CN108002261A - 一种绞车减力机构 - Google Patents

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雷天龙
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Abstract

本发明公开了一种绞车减力机构，由上导轮组件、下导轮组件、壳体、上盖板以及自下而上依次布置在壳体内，且均为一体式加工而成的主动锥齿轮轴、传动齿轮轴、下槽轮轴和上槽轮轴组成；主动锥齿轮轴中部安装在壳体的环形内沿上，其一端的主动锥齿轮与传动齿轮轴中部的从动锥齿轮相啮合，另一端与动力源连接；传动齿轮轴端部的主动直齿轮与下槽轮轴端部的从动直齿轮相啮合；下槽轮轴与上槽轮轴的中段均为并排设置的轮槽；上导轮组件安装在上盖板上将线缆从壳体的中心线处导入并导向下槽轮轴；下导轮组件安装在下槽轮轴的斜下方，用于将线缆从上槽轮轴上导出并导向远离齿轮传动副的位置。本发明为细长型结构，体积小，且能够提供大负载。

Description

一种绞车减力机构
技术领域
本发明属于绞车的结构设计技术领域，特别涉及一种绞车减力机构。
背景技术
绞车是一种利用卷筒缠绕钢丝绳或链条来提升或牵引重物的轻小型起重设备，又称卷扬机。绞车是可单独使用，也可作起重、筑路和矿井提升等机械中的组成部件；由于绞车具有通用性高、结构紧凑、体积小、重量轻、起重大、使用转移方便的等特点，其已被广泛应用于建筑、水利工程、林业、矿山、码头等的物料升降或平拖作业中；而绞车减力机构是绞车上重要的组成部分，其保证了绞车在自身体积较小的基础上，仍能够实现大负载的功能要求。
近年来，由于绞车自身的结构和性能优势，人们开始逐渐将其应用拓展至极地或深海等特殊工况环境。而在极地或深海等极端特殊的工况下，由于作业空间有限，人们往往需要采用体积较小的细长型绞车在直径较小的环境内进行作业。现有的绞车减力机构的设计，其负载能力与体积是成反比的，及能够提供负载越大的机构，其结构就越巨大笨重，相反，结构紧凑小巧的机构，其所提供的负载就越有限；而极地或深海等极端特殊的工况明显要求绞车在提升负载的前提下，其体积应该更小，现有的绞车减力机构明显不符合极地或深海等极端特殊工况下的作业要求。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明提供了一种绞车减力机构，本发明所述减力机构为细长型结构，体积小，且能够提供大负载，结合说明书附图，本发明的技术方案如下：
一种绞车减力机构，由上导轮组件、下导轮组件、壳体、上盖板以及自下而上依次布置在壳体内，且均为一体式加工而成的主动锥齿轮轴、传动齿轮轴、下槽轮轴和上槽轮轴组成；
所述主动锥齿轮轴中部通过轴承安装在壳体的环形内沿上，其一端的主动锥齿轮与传动齿轮轴中部的从动锥齿轮相啮合，另一端与动力源同轴连接；
所述传动齿轮轴两端通过轴承安装在传动齿轮轴座内，传动齿轮轴端部的主动直齿轮与下槽轮轴端部的从动直齿轮相啮合；
所述下槽轮轴两端通过轴承安装在下槽轮座内，所述上槽轮轴两端通过轴承安装在上槽轮座内，所述下槽轮轴与上槽轮轴的中段均为并排设置的轮槽；
所述上导轮组件安装在上槽轮轴上方的上盖板上，用于将线缆从壳体的中心线处导入并导向下槽轮轴；所述下导轮组件安装在下槽轮轴的斜下方，用于将线缆从上槽轮轴上导出并导向远离齿轮传动副的位置；所述上盖板安装在壳体的顶部，壳体环形内沿上开有过线孔。
进一步地，所述传动齿轮轴座、下槽轮座和上槽轮座的外侧面均与壳体的内侧壁相匹配安装；
所述上槽轮座的端面与上盖板的端面固定连接，上槽轮座的外侧面与壳体的内侧壁通过销定位连接；
所述传动齿轮轴座和下槽轮座为一体结构，下槽轮座的端面与壳体环形内沿端面固定连接。
进一步地，所述主动锥齿轮轴的尾端通过联轴器与动力源同轴连接，主动锥齿轮轴与壳体环形内沿配合安装处的轴承外侧安装有预紧垫片，在预紧垫片外侧的主动锥齿轮轴上加工有外螺纹，并配合安装以调节螺母。
进一步地，所述主动锥齿轮与从动锥齿轮所形成的圆锥齿轮副的传动比为2.67：1；
所述主动直齿轮与从动直齿轮所形成的直齿轮副的传动比为2.29:1。
进一步地，所述上槽轮轴和下槽轮轴之间在水平方向上存在夹角，所述夹角为5°-10°。
进一步地，所述上导轮组件由设置在壳体内外的两个上导轮组成，位于壳体外侧的上导轮通过销安装在与上盖板一体加工制成的外导轮支架上，且位于壳体外侧的上导轮的导轮槽底部与壳体的中心线相切；位于壳体内侧的上导轮通过销安装在与上盖板一体加工制成的内导轮支架上。
进一步地，所述下导轮组件在壳体内与下槽轮轴平设置，并安装在下槽轮轴的斜下方；
下导轮组件由下导轮销、下导轮、垫片和螺栓组成，下导轮销的一端与下槽轮座螺纹连接，下导轮安装在下导轮销的另一端上，且端部通过垫片和螺栓固定安装。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明所述减力机构的结构极其紧凑，设计者将槽轮和轴，槽轮、直齿轮和轴，直齿轮、圆锥齿轮和轴等均采用一体化设计，通过合理的布局、优化空间利用率，使得整个减力机构完全布置在一个直径仅有140毫米的细圆柱形壳体内，体积更小、重量更轻，携带轻便。
2、本发明所述减力机构采用圆锥齿轮组和直齿轮组形成的二级齿轮传动系统，以实现小体积、大负载的要求，通过本发明所述绞车减力机构的设计，一个外轮廓直径尺寸仅为140毫米的细圆柱形绞车减力机构所承载的最大负载可以达到10000牛，而绞车减力机构的输出力，即储缆器一端的承载仅为120牛左右，减力效果十分明显。
3、本发明所述减力机构中，设计者将槽轮和轴，槽轮、直齿轮和轴，直齿轮、圆锥齿轮和轴等均采用一体化设计，还为装配提供了便利，便于更换零件及维修，具有较好的互换性。
附图说明
图1为本发明所述绞车减力机构的内部结构示意图；
图2为本发明所述绞车减力机构的内部传动关系示意图；
图3为图1中A-A剖视图；
图4为图2中B-B剖视图。
图中：
3-下导轮组件； 4-壳体； 5-销； 6-上导轮组件；
7-线缆； 8-储缆器；
11-下槽轮轴； 12-上槽轮轴； 13-下槽轮座； 14-上槽轮座；
15-第一轴承； 16-上盖板； 17-第一螺钉； 18-第二螺钉；
21-主动锥齿轮轴； 22-传动齿轮轴； 23-第二轴承； 24-调紧垫片；
25-调节螺母； 26-联轴器； 27-动力源；
31-螺栓； 32-垫片； 33-下导轮； 34-下导轮销；
61-上导轮； 62-上导轮销。
具体实施方式
为进一步阐述本发明的技术方案及其所带来的技术效果，结合说明书附图，本发明的具体实施方式如下：
本发明提供了一种小体积、大负载的细圆柱形的绞车减力机构，如图1所示，本发明所述绞车减力机构主要由主动锥齿轮轴21、传动齿轮轴22、下槽轮轴11、上槽轮轴12、上导轮组件6、下导轮组件3、壳体4以及上盖板16组成。
所述壳体4为一个圆柱筒形，设有上、下两个腔体，上述传动齿轮轴22、下槽轮轴11、上槽轮轴12、上导轮组件6中的部分组件以及下导轮组件3均安装在壳体4的上腔体内，壳体4的上下腔体之间设有一个环形内沿，在环形内沿端面上开有一个供线缆穿过的过线孔；
所述主动锥齿轮轴21沿壳体4的轴线设置，并穿过壳体4的环形内沿，主动锥齿轮轴21的主动锥齿轮位于上腔体内，主动锥齿轮轴21的中段设有两段等尺寸轴肩，主动锥齿轮轴21的尾端通过联轴器26与动力源27同轴连接，动力源27采用电动机等向外输出扭矩的动力部件，主动锥齿轮轴21中段的两端轴肩通过一对轴承与壳体4上下腔体间的环形内沿的圆周侧面配合安装；此外，在与主动锥齿轮轴21中段配合安装的两个轴承中，位于下方的轴承的外侧(即下方)安装有一个预紧垫片24，在预紧垫片24外侧的主动锥齿轮轴21上加工有外螺纹，并配合安装以调节螺母25，通过对调节螺母25在主动锥齿轮轴21上的位置进行调节，可实现对其上方的轴承进行预紧，此处采用对调节螺母25安装防松垫片或涂胶等方式进行防松处理；通过预紧垫片24还可对主动锥齿轮轴21端部的主动锥齿轮间隙进行调整，以达到最佳传动位置。
所述传动齿轮轴22垂直于主动锥齿轮轴21设置，传动齿轮轴22的两端通过第二轴承23安装在传动齿轮轴座上，所述传动齿轮轴座安装在壳体4的内侧壁上；传动齿轮轴22的中部设有传动锥齿轮，从动锥齿轮与主动锥齿轮轴21端部的主动锥齿轮啮合连接，形成的圆锥齿轮副的传动比约为2.67：1。传动齿轮轴22的端部设有还一个主动直齿轮，所述传动齿轮轴22上的从动锥齿轮和主动直齿轮均与轴为一体式加工制造而成，以减小零件的装配空间。
所述下槽轮轴11平行设置在传动齿轮轴22的上方，下槽轮轴11的两端通过第一轴承15安装在下槽轮座13内，所述下槽轮座13固定安装在壳体4的内侧壁上；下槽轮轴11的一端设有一个从动直齿轮，从动直齿轮与传动齿轮轴22端部的主动直齿轮结合连接，形成的直齿轮副的传动比约为2.29：1。下槽轮轴11的中段设有下槽轮结构，所述下槽轮结构由八个等宽的轮槽平行组成，所述下槽轮轴11上的从动直齿轮和下槽轮结构均与轴为一体式加工制造而成，以减小零件的装配空间。
所述上槽轮轴12设置在下槽轮轴11的正上方，上槽轮轴12的两端通过第一轴承15安装在上槽轮座14内，所述上槽轮座14固定安装在壳体4的内侧壁上；与下轮槽轴11相对应地，所述上槽轮轴12的中段设有上槽轮结构，所述上槽轮结构有八个等宽的轮槽平行组成，所述上槽轮轴12上的上槽轮结构与轴为一体式加工制造而成，以减小零件的装配空间。
如图1所示，为了使上槽轮轴12和下槽轮轴11与待缠绕线缆之间的贴紧效果更好，上槽轮轴12和下槽轮轴11之间在水平方向上存在一定夹角；如图3所示，S11为下槽轮11的中轴线，S12为上槽轮轴12的中轴线，二者之间存在夹角b，夹角b的取值范围为5°-10°。
如图3所示，所述下槽轮座13的外侧面为与壳体4相匹配的圆弧面，下槽轮座13的内侧面为平面，在下槽轮轴11的两端各设有一个下槽轮座13；所述上槽轮座14和传动齿轮轴座的结构与下槽轮座13相类似，均为外侧面为与壳体4相匹配的圆弧面，内侧面为平面；此外，处于同一侧的下槽轮座13与传动齿轮轴座采用一体式结构，传动齿轮轴座的底端与壳体4的环形内沿上端面向接触实现轴向定位，然后传动齿轮轴座通过第二螺钉18与环形内沿的端面固定，从而实现下槽轮座13与传动齿轮轴座均与壳体4固定连接，此处采用对第二螺钉18安装防松垫片或涂胶等方式进行防松处理；如图1所示，所述上槽轮座14的顶面通过第一螺钉17与上盖板16固定连接，此处采用对第一螺钉17安装防松垫片或涂胶等方式进行防松处理；所述上盖板16封盖在壳体4上腔体的上开口处，与壳体4的上开口端面相接处；如图4所示，所述上槽轮座14的外侧圆弧面与壳体4的内侧壁相匹配安装后通过销5实现相对固定。
所述上导轮组件6由设置在壳体4内外的两个上导轮组成，位于壳体4外侧的上导轮安装在与上盖板16一体加工制成的外导轮支架上，且位于壳体4外侧的上导轮的导轮槽底部与壳体4的中心线相切；位于壳体4内侧的上导轮安装在与上盖板16一体加工制成的内导轮支架上，如图3所示，所述上导轮组件中的内外两个上导轮的安装方式相同，均通过上导轮销62将上导轮61安装在对应的导轮支架上。
所述下导轮组件3安装在壳体4内，如图1和图2所示，下导轮组件3与下槽轮轴11平行设置，并安装在下槽轮轴11的斜下方，所述下导轮组件3的设置是为了防止线缆7从上槽轮轴11绕出后，在穿过壳体4的过线孔过程中与旁边的直齿轮副发生干涉缠绕；如图3所示，下导轮组件3由下导轮销34、下导轮33、垫片32和螺栓31组成，所述下导轮销34的一端与下槽轮座13螺纹连接，下导轮33安装在下导轮销34的另一端上，且端部通过垫片32和螺栓31固定安装，此处采用对螺栓31安装防松垫片或涂胶等方式进行防松处理。
下面对本发明所述绞车减力机构的工作过程做具体介绍：
如图2所示，所述绞车减力机构装配完成后，动力源27通过联轴器26将动力传递给主动锥齿轮轴21，主动锥齿轮轴21端部的主动锥齿轮，然后依次经传动齿轮轴上的从动锥齿轮和主动直齿轮，最终将动力传递至下槽轮轴11端部的从动直齿轮，经过上述圆锥齿轮副和直齿轮副的动力传递，实现减速增力，进而为下槽轮轴11提供足够的动力带动线缆7运动并实现输出端减力功能；
所述绞车减力机构在使用过程中，线缆7首先经上导轮组件6中的外侧上导轮导向，从壳体4的中心线进入，穿过上盖板16进入壳体4，然后经过内侧的上导轮外侧导向后，向下进入下槽轮轴11的轮槽底部，在下槽轮轴11的轮槽底部缠绕180°后向上进入上槽轮轴12的轮槽顶部，在上槽轮轴12的轮槽顶部缠绕180°后再次向下进入下槽轮轴11的轮槽底部，如此循环缠绕多次,所述下槽轮轴11与上槽轮轴12组合形成一组槽轮减力机构，其中下槽轮轴11为主动槽轮，其主要起减小输出端力的作用，而上槽轮轴12为从动槽轮，其主要起导向的作用，线缆7经过下槽轮轴11时将极大地减小输出端的力；线缆7在下槽轮轴11与上槽轮轴12之间经过多次缠绕后，最后从上槽轮轴12的轮槽顶部绕出，经下导轮组件3的下导轮外侧导向后，最后从壳体4上的穿线孔穿出，穿出的线缆7最终进入储缆器8。

Claims (7)

1.一种绞车减力机构，其特征在于：
由上导轮组件(6)、下导轮组件(3)、壳体(4)、上盖板(16)以及自下而上依次布置在壳体(4)内，且均为一体式加工而成的主动锥齿轮轴(21)、传动齿轮轴(22)、下槽轮轴(11)和上槽轮轴(12)组成；
所述主动锥齿轮轴(21)中部通过轴承安装在壳体(4)的环形内沿上，其一端的主动锥齿轮与传动齿轮轴(22)中部的从动锥齿轮相啮合，另一端与动力源(27)同轴连接；
所述传动齿轮轴(22)两端通过轴承安装在传动齿轮轴座内，传动齿轮轴(22)端部的主动直齿轮与下槽轮轴(11)端部的从动直齿轮相啮合；
所述下槽轮轴(11)两端通过轴承安装在下槽轮座(13)内，所述上槽轮轴(12)两端通过轴承安装在上槽轮座(14)内，所述下槽轮轴(11)与上槽轮轴(12)的中段均为并排设置的轮槽；
所述上导轮组件(6)安装在上槽轮轴(12)上方的上盖板(16)上，用于将线缆(7)从壳体(4)的中心线处导入并导向下槽轮轴(11)；所述下导轮组件(3)安装在下槽轮轴(11)的斜下方，用于将线缆(7)从上槽轮轴(12)上导出并导向远离齿轮传动副的位置；
所述上盖板(16)安装在壳体(4)的顶部，壳体(4)环形内沿上开有过线孔。
2.如权利要求1所述一种绞车减力机构，其特征在于：
所述传动齿轮轴座、下槽轮座(13)和上槽轮座(14)的外侧面均与壳体(4)的内侧壁相匹配安装；
所述上槽轮座(14)的端面与上盖板(16)的端面固定连接，上槽轮座(14)的外侧面与壳体(4)的内侧壁通过销定位连接；
所述传动齿轮轴座和下槽轮座(13)为一体结构，下槽轮座(13)的端面与壳体(4)环形内沿端面固定连接。
3.如权利要求1所述一种绞车减力机构，其特征在于：
所述主动锥齿轮轴(21)的尾端通过联轴器(26)与动力源(27)同轴连接，主动锥齿轮轴(21)与壳体(4)环形内沿配合安装处的轴承外侧安装有预紧垫片(24)，在预紧垫片(24)外侧的主动锥齿轮轴(21)上加工有外螺纹，并配合安装以调节螺母(25)。
4.如权利要求1所述一种绞车减力机构，其特征在于：
所述主动锥齿轮与从动锥齿轮所形成的圆锥齿轮副的传动比为2.67：1；
所述主动直齿轮与从动直齿轮所形成的直齿轮副的传动比为2.29:1。
5.如权利要求1所述一种绞车减力机构，其特征在于：
所述上槽轮轴(12)和下槽轮轴(11)之间在水平方向上存在夹角，所述夹角为5°-10°。
6.如权利要求1所述一种绞车减力机构，其特征在于：
所述上导轮组件(6)由设置在壳体(4)内外的两个上导轮组成，位于壳体(4)外侧的上导轮通过销安装在与上盖板(16)一体加工制成的外导轮支架上，且位于壳体(4)外侧的上导轮的导轮槽底部与壳体(4)的中心线相切；位于壳体(4)内侧的上导轮通过销安装在与上盖板(16)一体加工制成的内导轮支架上。
7.如权利要求1所述一种绞车减力机构，其特征在于：
所述下导轮组件(3)在壳体(4)内与下槽轮轴(11)平设置，并安装在下槽轮轴(11)的斜下方；
下导轮组件(3)由下导轮销(34)、下导轮(33)、垫片(32)和螺栓(31)组成，下导轮销(34)的一端与下槽轮座(13)螺纹连接，下导轮(33)安装在下导轮销(34)的另一端上，且端部通过垫片(32)和螺栓(31)固定安装。
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