CN110844820A - 一种具有速降功能的手动绞盘结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有速降功能的手动绞盘结构，包括异形齿轮、齿轮组件、升降手轮、速降手轮、绞筒；齿轮组件包括第一椭圆齿轮、第二椭圆齿轮、驱动圆齿轮、离心拨叉、拉簧、锁止齿轮、第一伞齿轮、带外螺纹轴的第二伞齿轮、螺纹轴座、轴向定位螺钉、滑动导轨；主要原理是通过驱动圆齿轮和异形齿轮之间的间隙改变实现制动、速降和坠落锁止，人工转动速降手轮可在速降和制动之间平滑过渡，坠落锁止是通过离心拨叉对锁止齿轮的多次拨动实现的。本发明提出的结构可应用于载人用途的绞盘设计，主要优点是利用齿轮机构的高可靠性获得高安全性，并且坠落锁止是渐进的。

Description

一种具有速降功能的手动绞盘结构

技术领域

本发明涉及到一种绞盘结构，尤其涉及到一种具有速降功能的手动绞盘结构，可应用于高安全性要求的载人吊装作业装备。

背景技术

随着高楼大厦的大量建造，由于存在巨大的需求，包括空调安装和外墙清洗在内的室外高空作业行业将迎来良好的发展机遇。载人绞盘作为一种吊具在高空作业领域有重要用途，考虑到作业路线通常从高层到底层，绞盘向上起吊的场合不多，反倒是吊下场合较多，具有速降功能的绞盘能大大提高作业效率，然而普通手动绞盘并没有速降功能，只能手动一圈一圈地转动绞盘，把作业人员下降到所需的楼层，因此更多的时候，高空作业人员并不喜欢使用绞盘，而是采用粗的绳索作为下降索，如果楼层过高，绳索长度势必过长，由于盘绕困难且重量增加，使用绳索不如使用绞盘方便。

为保证安全，多数手动绞盘的制动采用了摩擦制动或棘轮制动，这两类制动方法如果用于载人目的，那么都存在安全隐患：前者存在的摩擦力随环境和使用年限易于变化且容易出现打滑的问题，后者存在棘爪冲击磨损较大容易折断的问题。如果能发明一种齿轮机构的制动机构，由于齿轮的高可靠性，可以想见，齿轮的高可靠性将会带来高安全性，对于载人用途是非常有益的。

载人绞盘要求在作业人员坠落时能自动锁止，这通常发生在制动失效的时候。对坠落锁止功能是有要求的，除了具备止住下坠的功能外，还要求锁止动作不是突然的，以防止对作业人员造成巨大加速度瞬间冲击，同时也防止对位于楼顶的锚定设施造成巨大的冲击。

为了满足载人绞盘对安全性和可靠性的苛刻要求而增加绞盘的复杂性并不是一个好的想法，因为绞盘复杂程度增加通常意味着更多的零部件，更多的零部件意味着出现故障的可能性也会增大；普通手动绞盘在出售时通常会标明非载人用途，这也从侧面说明载人绞盘并非发展完全成熟。

发明内容

针对缺乏具有速降功能的高安全性手动载人绞盘的现状，提供一种手动速降绞盘结构，具有速降、制动、自动止坠锁止的功能，由于采用齿轮机构设计，工作可靠性高，安全性好，易于操作，维护简单；该新型结构适用于研发和制造室外高空作业领域所用的手动绞盘装备。

为实现上述目的，采用以下技术方案：

一种具有速降功能的手动绞盘结构，包括异形齿轮、齿轮组件、升降手轮、速降手轮、绞筒；所述异形齿轮和所述绞筒的轴套被固定在绞盘的底盘上；所述齿轮组件包括第一椭圆齿轮、第二椭圆齿轮、驱动圆齿轮、离心拨叉、拉簧、锁止齿轮、第一伞齿轮、带外螺纹轴的第二伞齿轮、螺纹轴座、轴向定位螺钉、滑动导轨；齿轮组件还包括一个铸铁外壳用于安装上述零件，其中，螺纹轴座固定于绞盘的底盘上，其内螺纹与第二伞齿轮的外螺纹配合，滑动导轨安装在铸铁外壳的两侧，齿轮组件的其余零件安装在铸铁外壳的内部，铸铁外壳设有敞口确保驱动圆齿轮能与所述异形齿轮啮合。所述升降手轮与第一椭圆齿轮共轴固定连接，当人工摇动升降手轮时第一椭圆齿轮跟随同步转动，与第一椭圆齿轮啮合的第二椭圆齿轮也随之转动，与第二椭圆齿轮同轴固定联接的驱动圆齿轮带动异形齿轮做减速增力转动，与异形齿轮同轴固定联接的绞筒开始转动，缠绕在绞筒上的钢丝绳使作业人员上升或者降下；齿轮组件的铸铁外壳通过滑动导轨与安装在绞盘底盘的滑动配合件形成滑动配合关系，当第二伞齿轮转动时，其轴上外螺纹和螺纹轴座的内螺纹产生互作用，使得铸铁外壳相对绞盘的底盘滑动，进一步地使得驱动圆齿轮和异形齿轮之间的间隙发生小幅改变，由此改变驱动圆齿轮和异形齿轮之间的啮合松紧程度，这种啮合松紧程度反过来实现了三种功能：制动、速降和坠落锁止；当啮合松紧程度达到最紧时，异形齿轮完全不能转动，实现了制动功能；当啮合松紧程度适当时，异形齿轮和驱动圆齿轮的之间啮合的直齿存在的周期性撞击消耗了速降中的部分势能，对作业人员的下降呈现阻力作用，实现了速降功能；当啮合松紧程度达到最松时，吊于钢丝的作业人员将处于急速下坠的危急状态，绞筒带动异形齿轮转动，异形齿轮再带动驱动圆齿轮快速转动，安装于驱动圆齿轮侧面的离心拨叉的前端被离心力带动向外偏出，与锁止齿轮的直齿发生碰撞接触，碰撞产生的击打力拨动锁止齿轮使其转动一个小角度，经过第一伞齿轮传动到第二伞齿轮，使第二伞齿轮轴也转动一小角度，从而使异形齿轮和驱动圆齿轮的啮合轻微变紧，经过多个周期的驱动圆齿轮转动后逐渐把驱动圆齿轮和异形齿轮的啮合程度由松调紧直至锁死，由此实现了坠落锁止。速降手轮和第二齿轮的轴固定相连，人工转动速降手轮将直接调节驱动圆齿轮和异形齿轮的啮合紧松程度，实现在制动和速降之间的平滑过渡。

所述离心拨叉为中间带轴孔的杠杆形零件，以轴孔为界分为前后端，前端质量大于后端质量；前端端头开平刃；后端设有拉簧，拉簧的另一端固定在驱动圆齿轮上；离心拨叉通过塞打螺钉穿过前述轴孔被固定于驱动圆齿轮的侧面，并随轴孔的轴心做限定角度的转动；当驱动圆齿轮的转速较大时，由于离心力的作用，前端远离圆齿轮轴心，绕轴孔向外偏出，最大偏出角度被驱动圆齿轮侧面的挡块所限制；反之，当驱动圆齿轮的转速较小时，在拉簧的复位作用下，前端靠近圆齿轮轴心，绕轴孔向内收缩；当驱动圆齿轮的转速超过一定值时，离心拨叉的前端平刃与锁止齿轮的直齿发生击打碰撞，拨动锁止齿轮转动一个小角度。

本发明的离心拨叉需经过多次对锁止齿轮的拨动才能使第二齿轮转动足够的角度，进一步地使齿轮组件获得足够的滑动距离把异形齿轮锁死，这个锁止过程的最大优点是：不会突然锁死，锁死的过程是渐进的，避免了突然锁死造成对作业人员的巨大向上拉扯，也避免了对绞盘本身的冲击，如果绞盘用于锚定配重的时候，突然的冲击可能导致锚定不稳。

所述的第一椭圆齿轮和第二椭圆齿轮为同规格型号的椭圆齿轮，两者啮合形成变速齿轮配合，其长短轴之比为1~2，升降手轮与第一椭圆齿轮轴的共轴连接角度被选择，使得升降手轮做提升作业时，手轮从上向下摇动时费力，手轮从下向上摇动时省力。这种变力特性使得绞盘被作为锚定配重时，避免绞盘的配重随手轮摇动变化过大导致绞盘失稳，绞盘失稳可能导致安全事故。

进一步地，所述异形齿轮为分度曲面不是旋转曲面的齿轮，其分度圆半径在360°范围内随角度发生周期性变化，周期数大于2；异形齿轮包括但不限于椭圆齿轮、多边形齿轮，其齿为直齿。

进一步地，所述锁止齿轮为圆齿轮，齿为直齿，优选地，齿形为三角形。

进一步地，所述第一伞齿轮和所述第二伞齿轮用于改变力传递方向，使速降手轮的和升降手轮不发生机械干涉；改变第一伞齿轮和第二伞齿轮的变速比可用于优化坠落锁止的下降高度，在此坠落高度内实现从坠落开始到完全锁止，优选地，该高度可设定为1米~2米。

进一步地，所述第二伞齿轮的轴除了带有外螺纹外，还设有圆柱形凸台，凸台中间位置开有圆周滑槽，圆周滑槽被固定于铸铁外壳的轴向定位螺钉所限位，使得第二伞齿轮只能绕轴向转动而不能沿轴向移动；所述轴向定位螺钉的前端为光滑的滑动配合面，后端为螺纹，滑动配合面与前述的圆周滑槽形成转动的滑动配合。

进一步地，所述升降手轮为圆形手轮，尺寸大于速降手轮。

进一步地，所述速降手轮为圆形手轮，尺寸小于升降手轮。

进一步地，所述滑动配合件为燕尾槽或者轴座。

进一步地，所述异性齿轮、驱动圆齿轮、离心打岔的齿轮材料为优质钢材，制造时并作淬火处理。

本发明带来的有益效果是：（1）具有速降功能，有利于把作业人员快速从楼顶下降到目标楼层，显著提高作业效率；（2）全齿轮结构，不再使用摩擦片制动或棘轮制动方案，利用齿轮结构的高可靠性达到高安全性；另外，该结构把主要齿轮零件通过铸铁外壳组装成一个独立的齿轮组件，有利于生产和保证产品质量；（3）坠落自动锁止不是突然锁止的，而是一个逐渐锁止的过程，避免了突然锁止对人身和绞盘造成瞬间的巨大冲击；（4）采用椭圆齿轮形成的变速方案，使得升降手轮摇动时，下压时费力而上抬时省力，减轻对作为配重的绞盘因摇动手轮带来锚定不稳的问题；（5）安全性好，即便作为制动目的使用的速降手轮松动也不会有任何问题，最多变成速降再发展到坠落，由于自动止坠功能的存在，会在一定高度内自动实现止坠，保证作业人员的安全；（6）保养简单，只要存在足够的润滑油使各转动零件保证灵活转动即可，无需定期调整；（7）生产简单，工艺性好，即可用于手动绞盘，也可作为进一步研发电动绞盘的基础。

附图说明

图1 本发明的机械传动示意图；

图2 异形齿轮的示意图，以椭圆齿轮为例展示了实际设计异形齿轮的基本方法；

图3 第一椭圆齿轮和第二椭圆齿轮的示意图，展示了椭圆齿轮的形状以及它们之间的啮合关系；

图4 本实施例齿轮组件的外形示意图，展示了齿轮组件的一种优选设计的外观形状；

图5 本实施例齿轮组件的正视图；

图6 本实施例齿轮组件的右视图；

图7 本实施例齿轮组件的上视图；

图8 本实施例齿轮组件的爆炸示意图，展示了齿轮组件各部件及其附件组成；

图9 驱动圆齿轮及离心拨叉的示意图；

图10 离心拨叉的外观示意图；

图11本发明提出的结构用于实际绞盘的参考设计例，展示了如何利用本发明提出的结构来设计实际的手动绞盘。

图中：

1—异形齿轮、2—齿轮组件、3—升降手轮、4—速降手轮、5—绞筒；

200—铸铁外壳、201—第一椭圆齿轮、202—第二椭圆齿轮、203—驱动圆齿轮、203a—挡块、204—离心拨叉、204a—增重凸台、204b—轴孔、204c—弹簧钩孔、204d—平刃、205—拉簧、206—销钉、207—锁止齿轮、208—第一伞齿轮、209—带外螺纹轴的第二伞齿轮、210—螺纹轴座、211—轴向定位螺钉、212—塞打螺钉、213—螺钉、214—驱动轴、215—随动轴、216—卡簧、217—轴承、218—螺母、219—燕尾滑轨、220—沉头螺钉、601—左外壳、602—右外壳、603—燕尾槽、604—右侧支架、605—轴、606—连接板。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，并随附图对方案做进一步的说明。

图1为本发明的机械传动示意图；参考图1，人工摇动升降手轮W1带动第一椭圆齿轮Z1转动，第二椭圆齿轮Z2与第一椭圆齿轮Z1啮合，故第二椭圆齿轮Z2随之转动，由于驱动圆齿轮Z3和第二椭圆齿轮Z2同轴固定联接，因此驱动圆齿轮Z3开始转动并作为主动轮带动与之啮合的异形齿轮Z4做减速增力转动，由此使得与异形齿轮Z4同轴固定联接的绞筒R开始转动；由此可见，绞盘正常使用时的力传动途径依次为：升降手轮W1、第一椭圆齿轮Z1、第二椭圆齿轮Z2、驱动圆齿轮Z3、异形齿轮Z4、绞筒R。

在一个具体实例中，第一椭圆齿轮Z1和第二椭圆齿轮Z2的长短轴之比为1.5，因此第一椭圆齿轮Z1和第二椭圆齿轮Z2构成的变速比从0.67~1.5之间变化，如果Z3/Z4=0.2，则总的减速比在0.13~0.3之间变化。升降手轮W1连接在第一椭圆齿轮Z1的轴上，这种连接存在一个优化的角度，使得升降手轮W1在下压的过程中费力而在上抬的过程中省力，这种设计避免在上抬的过程中使绞盘作为配重的力量下降，影响锚定的稳定性；优先地，第一椭圆齿轮Z1轴末端设计一个非等边三角形的凸台，而在升降手轮W1的插接处设计一个与之对应的非等边三角形凹坑，便于升降手轮W1与第一椭圆齿轮Z1共轴连接时角度正确。当本发明制成的绞盘不作为配重使用时，可把第一椭圆齿轮Z1和第二椭圆齿轮Z2做成普通的圆齿轮，此时变速比固定。

从图1中可见，第一椭圆齿轮Z1、第二椭圆齿轮Z2、驱动圆齿轮Z3、锁止齿轮Z5、第一伞齿轮Z6、带外螺纹轴的第二伞齿轮Z7被附属部件（轴、轴承、轴承盖等）安装在铸铁外壳F上，安装在铸铁外壳F上的零件还有轴向定位螺钉X和滑动导轨Y；升降手轮W1和第一椭圆齿轮Z1共轴连接，起卷绕钢丝的作用；速降手轮W2和第二伞齿轮Z7的轴相连，起速降和制动的作用。

带外螺纹轴的第二伞齿轮Z7的轴的上设有圆柱形凸台，在凸台中间位置开有圆周滑槽，圆周滑槽被固定于铸铁外壳F的轴向定位螺钉X所限位，使得第二伞齿轮只能绕轴向转动而不能沿轴向移动；铸铁外壳F通过滑动导轨Y与安装在绞盘底盘的滑动配合件（燕尾槽或者轴座）形成滑动配合关系，第二伞齿轮Z7的外螺纹与安装在绞盘底盘上的螺纹轴座S的内螺纹配合，当第二伞齿轮Z7转动时，铸铁外壳F相对绞盘底盘滑动，这使得驱动圆齿轮Z3和异形齿轮Z4之间的间隙发生改变，进一步地改变了驱动圆齿轮Z3和异形齿轮Z4之间的啮合松紧程度，这种啮合松紧程度是实现速降、制动和坠落锁止的关键。

下面分析速降的情况：

速降时人体重量带动绞盘R转动，进一步带动异形齿轮Z4转动；当人工转动速降手轮W2带动第二伞齿轮Z7转动时，使得驱动圆齿轮Z3和异形齿轮Z4之间的啮合松紧程度发生变化；当啮合程度适中时，异形齿轮Z4与驱动圆齿轮Z3之间的齿面发生碰撞，抵消了部分速降产生的势能，使得速降得以实现；啮合程度越紧，齿面碰撞消耗的势能越多，形成的阻力越大，速降的速度越慢；反之，啮合的程度越松，齿面碰撞消耗的势能越少，形成的阻力越小，速降的速度越快；顺时针或者逆时针转动速降手轮W2就能控制速降的速度。由于异形齿轮Z4的分度圆曲面有周期性变化，速降过程中的齿面碰撞也是周期性的，因此速降过程中作业人员有卡顿感，这种卡顿感是绞盘正常工作的正常生理反馈。

下面分析制动的情况：

当人工转动速降手轮W2使驱动圆齿轮Z3和异形齿轮Z4的啮合程度达到最紧时，异形齿轮Z4完全不能转动，绞筒停止转动，达到制动的目的。

下面分析坠落的情况，坠落有两种情况：

（1）速降速度过大形成近似坠落的情况。这种情况只要转动速降手轮W2就可回到速降状态，再继续同方向转动速降手轮W2即可回到制动状态；

（2）因其他原因造成的坠落情况。比如速降手轮W2因某种外部原因自行活动而松开，使得驱动圆齿轮Z3和异形齿轮Z4之间的啮合变得很松，这样异形齿轮Z4几乎不会受到驱动圆齿轮Z3的制约，作业人员势必急速下坠；此时，由于Z4对Z3的加速作用，Z3的转动速度极快，使得位于Z3侧面的离心拨叉P在离心力的作用下，其前端向外偏出达到与锁止齿轮Z5的直齿直接碰撞的程度，离心拨叉P前端平刃对锁止齿轮Z5直齿的击打产生拨动力，使得锁止齿轮Z5转动约一个齿的角度，随之第一伞齿轮Z6和第二伞齿轮Z7也转动一个小角度，在第二伞齿轮Z7轴上外螺纹和螺纹轴座S的内螺纹互作用下，铸铁外壳向向异形齿轮方向Z4轻微地移动一个微小的距离，即驱动圆齿轮Z3向异形齿轮方向Z4轻微地移动一个微小的距离；驱动圆齿轮Z3每转一圈，离心拨叉P就会击打锁止齿轮Z5一次，驱动圆齿轮Z3就会向异形齿轮方向Z4轻微地移动一次，经过多次击打后，最终使得驱动圆齿轮Z3和异形齿轮Z4之间的啮合程度又松变紧直至完全制动，达到坠落锁止的目的；从上分析可见，这种锁止不是突然的而是渐进的，这样有个最大的好处就是避免对作业人员的巨大拉扯和对绞盘的巨大冲击，这种冲击对于作为配重使用的绞盘尤其有害，因为严重时会导致锚定设施失稳。

由于第二伞齿轮轴上的外螺纹的螺距很小以及第一伞齿轮和第二伞齿轮可设计为减速啮合，使得转动锁止齿轮所需的力量很小，离心拨叉对锁止齿轮直齿的冲击并不大，可靠性高。

需要注意的是，生产时必须避免驱动圆齿轮Z3和异形齿轮Z4的啮合完全脱开的情况，这很容易实现并且很可靠，比如安装齿轮组件的钣金外壳上压制一个限位凸起，并使用这个限位凸起限制铸铁外壳F的滑动范围。

具体的，驱动圆齿轮Z3、异形齿轮Z4和离心拨叉P要保证足够的刚性，通常需要淬火处理。

具体的，升降手轮W1为大的圆形手轮。

具体的，速降手轮W2为小的圆形手轮，并被设计为顺时针转动时制动，逆时针转动时解除制动（速降），以符合人们的使用习惯。

本发明提供的结构对于人员坠落的处理是安全的，操作是方便的：首先，由于升降手轮为圆形，人员坠落时升降手轮会随之快速转动，楼顶留守人员可用双手控制升降手轮并最终握住升降手轮使人员停止下坠；其次，楼顶留守人员可迅速转动速降手轮锁死异形齿轮，达到停止绞筒急转、终止作业人员坠落之目的；再次，即便留守人员不采取任何措施，由于自动止坠的设计使得当坠落发生时，自动在下坠一定高度后把异形齿轮锁住，防止人员的进一步下坠。

对齿轮组件的保养要求很简单，只要各转动轴的能充分润滑即可，由于齿轮组件铸造的外壳保证了齿轮组件的装配精度和可靠性，由于齿轮组件被作为一个单独的组件进行装配、调试、检验，其可靠性可以得到充分保证。

图2为异形齿轮的示意图，以椭圆齿轮为例展示了实际设计异形齿轮的基本方法；参考图2，左侧为设计草图，图中可看到三个椭圆齿轮以间隔旋转60°排列以形成周期性；中间的图为椭圆异形齿轮的形状；右侧的图为最终可供使用的实际异形齿轮的形状，图中可见A处的不平滑节点被修改为B处较为平滑的节点，这种修改是必要的，目的是避免不必要的冲击。在本例中，分度圆变化的周期数为6，为了便于说明，图2中分度圆最大值和最小值变化被故意明显化，实际中应控制应根据异形齿轮的大小和模数来设计，分度圆的最大值和最小值之差控制在在0.5mm~1.5mm为好，如此，仅从外观上看，异形齿轮看起来像一个普通圆齿轮。

本发明允许采用其他形状的异形齿轮，只要其分度圆的变化连续并且在360°范围内具有整数周期性。

图3为第一椭圆齿轮和第二椭圆齿轮的示意图，展示了椭圆齿轮的形状以及它们之间的啮合关系；第一椭圆齿轮Z1和第二椭圆齿轮Z2为同规格型号的椭圆齿轮，其长短轴比值可在1~2中选择；第一椭圆齿轮Z1和第二椭圆齿轮Z2的啮合角度为正交，为保证顺利运转，椭圆齿轮的齿数应在偶数中选择。

图4为本实施例齿轮组件的外形示意图，展示了齿轮组件的一种优选设计的外观形状；参考图4，齿轮组件2具有一个铸铁外壳200，铸铁外壳200使齿轮组件2更坚固，内部各组成零件的装配更精确，这使得齿轮组件2可作为独立组件装配、生产和检验，特别在检验时便于通过专用工装检验制动和坠落锁止功能的有效性。图4中可见，本实例中齿轮组件2和绞盘底盘之间采用燕尾槽的滑动配合关系方式，显然也可采用其他滑动配合方式。

图5~图7分别为本实施例齿轮组件的正视图、右视图和上视图，图中带外螺纹轴的第二伞齿轮209的轴伸出，该轴末端将安装速降手轮4；驱动轴214较长，末端将安装升降手轮3。注意到图4~图7中省略了轴承压盖等附属零件，这是基于更清晰地阐述本发明原理和结构的考虑。

图8本实施例齿轮组件的爆炸示意图，展示了齿轮组件各部件及其附件组成。注意为清晰起见，图8中省略了一些附属安装件，比如垫片、轴承压盖等；另外，图8中第一伞齿轮和第二伞齿轮看起来一般大小，实际中可以按需设计为不同的变速比，优选为减速。

图9为驱动圆齿轮及离心拨叉的示意图；参考图9，离心拨叉204被塞打螺钉212固定在驱动圆齿轮203的侧面，并能围绕塞打螺钉212做有限程度的转动（<90°），位于驱动圆齿轮203上的限位凸台203a起限制离心拨叉204进一步转动的作用。图9中实线代表的离心拨叉204为驱动圆齿轮203在低速转动的状态，此时离心拨叉204的后端被拉簧205拉动使得离心拨叉204的前端收缩，前端的轨迹在图9中以较小直径的点划线圆圈表示，此时离心拨叉204的前端不与锁止齿轮207发生碰撞接触；当驱动圆齿轮203高速转动时，离心力使得离心拨叉204的前端偏出，前端的轨迹在图9中以较大直径的点划线圆圈表示，使得前端与锁止齿轮207碰撞接触并拨动锁止齿轮207的齿使其转动约一个齿的小角度。塞打螺钉212和螺钉213把驱动圆齿轮203和第二椭圆齿轮202（在驱动圆齿轮203的背面）固定起来，使两者同步转动。图9中可见，锁止齿轮207的模数较小，这有利于被离心拨叉204拨动。

图10为离心拨叉的外观示意图；参考图10，离心拨叉204的结构拓扑为杠杆，能围绕轴孔204b转动，以轴孔204b为界分前后端，位于前端的增重凸台204a增加了前端的质量，在离心力的作用下更容易被甩出；位于后端的弹簧钩孔204c用于勾住拉簧205的一端（另一端被销钉206固定在驱动圆齿轮203上），另外可以看到前端的平刃204d，平刃204d为击打锁止齿轮207的部位，应具有高的硬度，需要用优质钢材制造离心拨叉204并淬火。

图11为本发明提出的结构用于实际绞盘的参考设计例，展示了如何利用本发明提出的结构来设计实际的手动绞盘；参考图11，本发明提出的结构的实施例的主要构成为异形齿轮1、齿轮组件2、升降手轮3、速降手轮4、绞筒5；其中异形齿轮1和齿轮组件2被两个钣金件（左外壳601和右外壳602）包含起来，齿轮组件2通过两个燕尾槽603分别和左外壳601和右外壳602配合，两个燕尾槽603被分别固定于左外壳601和右外壳602上，使得齿轮组件2与绞盘底盘（左外壳601和右外壳602）形成滑动配合关系；同时齿轮组件2的螺纹轴座210和通过螺钉被安装在左外壳601和右外壳上602上，换句话说，把螺纹轴座210固定在绞盘底盘。

值得注意的是，为便于简练表达，本发明以手动绞盘来阐述所发明的结构，这并不限制本结构用于研制电动绞盘。

Claims (9)

1.一种具有速降功能的手动绞盘结构，其特征在于，包括异形齿轮、齿轮组件、升降手轮、速降手轮、绞筒；所述异形齿轮和所述绞筒的轴套被固定在绞盘的底盘上；所述齿轮组件包括第一椭圆齿轮、第二椭圆齿轮、驱动圆齿轮、离心拨叉、拉簧、锁止齿轮、第一伞齿轮、带外螺纹轴的第二伞齿轮、螺纹轴座、轴向定位螺钉、滑动导轨；齿轮组件还包括一个铸铁外壳用于安装上述零件，其中，螺纹轴座固定于绞盘的底盘上，其内螺纹与第二伞齿轮的外螺纹配合，滑动导轨安装在铸铁外壳的两侧，齿轮组件的其余零件安装在铸铁外壳的内部，铸铁外壳设有敞口确保驱动圆齿轮能与所述异形齿轮啮合；所述升降手轮与第一椭圆齿轮共轴固定连接，当人工摇动升降手轮时第一椭圆齿轮跟随同步转动，与第一椭圆齿轮啮合的第二椭圆齿轮也随之转动，与第二椭圆齿轮同轴固定联接的驱动圆齿轮带动异形齿轮做减速增力转动，与异形齿轮同轴固定联接的绞筒开始转动，缠绕在绞筒上的钢丝绳使作业人员上升或者降下；齿轮组件的铸铁外壳通过滑动导轨与安装在绞盘底盘的滑动配合件形成滑动配合关系，当第二伞齿轮转动时，其轴上外螺纹和螺纹轴座的内螺纹产生互作用，使得铸铁外壳相对绞盘的底盘滑动，进一步地使得驱动圆齿轮和异形齿轮之间的间隙发生小幅改变，由此改变驱动圆齿轮和异形齿轮之间的啮合松紧程度，这种啮合松紧程度反过来实现了三种功能：制动、速降和坠落锁止；当啮合松紧程度达到最紧时，异形齿轮完全不能转动，实现了制动功能；当啮合松紧程度适当时，异形齿轮和驱动圆齿轮的之间啮合的直齿存在的周期性撞击消耗了速降中的部分势能，对作业人员的下降呈现阻力作用，实现了速降功能；当啮合松紧程度达到最松时，吊于钢丝的作业人员将处于急速下坠的危急状态，绞筒带动异形齿轮转动，异形齿轮再带动驱动圆齿轮快速转动，安装于驱动圆齿轮侧面的离心拨叉的前端被离心力带动向外偏出，与锁止齿轮的直齿发生碰撞接触，碰撞产生的击打力拨动锁止齿轮使其转动一个小角度，经过第一伞齿轮传动到第二伞齿轮，使第二伞齿轮轴也转动一小角度，从而使异形齿轮和驱动圆齿轮的啮合轻微变紧，经过多个周期的驱动圆齿轮转动后逐渐把驱动圆齿轮和异形齿轮的啮合程度由松调紧直至锁死，由此实现了坠落锁止；速降手轮和第二齿轮的轴固定相连，人工转动速降手轮将直接调节驱动圆齿轮和异形齿轮的啮合紧松程度，实现在制动和速降之间的平滑过渡。

2.根据权利要求1所述的手动绞盘结构，其特征在于：所述异形齿轮为分度曲面不是旋转曲面的齿轮，其分度圆半径在360°范围内随角度发生周期性变化，周期数大于2；异形齿轮包括但不限于椭圆齿轮、多边形齿轮，其齿为直齿。

3.根据权利要求1所述的手动绞盘结构，其特征在于：所述的第一椭圆齿轮和第二椭圆齿轮为同规格型号的椭圆齿轮，两者啮合形成变速齿轮配合，其长短轴之比为1~2。

4.根据权利要求1所述的手动绞盘结构，其特征在于：所述离心拨叉为中间带轴孔的杠杆形零件，以轴孔为界分为前后端，前端质量大于后端质量；前端端头开平刃；后端设有拉簧，拉簧的另一端固定在驱动圆齿轮上；离心拨叉通过塞打螺钉穿过前述轴孔被固定于驱动圆齿轮的侧面，并随轴孔的轴心做限定角度的转动。

5.根据权利要求1所述的手动绞盘结构，其特征在于：所述锁止齿轮为圆齿轮，齿为直齿，优选地，齿形为三角形。

6.根据权利要求1所述的手动绞盘结构，其特征在于：所述第二伞齿轮的轴除了带有外螺纹外，还设有圆柱形凸台，凸台中间位置开有圆周滑槽，圆周滑槽被固定于铸铁外壳的轴向定位螺钉所限位，使得第二伞齿轮只能绕轴向转动而不能沿轴向移动。

7.根据权利要求1所述的手动绞盘结构，其特征在于：所述升降手轮为圆形手轮。

8.根据权利要求1所述的手动绞盘结构，其特征在于：所述速降手轮为圆形手轮。

9.根据权利要求1所述的手动绞盘结构，其特征在于：所述滑动配合件为燕尾槽或者轴座。

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