CN112193995B - 一种直升机救生绞车快卸旋转吊钩 - Google Patents

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Abstract

本发明属于直升机救生电动绞车吊钩设计领域，公开了一种直升机救生绞车快卸旋转吊钩，由钩子，承力组件，和钢索三部分组成。其中，钩子下端通过半圆型钩与吊挂物相连，上端通过螺纹与承力组件相连，从而将吊挂物重量传递至承力组件上。承力组件通过内部零件与钢索相连，将所受到的吊挂力传递至钢索上。钢索通过绞车主体、绞车支架等构件连接于直升机机体结构上，从而实现了吊挂物力的传递。

Description

一种直升机救生绞车快卸旋转吊钩
技术领域
本发明属于直升机救生电动绞车吊钩设计领域，涉及一种直升机救生绞车快卸旋转吊钩。
背景技术
直升机作为一种具备空中悬停功能的特殊载具，特别适用于在海面、海岛、舰面等复杂小尺寸场合中进行空中吊挂和空中救生等吊装作业。而直升机救生电动绞车是这类吊装作业中的直接设备，也是核心设备。其自身性能直接决定着吊装的可行性及安全性。而在直升机救生电动绞车内部，吊钩作为直接与吊挂物相连的核心部件，直接反映出绞车的性能优劣。可以说，吊钩设计制造水平的优劣直接决定着直升机绞车吊装作业的能力。
目前，各科研机构及研究人员针对绞车吊钩的科研公关方向主要包括提升吊挂可靠性、提升吊钩与钢索间的连接可靠性和安全性、在吊钩中增加辅助机构提升吊钩集成性等。然而仍面临着吊钩易脱开、钢索末端易磨损等问题。特别是绝大部分吊钩不能有效将吊挂物的旋转扭矩释放掉，这会导致直升机承担很大的扭转载荷，易发生偏转，造成吊挂偏移，甚至会发生操作失控，产生不可逆损失。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种直升机救生绞车快卸旋转吊钩，集抗冲击、钢索防转、钢索防脱、快卸更换钢索、钢索末端保护于一体，集成度高，性能突出，结构间连接可靠，非常适用于直升机绞车吊装平台的应用，且能推广至各类高空吊装作业的使用中。具有良好的创新性、实用性和经济性。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现。
一种直升机救生绞车快卸旋转吊钩，包括：钩子101，承力组件102和钢索103；
钩子101下端通过半圆型钩与吊挂物相连，上端通过螺纹与承力组件102相连；承力组件102与钢索103相连，钢索103连接于直升机机体结构上；
承力组件102包括：下密封盖201、连接杆202、下盖板203、螺纹卡圈204、轴承205、下密封块206、圆环盖板207、止动球208、环形挡圈209、橡胶缓冲柱210、上密封块211、上盖板212、锁紧螺母213；
其中，螺纹卡圈204、轴承205、锁紧螺母213与钩子101相连；
止动球208、环形挡圈209与钢索103相连；
下密封盖201、连接杆202、下盖板203、下密封块206、圆环盖板207、橡胶缓冲柱210、上密封块211、上盖板212构成承力结构。
本发明技术方案的特点和进一步的改进为：
(1)所述连接杆202沿圆周方向分布有三个带三角卡扣的连接爪，通过三角卡扣和上盖板212中的三角卡槽配合，约束上盖板212向上运动的趋势；
所述连接杆202端面的台阶与下盖板203底部平面相配合，约束下盖板203向下运动的趋势；
所述连接杆202穿过圆柱形的橡胶缓冲柱210，通过橡胶缓冲柱的两个端面分别约束上盖板212向下的运动趋势和下盖板203向上的运动趋势。
(2)在吊钩沿竖直方向向上运动时，若上盖板212撞到绞车外壳或其他机体结构时，连接杆202的三角卡扣会从上盖板的三角卡槽中脱出，使上盖板212通过端面挤压橡胶缓冲柱210，将冲击势能转移至橡胶缓冲柱210内。
(3)锁紧螺母213和螺纹卡圈204与顶端带螺纹的钩子101配合，拧在轴承205的内圈上，将轴承205的外圈通过下密封盖201和下密封块206卡住，使得轴承205安装在连接杆202上。
(4)当钩子101受到吊挂物扭转力作用发生旋转时，轴承205的内圈转动而外圈静止，将货物的扭转力释放在吊钩的轴承205处。
(5)所述止动球208为带开口的空心半球，将钢索103的钢丝球头301嵌入空心半球的内部，且钢丝球头301的半径Rt与止动球208内壁球半径Rw3相等。
(6)止动球208张开角β在20°-40°之间。
(7)止动球208上端面和下端面沿竖直方向的投影圆半径Rw1和Rw2满足如下关系：0.6<Rw2/Rw1<0.85。
(8)所述环形挡圈209为一个底端为球弧面，顶端为平面的环形零件，通过底端球弧面与止动球208的外球面配合，当钩子101受力后，力沿着锁紧螺母203、轴承205、连接杆202、下盖板203、止动球208、钢丝球头301的顺序依次传递，最终传至绞车电机上。
(9)当吊钩发生偏摆时，钢丝球头301会带着止动球208在环形挡圈209内做球副运动。
本发明采用上下盖板、缓冲柱和连接杆构成了抗冲击承压模块，避免了吊钩快速收起时撞击绞车或其他机体结构造成损坏。通过锁紧螺母、轴承、下密封块和下密封盖构成了防转机构，将吊挂物带来的扭转力释放掉，避免对绞车和机体结构造成损坏。通过止动球、钢丝球头和环形挡圈等零部件构成了球副机构，使吊钩偏摆时钢丝末端不发生小角度弯折，避免应力集中和疲劳断裂的发生，且半球开槽形状的止动球能够有效对钢索进行限位，大大减少了脱钩的风险。吊钩整体模块化程度高，方便快卸，有利于快速更换钢索，增加了实用性。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种直升机救生绞车快卸旋转吊钩的整体结构示意图；
图2为本发明承力组件局部示意图；
图3为本发明钢索局部示意图；
图4为本发明止动球局部示意图。
具体实施方式
本发明一种直升机救生绞车快卸旋转吊钩，如图1所示，由钩子101，承力组件102，和钢索103三部分组成。其中，钩子101下端通过半圆型钩与吊挂物相连，上端通过螺纹与承力组件102相连，从而将吊挂物重量传递至承力组件102上。承力组件102通过内部零件与钢索103相连，将所受到的吊挂力传递至钢索103上。钢索103通过绞车主体、绞车支架等构件连接于直升机机体结构上，从而实现了吊挂物力的传递。
如图2所示，所述承力组件102共有13个主要零件构成，包括：下密封盖201、连接杆202、下盖板203、螺纹卡圈204、轴承205、下密封块206、圆环盖板207、止动球208、环形挡圈209、橡胶缓冲柱210、上密封块211和上盖板212、锁紧螺母213。
如图3所示，所述钢索103包括钢丝球头301和钢丝302两部分组成。其中，钢丝球头301与钢丝302焊接为一体，需保证焊接点强度为钢索强度的1.3倍以上。
所述钢丝球头301包括球头和与钢索连接的短杆两部分，其中，短杆直径dt2与钢索直径dt1需满足：
1.3<dt2/dt1<2
球头为被两个平面截取后的球体，其球体半径Rt与钢索直径dt1之间满足关系：
2.5<Rt/dt1<4
球头被截出的两个平面直径ht1和ht2应满足：
0.3Rt<ht1≤ht2<0.8Rt
所述承力组件102中，连接杆202沿圆周方向分布有三个带三角卡扣的连接爪，通过三角卡扣和上盖板212中的三角卡槽配合，达到约束上盖板212向上运动的趋势。通过连接杆202端面的台阶与下盖板203底部平面相配合，达到约束下盖板203向下运动的趋势，将连接杆202穿过圆柱形的橡胶缓冲柱210，通过橡胶缓冲柱的两个端面分别约束上盖板212向下的运动趋势和下盖板203向上的运动趋势，从而使连接杆202、橡胶缓冲柱210、上盖板212和下盖板203构成了一个整体。整个结构组装后承力可靠，强度高，且零部件少，方便快卸更换内部零件。
在吊钩沿竖直方向向上快速运动时，若上盖板212撞到绞车外壳或其他机体结构时，连接杆202的三角卡扣会从上盖板的三角卡槽中脱出，使上盖板212通过端面挤压橡胶缓冲柱210，将冲击势能转移至橡胶缓冲柱210内，有效提升了吊钩的抗冲击性能。
所述承力组件102中，通过锁紧螺母213和螺纹卡圈204与顶端带螺纹的钩子101配合，拧在轴承205的内圈上。将轴承205的外圈通过下密封盖201和下密封块206卡住，安装在连接杆202上，与之构成一个整体。在上述条件下，当钩子101受到吊挂物扭转力作用发生旋转时，轴承205的内圈转动而外圈静止，从而达到了将货物的扭转力完全释放在吊钩的轴承205处的目的，避免了扭转力传递至轴承205的外圈及连接杆202上，从而将扭转力与钢索103彻底隔离，使钢索103仅承受轴向拉力，提升其耐用性和安全性。
如图4所示，所述止动球208为带开口的空心半球，将钢索103的钢丝球头301嵌入空心半球的内部，保证钢丝球头301的半径Rt与止动球208内壁球半径Rw3相等。相比常规的双半球结构更能够将钢丝球头301限制在止动球208内部。为便于钢丝302顺利放入止动球208中且不易滑出，需控制止动球208张开角β在20-40°之间。此外，为方便钢丝球头301和钢丝302的运动顺畅，需保证止动球208上端面和下端面沿竖直方向的投影圆半径Rw1和Rw2满足如下关系：
0.6<Rw2/Rw1<0.85
所述环形挡圈209为一个底端为球弧面，顶端为平面的环形零件，通过底端球弧面与止动球208的外球面配合，当钩子101受力后，力沿着锁紧螺母203、轴承205、连接杆202、下盖板203、止动球208、钢丝球头301的顺序依次传递，最终传至绞车电机上，实现吊装货物的功能。除了构成传力链以外，当吊钩受货物影响发生偏摆时，钢丝球头301会带着止动球208在环形挡圈209内做球副运动，有效避免了钢丝球头301短杆部分与钢丝302之间的干涉作用，避免了在二者过渡区域间发生应力集中的现象，抑制了疲劳损伤的形成，避免钢索发生磨损，提高了吊装作业的安全性。
所述下盖板203、环形挡圈209与止动球208的组合，能够将钢丝球头301牢牢束缚在下盖板203顶端的凸台内，钢索101不会因吊钩橡胶缓冲柱210压缩或钢索偏摆而脱出止动球208，安全性大大提高，避免了脱钩造成的不可挽回的损失。
一种直升机救生绞车快卸旋转吊钩，零部件少，模块化程度高，仅需拆除下密封盖201，将连接杆202整体脱出，再卸下下密封块206，即可更换钢索，方便快捷，实用性高。
本发明采用上下盖板、缓冲柱和连接杆构成了抗冲击承压模块，避免了吊钩快速收起时撞击绞车或其他机体结构造成损坏。通过锁紧螺母、轴承、下密封块和下密封盖构成了防转机构，将吊挂物带来的扭转力释放掉，避免对绞车和机体结构造成损坏。通过止动球、钢丝球头和环形挡圈等零部件构成了球副机构，使吊钩偏摆时钢丝末端不发生小角度弯折，避免应力集中和疲劳断裂的发生，且半球开槽形状的止动球能够有效对钢索进行限位，大大减少了脱钩的风险。吊钩整体模块化程度高，方便快卸，有利于快速更换钢索，增加了实用性。
本发明技术方案一种直升机救生绞车快卸旋转吊钩集抗冲击、钢索防转、钢索防脱、快卸更换钢索、钢索末端保护于一体，集成度高，性能突出，结构间连接可靠，非常适用于直升机绞车吊装平台的应用，且能推广至各类高空吊装作业的使用中。具有良好的创新性、实用性和经济性。

Claims (9)

1.一种直升机救生绞车快卸旋转吊钩，其特征在于，包括：钩子(101)，承力组件(102)和钢索(103)；
钩子(101)下端通过半圆型钩与吊挂物相连，上端通过螺纹与承力组件(102)相连；承力组件(102)与钢索(103)相连，钢索(103)连接于直升机机体结构上；
承力组件(102)包括：下密封盖(201)、连接杆(202)、下盖板(203)、螺纹卡圈(204)、轴承(205)、下密封块(206)、圆环盖板(207)、止动球(208)、环形挡圈(209)、橡胶缓冲柱(210)、上密封块(211)、上盖板(212)、锁紧螺母(213)；
其中，螺纹卡圈(204)、轴承(205)、锁紧螺母(213)与钩子(101)相连；
止动球(208)、环形挡圈(209)与钢索(103)相连；
下密封盖(201)、连接杆(202)、下盖板(203)、下密封块(206)、圆环盖板(207)、橡胶缓冲柱(210)、上密封块(211)、上盖板(212)构成承力结构；
所述连接杆(202)沿圆周方向分布有三个带三角卡扣的连接爪，通过三角卡扣和上盖板(212)中的三角卡槽配合，约束上盖板(212)向上运动的趋势；
所述连接杆(202)端面的台阶与下盖板(203)底部平面相配合，约束下盖板(203)向下运动的趋势；
所述连接杆(202)穿过圆柱形的橡胶缓冲柱(210)，通过橡胶缓冲柱的两个端面分别约束上盖板(212)向下的运动趋势和下盖板(203)向上的运动趋势。
2.根据权利要求1所述的一种直升机救生绞车快卸旋转吊钩，其特征在于，
在吊钩沿竖直方向向上运动时，若上盖板(212)撞到绞车外壳或其他机体结构时，连接杆(202)的三角卡扣会从上盖板的三角卡槽中脱出，使上盖板(212)通过端面挤压橡胶缓冲柱(210)，将冲击势能转移至橡胶缓冲柱(210)内。
3.根据权利要求1所述的一种直升机救生绞车快卸旋转吊钩，其特征在于，
锁紧螺母(213)和螺纹卡圈(204)与顶端带螺纹的钩子(101)配合，拧在轴承(205)的内圈上，将轴承(205)的外圈通过下密封盖(201)和下密封块(206)卡住，使得轴承(205)安装在连接杆(202)上。
4.根据权利要求3所述的一种直升机救生绞车快卸旋转吊钩，其特征在于，
当钩子(101)受到吊挂物扭转力作用发生旋转时，轴承(205)的内圈转动而外圈静止，将货物的扭转力释放在吊钩的轴承(205)处。
5.根据权利要求1所述的一种直升机救生绞车快卸旋转吊钩，其特征在于，
所述止动球(208)为带开口的空心半球，将钢索(103)的钢丝球头(301)嵌入空心半球的内部，且钢丝球头(301)的半径Rt与止动球(208)内壁球半径Rw3相等。
6.根据权利要求5所述的一种直升机救生绞车快卸旋转吊钩，其特征在于，
止动球(208)张开角β在20°-40°之间。
7.根据权利要求5所述的一种直升机救生绞车快卸旋转吊钩，其特征在于，
止动球(208)上端面和下端面沿竖直方向的投影圆半径Rw1和Rw2满足如下关系：
0.6<Rw2/Rw1<0.85。
8.根据权利要求1所述的一种直升机救生绞车快卸旋转吊钩，其特征在于，
所述环形挡圈(209)为一个底端为球弧面，顶端为平面的环形零件，通过底端球弧面与止动球(208)的外球面配合，当钩子(101)受力后，力沿着锁紧螺母(213)、轴承(205)、连接杆(202)、下盖板(203)、止动球(208)、钢丝球头(301)的顺序依次传递，最终传至绞车电机上。
9.根据权利要求1所述的一种直升机救生绞车快卸旋转吊钩，其特征在于，当吊钩发生偏摆时，钢丝球头(301)会带着止动球(208)在环形挡圈(209)内做球副运动。
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