CN108892019B - 一种平面内任意位置多点作用力系统自适应张力平衡装置 - Google Patents

Abstract

一种平面内任意位置多点作用力系统自适应张力平衡装置，主要由并列连接的多排调节装置组成，每排调节装置包括若干个调节装置单元，每个所述的调节装置单元包括支撑轴、轴承端盖、轴承座，端部连接件、大锥齿轮、小锥齿轮、滚筒和绳索，同一排调节装置内的调节装置单元之间的轴承座通过端部连接件相连，相邻两排调节装置在一端通过大齿轮直接啮合传动或者通过大齿轮和中间齿轮啮合传动，每个滚筒上缠绕一根绳索。本发明能对多根绳索、链条、弹性杆等提升、拖拉等系统中平面内任意位置的多点作用力之间张力的实时平衡，且作用点的位移调节长度大，结构简单易调整，调节迅速，空间利用率高。

Description

一种平面内任意位置多点作用力系统自适应张力平衡装置

技术领域

本发明涉及一种平面内任意位置多点作用力系统的自适应张力平衡装置，尤其适用于多点作用力之间的张力自动平衡，可广泛应用于超高建筑内高速电梯、超深立井的多绳提升系统以及大吨位起重机吊装系统。

背景技术

现有的立井以及超高建筑高速电梯提升中，广泛采用多绳提升系统来实现对于大载重的提升，然而多绳提升系统中存在多点作用力之间的张力不平衡现象，容易造成断绳、影响绳索的使用寿命等，因此，多点作用力之间的张力平衡对于矿井的安全、高效提升至关重要。

目前，多点作用力之间的张力平衡装置主要通过绳索端部连接液压连通器进行调节或通过天轮支撑下的液压缸进行调节，这两种装置及方法都存在调节的绳索长度小的缺点，而对于多根绳索、链条、弹性杆等提升、拖拉等系统中平面内任意位置多点作用力的张力平衡几乎没有涉及。

发明内容

为了克服现有技术的上述不足，本发明提供一种平面内任意位置多点作用力系统自适应张力平衡装置，能够对多根绳索、链条、弹性杆等提升、拖拉等系统中平面内任意位置的多点作用力之间张力的实时平衡，且位移幅度调节长度大。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：主要由并列连接的多排调节装置组成，每排调节装置包括若干个调节装置单元，每个所述的调节装置单元包括支撑轴、轴承端盖、轴承座，端部连接件、大锥齿轮、小锥齿轮、滚筒和绳索，支撑轴上通过轴承安装有轴承座、大锥齿轮和滚筒，滚筒位于支撑轴的中间位置，滚筒的两侧分别具有一个大锥齿轮，滚筒内部两端周向均布多个与大锥齿轮相啮合的小锥齿轮，大锥齿轮通过端部连接件与其外侧的轴承座固定连接，轴承座外侧的支撑轴端部安装有轴承端盖；同一排调节装置内的调节装置单元之间的轴承座通过端部连接件相连，相邻两排调节装置在一端通过大齿轮直接啮合传动或者通过大齿轮和中间齿轮啮合传动，大齿轮通过轴承安装在支撑轴上并固定在两排调节装置对应端的端部连接件上，中间齿轮位于两个大齿轮之间；每个滚筒上缠绕一根绳索。

进一步地，所述的端部连接件为长键，中间齿轮为齿轮或者螺栓。

进一步地，所述中间齿轮的个数设置为0～n，其中n为任意整数。

进一步地，当作为中间齿轮的齿轮个数为0或偶数时，绳索在相邻滚筒上的缠绕方向相同；当齿轮个数为奇数时，绳索在相邻滚筒上的缠绕方向相反

进一步地，所述绳索以覆盖整个滚筒表面的方式缠绕，一个自动平衡装置使用的绳索根数为2～30。

进一步地，所述相邻两排调节装置上的大齿轮的尺寸相同。

相比现有技术，本发明的一种平面内任意位置多点作用力系统的自适应张力平衡装置，运用力矩平衡原理，采用锥齿轮啮合和大齿轮啮合相结合的传动方式实现了多点作用力的张力自动均衡；能够根据实际工况通过选用合适的中间齿轮合理布局调节装置，提高了空间利用率；通过多排调节装置的组合，能够实现平面内任意位置多点作用力的张力自动均衡，为超深的矿山立井、超高建筑高速电梯多绳提升系统以及大吨位起重机吊装系统的绳索等张力平衡提供了一种新的有效解决办法。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的采用大齿轮直接啮合传动实现两个作用力的自动平衡的结构示意图。

图2是本发明的采用大齿轮+中间齿轮啮合传动实现两个作用力的自动平衡的结构示意图。

图3是本发明的采用大齿轮+中间齿轮啮合传动实现三个作用力自动平衡的结构示意图，其三个调节装置单元分三排并列布局。

图4是本发明的采用大齿轮+中间齿轮啮合传动实现三个作用力自动平衡的结构示意图，其三个调节装置单元的布局是第一排为两个，第二排为一个。

图5是本发明的采用大齿轮+中间齿轮啮合传动实现四个作用力自动平衡的结构示意图，其四个调节装置单元分四排并列布局。

图6是本发明的采用大齿轮+中间齿轮啮合传动实现四个作用力自动平衡的结构示意图，其四个调节装置单元分两排并列布局，每排两个。

图7是本发明的采用大齿轮+中间齿轮啮合传动实现五个作用力自动平衡的结构示意图，其五个调节装置单元分五排并列布局。

图8是本发明的采用大齿轮+中间齿轮啮合传动实现五个作用力自动平衡的结构示意图，其五个调节装置单元分两排并列布局，第一排三个，第二排两个。

图9是本发明的采用大齿轮+中间齿轮啮合传动实现六个作用力自动平衡的结构示意图，其六个调节装置单元分三排并列布局，每排两个。

图10是本发明的采用大齿轮+中间齿轮啮合传动实现七个作用力自动平衡的结构示意图，其七个调节装置单元分三排并列布局，第一排三个，第二排和第三排都是两个。

图中，01、调节装置单元，02、中间齿轮，03、大齿轮，1、支撑轴，2、轴承端盖，3、轴承座，4、端部连接件，5、大锥齿轮，6、小锥齿轮，7、滚筒，8、绳索。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

图1是大齿轮03直接啮合的实施例，而图2至图10是以齿轮作为中间齿轮02的实施例，并且齿轮的数量都取1个，但不限于此，中间齿轮02的数量也可以根据需要任意取值。

在图1至10的所有实施例中，每个所述的调节装置单元01包括支撑轴1、轴承端盖2、轴承座3，端部连接件4、大锥齿轮5、小锥齿轮6、滚筒7和绳索8，支撑轴1上通过轴承安装有轴承座3、大锥齿轮5和滚筒7，滚筒7位于支撑轴1的中间位置，滚筒7的两侧分别具有一个大锥齿轮5，滚筒7内部两端周向均布多个与大锥齿轮5相啮合的小锥齿轮6，大锥齿轮5通过端部连接件4与其外侧的轴承座3固定连接，轴承座3外侧的支撑轴1端部安装有轴承端盖2；每个滚筒7上缠绕一根绳索8，当作为中间齿轮02的齿轮个数为0或偶数时，绳索8在相邻滚筒7上的缠绕方向相同；当齿轮个数为奇数时，绳索8在相邻滚筒7上的缠绕方向相反。

如图1和图2所示，为两个作用力的自动平衡装置的两种布置结构，图1是采用大齿轮03直接啮合传动实现两根绳索自动平衡的实施例，由两排调节装置并列组成，每排只有一个调节装置单元01，两个调节装置单元01的同一端(图1中右端)通过大齿轮03直接啮合传动，大齿轮03通过轴承安装在支撑轴1上并固定在两个调节装置单元01右端的端部连接件4上，大齿轮03具体位于调节装置单元01右端的大锥齿轮5与轴承座3之间，两个调节装置和之间通过安装在支撑轴1上的大齿轮03直接啮合传动，且由于两个相邻滚筒7的转向相反，两个滚筒7上绳索8的缠绕方向相同，保证了一个滚筒7上的绳索8被缠绕时，另一滚筒7上的绳索8能被释放。图2是采用大齿轮03+齿轮作为中间齿轮02啮合传动实现两根绳索自动平衡的实施例，由两排调节装置并列组成，每排只有一个调节装置单元01，两个调节装置单元01同一端(图2中右端)的大齿轮03中间通过齿轮啮合传动，两个调节装置单元01之间通过中间的齿轮实现安装在支撑轴1上的大齿轮03传动，从而保证两个调节装置的同步传动，且由于两个相邻滚筒7的转向相同，两个滚筒7上绳索8的缠绕方向相反，保证了一个滚筒7上的绳索8被缠绕时，另一滚筒7上的绳索8能被释放；图1和图2实施例，当其中一个调节装置中绳索8的张力大于另一个调节装置中的绳索张力时，两滚筒7之间存在不平衡力矩，该不平衡力矩使两个调节装置上的大锥齿轮5均会转动，使得张力较大的滚筒7上绳索8被释放，张力较小的滚筒7上绳索8被缠绕，直到两滚筒7上的绳索张力达到平衡，大锥齿轮5才停止转动。情况相反时绳索张力调节方向与上述调节方向刚好相反。

如图3和4所示，为三个作用力的自动平衡装置的两种布置结构，图3为采用大齿轮03+中间齿轮02(齿轮)啮合传动实现三根绳索自动平衡的实施例，其三个调节装置单元01分三排并列布局，每排一个，三个调节装置单元01的支撑轴中心线平行但不重合，它们同一端(图1中右端)的大齿轮03通过中间的齿轮啮合传动；图4不同于图3实施例的地方在于，它的三个调节装置单元01的布局是第一排为两个，第二排为一个，即三个调节装置单元01的支撑轴中心线既有重合又有平行，重合的为同在第一排的两个调节装置单元01，它们之间的轴承座3直接通过长键固定连接，第一排最右端的调整装置单元右端的大齿轮03则通过中间的齿轮与第二排右端的大齿轮03相啮合。图3和图4实施例，当位于中间的调节装置单元01中的绳索8张力比两端调节装置单元01中的绳索8的张力大时，在不平衡的力矩作用下，中间的调节装置单元01上的大锥齿轮5由于张力差向下转动，同时带动两侧的滚筒7向下转动，由于相邻的滚筒7上的绳索8的缠绕方向相反，中间滚筒7上的绳索8被释放，两端部的滚筒7上的绳索8被缠绕，直到各个滚筒7上绳索8的张力达到平衡；当其中一端的调节装置单元01中的绳索8张力比另外两格调节装置单元01中的绳索8张力大时，在不平衡的力矩作用下，该张力较大的端部调节装置单元01中的大锥齿轮5向上转动，带动与之相连的中间滚筒7向上转动，而与中间的调节装置单元01相邻的另一调节装置单元01同时由于不平衡力矩作用向下转动，使得张力较大的端部调节装置单元01中的绳索8被释放，而另外两端部调节装置单元01中的绳索8被缠绕，直到各个滚筒7上绳索8的张力达到平衡。

如图5和6所示，为四个作用力的自动平衡装置的两种布置结构，图5与图2实施例的区别仅在于调节装置单元01的总数多两个，其他结构布局完全一致。而图6与图3实施例的区别仅在于第二排的调节装置单元01数量也是两个。图5和图6实施例的工作原理：当其中任一位于中间的调节装置单元01上的绳索8张力较大时，在不平衡的力矩作用下，该张力较大的调节装置单元01中的大锥齿轮5转动，并带动与之相邻的滚筒7作同向转动，同时剩余的一个调节装置单元01的滚筒7由于不平衡力矩作用作与张力较大的调节装置单元01中滚筒7转向相反的转动，使得张力较大的中间的调节装置单元01中的绳索8被释放，而其余调节装置单元01的绳索8被缠绕，直到各个滚筒7上绳索8的张力达到平衡；当其中任一位于端部的调节装置单元01上的绳索8张力较大时，在不平衡的力矩作用下，该张力较大的调节装置单元01中的大锥齿轮5转动，并带动与之相邻的中间的调节装置单元01的滚筒7作同向转动，同时由于不平衡力矩作用，剩余的一个中间的调节装置单元01的滚筒7作与张力较大的调节装置单元01中滚筒7转向相反的转动，而另一端部调节装置单元01的滚筒7转向与张力较大的调节装置单元01中滚筒7转向相同，使得张力较大的端部调节装置单元01中的绳索8被释放，而其余调节装置单元01的绳索8被缠绕，直到各个滚筒7上绳索8的张力达到平衡。

如图7和8所示，为五个作用力的自动平衡装置的两种布置结构，图7与图5实施例的区别仅在于调节装置单元01的总数多一个，其他结构布局完全一致。图8与图6实施例的区别仅在于第一排的调节装置单元01数量多一个。

图9为六个作用力的自动平衡装置中六个调节装置单元01的支撑轴中心线既有重合又有平行时的一种布置结构，与图6实施例的区别仅在于多一个调节装置单元01数量为二的第三排调节装置。

图10为七个作用力的自动平衡装置中七个调节装置单元01的支撑轴中心线既有重合又有平行时的一种布置结构，与图8实施例的区别仅在于多一个调节装置单元01数量为二的第三排调节装置。

当其中任一调节装置单元01上的绳索8张力较大时，在不平衡的力矩作用下，该张力较大的调节装置单元01中的大锥齿轮5转动，并带动与之相邻的调节装置单元01的滚筒7作同向转动，剩余的每个滚筒7的转向均与其相邻的滚筒7转向相反，使得张力较大的调节装置单元01中的绳索8被释放，而其余调节装置单元01的绳索8被缠绕，直到各个滚筒7上绳索8的张力达到平衡；更多根绳索8之间张力不平衡时的调节原理和上面所述的原理类似，不再赘述。这种绳索自动平衡装置结构简单易调整，调节迅速，空间利用率高，为超深矿山立井及超高建筑高速电梯多绳提升系统的多点作用力张力自动平衡提供了一种新的方法。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质，对以上实施例所做出任何简单修改和同等变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种平面内任意位置多点作用力系统自适应张力平衡装置，其特征是：主要由并列连接的多排调节装置组成，每排调节装置包括若干个调节装置单元(01)，每个所述的调节装置单元(01)包括支撑轴(1)、轴承端盖(2)、轴承座(3)，端部连接件(4)、大锥齿轮(5)、小锥齿轮(6)、滚筒(7)和绳索(8)，支撑轴(1)上通过轴承安装有轴承座(3)、大锥齿轮(5)和滚筒(7)，滚筒(7)位于支撑轴(1)的中间位置，滚筒的两侧分别具有一个大锥齿轮(5)，滚筒(7)内部两端周向均布多个与大锥齿轮(5)相啮合的小锥齿轮(6)，大锥齿轮(5)通过端部连接件(4)与其外侧的轴承座(3)固定连接，轴承座(3)外侧的支撑轴(1)端部安装有轴承端盖(2)；同一排调节装置内的调节装置单元(01)之间的轴承座(3)通过端部连接件(4)相连，相邻两排调节装置在一端通过大齿轮(03)直接啮合传动或者通过大齿轮(03)和中间齿轮(02)啮合传动，大齿轮(03)通过轴承安装在支撑轴(1)上并固定在两排调节装置对应端的端部连接件(4)上，中间齿轮(02)位于两个大齿轮(03)之间；每个滚筒(7)上缠绕一根绳索(8);

所述中间齿轮(02)的个数设置为0～n，其中n为任意整数;当作为所述中间齿轮(02)的齿轮个数为0或偶数时，绳索(8)在相邻滚筒(7)上的缠绕方向相同；当齿轮个数为奇数时，绳索(8)在相邻滚筒(7)上的缠绕方向相反;

当三个调节装置单元（01）的支撑轴中心线平行但不重合时，在位于中间的调节装置单元（01）中的绳索（8）张力比两端调节装置单元（01）中的绳索（8）的张力大时，在不平衡的力矩作用下，中间的调节装置单元（01）上的大锥齿轮（5）由于张力差向下转动，同时带动两侧的滚筒（7）向下转动，由于相邻的滚筒（7）上的绳索（8）的缠绕方向相反，中间滚筒（7）上的绳索（8）被释放，两端部的滚筒（7）上的绳索（8）被缠绕，直到各个滚筒（7）上绳索（8）的张力达到平衡。

2.根据权利要求1所述的一种平面内任意位置多点作用力系统自适应张力平衡装置，其特征是：所述的端部连接件(4)为长键。

3.根据权利要求1或2所述的一种平面内任意位置多点作用力系统自适应张力平衡装置，其特征是：所述绳索(8)以覆盖整个滚筒(7)表面的方式缠绕，一个自动平衡装置使用的绳索(8)根数为2～30。

4.根据权利要求1或2所述的一种平面内任意位置多点作用力系统自适应张力平衡装置，其特征是：所述相邻两排调节装置上的大齿轮(03)的尺寸相同。

5.根据权利要求1或2所述的一种平面内任意位置多点作用力系统自适应张力平衡装置，其特征是：所述相邻两排调节装置上的大齿轮(03)的尺寸相同。