CN110912507B - 一种摆臂补偿型的驱动绳索补偿张紧机构及其设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种摆臂补偿型的驱动绳索补偿张紧机构，包括旋转轴承，旋转轴承上安装有驱动横梁，驱动横梁向下设置有补偿摆臂，旋转轴承的下方安装有驱动轮，驱动轮左右两侧输出柔性驱动绳索分别连接在驱动横梁左右两端，补偿摆臂远离驱动横梁的一端为补偿摆臂牵拉点C，旋转轴承下方设置有补偿绳固定点，补偿绳固定点与补偿摆臂牵拉点C之间连接有补偿绳索，补偿绳固定点处设置有关联机构，关联机构将补偿绳索和两侧的驱动绳索关联在一起，使得补偿绳索的长度增加量补偿驱动绳索的长度缩减量。本发明解决现有索驱动型太阳跟踪机构存在的绳索张紧装置结构复杂且制造成本高的问题。本发明还公开了一种摆臂补偿型的驱动绳索补偿张紧机构的设计方法。

Description

一种摆臂补偿型的驱动绳索补偿张紧机构及其设计方法

技术领域

本发明属于太阳跟踪装置技术领域，涉及一种摆臂补偿型的驱动绳索补偿张紧机构，本发明还涉及上述摆臂补偿型的驱动绳索补偿张紧机构的设计方法。

背景技术

太阳跟踪系统广泛应用于太阳能光伏发电领域，其主要功能是通过调节跟踪系统的旋转角度，实时追踪太阳的运动轨迹，消除或减小电池板法线与太阳光入射角之间的夹角，从而达到最大化吸收太阳辐射能量的目的。

传统上驱动光伏跟踪支架旋转的装置主要是“回转减速机”和“电动推杆”。回转减速机在光伏跟踪领域是一种成熟耐用的驱动方式，但是存在设备造价较高的问题。电动推杆通过电动推出和回缩驱动杆，进而带动跟踪支架绕轴承旋转，改变跟踪系统工作角度。电动推杆的成本较低，但是实际使用中存在可靠性差寿命短的问题。

采用绳索从不同方向牵拉跟踪支架，使其绕轴旋转跟踪太阳运动，是一类新型的光伏跟踪支架驱动方式，具有驱动力臂大、抗风能力强且造价低廉的独特优势。由于柔性绳索只能承受单方向的牵拉力，因此这种驱动方式通常需要两根绳索从两个方向分别牵拉跟踪支架实现正反旋转。为了消除跟踪支架运动间隙，提高稳定性，当一根牵拉绳索牵引支架旋转时另一个反方向的张紧绳索需要保持一定的反向拉力，用以维持绳索的张紧状态消除间隙。

在采用一个电动机同时驱动正反两根牵拉绳索调整跟踪支架角度的情况下，由于跟踪机构上正反两根牵拉绳索连接点的运动轨迹呈圆弧状，而正反两根牵拉绳索的张紧状态为一直线，导致驱动系统存在因直线牵拉运动与圆弧旋转运动之间距离变化不匹配引起的绳索长度变化问题。

为了维持太阳跟踪支架运动过程中双向牵拉绳索的张紧状态，进而维持跟踪角度的唯一性和稳定性，采用单电机双向牵拉驱动的光伏跟踪支架，都需要配置驱动绳索的长度补偿装置，达到张紧绳索的目的。

目前单电机双向牵拉驱动光伏跟踪支架常用的绳长补偿张紧装置包括：

1.圆弧补偿张紧装置，这一补偿装置的明显特征是在跟踪支架上存在一个以旋转轴为圆心，半径等于牵拉力臂长度的圆弧结构，驱动绳索被张紧在圆弧上。借助同一圆弧上旋转角度与弧长变化的线性对应关系，实现绳索长度变化补偿。驱动电机在牵拉侧收入多少绳长，就可以在张紧侧释放多少绳长。因此可以在不同跟踪角度上保持绳索的张紧状态。这一方法存在的问题是，为了增加驱动扭矩，牵拉驱动机构的牵拉力臂通常较大，导致圆弧张紧装置的尺寸也很大，引起制造和安装成本的上升。

2.渐开线轮补偿张紧装置，在驱动电机的输出轴上采用渐开线轮作为驱动绳索的收放装置，渐开线轮在不同工作角度下的半径大小按照可以吸收多余驱动绳索长度的补偿关系设定。借助渐开线轮半径随转角变化的规律吸收多余长度，保持绳索的张紧状态。这一方法的主要问题是，渐开线轮的加工难度大且使用中容易发生绳索脱槽的问题。

3.多边形补偿张紧装置，在连接牵拉驱动点和驱动电机的绳索通路上，设置若干定滑轮装置改变绳索方向，将牵拉机构中简单的三角型牵拉关系修正为四边形或者多边形关系，进而降低不同工作角度下的绳索长度变化量，实现绳索长度的部分补偿。这种方式的主要问题是辅助固定点多，支架的安装和调试比较麻烦，同时绳索长度补偿和张紧的效果较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种摆臂补偿型的驱动绳索补偿张紧机构，解决现有索驱动型太阳跟踪机构存在的绳索补偿张紧装置结构复杂且制造成本高的问题。

本发明的另一目的是提供上述一种摆臂补偿型的驱动绳索补偿张紧机构的设计方法。

本发明所采用的技术方案是，一种摆臂补偿型的驱动绳索补偿张紧机构，包括旋转轴承，旋转轴承上安装有能绕旋转轴承的中心点O₁旋转的驱动横梁，旋转轴承安装在驱动横梁中心位置处，驱动横梁的中心位置处向下设置有刚性连接的补偿摆臂，旋转轴承的下方安装有驱动轮，驱动轮左右两侧输出柔性驱动绳索且两侧的驱动绳索分别连接在驱动横梁左右两端的固定点A和固定点B上，补偿摆臂远离驱动横梁的一端为补偿摆臂牵拉点C，旋转轴承下方设置有补偿绳固定点，补偿绳固定点与补偿摆臂牵拉点C之间连接有补偿绳索，补偿绳固定点处设置有关联机构，关联机构将补偿绳索和两侧的驱动绳索关联在一起，使得补偿绳索的长度增加量补偿驱动绳索的长度缩减量。

优选地，驱动横梁左右两端分别固定有左侧动滑轮和右侧动滑轮，关联机构包括在补偿绳固定点左右两侧分别设置的左侧定滑轮和右侧定滑轮，驱动轮左右两侧输出的柔性驱动绳索分别为左绳索和右绳索，左绳索依次绕过左侧动滑轮、左侧定滑轮后与补偿绳索连接，右绳索依次绕过右侧动滑轮、右侧定滑轮后与补偿绳索连接。

优选地，补偿绳索任意一端或者中间连接有补偿弹簧。

一种摆臂补偿型的驱动绳索补偿张紧机构，包括旋转轴承，旋转轴承上安装有能绕旋转轴承的中心点O₁旋转的驱动横梁，旋转轴承安装在驱动横梁中心位置处，驱动横梁的中心位置处向下设置有刚性连接的补偿摆臂，补偿摆臂另一端安装有驱动轮，驱动横梁左右两端分别固定有左侧动滑轮和右侧动滑轮，旋转轴承下方设置有补偿绳固定点和牵拉绳固定点，补偿绳固定点左右两侧分别设置有左侧定滑轮和右侧定滑轮，驱动轮左右两侧分别输出柔性的左绳索和右绳索，左绳索依次绕过左侧定滑轮、左侧动滑轮后固定连接在牵拉绳固定点上，右绳索依次绕过右侧定滑轮、右侧动滑轮后固定连接在牵拉绳固定点上。

优选地，左绳索和右绳索固定在牵拉绳固定点的一端还分别连接有左补偿弹簧和右补偿弹簧。

优选地，驱动轮为双层绕线轮结构，包含外绳槽和内绳槽，外绳槽缠绕左绳索，内绳槽缠绕右绳索，左绳索和右绳索为绳状结构，绳索为层叠缠绕。

优选的，驱动轮为双侧绕线轮结构，包含外绳槽和内绳槽，外绳槽缠绕左绳索，内绳槽缠绕右绳索，左绳索和右绳索为绳状结构，绳索为平面缠绕。

优选地，驱动轮为齿轮结构，左绳索和右绳索为链条结构。

优选地，补偿摆臂的旋转平面与左绳索和右绳索工作平面相互错开。

一种摆臂补偿型的驱动绳索补偿机构的设计方法，设计上述一种摆臂补偿型的驱动绳索补偿张紧机构，驱动绳索L的长度计算方法为：

设定R为牵拉固定点A和B到驱动横梁旋转中心O₁的距离，即就是牵拉固定点的旋转半径，设定H等于旋转轴承的中心点O₁与驱动轮驱动绳索出口的距离，左绳索的长度L1和右绳索的长度L2按下式计算：

L＝L₁+L₂

当取R＝H时，驱动轮驱动绳索出口与牵拉固定点A和B处于同一圆上，则驱动绳索的长度还可以采用以下公式：

其中，α为驱动横梁的偏转角度。

优选地，补偿摆臂与补偿绳固定点的设计原则是根据驱动绳索长度随工作角度变化的规律，设计补偿摆臂长度以及补偿绳固定点的位置，使得补偿绳的长度增加量补偿驱动绳长度的缩减量，补偿绳索长度S的计算方法为：

设定M为驱动横梁旋转中心O₁到补偿摆臂牵拉点C的距离，即就是补偿摆臂牵拉点C的旋转半径，则

其中，α为驱动横梁的偏转角度。

本发明的有益效果是：

本发明一种摆臂补偿型的驱动绳索补偿张紧机构，在驱动横梁下方安装补偿摆臂，当驱动横梁从中心位置发生偏转后，补偿摆臂带动补偿绳索增长，通过将补偿绳索与驱动绳索关联的方法，将一部分驱动绳索转化为补偿绳索，进而吸收跟踪支架在偏转过程中多余出来的驱动绳索，保持驱动绳索在不同工作角度的张紧状态。本发明的一种摆臂补偿型的驱动绳索补偿张紧机构结构简单易于实施，补偿效果好且成本低廉。

附图说明

图1是本发明一种摆臂补偿型的驱动绳索补偿张紧机构绳索长度变化的原理示意图；

图2是本发明一种摆臂补偿型的驱动绳索补偿张紧机构将驱动绳索与补偿绳索关联为整体的示意图。

图3是本发明一种摆臂补偿型的驱动绳索补偿张紧机构采用固定安装驱动轮方式并采用补偿弹簧的结构示意图；

图4是本发明一种摆臂补偿型的驱动绳索补偿张紧机构采用摆臂安装驱动轮方式并采用补偿弹簧的结构示意图；

图5是本发明一种摆臂补偿型的驱动绳索补偿张紧机构中驱动轮采用双绕线轮多层缠绕驱动的原理图；

图6是图5的正视图；

图7是本发明一种摆臂补偿型的驱动绳索补偿张紧机构中驱动轮采用双绕线轮单层缠绕驱动的原理图；

图8是本发明一种摆臂补偿型的驱动绳索补偿张紧机构中驱动轮采用链条驱动系统的原理示意图。

图中，1.驱动横梁，2.旋转轴承，3.驱动轮，4.左绳索，5.右绳索，6.补偿摆臂，7.补偿绳索，8.圆弧，9.补偿绳固定点，10.牵拉绳固定点，11.左侧动滑轮，12.右侧动滑轮，13.左侧定滑轮，14.右侧定滑轮，15.补偿弹簧，16.左补偿弹簧，17.右补偿弹簧，21.外绳槽，22.内绳槽，23.绳卷。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明所采用的技术方案是，一种摆臂补偿型的驱动绳索补偿张紧机构，其结构如图1所示，包括旋转轴承2，旋转轴承2上安装有能绕旋转轴承2的中心点O₁旋转的驱动横梁1，旋转轴承2安装在驱动横梁1中心位置处，驱动横梁1的中心位置处向下设置有刚性连接的补偿摆臂6，旋转轴承2的下方安装有驱动轮3，驱动轮3的旋转中心为O₂，驱动轮3左右两侧输出柔性驱动绳索，驱动绳索分为左绳索4和右绳索5，左绳索4和右绳索5分别连接在驱动横梁1左右两端的固定点A和固定点B上，左绳索4的长度为L1，右绳索5的长度为L2，补偿摆臂6远离驱动横梁1的一端为补偿摆臂牵拉点C，旋转轴承2下方设置有补偿绳固定点9，补偿绳固定点9与补偿摆臂牵拉点C之间连接有补偿绳索7，补偿绳索7的长度为S，补偿绳固定点9处设置有关联机构，关联机构将所述补偿绳索7和两侧的驱动绳索关联在一起，使得补偿绳索7的长度增加量补偿驱动绳索的长度缩减量。

如图1所示，当驱动轮3旋转时，左绳索4和右绳索5分别收入和放出，在驱动横梁处于虚线所示左右对称的中心位置时，L1和L2的长度相等，且L1和L2长度之和最大。当驱动横梁处于偏转角α位置时，固定点A运动到A′，固定点B运动到B′，L1和L2的长度不相等，随着偏转角度的增加，L1和L2的长度差值逐渐加大，且L1和L2长度的总和减小，偏转角度α的极限范围为正负90度。

当驱动横梁处于左右对称的中心位置时，补偿绳索7的长度S最短。当驱动横梁发生偏转时，补偿摆臂下固定点C在驱动横梁1的带动下，沿圆弧8运动到C′点位置时S变大，且随着偏转角α的增加，长度S持续增大。

本发明通过设计补偿摆臂6的长度配合补偿绳固定点9的位置，使得在驱动横梁1的工作角度范围内，驱动绳索总长度的减小量近似等于补偿绳索7的增加量，由于驱动绳索与补偿绳索的长度变化相互抵消，所以在整个工作角度范围内可以保证驱动绳索的张紧状态，实现牵拉驱动式太阳跟踪机构中驱动绳索长度的变化自动补偿。

如图2所示，驱动横梁1两端分别固定有左侧动滑轮11和右侧动滑轮12，两个动滑轮随驱动横梁1的偏转而发生运动，关联机构包括在补偿绳固定点9左右两侧分别设置的左侧定滑轮13和右侧定滑轮14，左绳索4依次绕过左侧动滑轮11、左侧定滑轮13后与补偿绳索7连接，右绳索5依次绕过右侧动滑轮12、右侧定滑轮14后与补偿绳索7连接。借助动滑轮结构左绳索4和右绳索5的长度变化为单跟绳索的二倍；两个定滑轮的位置在驱动横梁1动作过程中保持不变，补偿摆臂6发生偏转时，可同时抽拉左绳索4和右绳索5，针对双绳结构，可实现二倍的长度补偿功能；

如图3所示，补偿绳索7任意一端或者中间连接有补偿弹簧15，本发明的驱动横梁1和驱动绳索具有机械弹性，可以部分吸收补偿绳索7的补偿误差，从而保证驱动绳索的张紧状态，但如果由于尺寸设计问题导致补偿误差较大，可以在驱动绳索与补偿绳索上增加弹性补偿元件，如图3所示，用补偿弹簧15代替一段补偿绳索7的长度，可以通过弹簧15的伸缩长度变化增加补偿量，从而保持绳索的张紧力；

如图4所示，一种摆臂补偿型的驱动绳索补偿张紧机构，包括旋转轴承2，旋转轴承2上安装有能绕旋转轴承2的中心点O₁旋转的驱动横梁1，旋转轴承2安装在驱动横梁1中心位置处，驱动横梁1的中心位置处向下设置有刚性连接的补偿摆臂6，补偿摆臂6另一端安装有驱动轮3，驱动横梁1左右两端分别固定有左侧动滑轮11和右侧动滑轮12，旋转轴承2下方设置有补偿绳固定点9和牵拉绳固定点10，补偿绳固定点9左右两侧分别设置有左侧定滑轮13和右侧定滑轮14，驱动轮3左右两侧分别输出柔性的左绳索4和右绳索5，左绳索4依次绕过左侧定滑轮13、左侧动滑轮11后固定连接在牵拉绳固定点10上，右绳索5依次绕过右侧定滑轮14、右侧动滑轮12后固定连接在牵拉绳固定点10上；左绳索4和右绳索5固定在牵拉绳固定点10的一端还分别连接有左补偿弹簧16和右补偿弹簧17。

优选地，如图5-6所示，驱动轮3为双层绕线轮结构，包含外绳槽21和内绳槽22，外绳槽21缠绕左绳索4，内绳槽22缠绕右绳索5，左绳索4和右绳索5为绳状结构，如钢丝绳、尼龙绳等，绳索为层叠缠绕，在如图5-6所示的顺时针转动方向下，左绳索4收入，在外绳槽21中缠绕成绳卷23，左绳索4变短；同时外绳槽21中缠绕的右绳索5放出右绳索5变长。

如图7所示，驱动轮3为双侧绕线轮结构，包含外绳槽21和内绳槽22，外绳槽21缠绕左绳索4，内绳槽22缠绕右绳索5，左绳索4和右绳索5为绳状结构，绳索为平面缠绕。

优选地，如图8所示，驱动轮3为齿轮结构，左绳索4和右绳索5为链条结构，如齿形带、链条。在如图4所示的逆时针转动方向下，采用链条结构的左绳索4收入，左绳索4变短；采用链条结构的右绳索5放出，右绳索5变长。

由于在驱动横梁1旋转过程中补偿摆臂6以及补偿摆臂下固定点C可能与左绳索4或者右绳索5发生交叉，因此，为避免干涉，设置补偿摆臂位置时，应沿驱动轮3旋转轴方向(垂直图纸表面方向)，错开补偿摆臂旋转平面与左绳索4和右绳索5工作平面的空间位置，即就是，补偿摆臂6的旋转平面与左绳索4和右绳索5工作平面相互错开。

一种摆臂补偿型的驱动绳索补偿张紧机构的设计方法，设计上述一种摆臂补偿型的驱动绳索补偿张紧机构，驱动绳索L的长度计算方法为：

设定R为牵拉固定点A和B到驱动横梁1旋转中心O₁的距离，即就是牵拉固定点的旋转半径，设定H等于旋转轴承2的中心点O₁与驱动轮3驱动绳索出口的距离，左绳索4的长度L1和右绳索5的长度L2按下式计算：

L＝L₁+L₂

当取R＝H时，驱动轮3驱动绳索出口与牵拉固定点A和B处于同一圆上，则驱动绳索的长度L为：

其中，α为驱动横梁的偏转角度。

在本发明这种左右牵拉驱动的结构下，左绳索4与右绳索5之和随偏转角度的变化规律为：驱动横梁偏转角度α越大，牵拉绳索总长度L＝L1+L2的缩减速度越快。

优选地，补偿摆臂6与补偿绳固定点9的设计原则是根据驱动绳索长度随工作角度变化的规律，设计补偿摆臂6长度以及补偿绳固定点9的位置，使得补偿绳的长度增加量补偿驱动绳长度的缩减量，补偿绳索长度S的计算方法为：

设定M为驱动横梁1旋转中心O₁到补偿摆臂牵拉点C的距离，即就是补偿摆臂牵拉点C的旋转半径，则

其中，α为驱动横梁的偏转角度。

实施例1

本实施例设定驱动横梁旋转中心O₁到两侧牵拉绳固定点A和B的距离为1000mm，设定驱动轮3处于旋转轴承2下方，两者之间的距离为1000mm。

如图2所示，采用左侧动滑轮11和右侧动滑轮12分别使左绳索4和右绳索5构成双绳结构，在补偿绳固定点9附近设置左侧定滑轮13和右侧定滑轮14，同时在左侧定滑轮13和右侧定滑轮14位置将左绳索4和右绳索5分别和补偿绳索7连接在一起，构成一个整体绳索。

本实施例驱动轮3采用双层绕线轮结构，如图5所示，双层绕线轮包含外绳槽21和内绳槽22，图中外绳槽21缠绕左绳索4，内绳槽22缠绕右绳索5，在如图5所示的顺时针转动方向下，左绳索4收入，在外绳槽21中缠绕成绳卷23，左绳索4变短；同时外绳槽21中缠绕的右绳索5放出，右绳索5变长。

本实施例中的双层绕线轮中绳索缠绕成层叠的绳卷23，如图5-6所示，双层绕线轮中绳索也可并行缠绕在转轴上，形成并列的绳卷，如图7所示，或者并列与层叠共存的的混合绳卷，具体绳卷结构不影响本实施例的特征。

驱动横梁处于中心位置时α＝0，根据公式(1)，左绳索4和右绳索5的单根长度为：

在本实施例的双绳结构下，左绳索4和右绳索5绕过左侧动滑轮11和右侧动滑轮12，导致绳长加倍，双根长度为2×1414＝2828mm。

L＝L₁+L₂＝2828+2828＝5656mm

驱动横梁处于中心位置时α＝0，补偿绳索的单根长度根据公式(5)为：

其中M为驱动横梁1旋转中心O₁到补偿摆臂牵拉点C的距离，也就是补偿摆臂的有效长度，本实例设定为500mm，H为驱动横梁1旋转中心O₁到补偿绳固定点9的距离，本实施实例中设定为1000mm。

双跟补偿绳索长度为2S＝2×500＝10000mm。

实际实施时，由于左侧定滑轮13和右侧定滑轮14的绳索折弯点并不严格与补偿绳固定点9重合，而且工作过程中绕线轮的半径变化以及绳索牵拉角度变化都会微小的影响绳长，因此上述计算值与实际值存在微小的误差。

假定驱动横梁的工作角度范围为±55度，在最大工作角度时左绳索4和右绳索5的长度分别为：

L＝L₁+L₂＝2×600+2×1907＝1200+3814＝5014mm此时包含左绳索4和右绳索5的牵拉绳索总长比α＝0的状态缩减，缩减的长度为：

ΔL_-＝5656-5014＝642mm

由此可见，从α＝0工作到α＝55度的状态，牵拉绳多出了642mm。

驱动横梁处于中心位置时α＝55度时，补偿绳索的单根长度为：

双倍补偿绳索长度为2×822＝1644。

与α＝0的状态相比，补偿绳索增加的长度为：

ΔL₊＝1644-1000＝644mm

根据以上参数计算，牵拉绳索的减少量ΔL_-＝642，与补偿绳索的增长量ΔL+＝644，两者之间的误差为642-644＝-2mm，基本实现了对牵拉绳索长度的补偿，表1为不同工作角度的补偿结果：

表1

从表1可见，如果不加补偿，牵拉绳索总长的缩减量在55度达到最大值ΔL_-＝642mm，增加补偿绳索后，补偿量差值在工作角度α＝35至40度之间达到-52mm的最大误差值，说明绳索整体不但没有松弛642mm，还缩短了52mm，补偿率达到了(642-52)/642≈92％。

如果按全部绳索总长度5656+1000＝6656计，52mm仅为总长的0.78％。

由于是双绳结构，只要支架发生52/2＝26mm的弹性变形，即可消化吸收52mm的绳长缩减，由于本实施实例中牵拉横梁两侧牵拉点距离2000mm，26mm的形变仅为长度的1.3％，完全处于金属杆件的弹性变形范围。

如果在本实例的基础上，希望能够吸收更大的误差，并辅助张紧绳索，如图3所示，可以在牵拉绳索7中增加补偿弹簧15，补偿弹簧连接在补偿摆臂绳索固定点与牵拉绳索7之间，可以起到吸收补偿误差，提升绳索张紧效果的作用。

实施例2

依据如图1所示的补偿原理，改变驱动系统中驱动轮3的安装位置，如图4所示，将驱动轮3安装到补偿摆臂6末端，取代图1中补偿摆臂下固定点C的位置，新增牵拉绳固定点10，用于固定左绳索4和右绳索5的末端。

本实施例设定驱动横梁旋转中心O1到两侧牵拉绳固定点A和B的距离为1000mm，如图2所示，采用左侧动滑轮11和右侧动滑轮12分别使左绳索4和右绳索5构成双绳结构，同时代替原理图中的固定点A和B。在补偿绳固定点9附近设置左侧定滑轮13和右侧定滑轮14，同时在定滑轮13和14的位置将左右驱动绳索和补偿绳索7连接在一起，构成一个整体绳索。

本实施例设定牵拉绳固定点10处于旋转轴承2下方，两者之间的距离为1000mm，驱动轮3采用链轮结构，如图6所示，驱动轮3(采用链轮结构)在如图6所示的逆时针转动方向下，左绳索4(链条结构)收入，左绳索4变短；同时右绳索5(链条结构)放出，右绳索5变长。

驱动横梁处于中心位置时α＝0，根据公式(1)，左绳索4和右绳索5的单根长度与实施实例1相同为1414mm，在本实施实例的双绳结构下，左绳索4和右绳索5绕过左侧动滑轮11和右侧动滑轮12，导致绳长加倍，双根长度为2×1414＝2828mm。两根绳索总长度与实施例1相同，为5656mm。

驱动横梁处于中心位置时α＝0，补偿绳索的单根长度，双跟长度与实施例1相同，分别为：500mm和10000mm。

本实施例中左绳索4和右绳索5的长度计算方法与实施实例1相同。补偿绳索7的长度计算与实施例1相同。本实施实例中牵拉绳索与补偿绳索的长度变化规律计算也与实施实例1相同。

如果在本实施例的基础上，希望能够吸收更大的误差，并辅助张紧绳索，可以在绳索系统中增加弹簧结构。如图4所示，可以左绳索4和右绳索5上分别增加左补偿弹簧16和右补偿弹簧17，可以起到吸收补偿误差，提升绳索张紧效果的作用。

Claims (9)

1.一种摆臂补偿型的驱动绳索补偿张紧机构，其特征在于，包括旋转轴承（2），所述旋转轴承（2）上安装有能绕旋转轴承（2）的中心点O₁旋转的驱动横梁（1），所述旋转轴承（2）安装在所述驱动横梁（1）中心位置处，所述驱动横梁（1）的中心位置处向下设置有刚性连接的补偿摆臂（6），所述旋转轴承（2）的下方安装有驱动轮（3），所述驱动轮（3）左右两侧输出柔性驱动绳索且两侧的驱动绳索分别连接在所述驱动横梁（1）左右两端的固定点A和固定点B上，所述补偿摆臂（6）远离驱动横梁（1）的一端为补偿摆臂牵拉点C，所述旋转轴承（2）下方设置有补偿绳固定点（9），所述补偿绳固定点（9）与补偿摆臂牵拉点C之间连接有补偿绳索（7），所述补偿绳固定点（9）处设置有关联机构，所述关联机构将所述补偿绳索（7）和两侧的驱动绳索关联在一起，使得补偿绳索（7）的长度增加量补偿驱动绳索的长度缩减量。

2.一种摆臂补偿型的驱动绳索补偿张紧机构的设计方法，其特征在于，设计如权利要求1所述的一种摆臂补偿型的驱动绳索补偿张紧机构，所述驱动横梁（1）左右两端分别固定有左侧动滑轮（11）和右侧动滑轮（12），所述关联机构包括在所述补偿绳固定点（9）左右两侧分别设置的左侧定滑轮（13）和右侧定滑轮（14），所述驱动轮（3）左右两侧输出的柔性驱动绳索分别为左绳索（4）和右绳索（5），所述左绳索（4）依次绕过所述左侧动滑轮（11）、左侧定滑轮（13）后与所述补偿绳索（7）连接，所述右绳索（5）依次绕过所述右侧动滑轮（12）、右侧定滑轮（14）后与所述补偿绳索（7）连接；

所述驱动轮（3）为双层绕线轮结构，包含外绳槽（21）和内绳槽（22），所述外绳槽（21）缠绕左绳索（4），所述内绳槽（22）缠绕右绳索（5），所述左绳索（4）和右绳索（5）为绳状结构；

或者所述驱动轮（3）为双侧绕线轮结构，包含外绳槽（21）和内绳槽（22），外绳槽（21）缠绕左绳索（4），内绳槽（22）缠绕右绳索（5），左绳索（4）和右绳索（5）为绳状结构；

所述驱动绳索L的长度计算方法为：

设定R为牵拉固定点A和B到驱动横梁（1）旋转中心O₁的距离，即就是牵拉固定点的旋转半径，设定H等于旋转轴承（2）的中心点O₁与驱动轮（3）驱动绳索出口的距离，左绳索（4）的长度L₁和右绳索（5）的长度L₂按下式计算：

当取R=H时，驱动轮（3）驱动绳索出口与牵拉固定点A和B处于同一圆上，则驱动绳索的长度L为：

其中，α为驱动横梁的偏转角度。

3.根据权利要求2所述的一种摆臂补偿型的驱动绳索补偿张紧机构的设计方法，其特征在于，所述补偿绳索（7）任意一端或者中间连接有补偿弹簧（15）。

4.一种摆臂补偿型的驱动绳索补偿张紧机构，其特征在于，包括旋转轴承（2），所述旋转轴承（2）上安装有能绕旋转轴承（2）的中心点O₁旋转的驱动横梁（1），所述旋转轴承（2）安装在所述驱动横梁（1）中心位置处，所述驱动横梁（1）的中心位置处向下设置有刚性连接的补偿摆臂（6），所述补偿摆臂（6）另一端安装有驱动轮（3），所述驱动横梁（1）左右两端分别固定有左侧动滑轮（11）和右侧动滑轮（12），所述旋转轴承（2）下方设置有补偿绳固定点（9）和牵拉绳固定点（10），所述补偿绳固定点（9）左右两侧分别设置有左侧定滑轮（13）和右侧定滑轮（14），所述驱动轮（3）左右两侧分别输出柔性的左绳索（4）和右绳索（5），所述左绳索（4）依次绕过左侧定滑轮（13）、左侧动滑轮（11）后固定连接在所述牵拉绳固定点（10）上，所述右绳索（5）依次绕过右侧定滑轮（14）、右侧动滑轮（12）后固定连接在所述牵拉绳固定点（10）上；

所述驱动轮（3）为双层绕线轮结构，包含外绳槽（21）和内绳槽（22），所述外绳槽（21）缠绕左绳索（4），所述内绳槽（22）缠绕右绳索（5），所述左绳索（4）和右绳索（5）为绳状结构；

或者所述驱动轮（3）为双侧绕线轮结构，包含外绳槽（21）和内绳槽（22），外绳槽（21）缠绕左绳索（4），内绳槽（22）缠绕右绳索（5），左绳索（4）和右绳索（5）为绳状结构。

5.根据权利要求4所述的一种摆臂补偿型的驱动绳索补偿张紧机构，其特征在于，所述左绳索（4）和右绳索（5）固定在牵拉绳固定点（10）的一端还分别连接有左补偿弹簧（16）和右补偿弹簧（17）。

6.根据权利要求2-4任意一项所述的一种摆臂补偿型的驱动绳索补偿张紧机构，其特征在于，所述驱动轮（3）为齿轮结构，所述左绳索（4）和右绳索（5）为链条结构。

7.根据权利要求2-4任意一项所述的一种摆臂补偿型的驱动绳索补偿张紧机构，其特征在于，所述补偿摆臂（6）的旋转平面与所述左绳索（4）和右绳索（5）工作平面相互错开。

8.一种摆臂补偿型的驱动绳索补偿张紧机构的设计方法，其特征在于，设计如权利要求4所述的一种摆臂补偿型的驱动绳索补偿张紧机构，所述驱动绳索L的长度计算方法为：

设定R为牵拉固定点A和B到驱动横梁（1）旋转中心O₁的距离，即就是牵拉固定点的旋转半径，设定H等于旋转轴承（2）的中心点O₁与驱动轮（3）驱动绳索出口的距离，左绳索（4）的长度L₁和右绳索（5）的长度L₂按下式计算：

当取R=H时，驱动轮（3）驱动绳索出口与牵拉固定点A和B处于同一圆上，则驱动绳索的长度L为：

其中，α为驱动横梁的偏转角度。

9.根据权利要求2或8所述的一种摆臂补偿型的驱动绳索补偿张紧机构的设计方法，其特征在于，所述补偿摆臂（6）与补偿绳固定点（9）的设计原则是根据驱动绳索长度随工作角度变化的规律，设计补偿摆臂（6）长度以及补偿绳固定点（9）的位置，使得补偿绳的长度增加量补偿驱动绳长度的缩减量，补偿绳索长度S的计算方法为：

设定M为驱动横梁（1）旋转中心点 O₁到补偿摆臂牵拉点C的距离，即就是补偿摆臂牵拉点C的旋转半径，则

（5）

其中，α为驱动横梁的偏转角度。

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