CN204755660U - 转矩传动结构以及开度仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型转矩传动保护结构领域，提供一种在传递转矩较低时可迅速锁定转矩传递的具有低转矩保护功能的转矩传动结构以及相应的开度仪。本实用新型通过设置相应的串联飞轮、锁定凸轮和弹簧等部件，同时增加相应固定设置的端盖结构；当在正常转矩传递过程中发生突发异常工况而导致传递转矩迅速降低时，由第二主动齿圈与第二从动齿圈的斜面配合产生的对锁定凸轮的轴向推力迅速减小，弹簧将推动锁定凸轮轴向移动，使主动锁定结构与端盖上的从动锁定结构卡合，以此实现快速的锁定效果。本实用新型通过传动转矩作为锁定的信号控制量，因此在转矩较低时或者发生断绳后可迅速对转矩传递进行锁定，可更及时、快速、有效的避免安全事故的发生。

Description

转矩传动结构以及开度仪

技术领域

本实用新型涉及转矩传动保护结构领域，尤其涉及一种可实现低转矩保护功能的转矩传动结构以及采用该结构的开度仪。

背景技术

开度仪，一般又称为闸门开度仪或者闸门开度检测仪，主要用于对各种江河、水库、电站以及供排水工程的闸门开度进行测量的装置。然而现有的开度仪在发生断绳之后，由于钢丝绳的拉力迅速变为零，输出转矩突然降低，涡卷弹簧将带动卷筒快速转动，整个仪器将受到严重的破坏；为了在发生断绳时起到相应的保护作用，需要在断绳后及时将卷筒锁定，防止钢丝绳快速回收时破坏油缸内壁或打坏活塞杆等事故的发生。在公开号为CN2893654Y的中国专利中公开了一种在断绳后利用卷筒转动回收钢丝绳的过程中产生的角速度甩开棘爪啮合棘轮实现断绳保护的结构，但是由于其采用转动速度作为信号反馈的控制量，也就是只有当卷筒的转动速度达到一定值后，相应的棘爪才会被甩出，实现相应的锁定效果；因此其存在断绳保护反应慢的缺点，同时在锁定时，由于卷筒已经具有一定的转动速度，因此在锁定瞬间，将产生较大的冲击作用。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题是提供一种在传递转矩较低时可迅速锁定转矩传递的转矩传动结构，以及采用该机构的开度仪；可在开度仪发生断绳时，及时锁定卷筒，避免造成相应设备的损坏。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：转矩传动结构，包括串联飞轮、锁定凸轮、卷筒轴、弹簧和固定设置的端盖；所述串联飞轮与卷筒轴同轴设置；所述锁定凸轮设置在串联飞轮与卷筒轴之间，并且分别与串联飞轮和卷筒轴传动配合；所述锁定凸轮相对串联飞轮仅可做轴向移动，所述弹簧设置在串联飞轮与锁定凸轮之间；在卷筒轴上设置有第二从动齿圈，在锁定凸轮上与第二从动齿圈对应设置有第二主动齿圈，所述第二主动齿圈与第二从动齿圈为斜面配合；在端盖上与锁定凸轮对应的壁面处设置有从动锁定结构，在锁定凸轮上设置有主动锁定结构，所述主动锁定结构与上述从动锁定结构对应配合，当锁定凸轮移动至使主动锁定结构与从动锁定结构卡合时，所述弹簧处于压缩状态或者自然状态。

进一步的是：在串联飞轮上与锁定凸轮对应的一侧设置有第一主动齿圈，在锁定凸轮上与上述第一主动齿圈对应侧设置有第一从动齿圈，所述第一主动齿圈与第一从动齿圈为凹凸配合。

进一步的是：所述从动锁定结构为以卷筒轴轴线为旋转轴均匀分布的凸齿，所述主动锁定结构为设置在串联飞轮周向上的卡齿。

进一步的是：所述第二主动齿圈内的每个齿槽包括主动斜面段和主动台阶段，所述第二从动齿圈内的每个齿槽包括从动斜面段和从动台阶段，所述主动斜面段与从动斜面段对应，所述主动台阶段与从动台阶段对应。

另外，本实用新型还提供一种开度仪，包括壳体、涡卷弹簧支架、涡卷弹簧和卷筒；还包括上述转矩传动结构，所述端盖安装在壳体上；所述卷筒轴的一端通过轴承可转动的安装在壳体上，其另一端通过轴承可转动的安装在端盖上；所述卷筒套在卷筒轴上并与卷筒轴固定连接；所述涡卷弹簧支架固定安装在壳体上；所述涡卷弹簧安装在涡卷弹簧支架上，并且涡卷弹簧与串联飞轮传动配合。

进一步的是：所述串联飞轮可转动的套在卷筒轴上；所述锁定凸轮可转动的套在卷筒轴上，并可沿着卷筒轴轴向移动；所述第二从动齿圈设置在卷筒轴的一端，所述锁定凸轮位于第二从动齿圈与串联飞轮之间。

本实用新型的有益效果是：在本实用新型所述的转矩传动结构中，当传动转矩由正常情况突然变为较低时，或者突然变为零时，通过第二主动齿圈与第二从动齿圈的斜面配合产生的对锁定凸轮的推力迅速减小，弹簧弹力大于上述推力，因此弹簧推动锁定凸轮，使锁定凸轮上的主动锁定结构与端盖上的从动锁定结构卡合，以此实现快速的锁定效果。本实用新型所述的开度仪在发生断绳时，传动转矩迅速降低，通过第二主动齿圈与第二从动齿圈的斜面配合产生的对锁定凸轮的推力迅速减小，弹簧弹力大于上述推力，因此弹簧推动锁定凸轮，使锁定凸轮上的主动锁定结构与端盖上的从动锁定结构卡合，由此实现对锁定凸轮以及相应的串联飞轮、卷筒轴、卷筒等的锁定，使串联飞轮、卷筒轴、卷筒等停止转动，避免由于快速回收钢丝绳时造成相应设备的损坏。另外，通过进一步将串联飞轮和锁定凸轮采用套设在卷筒轴上的结构，可最大限度的缩小开度仪的整体结构尺寸。由于本实用新型通过传动转矩作为锁定的信号控制量，因此在转矩较低时或者发生断绳后可迅速做出反应，及时对卷筒进行锁定，可更及时、快速、有效的避免安全事故的发生。

附图说明

图1为本实用新型中端盖、卷筒轴、串联飞轮和锁定凸轮各部件的爆炸视图；

图2为本锁定凸轮的三维视图；

图3为卷筒轴的三维视图；

图4为串联飞轮的三维视图；

图5为本实用新型的剖视图；

图6为图5中局部区域I的放大示意图；

图7为正常传递额定转矩时锁定凸轮径向展开结构图；

图8为传递低转矩时锁定凸轮径向展开结构图；

图中标记为：壳体1、从动锁定结构11、涡卷弹簧支架2、涡卷弹簧3、卷筒4、卷筒轴5、第二从动齿圈51、动斜面段511、从动台阶段512、串联飞轮6、第一主动齿圈61、锁定凸轮7、第一从动齿圈71、第二主动齿圈72、主动斜面段721、主动台阶段722、主动锁定结构73、弹簧8、端盖9、轴承10、钢丝绳101。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

如图1至图8所示，本实用新型所述的转矩传动结构，包括串联飞轮6、锁定凸轮7、卷筒轴5、弹簧8和固定设置的端盖9；所述串联飞轮6与卷筒轴5同轴设置；所述锁定凸轮7设置在串联飞轮6与卷筒轴5之间，并且分别与串联飞轮6和卷筒轴5传动配合；所述锁定凸轮7相对串联飞轮6仅可做轴向移动，所述弹簧8设置在串联飞轮6与锁定凸轮7之间；在卷筒轴5上设置有第二从动齿圈51，在锁定凸轮7上与第二从动齿圈51对应设置有第二主动齿圈72，所述第二主动齿圈72与第二从动齿圈51为斜面配合；在端盖9上与锁定凸轮7对应的壁面处设置有从动锁定结构11，在锁定凸轮7上设置有主动锁定结构73，所述主动锁定结构73与上述从动锁定结构11对应配合，当锁定凸轮7移动至使主动锁定结构73与从动锁定结构11卡合时，所述弹簧8处于压缩状态或者自然状态。

上述转矩传动结构的工作原理如下，其分为两种工作状态，第一种为正常传动转矩时的状态：如图7所示，当在传递正常转矩的情况下，卷筒轴5上的第二从动齿圈51与第二主动齿圈72通过斜面配合，并且由于正常的转矩传递，因此，斜面配合时第二从动齿圈51对第二主动齿圈72产生轴向推力，该轴向推力克服弹簧8的弹力后使锁定凸轮7向左移动，此时主动锁定结构73与从动锁定结构11为分开状态，因此串联飞轮6通过锁定凸轮7可实现与卷筒轴5的正常转矩传动。第二种为低转矩时的状态：如图8所示，当一些特殊工况发生时，传动转矩由正常情况突然降至较低转矩时，如本实用新型中的开度仪的钢丝绳101断裂时，即由第二从动齿圈51与第二主动齿圈72之间的斜面配合产生的轴向推力不足以克服弹簧8的弹力时，弹簧8推动锁定凸轮7向右移动，此时主动锁定结构73将与从动锁定结构11相互啮合配合，由此实现对锁定凸轮7以及相应的串联飞轮6和卷筒轴5等的锁定，此时锁定凸轮7、串联飞轮6和卷筒轴5等将停止转动。

由上分析可见，本实用新型中，当传递转矩低于一定值以后，也就是当第二从动齿圈51与第二主动齿圈72之间的斜面配合产生的轴向推力不足以克服弹簧8的弹力时，就会发生锁定情况，使得卷筒轴5无法进一步转动。并且，进一步可以得出，通过调整弹簧8的弹力大小，可以对应发生锁定情况的最小的传递转矩的阀值，因此，在选取弹簧8时，应当结合实际计算结果进行选择。

另外，本实用新型所述的锁定凸轮7相对串联飞轮6仅可做轴向移动，指的是锁定凸轮7相对串联飞轮6仅仅可通过弹簧8伸缩进行轴向上的移动，而不得发生相对转动，也就是锁定凸轮7始终与串联飞轮6保持同时转动，以便实现转矩的传递。至于锁定凸轮7与串联飞轮6的具体配合关系，可采用各种结构，如可采用导轨与相应滑槽的配合结构，只要确保锁定凸轮7可轴向移动，同时又不可相对串联飞轮6转动即可。一般的，可采用如下结构：在串联飞轮6上与锁定凸轮7对应的一侧设置有第一主动齿圈61，在锁定凸轮7上与上述第一主动齿圈61对应侧设置有第一从动齿圈71，所述第一主动齿圈61与第一从动齿圈71为凹凸配合。

上述，本实用新型所指的第一主动齿圈61与第一从动齿圈71为凹凸配合，具体是指，二者实际为相互啮合的关系，以确保转矩的有效传递和锁定凸轮7的轴向移动；至于具体的凹凸结构没有限制，可参照附图所示结构。当然，从上述分析可知，其二者的啮合量应当大于锁定凸轮7的轴向移动量。

当然，不论在正常传递转矩还是发生锁定的情况时，上述第一主动齿圈61与第一从动齿圈71以及第二主动齿圈72与第二从动齿圈51均应当始终保持相互啮合的情况，也就是卷筒轴5、串联飞轮6和锁定凸轮7三者应当保持转动情况的一致，即同时转动或者同时锁定；因此，要求对应的锁定凸轮7的轴向移动量小于相应齿圈的啮合量，具体根据实际情况进行设定即可。

另外，本实用新型中从动锁定结构11可设置为以卷筒轴5轴线为旋转轴均匀分布的凸齿，同时主动锁定结构73为设置在串联飞轮6周向上的卡齿；至于凸齿和相应的卡齿的数量一般不受限制，只要二者确保相应的啮合关系即可。当然，也可采用其它可实现类似效果的结构。

本实用新型所指的第二主动齿圈72与第二从动齿圈51为斜面配合，其具体可参照附图，所谓斜面配合，指的是在第二主动齿圈72与第二从动齿圈51在进行转矩传递时，通过斜面接触配合，可产生轴向的推力，而通过该推力的大小与弹簧8的弹力进行相互作用，实现对锁定凸轮7的轴向移动；当推力大于弹簧8的弹力时，弹簧8被压缩，锁定凸轮7向弹簧8侧移动；当推力小于弹簧8的弹力时，弹簧8伸长，锁定凸轮7被弹簧8推向另一侧。当然，同样的，第二主动齿圈72与第二从动齿圈51的啮合量也应当大于锁定凸轮7的轴向移动量；也就是第二主动齿圈72与第二从动齿圈51应当始终保持啮合状况，确保锁定凸轮7与卷筒轴5的转矩传递。当然，考虑到第二主动齿圈72与第二从动齿圈51为斜面配合，因此，实际上锁定凸轮7与卷筒轴5可在一定角度范围内发生相对转动，当然，该相对转动的角度值通常较小，一般约为几度左右。

另外，理论上通过斜面配合产生的对锁定凸轮7的轴向推力，其大小受到斜面配合角度大小以及传递转矩大小的影响；具体参数，可根据实际情况而定。至于上述斜面的设置位置以及设置方向，一般需要根据传动转矩的方向以及相应部件的转动方向而定。

另外，为了确保正常的传递转矩，可进一步将所述第二主动齿圈72内的每个齿槽包括主动斜面段721和主动台阶段722，所述第二从动齿圈51内的每个齿槽包括从动斜面段511和从动台阶段512，所述主动斜面段721与从动斜面段511对应，所述主动台阶段722与从动台阶段512对应。具体可参照附图7和图8所示，这样设置的好处是在正常传递转矩时，第二主动齿圈72与第二从动齿圈51的啮合关系为图7所示情况，此时锁定凸轮7的轴向移动量达到极限值，主动斜面段721与从动斜面段511配合产生的对锁定凸轮7的轴向推力不会再进一步增加，避免了能耗的进一步增加，并且，此时第二主动齿圈72与第二从动齿圈51之间传递转矩的作用面主要由主动台阶段722与从动台阶段512的压紧接触实现，同时该压紧面之间的压力不会产生轴向分力，因此确保了转矩的有效传递。

本实用新型所述的转矩传动结构，理论上可以使用于各种在传递低转矩情况下需要保护的结构中，如可用在联轴器上，相应的串联飞轮6与卷筒轴5分别对应两根需要传递转矩的轴，而锁定凸轮7则作为两者之间传动转矩的连接件，同时增加在联轴器外周固定设置与端盖9作用相同的固定件，通过固定件实现对锁定凸轮7的锁定，进而实现对转矩传递的锁定。

当然，本实用新型尤其可以使用与开度仪上，并且通过将转矩传动结构运用在开度仪上后，得到下面本实用新型的开度仪，其包括壳体1、涡卷弹簧支架2、涡卷弹簧3和卷筒4；还包括上述转矩传动结构，所述端盖9安装在壳体1上；所述卷筒轴5的一端通过轴承10可转动的安装在壳体1上，其另一端通过轴承10可转动的安装在端盖9上；所述卷筒4套在卷筒轴5上并与卷筒轴5固定连接；所述涡卷弹簧支架2固定安装在壳体1上；所述涡卷弹簧3安装在涡卷弹簧支架2上，并且涡卷弹簧3与串联飞轮6传动配合。这样通过将本实用新型所述的转矩传动结构巧妙的设置在开度仪中，当开度仪上的钢丝绳101发生断裂时，传递转矩迅速降低，相应的主动锁定结构73与从动锁定结构11迅速啮合锁定整个结构，使得卷筒4停止转动，避免钢丝绳101断裂后由于涡卷弹簧3的回收作用而造成对设备的损坏。

另外，如图5所示，结合开度仪的结构特点，本实用新型进一步将串联飞轮6可转动的套在卷筒轴5上；所述锁定凸轮7可转动的套在卷筒轴5上，并可沿着卷筒轴5轴向移动；所述第二从动齿圈51设置在卷筒轴5的一端，所述锁定凸轮7位于第二从动齿圈51与串联飞轮6之间。这样，即可将开度仪做的较薄，同时又直接利用卷筒轴5作为锁定凸轮7轴向移动的支撑和导向件，实现了对连接部件的进一步简化，使得整体结构更加紧凑。

Claims (6)

1.转矩传动结构，其特征在于：包括串联飞轮(6)、锁定凸轮(7)、卷筒轴(5)、弹簧(8)和固定设置的端盖(9)；所述串联飞轮(6)与卷筒轴(5)同轴设置；所述锁定凸轮(7)设置在串联飞轮(6)与卷筒轴(5)之间，并且分别与串联飞轮(6)和卷筒轴(5)传动配合；所述锁定凸轮(7)相对串联飞轮(6)仅可做轴向移动，所述弹簧(8)设置在串联飞轮(6)与锁定凸轮(7)之间；在卷筒轴(5)上设置有第二从动齿圈(51)，在锁定凸轮(7)上与第二从动齿圈(51)对应设置有第二主动齿圈(72)，所述第二主动齿圈(72)与第二从动齿圈(51)为斜面配合；在端盖(9)上与锁定凸轮(7)对应的壁面处设置有从动锁定结构(11)，在锁定凸轮(7)上设置有主动锁定结构(73)，所述主动锁定结构(73)与上述从动锁定结构(11)对应配合，当锁定凸轮(7)移动至使主动锁定结构(73)与从动锁定结构(11)卡合时，所述弹簧(8)处于压缩状态或者自然状态。

2.如权利要求1所述的转矩传动结构，其特征在于：在串联飞轮(6)上与锁定凸轮(7)对应的一侧设置有第一主动齿圈(61)，在锁定凸轮(7)上与上述第一主动齿圈(61)对应侧设置有第一从动齿圈(71)，所述第一主动齿圈(61)与第一从动齿圈(71)为凹凸配合。

3.如权利要求1所述的转矩传动结构，其特征在于：所述从动锁定结构(11)为以卷筒轴(5)轴线为旋转轴均匀分布的凸齿，所述主动锁定结构(73)为设置在串联飞轮(6)周向上的卡齿。

4.如权利要求1、2或3所述的转矩传动结构，其特征在于：所述第二主动齿圈(72)内的每个齿槽包括主动斜面段(721)和主动台阶段(722)，所述第二从动齿圈(51)内的每个齿槽包括从动斜面段(511)和从动台阶段(512)，所述主动斜面段(721)与从动斜面段(511)对应，所述主动台阶段(722)与从动台阶段(512)对应。

5.开度仪，包括壳体(1)、涡卷弹簧支架(2)、涡卷弹簧(3)和卷筒(4)；其特征在于：还包括上述权利要求1至4中任一项所述的转矩传动结构，所述端盖(9)安装在壳体(1)上；所述卷筒轴(5)的一端通过轴承(10)可转动的安装在壳体(1)上，其另一端通过轴承(10)可转动的安装在端盖(9)上；所述卷筒(4)套在卷筒轴(5)上并与卷筒轴(5)固定连接；所述涡卷弹簧支架(2)固定安装在壳体(1)上；所述涡卷弹簧(3)安装在涡卷弹簧支架(2)上，并且涡卷弹簧(3)与串联飞轮(6)传动配合。

6.如权利要求5所述的开度仪，其特征在于：所述串联飞轮(6)可转动的套在卷筒轴(5)上；所述锁定凸轮(7)可转动的套在卷筒轴(5)上，并可沿着卷筒轴(5)轴向移动；所述第二从动齿圈(51)设置在卷筒轴(5)的一端，所述锁定凸轮(7)位于第二从动齿圈(51)与串联飞轮(6)之间。