CN108506440A - 一种新型离心自控变速机构 - Google Patents

Abstract

本发明的一种新型离心自控变速机构，包括转动轴、离心部件、调速部件和连接轴；离心部件具有滑动套，离心部件跟随转动轴同步转动，调速部件包括转动盘、移动盘、刹车片和顶盘组件，转动盘固定于转动轴上，跟随转动轴进行周向转动而不进行轴向移动，移动盘套设于转动轴上，可沿转动轴进行轴向移动而不进行周向转动，刹车片设置于转动盘和移动盘之间，连接轴一端固定于滑动套上，另一端连接于顶盘组件上，转动盘、移动盘和刹车片位于滑动套和顶盘组件之间，连接轴穿过转动盘、移动盘和刹车片，实现滑动套带动顶盘组件进行周向转动的同时进行轴向移动。具有纯机械的，不需要供电的，且结构简单，性能可靠的优点。

Description

一种新型离心自控变速机构

技术领域

本发明涉及机械机构领域，具体涉及调速机构。

背景技术

离心自控变速器是使用的最古老的自动控制系统及反馈系统。早期瓦特在蒸汽机上使用的离心自控变速器，当蒸汽机启动后，通过锥齿轮将转动传动到离心自控变速器的转动轴上，带动连杆机构上的两个钢球绕转动轴转动，钢球的惯性令其做离心运动，而弹簧则对两个钢球提供向心力。钢球的离心运动带动滑动套向上运动，杠杆将套的运动传递到蒸汽阀门，调节阀门的开度，而阀门的开度又调节了蒸汽进给量，调节蒸汽机转速。在蒸汽机运转过程中，当转速超过设定转速时，弹簧的弹力小于钢球所需向心力，做离心运动，带动蒸汽阀门，减小开度，进气量降低，蒸汽机转速降低。当蒸汽机转速小于设定转速时，弹簧弹力大于钢球所需向心力，钢球向转动轴靠拢，带动蒸汽阀门增大开度，进气量增大，蒸汽机转速增加。从而，离心自控变速器通过弹簧和钢球所需的向心力达到调节蒸汽机转速的目的，令蒸汽机转速始终保持在一个稳定的设定值。

但是，离心自控变速器存在不同情况下速度离散度比较大的问题，不大可能使用在大功率系统。因此，现在很多领域中，基本使用电子调速设备进行调速，以谋求更加精确、稳定的调速和反馈。然而，在重要事故中，偏远地区使用等得不到供电的情况下，这些电子调速设备将不能工作，可能会导致整个装置的瘫痪，造成重大的事故损失或影响正常工作进度。

因此，如何对现有的调速器进行改进，使其克服上述问题是本领域技术人员亟待解决的一个问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纯机械的，不需要供电的，且结构简单，性能可靠的新型离心自控变速机构。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种新型离心自控变速机构，其特征在于：包括转动轴、离心部件、调速部件和连接轴；所述离心部件具有滑动套，所述离心部件跟随所述转动轴同步转动，带动所述滑动套跟随所述转动轴进行周向转动的同时，沿着所述转动轴进行轴向移动，所述调速部件包括转动盘、移动盘、刹车片和顶盘组件，所述转动盘固定于所述转动轴上，跟随所述转动轴进行周向转动而不进行轴向移动，所述移动盘套设于所述转动轴上，可沿所述转动轴进行轴向移动而不进行周向转动，所述刹车片设置于所述转动盘和所述移动盘之间，所述连接轴一端固定于所述滑动套上，另一端连接于所述顶盘组件上，所述转动盘、所述移动盘和所述刹车片位于所述滑动套和所述顶盘组件之间，所述连接轴穿过所述转动盘、所述移动盘和所述刹车片，实现所述滑动套带动所述顶盘组件进行周向转动的同时进行轴向移动；

当转速过快时，在离心力作用下，所述滑动套向远离所述转动盘方向移动，使所述顶盘组件会推动所述移动盘，导致所述转动盘和所述移动盘之间的压力增大，作用于所述刹车片上的摩擦力增大，从而转速下降；转速下降的同时离心力减小，在重力作用下，所述滑动套向靠近所述转动盘方向移动，所述顶盘组件同步移动，使所述转动盘和所述移动盘之间的压力减小，作用于所述刹车片上的摩擦力减小，转速又会上升；通过上述过程，达到动态平衡，实现所述离心自控变速机构将转速控制在一个相对稳定的数值。

作为改进，所述顶盘组件包括第一顶盘和第二顶盘，所述第一顶盘和所述第二顶盘之间，沿轴向设置有缓冲弹簧。使顶盘组件对移动盘的推力更加柔和，避免突然的转速加快时，顶盘组件突然给移动盘一个推力，导致转动盘的骤停，或者导致整个机构的损坏等意外。

作为优选，所述顶盘组件还包括推力轴承，所述推力轴承和所述移动盘接触。避免了第二顶盘直接和移动盘接触并发生相对运动，转而使该接触和相对运动转移到推力轴承上，减少了不必要的摩擦损耗，提高了整个机构的使用寿命。

作为优选，所述离心部件还包括固定套、第一连杆、第二连杆和配重块，所述固定套固定于所述转动轴上，所述第一连杆一端铰接于所述固定套上，所述第二连杆一端铰接于所述第一连杆中段，所述第二连杆另一端铰接于所述滑动套上，所述配重块固定于所述第一连杆另一端。这是一个常用的离心部件结构，结构简单、稳定。

进一步优选，所述第一连杆、所述第二连杆和所述配重块具有三组，且沿圆周方向均匀分布。三组的设置能提供足够大的推力，即提供足够大的推力以及摩擦力，满足控速要求。

作为优选，所述刹车片固定于所述移动盘上，所述刹车片与所述转动盘具有相对运动，且两者接触时具有一定摩擦。这种结构的设置主要方便更换刹车片。

作为扩展，所述离心自控变速机构还包括底座，所述底座上设置有转动轴承，所述转动轴连接于所述转动轴承上。使整个机构更加完整，更加平稳。

可选的，所述移动盘向外延伸有限转杆，所述限转杆和所述底座接触，用于限制所述移动盘的周向转动。这种结构能限制移动盘的周向转动，又不限制其轴向移动，是一种简单有效的方式。

与现有技术相比，本发明的优点在于：在现有离心减速器的基础上进行改进，依靠独有的转动盘、移动盘、刹车片和顶盘组件的结构设计，实现纯机械的调速结构，适用于各种无供电状况下的调速。可以应用于各种突发事件的救援、逃生设备的调速，例如可以应用到高楼逃生速降装置，通过人体的重力带动转动轴的转动，再通过本机构进行调速反馈，使人体的下降速度控制在一个安全数值内。

附图说明

图1是根据本发明的一个优选实施例的立体机构示意图；

图2是根据本发明的一个优选实施例的主视图；

图3是根据本发明的一个优选实施例的半剖视图；

图4是根据本发明的一个优选实施例的爆炸状态示意图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。

如图1～4所示，本发明的一个实施例包括转动轴1、离心部件2、调速部件3、连接轴4和底座5。具体的：

离心部件2具有滑动套22，离心部件2跟随转动轴1同步转动，带动滑动套22跟随转动轴1进行周向转动的同时，沿着转动轴1进行轴向移动，调速部件3包括转动盘31、移动盘32、刹车片33和顶盘组件34，转动盘31固定于转动轴1上，跟随转动轴1进行周向转动而不进行轴向移动，移动盘32套设于转动轴1上，可沿转动轴1进行轴向移动而不进行周向转动，刹车片33设置于转动盘31和移动盘32之间，连接轴4一端固定于滑动套22上，另一端连接于顶盘组件34上，转动盘31、移动盘32和刹车片33位于滑动套22和顶盘组件34之间，连接轴4穿过转动盘31、移动盘32和刹车片33，实现滑动套22带动顶盘组件34进行周向转动的同时进行轴向移动。其中，刹车片33固定于移动盘32上，刹车片33与转动盘31具有相对运动，且两者接触时具有一定摩擦。底座5上设置有转动轴承51，转动轴1连接于转动轴承51上。移动盘32向外延伸有限转杆321，限转杆321和底座5接触，用于限制移动盘32的周向转动。

其工作原理为：当转速过快时，在离心力作用下，滑动套22向远离转动盘31方向移动，使顶盘组件34会推动移动盘32，导致转动盘31和移动盘32之间的压力增大，作用于刹车片33上的摩擦力增大，从而转速下降；转速下降的同时离心力减小，在重力作用下，滑动套22向靠近转动盘31方向移动，顶盘组件34同步移动，使转动盘31和移动盘32之间的压力减小，作用于刹车片33上的摩擦力减小，转速又会上升；通过上述过程，达到动态平衡，实现离心自控变速机构将转速控制在一个相对稳定的数值。

作为结构的改进，顶盘组件34包括第一顶盘341和第二顶盘342，第一顶盘341和第二顶盘342之间，沿轴向设置有缓冲弹簧343。顶盘组件34还包括推力轴承344，推力轴承344和移动盘32接触。

本实施例选择了如下离心部件机构：离心部件2还包括固定套21、第一连杆23、第二连杆24和配重块25，固定套21固定于转动轴1上，第一连杆23一端铰接于固定套21上，第二连杆24一端铰接于第一连杆23中段，第二连杆24另一端铰接于滑动套22上，配重块25固定于第一连杆23另一端。且第一连杆23、第二连杆24和配重块25具有三组，且沿圆周方向均匀分布。但是离心部件结构很多种，这里不一一列举，本发明也不仅限于该种实施方式。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (8)

1.一种新型离心自控变速机构，其特征在于：包括转动轴、离心部件、调速部件和连接轴；所述离心部件具有滑动套，所述离心部件跟随所述转动轴同步转动，带动所述滑动套跟随所述转动轴进行周向转动的同时，沿着所述转动轴进行轴向移动，所述调速部件包括转动盘、移动盘、刹车片和顶盘组件，所述转动盘固定于所述转动轴上，跟随所述转动轴进行周向转动而不进行轴向移动，所述移动盘套设于所述转动轴上，可沿所述转动轴进行轴向移动而不进行周向转动，所述刹车片设置于所述转动盘和所述移动盘之间，所述连接轴一端固定于所述滑动套上，另一端连接于所述顶盘组件上，所述转动盘、所述移动盘和所述刹车片位于所述滑动套和所述顶盘组件之间，所述连接轴穿过所述转动盘、所述移动盘和所述刹车片，实现所述滑动套带动所述顶盘组件进行周向转动的同时进行轴向移动；

当转速过快时，在离心力作用下，所述滑动套向远离所述转动盘方向移动，使所述顶盘组件会推动所述移动盘，导致所述转动盘和所述移动盘之间的压力增大，作用于所述刹车片上的摩擦力增大，从而转速下降；转速下降的同时离心力减小，在重力作用下，所述滑动套向靠近所述转动盘方向移动，所述顶盘组件同步移动，使所述转动盘和所述移动盘之间的压力减小，作用于所述刹车片上的摩擦力减小，转速又会上升；通过上述过程，达到动态平衡，实现所述离心自控变速机构将转速控制在一个相对稳定的数值。

2.根据权利要求1所述的一种新型离心自控变速机构，其特征在于：所述顶盘组件包括第一顶盘和第二顶盘，所述第一顶盘和所述第二顶盘之间，沿轴向设置有缓冲弹簧。

3.根据权利要求2所述的一种新型离心自控变速机构，其特征在于：所述顶盘组件还包括推力轴承，所述推力轴承和所述移动盘接触。

4.根据权利要求1至3任一权利要求所述的一种新型离心自控变速机构，其特征在于：所述离心部件还包括固定套、第一连杆、第二连杆和配重块，所述固定套固定于所述转动轴上，所述第一连杆一端铰接于所述固定套上，所述第二连杆一端铰接于所述第一连杆中段，所述第二连杆另一端铰接于所述滑动套上，所述配重块固定于所述第一连杆另一端。

5.根据权利要求4所述的一种新型离心自控变速机构，其特征在于：所述第一连杆、所述第二连杆和所述配重块具有三组，且沿圆周方向均匀分布。

6.根据权利要求5所述的一种新型离心自控变速机构，其特征在于：所述刹车片固定于所述移动盘上，所述刹车片与所述转动盘具有相对运动，且两者接触时具有一定摩擦。

7.根据权利要求6所述的一种新型离心自控变速机构，其特征在于：所述离心自控变速机构还包括底座，所述底座上设置有转动轴承，所述转动轴连接于所述转动轴承上。

8.根据权利要求7所述的一种新型离心自控变速机构，其特征在于：所述移动盘向外延伸有限转杆，所述限转杆和所述底座接触，用于限制所述移动盘的周向转动。