CN214270055U - 一种省力滑轮 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种省力滑轮，包括一个台阶定滑轮和一个台阶动滑轮，均由多个同轴固接的台阶圆形成的滑轮组成；台阶圆的半径成等差数列，台阶定滑轮的圆心与台阶动滑轮的圆心不再同一条铅垂线上，二者之间有偏心距a/2，从而使两个滑轮之间的绳子都呈垂直状态，且与相应的台阶圆相切，绳子之间的距离相同。该滑轮组适合在狭窄空间使用，起重能力较强。减小了动滑轮自重，大幅降低了绳子与滑轮的磨损，且拉动时其平稳性更佳。

Description

一种省力滑轮

技术领域

本公开涉及一种省力机构，具体为一种省力滑轮。

背景技术

此部分的陈述仅仅提供与本公开有关的背景技术信息，并且这些陈述可能构成现有技术。在实现本实用新型过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题。

滑轮组主要是由定滑轮和动滑轮构成，主要通过增加绳端移动的距离来实现省力的目的。现有的省力滑轮组，如图5所示，在垂直方向上设置定滑轮组和动滑轮组，从而实现省力目的，其优点是平稳性好。但由于滑轮组的省力倍数由缠绕在动滑轮的绳子段数决定，故若想要提高省力倍数，只能在垂直方向上继续增加相应的定滑轮和动滑轮。既要占用大量的空间，安装又很不方便，不适合在狭窄的空间使用。

既能省力又能在狭窄空间使用的滑轮组，现在主要为起重机用滑轮组和差动滑轮。

起重机用滑轮组，如图6所示，将多个相同大小的定滑轮1和动滑轮2分别组成定滑轮组和动滑轮组，并穿过钢丝绳等，通过改变钢丝绳的运动方向来达到省力的目的。其优点是，能通过轴向增加定、动滑轮来提高整个滑轮组的省力倍数，所占空间较小。但其在轴向上占的空间就增多了，且结构比较复杂。并且更换时是将整个定滑轮组或动滑轮组拆下，维修和更换都十分不便。

起重机用滑轮组，从夹板能否打开，分为开口和闭口两种。开口滑车方便安装绳索，但由于未进行密封，其安全性能较低；闭口滑车安全性能高，如图6所示，但由于密封而不方便安装绳索。

同时，由于大多数起重机，其滑轮采用铝合金锻造而成。如，轻型、中型工作类型的起重机，滑轮采用灰铸铁HT15-33或者球墨铸钢QT-10制造；对于重级以上工作类型的起重机，滑轮采用铸钢ZG25或ZG35制造。虽然相对于整体的滑车重量较轻，但就自重而言，依然是比较重的，不方便进行运输和更换。且由于滑轮自重较大，使得起重机的倾覆力矩增大，导致起重机容易倾覆。而铸铁滑轮因自重大而比较笨重，在润滑不良的情况下，转动非常不灵活，往往钢丝绳已在运行，而滑轮却仍然停滞不动；或者钢丝绳已经停滞不动，而滑轮却因受惯性作用仍然在继续转动，从而导致钢丝绳加速磨损。

差动滑轮，是一种用轮轴与动滑轮组结合而成的省力起重机械，又叫倒链或“神仙葫芦”，是工厂里经常用到的一种特殊结构的滑轮。它由两个直径相差不多且固定在一起的两个定滑轮1和一个动滑轮2组成，如图7所示，通过绳子将下方的动滑轮连接从而能缓缓吊起或移动很重的物体。按照公示可知，拉力

(其中R＞r)，故R与r的差越小，其拉力F就越小，从而通过减小固定在一起的两个滑轮的半径差，使其半径很接近来达到省力效果。但差动滑轮的动滑轮2上套设的绳子并未处于垂直状态，如图7所示，上拉时平稳性较差。

差动滑轮的实际使用为手动葫芦装置，是带反向逆止刹车的减速器和链条滑轮组的结合。如图8所示，半径分别为R和r的轮和轴一起绕水平轴O转动，它们和下方悬挂重物G的动滑轮都是周边有齿的链轮，用链条连接。施加拉力F拉动链条，重物即被提升。手动葫芦在起吊过程中是严禁用人力以外的其他动力操作的，无论重物上升或下降，拽动手链条时，用力应均匀和缓，不要用力过猛，以免手链条跳动或卡环。一旦发现手拉力大于正常拉力时，应立即停止使用，防止手拉链条被链轮卡住，上下吊钩当板，严重变形不起作用，运用手拉葫芦吊重物时会呈现只能上不能下的状况。并且，由于链条与齿啮合，互相之间也有一定磨损，需要经常上润滑油和保养。

手动葫芦的起重重量一般不超过10t。

发明内容

针对上述问题，本实用新型的目的在于解决现有技术中的一部分问题，或至少缓解这些问题。

一种省力滑轮，包括

一台阶定滑轮，包括N个同轴固定连接的定滑轮；所述台阶定滑轮的定滑轮转动中心能够与外界连接；

一台阶动滑轮，包括N个同轴固定连接的动滑轮；所述台阶动滑轮的动滑轮转动中心能够与重物连接；

其中N≥1，且N为自然数；

所述N个定滑轮的半径依次增大，所述N个动滑轮的半径依次增大；所述N个定滑轮和动滑轮的半径成等差数列；

所述台阶定滑轮和台阶动滑轮通过绳子依次缠绕。

优选，当第一个定滑轮的半径为a时，第N个定滑轮的半径为N·a，第一个动滑轮的半径为0.5a，第N个动滑轮的半径为(N-0.5)a；所述定滑轮转动中心与所述动滑轮转动中心在水平位置的距离为0.5a。

所述定滑轮转动中心设有与所述台阶定滑轮连接的芯轴；所述台阶定滑轮通过芯轴与外界连接。

所述动滑轮转动中心设有与所述台阶动滑轮连接的芯轴；所述台阶动滑轮通过芯轴与重物连接。

所述绳子的第一端与所述定滑轮转动中心固定连接，并依照先动滑轮后定滑轮的顺序依次缠绕。

本实用新型具有如下有益效果：

1、通过轴向增加台阶圆数量，占用的轴向或垂直空间小，相较于一般的滑轮组，更适合在狭窄的空间(如电梯等)使用，且安装十分方便；

2、大幅减小了自重，安装在起重机上，其倾覆力矩减小，起重机更不易倾覆，且方便运输和更换，且能大幅降低绳子与滑轮的磨损；

3、采用闭口夹板，既保证了安全性，又能很方便的安装绳索，降低了安装难度；

4、台阶滑轮的台阶圆采用固定等差数列，定滑轮和动滑轮之间的绳子均呈垂直状态，且与相应的台阶圆相切，从而在拉动时更加平稳，其平稳性更佳，不易倾覆；

5、能根据实际情况轴向增加台阶圆，起重重量理论上不受限。

附图说明

图1为本实用新型省力滑轮的侧视图；

图2为本实用新型省力滑轮的正视图；

图3为本实用新型的动滑轮的侧视图；

图4为本实用新型的定滑轮的侧视图；

图5为一般滑轮组的示意图；

图6为起重机用滑轮组的结构图；

图7为差动滑轮的示意图；

图8为手动葫芦的结构图；

图9为本发明多个台阶滑轮并排的侧视图。

其中：1-台阶定滑轮；2-台阶动滑轮；3-绳子；4-第三动滑轮；5-第二动滑轮；6-第一动滑轮；7-第三定滑轮；8-第二定滑轮；9-第一定滑轮；10-定滑轮转动中心；11-动滑轮转动中心。

具体实施方式

以下结合附图，对本实用新型作进一步说明，本实用新型的实施例只用于说明本实用新型而非限制本实用新型，在不脱离本实用新型技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，作出各种替换和变更，均应包括在本实用新型的范围内。

如图1或2或3或4所示，一种省力滑轮，包括

一台阶定滑轮1，包括N个同轴固定连接的定滑轮；所述定滑轮1的定滑轮转动中心10能够与外界连接；

一台阶动滑轮2，包括N个同轴固定连接的动滑轮；所述动滑轮2的动滑轮转动中心11能够与重物连接；

其中N≥1，且N为自然数；

所述N个定滑轮的半径依次增大，所述N个动滑轮的半径依次增大；

所述台阶定滑轮1和台阶动滑轮2通过绳子3依次缠绕。

滑轮组由位于上部的一个台阶定滑轮1和下部的一个台阶动滑轮2，以及缠绕在两个滑轮之间的绳子3组成。

如图1或3或4所示，当N＝3时，台阶定滑轮1和台阶动滑轮2均有3个台阶圆。如，台阶定滑轮1由第一定滑轮9、第二定滑轮8和第三定滑轮7同轴构成，台阶动滑轮2由第一动滑轮6、第二动滑轮5、第三动滑轮4同轴构成。台阶圆可以通过焊接等方式固定连接，也可一体成型。

如图1或2所示，所述定滑轮转动中心10设有与所述台阶定滑轮1连接的芯轴；所述台阶定滑轮1通过芯轴与外界连接。该芯轴可穿过台阶定滑轮1的定滑轮转动中心10，与台阶定滑轮1上的定滑轮间隙配合，从而实现滑动连接。芯轴两端可通过连接线或夹板等与外界固定连接。芯轴也可与台阶定滑轮1的定滑轮固定连接，或一体成型，两端可在连接线或夹板等部件上转动。

同理，如图1或2所示，所述动滑轮转动中心11设有与所述台阶动滑轮2连接的芯轴；所述台阶动滑轮2通过芯轴与重物连接。该芯轴可直接与重物连接，也可通过夹板与重物连接。

安装时，如图2所示，所述绳子3的第一端与所述定滑轮转动中心10固定连接，并依照先动滑轮后定滑轮的顺序依次缠绕。如，当N等于3时，绳子3的第一端固连在台阶定滑轮1的夹板的吊钩上，再先后绕过两个台阶滑轮的各个台阶圆，顺序为：第一动滑轮6、第一定滑轮9、第二动滑轮5、第二定滑轮8、第三动滑轮4和第三定滑轮7。最后绳子3的第二端伸出作为自由端。当然，也可有多种固定和缠绕方式。

如图1或2所示，绳子3的自由端的拉力为G/6。采用多个滑轮轴向固定连接的方式，可以根据实际使用情况在轴向上增加台阶圆的数量，理论上起重重量可以很大。且轴向增加台阶圆数量，占用的空间小，相较于一般的滑轮组，更适合在狭窄的空间(如电梯等)使用，且安装十分方便。又由于两个台阶滑轮的台阶圆半径不同，其自重较起重机用滑轮组减小了很多。若安装在起重机上，其倾覆力矩减小，起重机更不易倾覆，且方便运输和更换。即使采用铸铁材质制作滑轮也不会因为自重大而笨重，润滑不良的情况下也能比较灵活，能很好的减小绳子3与滑轮的磨损。

本申请的省力滑轮可采用闭口夹板，如图1所示，即能使滑车安全性更高，同时由于台阶滑轮的台阶圆半径不同，占用的轴向的空间小，即使密封也能很方便的安装绳索。

而与差动滑轮相比，本申请的省力滑轮是利用缠绕在动滑轮的绳子数量来达到省力目的，在省力原理和绳子3的连接方式上，与差动滑轮完全不同。首先，其多个台阶圆之间的半径差不需要很小就能省力。其次，绳子3也非必须绕回使之处于闭环状态，只需拉动绳子3的自由端即可，使用十分方便。再次，台阶圆与绳子3非啮合方式，不需为周边有齿的链轮和链条，即使拉力不均匀或是用力过猛，绳子3也不会被台阶圆卡住而不上不下，非常安全，也可采用机械来进行起重。且磨损很小，不需经常上润滑油或保养。

所述N个定滑轮和动滑轮的半径成等差数列。如，当第一个定滑轮9的半径为a时，第N个定滑轮的半径为N·a，第一个动滑轮6的半径为0.5a，第N个动滑轮的半径为(N-0.5)a；所述定滑轮转动中心10与所述动滑轮转动中心11在水平位置的距离为0.5a。如图2或3或4所示，第一定滑轮9的半径R1＝a，第二定滑轮8的半径R2＝2a，第三定滑轮7的半径R3＝3a；第一动滑轮6的半径R′1＝0.5a，第二动滑轮5的半径R′1＝1.5a，第三动滑轮4的半径R′3＝2.5a，定滑轮转动中心10与动滑轮转动中心11不在同一条铅垂线上，二者之间有偏心距a/2。由于滑轮的每个台阶圆的相对厚度很小，故可以不考虑它的厚度。这时，台阶定滑轮1和台阶动滑轮2之间的6段绳子全部都呈垂直状态，且与相应的台阶圆相切，绳子之间的距离均为a，从而在拉动时更加平稳，其平稳性更佳，不易倾覆。

工作原理：

如图2所示，设台阶定滑轮1的定滑轮转动中心10为0，绳子3与台阶定滑轮1的各个台阶圆的切点分别为1,2,3,4,5。绳子3与台阶动滑轮2的各个台阶圆的切点分别为0’,1’,2’,3’,4’,5’。

正常使用的时候，拉动绳子的自由端，则定滑轮绕其转动中心0转动。设定滑轮的瞬时角速度为ω.同时，根据《理论力学》中的知识，动滑轮则绕0’做瞬时转动。0’为此时动滑轮的“瞬心”。两个滑轮上的各个点的速度关系如下：

V0’＝V0＝0

V1’＝V1＝ωR1

V2’＝V2＝ωR2

V3’＝V3＝ωR3

V4’＝V4＝ωR1

V5’＝V5＝ωR2

故绳子3与各个台阶圆之间为纯滚动而没有相对滑动。故每段绳子的受力是均匀相等的，为G/6(其中G为吊物的重量，不计动滑轮重量)。故绳子的自由端的拉力也为G/6。

本申请的省力滑轮还可以进一步扩展，可以增加每个滑轮的台阶圆的数量。比如，可以增加至每个滑轮有6个台阶圆。此时，R4＝4a,R5＝5a,R6＝6a,R′4＝3.5a,R′5＝4.5a,R′6＝5.5a。此时，承受重量的绳子为12段，故绳子自由端的拉力为G/12。

理论上,台阶圆的数量还可以比6更多,而且不受限制。这种省力滑轮可以用于空间狭窄的地方作为起重工具。

所述定滑轮和动滑轮均设有轮槽，使绳子3拉动重物时不易脱离滑轮。

此滑轮组还可进一步扩展，上部设计为两个(或者更多的)相同的台阶定滑轮1,下部设计为两个(或者更多的)相同的台阶动滑轮2。如图9所示，滑轮组由位于上部的两个台阶定滑轮1和下部的两个台阶动滑轮2，以及缠绕在两个滑轮之间的绳子3组成。2个台阶定滑轮1或2个台阶动滑轮2彼此可独立转动。绳子3从右上部的第一个台阶定滑轮1的第三定滑轮7(最大台阶圆)缠绕出来后，继续与左下部的第二个台阶动滑轮2的第一动滑轮6(最小台阶圆)缠绕……通过这样的一次缠绕，绳子3最后从左上部的第二个台阶定滑轮1的第三定滑轮7出来成为自由端。经过试验测试，该自由端的拉力大致在G/12，能够达到省力要求。

采用上述并排台阶滑轮，在同等省力程度下，相较于一个台阶定滑轮1和一个台阶动滑轮2的组合，仅在轴向上(水平方向上)增加了一个定滑轮的厚度，却大大减小了径向上的尺寸(即最大的定滑轮或动滑轮的直径)，方便在狭窄空间使用。

其中，所述轴向为芯轴方向的长度，用于表示台阶滑轮的厚度。径向为滑轮直径，主要是台阶滑轮(特别是最大台阶圆)的直径。

上述没有特指的固定连接，可以是铆接、焊接、螺栓联接等连接方式，活动连接，可以是铰接等连接方式。

Claims (5)

1.一种省力滑轮，其特征在于，包括

一台阶定滑轮(1)，包括N个同轴固定连接的定滑轮；所述台阶定滑轮(1)的定滑轮转动中心(10)能够与外界连接；

一台阶动滑轮(2)，包括N个同轴固定连接的动滑轮；所述台阶动滑轮(2)的动滑轮转动中心(11)能够与重物连接；

其中N≥1，且N为自然数；

所述N个定滑轮的半径依次增大，所述N个动滑轮的半径依次增大；所述N个定滑轮和动滑轮的半径成等差数列；

所述台阶定滑轮(1)和台阶动滑轮(2)通过绳子(3)依次缠绕。

2.根据权利要求1所述的省力滑轮，其特征在于，当第一个定滑轮(9)的半径为a时，第N个定滑轮的半径为N·a，第一个动滑轮(6)的半径为0.5a，第N个动滑轮的半径为(N-0.5)a；所述定滑轮转动中心(10)与所述动滑轮转动中心(11)在水平方向的距离为0.5a。

3.根据权利要求1所述的省力滑轮，其特征在于，所述定滑轮转动中心(10)设有与所述台阶定滑轮(1)连接的芯轴；所述台阶定滑轮(1)通过芯轴与外界连接。

4.根据权利要求1所述的省力滑轮，其特征在于，所述动滑轮转动中心(11)设有与所述台阶动滑轮(2)连接的芯轴；所述台阶动滑轮(2)通过芯轴与重物连接。

5.根据权利要求1所述的省力滑轮，其特征在于，所述绳子(3)的第一端与所述定滑轮转动中心(10)固定连接，并依照先动滑轮后定滑轮的顺序依次缠绕。

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