CN1664409A - 三维垂直轴旋转传动桶壁式槽轮机构 - Google Patents
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Abstract
一种三维垂直轴旋转传动桶壁式槽轮机构，它包括拨槽件(1)和槽轮(2)，槽轮(2)呈圆桶形状，槽轮(2)的拨转槽和定位半弧凹槽分别间隔分布在桶壁的圆周端口上；拨槽件(1)的主动轴(1－1)、定位半弧(1－2)和旋转摇臂(1－3)固接在一起，拨叉轴(1－4)和旋转摇臂(1－3)也固接在一起，轴套(1－5)活动套装在拨叉轴(1－4)上组成拨叉；拨槽件(1)的转动轴心线(O1－O1′)、拨槽件拨叉的轴心线(A－A′)以及槽轮的转动轴心线(O2－O2 ′)在三维空间汇交于一点(O)。本发明的优点是能传递三维空间轴周期性间停的旋转运动，结构简单，工艺性好，机加容易，空间位置度准确，提高机械效率，可利用槽轮桶内节省空间，使变压器分接开关总体积缩小。
Description
技术领域
本发明涉及一种机械传动的槽轮机构，具体的说是是一种将三维空间中主动轴的匀速连续转动转换为三维空间与其垂直转动的从动轴的周期性间停式运动的槽轮机构，主要应用于变压器分接开关的分级换档结构中。
背景技术
一般槽轮机构都是拨槽件(主动轮)和槽轮(从动轮)在同平面内或平行平面内旋转，亦即二者的旋转轴线所在平面为同一平面且轴线平行，而上述基本型式又可分为外接式和内接式两种：图1所示为外接式槽轮机构，其中O1为拨槽件1轴心，A为其拨叉，O2为槽轮2轴心，拨槽件1以匀角速度ω1旋转，在拨叉A的带动下槽轮2以变角速ω2作反向转动，当弧EmF转到槽轮2对应接触弧内，槽轮2被制动，处于间停状态。如此反复使槽轮作周期性间停式旋转运动。
在变压器分接开关行业中，有很多分级调档的结构中采用这种槽轮结构，应用较普遍，如10KV级、35KV级复合型有载分接开关，V型有载分接开关和M型组合式有载分接开关以及无励磁电动开关等。
图2所示为内接式槽轮机构，其中O1为拨槽件1(即主动轮)轴心，O2为槽轮2(即从动轮)轴心。该内接槽轮机构与外接槽轮机构的不同是拨槽件角速度ω1与槽轮角速度ω2转向相同。同样道理，无论是外接槽轮机构还是外接槽轮机构都能获得将匀速转动改变成周期性间停式转动，这就满足了变压器分接开关的分级调档的功能要求，但它们都不能完成三维空间中垂直轴线的旋转周期性间停式运动。
还有一种碗形(即球面)槽轮机构，其包括拨槽件以及槽轮。这种槽轮机构可以传递三维空间垂直方向旋转轴的周期性间停式运动，但该碗形(即球面)槽轮机构不足有二：其一因为槽轮呈碗形球面，其上的转位槽和定位弧等机加工工艺都要在碗形球面上完成，所以工艺性难度较大；其二是碗形球状槽轮内部空间较受限制，即较狭窄，难以在变压器分接开关结构中有所利用，不便整体缩小开关体积。
以上三种槽轮机构在应用到变压器分接开关中，一般都需要开关本体装备两级减速装置，常采用的有蜗轮蜗杆减速器，少齿差减速器等。然后再将运动传递到槽轮机构来完成周期性间停式转动，以满足分接开关间停在所要求的档位。这样运动传递环节多，开关结构较为复杂，机械效率低，造价也较高，因此可靠性降低，更不方便维修。
发明内容
本发明的目的在于克服上述三种槽轮机构的不足，提供一种三维垂直轴旋转传动桶壁式槽轮机构，能传递三维空间轴周期性间停的旋转运动，结构简单，工艺性好，机加简单，空间位置度准确，提高机械效率，体积变小，节省空间。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的：它包括拨槽件和槽轮，槽轮呈圆桶形状，槽轮的拨转槽和定位半弧凹槽分别间隔分布在桶壁的圆周端口上；拨槽件的主动轴、定位半弧和旋转摇臂固接在一起，拨叉轴和旋转摇臂也固接在一起，轴套活动套装在拨叉轴上组成拨叉；拨槽件的转动轴心线、拨槽件拨叉的轴心线以及槽轮的转动轴心线在三维空间汇交于一点。
由图3和其局部放大图图4所示拨槽件1(即主动轮)以O1-O1′为轴线，以R1为半径，带动拨叉作圆周转动，桶壁式槽轮2(即从动轮)以O2-O2′为轴线，以R3为半径，当拨叉转入槽轮2上的U型拨转槽U后，便开始带动槽轮2旋转，而拨叉转过某一角度后，临界脱开拨转槽U时，恰是拨槽件以R2′为半径的定位凸半弧限位性切入圆形桶壁式槽轮2以R2为半径的定位凹半弧之时，其中，R2＝R2′的公称尺寸，而公差值为定心动配合。即刻槽轮2处于间停状态，应用于变压器开关中即为分接到档之处。
将图3和图4转化成几何学原理图，由图5可知拨叉轴心线A-A′必绕拨槽件轴线O1-O1′旋转，其旋转轨迹必构成顶点为O点的圆锥面。设拨槽件以半径R1旋转到任意点K，则K点仍在轴心线A-A′上，此刻拨叉轴心线就是K-O，同时，桶壁式槽轮的拨转槽U中心线B-B′由机构可知必通过K点且平行于桶壁式槽轮轴线O2-O2′，根据立体几何学定理通过空间两平行直线可作一平面且只可作一平面，又因O2-O2′、O-K和B-B′为空间相交O点和K点的三条直线，则三直线在同一平面内，这就证明了拨叉轴心线A-A′在以圆锥面轨迹的滑转过程中，始终在U型拨转槽的中心平面内，从而保证拨叉的转轴圆柱面始终在拨转槽U的两平行侧面作往复式上下平移滑动，可顺利完成拨槽件对槽轮拨转运动的传递。
本发明的优点是：能传递三维空间轴周期性间停的旋转运动，结构简单，工艺性好，机加容易，空间位置度准确，提高机械效率，可利用槽轮桶内节省空间，使变压器分接开关总体积缩小。
附图说明
图1是外接式平面槽轮结构示意图。
图2是内接式平面槽轮结构示意图。
图3是本发明的三维垂直轴旋转传动桶壁式槽轮机构示意图。
图4是图3的局部放大示意图。
图5是桶壁式槽轮机构工作原理图。
图6、图7是桶壁式槽轮机构实施例结构示意图。
图8是图6的局部放大示意图。
图9是图7的局部放大示意图。
图10、图11是换档调级过程中拨叉位于拨转槽U的底部示意图。
具体实施方式
见图6-9，通过实施例说明桶壁式槽轮机构具体结构：机构中的拨槽件1(即主动轮)由主动轴1-1、定位半弧1-2、旋转摇臂1-3、拨叉轴1-4和轴套1-5构成，其中主动轴1-1、定位半弧1-2和旋转摇臂1-3固接在一起，拨叉轴1-4和旋转摇臂1-3也固接在一起，轴套1-5活动套装在拨叉轴1-4上组成拨叉。槽轮2(即从动轮)呈圆桶形状，槽轮2的拨转槽U和定位半弧凹槽分别间隔分布在桶壁的圆周端口上。
主动轴1-1是以O1-O1′为轴心线旋转，定位半弧1-2是以R2′为半径，旋转摇臂1-3的工作旋转半径为R1。拨叉轴1-4的轴心线A-A′、主动轴1-1的轴心线O1-O1′和桶壁式槽轮2的旋转轴心线O2-O2′在三维空间汇交于O点。
工作过程：见图6、7，当拨槽件1以角速度ω1匀速转动时，拨叉轴套1-5就拨转桶壁式槽轮2以ω2的变角速度转动，而当拨叉即将脱离拨转槽U时，拨槽件1的定位圆半弧R2′已定位性切入桶壁式槽轮2各档的定位圆半弧R2′，并开始起到定档位的作用。见图10、11，换档调级过程中，拨槽件1以角速度ω1匀速转动时，拨叉轴套1-5拨转桶壁式槽轮2以ω2的变角速度转动，当拨叉位于拨转槽U的底部时，拨槽件1的定位圆半弧R2′已旋出桶壁式槽轮2的定位半弧凹槽，当拨槽件1继续以角速度ω1匀速转动时，拨槽件1的定位圆半弧R2′将定位性切入桶壁式槽轮2的下一个定位半弧凹槽，往复转动，周而复始，满足变压器分接开关的间停式周期性换档调级的需要。
上述实施例为本发明的具体实施方式，仅用于说明本发明，而非用于限制本发明。
Claims (4)
1、一种三维垂直轴旋转传动桶壁式槽轮机构，它包括拨槽件(1)和槽轮(2)，槽轮(2)呈圆桶形状，槽轮(2)的的拨转槽和定位半弧凹槽分别间隔分布在桶壁的圆周端口上；拨槽件(1)的主动轴(1-1)、定位半弧(1-2)和旋转摇臂(1-3)固接在一起，拨叉轴(1-4)和旋转摇臂(1-3也固接在一起，轴套(1-5)活动套装在拨叉轴(1-4)上组成拨叉；拨槽件(1)的转动轴心线(O1-O1′)、拨槽件拨叉的轴心线(A-A′)以及槽轮的转动轴心线(O2-O2′)在三维空间汇交于一点(O)。
2、根据权利要求1所述的三维垂直轴旋转传动桶壁式槽轮机构，其特征是：拨槽件(1)上以一定半径(R2′)的定位凸半弧和槽轮(2)以一定半径(R2)的定位凹槽半弧为部分相对应圆锥面或圆柱面，转动轴心线即拨槽件轴心线(O1-O1′)。
(问题：1、“为部分相对应圆锥面或圆柱面”指的是什么？是否与“半弧”相重复？另外“圆柱面”指的是什么？是否应“拨槽件上以一定半径的定位凸半弧和槽轮以一定半径的定位凹槽半弧相对应”为妥。)
3、根据权利要求1所述的三维垂直轴旋转传动桶壁式槽轮机构，其特征是：槽轮(2)的拨转槽(U)环列均布于圆形口端桶壁式结构上，拨转槽中心线平行于槽轮旋转轴心线。
4、根据权利要求1所述的三维垂直轴旋转传动桶壁式槽轮机构，其特征是：拨槽件(1)上拨叉轴心线(A-A′)延长线以主动轴轴心线(O1-O1′)的旋转轨迹是圆锥体面，拨叉轴线(A-A′)段的旋转轨迹则是该圆锥体面的一部分圆台体面。
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