WO2014040475A1 - 一种双导向的拨叉传动箱 - Google Patents

Abstract

一种双导向的拨叉传动箱，包括拨叉箱本体（18），在拨叉箱本体（18）上安装有拨叉传动结构，在拨叉箱本体（18）上安装有两个平行的导向轴（19），在两个导向轴（19）之间安装有沿导向轴（19）自由滑动的传动滑块组件，传动滑块组件与拨叉传动结构连接。

Description

一种双导向的拨叉传动箱

技术领域

本发明涉及一种拨叉型传动机构， 具体是指一种双导向的拨叉传动箱。 背景技术

随着现代能源、 钢铁、 电力、 军工、 航空航天工业的崛起以及石油、 天 然气、 现代化工等行业的兴起， 阀门及阀门执行器成为工业控制不可或缺的 一个重要产品。 在流体控制领域及阀门自动化行业， 阀门执行器是实现阀门 程控、 自控和遥控不可缺少的阀门驱动装置。 由于控制工艺、 控制要求不断 提高， 阀门执行器在电气防爆、 动作速度、 响应时间等方面， 电动执行器已 不能满足要求， 气动、 液动、 以及气液联动和电液联动等执行器由此应用而 生。 拨叉型传动机构是该类执行器的一个最主要的组成部分。

在拨叉型传动机构的气动、 液动、 气液联动和电液联动执行器中， 它们 都离不开一个重要主体： 拨叉箱本体及拨叉传动组件组成的拨叉传动箱 （以 下简称拨叉箱） ， 它是拨叉型阀门执行器的一个极为重要的组成部分。 所谓 拨叉式执行器： 由拨叉箱、 导向轴、 拨叉及拨叉组件共同构成的拨叉传动机 构， 在气缸 （液压） 推力的作用下， 由传动滑块把气缸活塞直线运动， 转变 为拨叉轴以摆动角度的运动形式进行输出的传动结构。 其工作特点是： 在传 动过程中， 执行器的输出力矩能随拨叉转动角度的改变而改变。 其中， 在左 右两边输出扭矩最大， 中间位置最小。 这个特点正好与角行程类型阀门开启 或关闭位置， 力矩值最大， 运行中间位置扭矩最小的规律相符合， 没有力矩 浪费， 因而所需缸径可以更小； 其次， 拨叉式气动执行器的拨叉和拨叉臂高 度重合， 大大节省空间。 气动执行器分齿轮齿条式气动执行器和拨叉式气动执行器： 齿轮齿条式 气动执行器， 应用齿轮齿条咬合带动原理， 所以在设计轮盘的齿轮时， 必须 要很长而且很厚实， 在两齿轮 0° 时， 能一直咬合而不至于脱离， 在 90° 时， 两轮盘能完全咬合， 因此， 这从根本上决定了齿轮齿条式执行器， 体型笨重， 而且扭矩越大时， 笨重的表现也就越来越大， 拨叉式气动执行器由此产生； 拨叉式气动执行器， 不仅符合防爆要求， 而且体积小， 重量轻， 扭矩大， 因 其采用了独特的 "单气缸双活塞-拨叉式变扭矩"传动结构设计，拨叉式执行 器， 是根据工况的高要求而产生， 未来， 将会是拨叉式执行器占据主导地位 的时代。

目前的拨叉式传动机构， 没有导向轴或者只有一个导向轴， 安装在拨叉 箱侧边的气缸 （油缸） 活塞输出轴与拨叉转动轴之间有一个力臂距离。 这样 就会在箱体、 拨叉转动轴产生侧向力， 这个侧向力危害很大， 不仅降低传动 效率， 增加拨叉轴承、 气缸活塞及轴承的侧向受力， 同时还降低了活塞轴的 输出刚度， 而且拨叉运行也不稳定， 进而影响传动的可靠性。 发明内容

本发明的目的在于提供一种双导向的拨叉传动箱， 用于安装在双周导向 的拨叉传动机构中， 解决目前的拨叉传动执行器因自身结构设计不合理带来 的上述问题， 达到消除侧向力、 提高传动效率、 降低装配难度的目的。 本发明的目的通过下述技术方案实现： 一种双导向的拨叉传动箱， 包括拨叉箱本体， 在拨叉箱本体上安装有拨 叉传动结构， 在拨叉箱本体上安装有两个平行的导向轴， 在两个导向轴之间 安装有沿导向轴自由滑动的传动滑块组件， 传动滑块组件与拨叉传动结构连 接。 通过巧妙设计， 在拨叉箱本体上设置两根平行的导向轴， 这两根平行的 导向轴和外部气缸活塞输出轴平行且中心轴线共面， 在两根平行的导向轴上 安装有传动滑块组件， 传动滑块组件能够在两根导向轴之间沿导向轴的轴线 自由滑动， 使用时， 将外界的动力输出轴连接在传动滑块组件上， 传动滑块 组件在动力输出轴的带动下做往返运动， 传动滑块组件连接在拨叉传动结构 上， 拨叉传动结构在传动滑块组件的带动下绕其轴线转动， 实现拨叉传动的 目的。 这样的设计和安装， 彻底矫正在动力输出轴推力作用下传动滑块组件 的运动趋势， 固定了传动滑块组件的运动路线和运动轨迹， 在动力输出轴推 力或者拉力的作用下， 传动滑块组件只有一个运动轨迹： 即沿着活塞轴做直 线运动； 在运动过程中， 传动滑块组件只有一种受力状态： 沿导向轴方向受 力。 相对于传统的没有导向轴或者有一个导向轴的拨叉传动结构而言， 传动 滑块组件运动过程中，只受到动力输出轴推力和拨叉传动结构运动阻力作用， 从而提高拨叉及拨叉箱的机械传递效力和机械效率， 彻底消除了传动滑块组 件在非导向轴轴线方向的受力， 可以将动力输出轴产生的推力理论上 100% 无损耗的传递到拨叉传动结构上。

所述传动滑块组件包括传动滑块本体， 在传动滑块本体的两侧安装有装 配块， 所述装配块与传动滑块本体接触的面向内凹陷形成圆柱形凹槽， 在凹 槽底部设置有条状的通孔， 条状的通孔将装配块的两侧连通。 传动滑块本体 整体为长方体， 可以剪切一部分棱角， 减小整体的重量和体积， 在传动滑块 本体的两个侧面安装装配块， 装配块整体呈长方体， 装配块与传动滑块本体 接触的面向内凹陷形成凹槽， 凹槽呈圆柱状，在凹槽底部设置有条状的通孔， 凹槽和通孔构成整体的空腔并连通装配块的两个侧面， 两个装配块通过螺栓 等方式与传动滑块本体连接， 凹槽和通孔在装配块与传动滑块本体之间形成 空腔结构， 条状的通孔作为该空腔与外界的通道， 将动力输出轴的端部设置 成与条状的通孔相匹配的形状， 将端部的凸块插入通孔后， 旋转一定的角度 就可以利用空腔的直径大于通孔的最小直径的结构特点， 将动力输出轴与传 动滑块本体连接， 相对于传统的连接形式， 非常便于装配， 大大降低了装配 的难度和工序， 节约了时间， 变相地降低了组装成本。

在所述传动滑块本体上设置有两个相互平行且垂直于装配块的导向孔， 在传动滑块本体侧面安装有贯穿传动滑块本体的滑块传动销， 滑块传动销的 轴线垂直于两个导向孔轴线所在的平面， 在凸出于传动滑块本体的滑块传动 销上套装有传动块。 在传动滑块本体上设置有两个导向孔， 导向孔垂直于装 配块， 导向孔的轴线相互平行， 传动滑块本体的侧面开设有装配孔， 在装配 孔内安装有滑块传动销， 装配孔贯穿于传动滑块本体的侧面， 其轴线与两个 导向孔的轴线所在平面垂直， 而且滑块传动销位于两个导向孔轴线的对称线 上， 滑块传动销的长度大于装配孔的长度， 在凸出于传动滑块本体的滑块传 动销上套装有传动块， 传动块可以绕滑块传动销自由转动， 将两个导向轴分 别穿过导向孔， 利用装配块将传动滑块本体安装在动力输出轴上， 将两个传 动块分别套在两个拨叉片的滑槽内， 动力输出轴在其轴向上做往返运动， 通 过传动块将推力传递给拨叉片， 拨叉片在转动过程中带动转筒转动， 完成拨 叉传动的过程， 相对于传统的拨叉传动结构， 由于设置有两个导向孔， 在导 向孔内安装有两个导向轴， 滑块传动销位于两个导向轴之间， 使得传动滑块 只能够沿着导向轴方向作直线运动， 在滑块传动销位置相对固定的情况下， 施加在传动滑块本体上的推力只要与导向轴平行， 推力施加点可以任意位置 作用于传动块， 执行器的扭矩输出曲线都不会发生变化， 如此， 气缸的数量 和安装在拨叉箱上的相对位置就可以根据需要进行调整， 从受力位置及空间 设计上就更加优越于传统执行器。

在所述装配块上设置有缺口， 缺口位于导向孔的延长线上， 且其直径与 导向孔的直径相匹配。 具体地讲， 装配块的外形整体上呈长方体， 其体积比 传动滑块本体小， 其上下两侧开设有缺口， 缺口为导向孔的延伸部分， 两个 装配块将传动滑块本体连接固定在中间， 结构紧凑， 便于加工。

在所述导向孔内部安装有滑动衬套。 进一步讲， 作为本发明的进一步改 进， 采用在导向孔内设置滑动衬套， 而将导向轴穿过滑动衬套的结构形式， 可以降低传动滑块本体与导向轴之间的摩擦， 利用便于更换的滑动衬套， 可 以增加整体的使用寿命。

所述拨叉传动结构包括转筒， 转筒内部为空腔结构， 在所述转筒上焊接 有两片套装在转筒上的拨叉片， 在每个拨叉片上均设置有滑槽。 转筒呈圆柱 状， 其内部为空腔结构， 在其外部的侧壁上设置有两个拨叉片， 两个拨叉片 相互平行， 使用时， 两个拨叉片分别位于两根导向轴的上方和下方， 任意一 个拨叉片均在转筒的径向上， 拨叉片与转筒的轴线垂直， 在转筒的轴线方向 上， 两个拨叉片完全重合， 拨叉片包括两个部分： 连接板和拨动板， 在连接 板上通过机械加工开设有通孔， 该通孔与转筒的外径相匹配， 转筒穿过通孔 后焊接固定， 在拨动板上设置有滑槽， 用于动作过程中推动部件的滑动， 采 用拨叉片套装在转筒上的结构形式， 使得转筒受到的力均匀分布在转筒侧壁 上， 避免转筒受到的不均匀的转矩， 延长转筒的寿命； 同时， 采用两个相互 平行的拨叉片设计， 两个拨叉片在使用时分别位于传动头的上下两侧， 使得 拨叉片在转筒轴向受到的外力相互抵消， 避免拨叉片受到弯曲、 变形。 在所述转筒的内部侧壁上设置有两个键槽， 两个键槽关于滑槽的轴线对 称分布。 进一步讲， 为了使的转筒能够受力平衡， 采用在转筒内侧壁设置对 称的两个键槽的结构形式， 滑槽为两个键槽的对称轴， 如此拨叉片在使用过 程中， 两侧受到的力和力矩是对称的， 避免了受力不均衡带来的损坏可能， 延长了使用寿命。 在转筒和拨叉片连接处的焊疤形成加强连接环。 进一步讲， 为了增加转 筒和拨叉片的连接强度， 通过将焊疤增厚， 并修整形成加强连接环， 可以加 强拨叉片与转筒之间的连接强度， 提高了其忍耐力。 在拨叉箱本体上安装有位于两个导向轴之间且与两个导向轴平行的行程 限位杆。 进一步讲， 拨叉箱本体整体内部为空腔结构， 由壳体组合而成， 在 两个导向轴之间设有行程限位杆， 行程限位杆的轴线与导向轴平行， 行程限 位杆插入拨叉箱本体内部的长度可以调节， 以适应不同的需求。

本发明与现有技术相比， 具有如下的优点和有益效果：

1本发明一种双导向的拨叉传动箱，将外界的动力输出轴连接在传动滑块 组件上， 传动滑块组件在动力输出轴的带动下做往返运动， 传动滑块组件连 接在拨叉传动结构上， 拨叉传动结构在传动滑块组件的带动下绕其轴线转动， 实现拨叉传动的目的， 这样的设计和安装， 彻底矫正在动力输出轴推力作用 下传动滑块组件的运动趋势， 固定了传动滑块组件的运动路线和运动轨迹， 在动力输出轴推力或者拉力的作用下， 传动滑块组件只有一个运动轨迹： 即 沿着活塞轴做直线运动； 在运动过程中， 传动滑块组件只有一种受力状态： 沿导向轴方向受力。 相对于传统的没有导向轴或者有一个导向轴的拨叉传动 结构而言， 传动滑块组件运动过程中， 只受到动力输出轴推力和拨叉传动结 构运动阻力作用， 从而提高拨叉及拨叉箱的机械传递效力和机械效率， 彻底 消除了传动滑块组件在非导向轴轴线方向的受力， 可以将动力输出轴产生的 推力理论上 100%无损耗的传递到拨叉传动结构上；

2本发明一种双导向的拨叉传动箱，两个装配块通过螺栓等方式与传动滑 块本体连接， 凹槽和通孔在装配块与传动滑块本体之间形成空腔结构， 条状 的通孔作为该空腔与外界的通道， 将动力输出轴的端部设置成与条状的通孔 相匹配的形状， 将端部的凸块插入通孔后， 旋转一定的角度就可以利用空腔 的直径大于通孔的最小直径的结构特点， 将动力输出轴与传动滑块本体连接， 相对于传统的连接形式， 非常便于装配， 大大降低了装配的难度和工序， 节 约了时间， 变相地降低了组装成本；

3本发明一种双导向的拨叉传动箱， 相对于传统的拨叉传动结构， 由于设 置有两个导向孔， 在导向孔内安装有两个导向轴， 滑块传动销位于两个导向 轴之间， 使得传动滑块只能够沿着导向轴方向作直线运动， 在滑块传动销位 置相对固定的情况下， 施加在传动滑块本体上的推力只要与导向轴平行， 推 力施加点可以任意位置作用于传动块， 执行器的扭矩输出曲线都不会发生变 化， 如此， 气缸的数量和安装在拨叉箱上的相对位置就可以根据需要进行调 整， 从受力位置及空间设计上就更加优越于传统执行器；

4本发明一种双导向的拨叉传动箱，拨叉片包括两个部分：连接板和拨动板， 在连接板上通过机械加工开设有通孔， 该通孔与转筒的外径相匹配， 转筒穿 过通孔后焊接固定， 在拨动板上设置有滑槽， 用于动作过程中推动部件的滑 动， 采用拨叉片套装在转筒上的结构形式， 使得转筒受到的力均匀分布在转 筒侧壁上， 避免转筒受到的不均匀的转矩， 延长转筒的寿命； 同时， 采用两 个相互平行的拨叉片设计， 两个拨叉片在使用时分别位于传动头的上下两侧， 使得拨叉片在转筒轴向受到的外力相互抵消， 避免拨叉片受到弯曲、 变形。 附图说明

图 1为本发明拨叉箱本体内部省略一个拨叉片的结构示意图； 图 2为本发明传动滑块组件连接状态结构示意图；

图 3为图 2中沿滑块传动销轴线的半剖结构示意图；

图 4为本发明拨叉传动结构的独立结构示意图。

附图中标记及相应的零部件名称：

1-转筒， 2-拨叉片， 3-滑槽， 4-键槽， 5-加强连接环， 6-传动滑块本体，

7-导向孔， 8-滑块传动销， 9-传动块， 10-装配块， 11-缺口， 12-滑动衬套，

13-动力输出轴， 14-凹槽， 15-通孔， 16-紧固螺栓， 17-盖板， 18-拨叉箱本 体， 19-导向轴， 20-行程限位杆。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明， 但本发明的实施方式不 限于此。

实施例

如图 1至 4所示， 本发明一种双导向的拨叉传动箱， 包括拨叉箱本体 18， 拨叉箱本体 18整体上有上、 下两个壳体组合而成， 其内部为空腔结构， 在壳 体上安装有拨叉传动结构， 拨叉传动结构包括转筒 1， 转筒 1呈圆柱状， 其内 部为空腔结构， 在其外部的侧壁上设置有两个拨叉片 2， 两个拨叉片 2相互平 行， 任意一个拨叉片 2均在转筒 1的径向上， 拨叉片 2与转筒 1的轴线垂直， 在转筒 1的轴线方向上， 两个拨叉片 2完全重合， 拨叉片 2包括两个部分： 连接板和拨动板， 在连接板上通过机械加工开设有通孔， 该通孔与转筒 1 的 外径相匹配， 转筒 1穿过通孔后焊接固定， 在拨动板上设置有滑槽 3， 滑槽 3 为长方形条状孔， 其轴线位于转筒 1直径的延长线上； 转筒 1 的内部侧壁上 设置有两个键槽 4， 两个键槽 4关于滑槽 3的轴线对称分布， 转筒 1和拨叉片 2连接处的焊疤增厚并修整形成加强连接环 5; 在拨叉箱本体 18内安装有两 个导向轴 19， 两个导向轴 19的轴线所在的平面与转筒 1垂直， 且两个导向轴 19位于两个拨叉片 2之间； 在两个导向轴 19之间安装有传动滑块组件， 传动 滑块组件包括整体呈长方体的传动滑块本体 6，传动滑块本体 6可以剪切一部 分棱角， 减小整体的重量和体积， 在传动滑块本体 6上设置有两个导向孔 7， 导向孔 7的轴线相互平行， 在导向孔 7内安装有可以更换的滑动衬套 12， 滑 动衬套 12套装在导向轴 19上， 传动滑块本体 6的侧面开设有装配孔， 在装 配孔内安装有滑块传动销 8， 装配孔贯穿于传动滑块本体 6的侧面， 其轴线与 两个导向孔 7的轴线所在平面垂直， 而且滑块传动销 8位于两个导向孔 7轴 线的对称线上， 滑块传动销 8 的长度大于装配孔的长度， 在凸出于传动滑块 本体 6的滑块传动销上套装有传动块 9， 传动块 9通过紧固螺栓 16和盖板 17 的配合连接在滑块传动销 8上， 传动块 9可以绕滑块传动销 8 自由转动， 传 动块 9位于拨叉片 2的滑槽 3内， 在导向孔 7开口的传动滑块本体 6两个端 面上安装有装配块 10; 装配块 10的外形整体上呈长方体， 其体积比传动滑块 本体 6小， 在其上下两侧开设有缺口 11， 缺口 11为导向孔 7的延伸部分， 缺 口 11的直径与导向孔 11的直径相匹配， 装配块 10与传动滑块本体 6接触的 面向内凹陷形成凹槽 14， 凹槽 14呈圆柱状， 在凹槽 14底部设置有条状的通 孔 15， 凹槽 14和通孔 15构成整体的空腔并连通装配块 10的两个侧面， 两个 装配块 10通过螺栓等方式与传动滑块本体 6连接， 凹槽 14和通孔 15在装配 块 10与传动滑块本体 6之间形成空腔结构， 条状的通孔 15作为该空腔与外 界的通道， 通孔 15的横截面优选形状为圆形用平行线截取后形成的封闭面， 凹槽 14的直径与通孔 15的最大直径相匹配， 将动力输出轴 13的端部设置有 与条状的通孔 15相匹配的凸块， 凸块通过一个直径较小的连接部固定在动力 输出轴 13上， 通过转动动力输出轴 13， 可以实现动力输出轴 13与传动滑块 本体 6的连接或脱离， 在动力输出轴 13相对的拨叉箱本体 18上安装有行程 限位杆 20， 行程限位杆 20的轴线与导向轴 19的轴线平行， 行程限位杆 20的 伸入长度可以调节。 以上所述， 仅是本发明的较佳实施例， 并非对本发明做任何形式上的限 制， 凡是依据本发明的技术实质上对以上实施例所作的任何简单修改、 等同 变化， 均落入本发明的保护范围之内。

Claims

权 利 要 求

1、一种双导向的拨叉传动箱，包括拨叉箱本体（18)，在拨叉箱本体（18 ) 上安装有拨叉传动结构， 其特征在于： 在拨叉箱本体 （18) 上安装有两个平 行的导向轴（19)， 在两个导向轴（19)之间安装有沿导向轴自由滑动的传动 滑块组件， 传动滑块组件与拨叉传动结构连接。

2、根据权利要求 1所述的一种双导向的拨叉传动箱， 其特征在于： 所述 传动滑块组件包括传动滑块本体（6)， 在传动滑块本体（6)的两侧安装有装 配块 （10)， 所述装配块 （10) 与传动滑块本体 （6) 接触的面向内凹陷形成 圆柱形凹槽 （14)， 在凹槽 （14) 底部设置有条状的通孔 （15 )， 条状的通孔

( 15 ) 将装配块 ( 10) 的两侧连通。

3、根据权利要求 2所述的一种双导向的拨叉传动箱， 其特征在于： 在所 述传动滑块本体（6)上设置有两个相互平行且垂直于装配块（10)的导向孔

(7)， 在传动滑块本体 （6) 侧面安装有贯穿传动滑块本体 （6) 的滑块传动 销 （8 )， 滑块传动销 （8) 的轴线垂直于两个导向孔 （7 ) 轴线所在的平面， 在凸出于传动滑块本体 （6) 的滑块传动销 （8) 上套装有传动块 （9)。

4、根据权利要求 3所述的一种双导向的拨叉传动箱， 其特征在于： 在所 述装配块 （10) 上设置有缺口 （11 )， 缺口 （11 ) 位于导向孔 （7 ) 的延长线 上， 且其直径与导向孔 （7 ) 的直径相匹配。

5、根据权利要求 3所述的一种双导向的拨叉传动箱， 其特征在于： 在所 述导向孔 （7) 内部安装有滑动衬套 （12)。

6、根据权利要求 1所述的一种双导向的拨叉传动箱， 其特征在于： 所述 拨叉传动结构包括转筒 （1 )， 转筒 （1 ) 内部为空腔结构， 在所述转筒 （1 ) 上焊接有两片套装在转筒 （1) 上的拨叉片 （2)， 在每个拨叉片 （2) 上均设 置有滑槽 （3)。

7、根据权利要求 6所述的一种双导向的拨叉传动箱， 其特征在于： 在所 述转筒（1)的内部侧壁上设置有两个键槽（4)， 两个键槽（4)关于滑槽（3) 的轴线对称分布。

8、根据权利要求 6所述的一种双导向的拨叉传动箱， 其特征在于： 在转 筒 （1) 和拨叉片 （2) 连接处的焊疤形成加强连接环 （5)。

9、 根据权利要求 1所述的一种双导向的拨叉传动箱， 其特征在于： 在拨 叉箱本体 （18) 上安装有位于两个导向轴 （19) 之间且与两个导向轴 （19) 平行的行程限位杆 （20)。