2中A所示的圆柱形助力机构。该助力机构采用圆柱形助力凸轮4拨动固连在电器模块上的平底移动件带动电器模块移动，推拉过程比较费力。

图2中B和C给出了圆柱形助力机构处于工作状态下的力学分析图。其中，F ₁′为圆柱形助力机构产生的推拉力，F ₂′为手对推拉杆施加的力；b为手施加力的力臂；a为产生的推拉力的力臂；β为圆柱形助力机构推拉杆的展开角，β _max为圆柱形助力机构推拉杆的最大展开角。

根据图2中B和C可以知道，圆柱形助力机构的增力比为：

。

由此可以得知，在圆柱形助力机构的推拉杆拨动圆柱形助力凸轮带动平底移动件移动的过程中，其增力比是随着圆柱形助力机构推拉杆展开角的变化而不断变化的。

根据上述公式不难发现，现有圆柱形助力机构具有的几点不足。

1、由于增力比在不断变化，使得手上施加的推拉力也在不断变化，造成推拉过程不够平稳。

2、从图2中B和C可以看出，在推拉过程中，圆柱形助力凸轮与平底移动件的接触点也在发生着变化。随着圆柱形助力机构推拉杆的展开角不断增大，圆柱形助力凸轮与平底移动件的接触点会从凹槽的最里端向凹槽外端移动，产生横向摩擦，使接触面摩损。

因此，采用圆柱形助力机构拨动电器模块上的平底移动件，由于接触点在变化，增力比也随之变化，推力拉力不断交替变化，使得不仅推拉过程十分费力，而且电器模块的运行也不平稳。

发明内容

本发明的目的就是克服现有助力机构的不足，提供一种结构简单，安装操作方便，省力且能够使电器模块运行平稳，避免横向摩擦的渐开线形助力插排机构。

本发明所述的渐开线形助力插排机构是用来助力电器壳体内的电器模块滑动的。与现有技术相同，所述电器模块通过其上安装的滚轮置于电器壳体内的滑道上，能够沿滑道前后省力滑动。

与现有技术不同的是，本发明所述的渐开线形助力插排机构包括：

一个渐开线形助力凸轮，在所述渐开线形助力凸轮的凸轮端两侧具有两个对称的渐开线形廓曲面；

一个推拉杆，所述推拉杆与渐开线形助力凸轮固定为一整体结构，铰接在所述电器壳体的滑道上；

一个平底移动件，所述平底移动件固接在所述电器模块上，在所述平底移动件上设有一个凹槽形廓，所述凹槽形廓的两侧具有两个平底承压面，所述渐开线形助力凸轮的凸轮端置于所述凹槽形廓内，两个渐开线形廓曲面分别与所述平底移动件凹槽形廓内的平底承压面相接触。

其中，最优选地，本发明设计将所述渐开线形助力凸轮的中心线与推拉杆呈夹角α_max/2固定连接，所述α_max为推拉杆的最大展开角。

一般地，只要在电器壳体的任意一侧滑道上安装一套本发明上述渐开线形助力插排机构，就可以达到比较省力地操作电器模块平稳移动的目的。但是根据实际使用需要，例如对于体积较大的电器开关，或者为了保证电器模块沿滑道滑动的水平一致，以更好地保证所有插板与插座能完全同步插接或拉开，也可以考虑在所述电器壳体内左右两侧滑道上对称地分别安装一套渐开线形助力插排机构，通过同步拨动推拉杆进行操作。

渐开线上任意一点的法线都与它的基圆相切，本发明的渐开线形助力插排机构即是根据这一原理设计的。

当拨动推拉杆转动时，随着推拉杆展开角的变化，与平底移动件凹槽形廓内的平底承压面相接触的渐开线形廓曲面上的接触点也是在不断变化的。但是，无论渐开线形廓曲面上的接触点变化到哪里，平底承压面上该接触点受到的渐开线形助力凸轮作用力的方向却始终切于基圆，即沿着平行于滑道的方向，垂直于平底承压面，所以在平底承压面上的受力作用点固定不变。继而，由于平底承压面上的受力作用点固定不变，且作用力始终垂直于平底承压面，所以垂直于滑道方向的作用力为零，即在平底承压面上产生的摩擦力也为零，避免了横向摩擦。

同时，由于渐开线形廓曲面与平底承压面的作用力始终垂直于平底承压面，本发明渐开线形助力插排机构的增力比始终为定值，与推拉杆展开角无关。因此，在与现有圆柱形助力机构同样的安装尺寸、同样的行程条件下，本发明的渐开线形助力插排机构的增力比恒大于等于圆柱形助力机构的增力比，比现有助力机构更为省力。进而，由于本发明渐开线形助力插排机构的增力比是恒定的，而圆柱形助力机构的增力比是变化的，所以本发明的渐开线形助力插排机构在推拉过程中更加平稳。

本发明的渐开线形助力插排机构适用于快速检修式真空馈电开关及快速检修式磁力启动器等电器设备中。

附图说明

图1是电器设备中电器模块的插排与电器壳体上插座插接的结构示意图。

图2是现有圆柱形助力机构的结构及工作过程示意图。

其中：A为推拉杆刚开始拉出时的状态，B为任意状态，C为推拉杆完全拉出时的状态。

图3是本发明渐开线形助力插排机构的安装结构示意图。

图4是本发明渐开线形助力插排机构的结构及工作过程示意图。

其中：A为推拉杆刚开始拉出时的状态，B为任意状态，C为推拉杆完全拉出时的状态。

图中：1—推拉杆，2—渐开线形助力凸轮，3—平底移动件，4—圆柱形助力凸轮，5—电器模块，6—滚轮，7—滑道，8—插板，9—插座，10—电器壳体。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图4中A所示，渐开线形助力插排机构由一个推拉杆1、一个渐开线形助力凸轮2和一个平底移动件3构成。所述推拉杆1与渐开线形助力凸轮2为一整体结构，渐开线形助力凸轮2的中心线与推拉杆1呈夹角α_max/2固定连接。所述渐开线形助力凸轮2具有两个对称的渐开线形廓曲面I和II。所述平底移动件3具有一个凹槽形廓，所述凹槽形廓的两侧为两个平底承压面。所述渐开线形助力凸轮2的凸轮端置于所述凹槽形廓内，两个渐开线形廓曲面I和II分别与所述凹槽形廓内的两个平底承压面相接触。

图3给出了渐开线形助力插排机构的具体安装结构示意图。推拉杆1与渐开线形助力凸轮2通过其连接点铰接在电器壳体10内的滑道7上，平底移动件3固定连接在电器模块5上，电器模块5通过其上安装的滚轮6放置在电器壳体10内的滑道7上。

用手拨动推拉杆1，推拉杆1带动渐开线形助力凸轮2绕固定在滑道7上的铰接中心转动，渐开线形助力凸轮2再拨动平底移动件3，带动与平底移动件固接的电器模块5通过滚轮6沿滑道7做直线运动，实现电器模块5的推进或拉出运动，从而使设置在电器模块5前端的由六个插板8组成的插排与电器壳体10上的六个插座9同时插接或拉开。

如图3所示，此渐开线助力插排机构在电器模块5的左侧与右侧各安装一套，对称使用。

本发明的渐开线形助力插排机构适用于矿用快速检修式隔爆型真空馈电开关及矿用快速检修式磁力启动器中。

根据图4中B给出的渐开线形助力插排机构在任意工作状态下的力学分析图，可以推导出渐开线形助力插排机构的增力比为：

。

式中：F ₁为渐开线形助力插排机构产生的推拉力，F ₂为手对推拉杆施加的力；b为手施加力的力臂；r为渐开线的基圆半径。

从上述公式可以看出，渐开线形助力插排机构的增力比是恒定的。

这是由于渐开线上任一点的法线都与它的基圆相切，渐开线形助力插排机构通过渐开线形助力凸轮2的转动将平底移动件3推进与拉出的过程中，平底移动件3受到渐开线形助力凸轮2的作用力的方向始终切于基圆，垂直于平底移动件的承压面。

因此，渐开线形助力凸轮2平行于平底移动件3承压面的作用力始终为零，也就是渐开线形助力凸轮2转动产生的摩擦力为零，且受力作用点固定不变，从而减少了与平底移动件的横向摩擦。

进而，由于助力插排机构的增力比为定值，就使得推拉杆的推拉过程更加平稳。

而如背景技术中所述，现有圆柱形助力机构如图2中所示，其增力比为：

。

式中：F ₁′为圆柱形助力机构产生的推拉力，F ₂′为手对推拉杆施加的力；b为手施加力的力臂；a为产生的推拉力的力臂；β为圆柱形助力机构推拉杆的展开角。

当图2与图4具有相同的安装条件时，则有：a=r/cosβ _max，其中β _max为圆柱形助力机构推拉杆的最大展开角。

则：

。

增力比是随着推拉杆展开角的变化而变化的。

同时，因为：

。

所以可以看出：

。

也就是说，渐开线形助力插排机构的增力比恒大于等于圆柱形助力机构的增力比。

具体地说，只有当推拉杆处于刚好完全拉出的状态时，渐开线形助力插排机构与圆柱形助力机构的增力比是相等的；而推拉杆处于其它任何位置时，渐开线形助力插排机构的增力比都大于圆柱形助力机构的增力比。

因此，本发明的渐开线形助力插排机构比现有圆柱形助力机构更为省力。

同时，渐开线形助力插排机构的增力比恒定，圆柱形助力机构的增力比变化，所以本发明的渐开线形助力插排机构在推拉过程中更加平稳。

为了保证推拉杆在推入和拉出的过程中，始终是由渐开线形凸轮的渐开线形廓曲面推动平底移动件，设计使渐开线形凸轮的中心线与推拉杆呈夹角α_max/2固定连接。渐开线形凸轮上的两条渐开线的起始点的夹角不做限定，以满足强度要求为宜。当推拉杆呈完全闭合状态时，凸轮转到最里端，由此可以作出凸轮的渐开线及凸轮的大径。

经上述力学分析可以看出，本发明的渐开线形助力插排机构与现有圆柱形助力机构在同样的安装尺寸、同样的行程条件下，具有更为省力、平稳且能避免横向摩擦的优点。

Claims (2)

1.一种渐开线形助力插排机构，用于助力电器壳体内的电器模块滑动，所述电器模块通过其上安装的滚轮置于电器壳体内的滑道上，沿滑道前后省力滑动；其特征是：

所述的渐开线形助力插排机构包括：

一个渐开线形助力凸轮，在所述渐开线形助力凸轮的凸轮端两侧具有两个对称的渐开线形廓曲面；

一个推拉杆，所述推拉杆与渐开线形助力凸轮固定为一整体结构，铰接在所述电器壳体的滑道上；

一个平底移动件，所述平底移动件固接在所述电器模块上，在所述平底移动件上设有一个凹槽形廓，所述凹槽形廓的两侧具有两个平底承压面，所述渐开线形助力凸轮的凸轮端置于所述凹槽形廓内，两个渐开线形廓曲面分别与所述平底移动件凹槽形廓内的平底承压面相接触；

所述渐开线形助力凸轮的中心线与推拉杆呈夹角α_max/2固定连接，所述α_max为推拉杆的最大展开角。

2.根据权利要求1所述的渐开线形助力插排机构，其特征是在所述电器壳体内左右两侧分别安装有一套渐开线形助力插排机构，对称使用。