可柔性收纜的電纜卷筒裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電纜收攬設(shè)備，特別是涉及到一種可柔性收纜的電纜卷筒裝置，該裝置包括卷筒，所述卷筒傳動連接有調(diào)速裝置，所述調(diào)速裝置包括箱體和設(shè)于箱體中的行星差動傳動機構(gòu)，所述行星差動傳動機構(gòu)包括轉(zhuǎn)動裝配在箱體上的輸入軸、調(diào)速軸和行星架，輸入軸、調(diào)速軸和行星架的轉(zhuǎn)動軸線共線，調(diào)速軸與箱體之間設(shè)有制動機構(gòu)，行星差動傳動機構(gòu)通過其行星架與卷筒傳動連接。在使用的時候，卷筒所受的驅(qū)動力可由行星差動傳動機構(gòu)分配，從而使卷筒只向電纜提供所需要的較小的拉力，依靠傳動機構(gòu)的自動變速完成對收纜所需力的自動調(diào)節(jié)，實現(xiàn)柔性收纜，由此可見，該可柔性收纜的電纜卷筒裝置解決了現(xiàn)有的電纜卷筒裝置損傷電纜的問題。
【專利說明】可柔性收纜的電纜卷筒裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電纜收攬設(shè)備，特別是涉及到一種可柔性收纜的電纜卷筒裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]電纜卷筒裝置，顧名思義，主要是用于對電纜的收放。其被廣泛應(yīng)用于為移動設(shè)備提供動力電源、控制電源或控制信號。
[0003]目前的電纜卷筒裝置主要包括卷筒和打滑機構(gòu)，其中打滑機構(gòu)多采用摩擦式離合器、液力耦合器、磁力耦合器、堵轉(zhuǎn)力矩電機等，其設(shè)于卷筒中。
[0004]使用的時候，卷筒被安裝在移動設(shè)備上并隨移動設(shè)備一起走動。在收纜時，都使卷筒的卷纜線速度大于移動設(shè)備的行走速度，依靠打滑機構(gòu)來保持卷筒卷纜線速度與移動設(shè)備的行走線速度一致，從而一方面張緊電纜，另一方面防止電纜被拉斷，使卷筒可靠收纜。
[0005]通過以上描述可知，目前的采用上述結(jié)構(gòu)的電纜卷筒裝置在工作過程中，為了保持電纜能夠可靠卷繞在卷筒上，電纜始終都保持有較大的張力，這就加劇了電纜的磨損，縮短了使用壽命。因此，目前的電纜卷筒裝置存在著損傷電纜、縮短電纜使用壽命的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種可柔性收纜的電纜卷筒裝置，以解決現(xiàn)有的電纜卷筒裝置損傷電纜的問題。
[0007]為了解決上述問題，本發(fā)明的可柔性收纜的電纜卷筒裝置采用以下技術(shù)方案:可柔性收纜的電纜卷筒裝置，包括卷筒，所述卷筒傳動連接有調(diào)速裝置，所述調(diào)速裝置包括箱體和設(shè)于箱體中的行星差動傳動機構(gòu)，所述行星差動傳動機構(gòu)包括轉(zhuǎn)動裝配在箱體上的輸入軸、調(diào)速軸和行星架，輸入軸、調(diào)速軸和行星架的轉(zhuǎn)動軸線共線，調(diào)速軸與箱體之間設(shè)有制動機構(gòu)，行星差動傳動機構(gòu)通過其行星架與卷筒傳動連接。
[0008]所述行星架與卷筒同步傳動連接在一起。
[0009]所述行星架與卷筒同向傳動連接在一起。
[0010]卷筒的卷軸和行星架上各設(shè)有齒輪，行星架與卷筒通過與所述齒輪同時嚙合的過渡齒輪同步同向的傳動連接在一起。
[0011]所述制動機構(gòu)為打滑式制動機構(gòu)。
[0012]所述打滑式制動機構(gòu)包括固定裝配在調(diào)速軸上的轉(zhuǎn)動摩擦盤和沿軸向可移動的轉(zhuǎn)動裝配在調(diào)速軸上的移動摩擦盤，移動摩擦盤背向轉(zhuǎn)動摩擦盤的一側(cè)頂裝有壓縮彈簧。
[0013]所述移動摩擦盤傳動連接有用于驅(qū)使其沿調(diào)速軸的軸向移動的調(diào)節(jié)機構(gòu)。
[0014]所述調(diào)節(jié)機構(gòu)包括固定在箱體上的調(diào)節(jié)座、套在調(diào)節(jié)座上并與調(diào)節(jié)座形成絲杠螺母機構(gòu)的壓盤以及用于驅(qū)使壓盤轉(zhuǎn)動的驅(qū)動手柄，壓縮彈簧頂裝在壓盤與移動摩擦盤之間。
[0015]所述驅(qū)動手柄通過齒輪與壓盤傳動連接。
[0016]所述行星差動傳動機構(gòu)還包括轉(zhuǎn)動裝配在行星架上的中間軸，中間軸與輸入軸互相平行并且通過齒輪傳動連接，調(diào)節(jié)軸也通過齒輪與中間軸傳動連接。
[0017]由于該可柔性收纜的電纜卷筒裝置的卷筒傳動連接有調(diào)速裝置，所述調(diào)速裝置的箱體中設(shè)有行星差動傳動機構(gòu)，并且輸入軸、調(diào)速軸和行星架的轉(zhuǎn)動軸線共線，調(diào)速軸與箱體之間設(shè)有制動機構(gòu)，行星差動傳動機構(gòu)通過其行星架與卷筒傳動連接，因此，在使用的時候，卷筒所受的驅(qū)動力可由行星差動傳動機構(gòu)分配，從而使卷筒只向電纜提供所需要的較小的拉力，依靠傳動機構(gòu)的自動變速完成對收纜所需力的自動調(diào)節(jié)，實現(xiàn)柔性收纜，由此可見，該可柔性收纜的電纜卷筒裝置解決了現(xiàn)有的電纜卷筒裝置損傷電纜的問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖I是可柔性收纜的電纜卷筒裝置的實施例的原理圖；
[0019]圖2是可柔性收纜的電纜卷筒裝置的實施例中卷筒的轉(zhuǎn)軸受最大力矩的狀態(tài)圖；
[0020]圖3是可柔性收纜的電纜卷筒裝置的實施例的卷筒在起始狀態(tài)的收纜示意圖；
[0021]圖4是可柔性收纜的電纜卷筒裝置的實施例的卷筒收緊電纜時的示意圖；
[0022]圖5是可柔性收纜的電纜卷筒裝置的實施例的卷筒在電纜放松時的示意圖。
【具體實施方式】
[0023]可柔性收纜的電纜卷筒裝置的實施例，如圖1-5所示，其包括箱體1，2K_H (Wff)型正號行星差動傳動機構(gòu)2,行星架齒輪3、電動機4、蝸輪蝸桿減速機5、過渡齒輪6、卷筒軸齒輪7、集電器轉(zhuǎn)動滑片8、集電器固定滑片9、移動設(shè)備自身的電源線10、卷筒11、供電電源電纜12、轉(zhuǎn)動摩擦盤13、移動摩擦盤14、壓縮彈簧15、調(diào)節(jié)座16、壓盤17、驅(qū)動手柄18、軸承19、手柄齒輪20。在箱體`I內(nèi)加入有潤滑油，保證箱體I內(nèi)各轉(zhuǎn)動部件都始終處于受潤滑狀態(tài)。
[0024]2K-H (Wff)型正號行星差動傳動機構(gòu)2由輸入軸I、太陽輪a及太陽輪b、行星輪d及行星輪g、行星架H、輸出軸II (調(diào)節(jié)軸）組成。太陽輪a及太陽輪b、行星輪d及行星輪g的齒數(shù)分別為\、Zb、Zd、Zg,電動機4產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速和力矩通過蝸輪蝸桿減速機5后傳遞到輸入軸I，輸入軸I的轉(zhuǎn)速為η !、力矩為M !。輸入軸I的轉(zhuǎn)速和力矩被行星差動傳動機構(gòu)2分配給輸出軸II和行星架H。輸出軸II的轉(zhuǎn)速為η π、力矩為M11 ;行星架H的轉(zhuǎn)速為ηΗ、力矩為Μη。行星架H的轉(zhuǎn)速和力矩通過行星架齒輪3、過渡齒輪6、卷筒軸齒輪7傳遞給輸出軸IIK卷筒軸)，輸出軸III的轉(zhuǎn)速為nm、力矩為Mm。Mm的最大值1_為供電電源電纜12懸垂長度部分的重力與卷筒11滿纜時卷纜半徑R的乘積，如圖2所示。輸出軸III帶動卷筒11和集電器轉(zhuǎn)動滑片8—起轉(zhuǎn)動。卷筒11是供電電源電纜12的卷繞及儲存裝置。供電電源電纜12通過卷筒11后，穿過輸出軸III中央的通孔與集電器轉(zhuǎn)動滑片8相連，移動設(shè)備自身的電源線10與集電器固定滑片9相連，實現(xiàn)了固定供電電源向移動設(shè)備的供電。轉(zhuǎn)動摩擦盤13隨輸出軸II 一起旋轉(zhuǎn)，移動摩擦盤14的端面銷子插入調(diào)節(jié)座16的端面孔中，不能轉(zhuǎn)動。調(diào)節(jié)座16的外圓面有螺紋，壓盤17的內(nèi)孔有螺紋，通過螺紋與調(diào)節(jié)座16形成絲杠螺母機構(gòu)。在移動摩擦盤14和壓盤17之間安裝有壓縮彈簧15。轉(zhuǎn)動驅(qū)動手柄18，就帶動手柄齒輪20—起旋轉(zhuǎn)，從而帶動壓盤17旋轉(zhuǎn)。當壓盤17旋轉(zhuǎn)時，會同時橫向移動，壓緊或放松壓縮彈簧15，改變轉(zhuǎn)動摩擦盤13和移動摩擦盤14摩擦面間的摩擦力，從而改變輸出軸II的阻力矩。[0025]其工作原理是這樣的：
[0026]選擇行星架齒輪3和卷筒軸齒輪7的齒數(shù)，使它們的齒數(shù)相等，即Z3=Z7,則行星架H的轉(zhuǎn)速等于輸出軸III的轉(zhuǎn)速nm，即
[0027]nIU=nH (I)
[0028]行星架H的力矩傳遞給軸III的過程中，存在摩擦損失及攪動潤滑油的力矩損失，各種力矩損失之和以Mf表示。因此有：
[0029]Mh=Miii+Mf (2)
[0030]選擇2K-H (Wff)型正號行星差動傳動機構(gòu)2中Za、Zb、Zd、Zg的齒數(shù)，使該行星差動傳動機構(gòu)的特征參數(shù)a=ZdZb/ZaZg=0. 5。則輸入軸I、輸出軸II和行星架H的轉(zhuǎn)速、力矩滿足如下關(guān)系式：
[0031 ] n j — O. 5n u — O. 5nH=0 (3)
[0032]M j = - 2Mu = - 2Mh (4)
[0033]將式（I)代入式（3)，得到：
[0034]n j — O. 5η u — O. 5ηm =0 (5)
[0035]從式（4)可知，當電動機4旋轉(zhuǎn)，向輸入軸I輸入力矩時，輸入軸I將力矩平均分配給輸出軸II和行星架H，因此輸出軸II和行星架H受到的主動力矩始終相等。調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動摩擦盤13和移動摩擦盤14摩擦面間的摩擦力，使輸出軸II受到的阻力矩M1Z=MlllmaJMf,則當卷筒11滿纜時，輸出軸II和行星架H受到的阻力矩也相等。當移動設(shè)備從起始位置開始以速度V向前行走，電動機4旋轉(zhuǎn)，卷筒11收纜時，卷筒也處在起始狀態(tài)，如圖3所示，電纜施加給輸出軸III的力矩小于Mlllmax，從式（2)可知，行星架H受到的阻力矩也小于M Λ則輸出軸II在阻力矩M π ‘的制動作用下不轉(zhuǎn)動，η π =0，只有行星架H帶動輸出軸III一起轉(zhuǎn)動，根據(jù)式（5)，nm=2ni，卷筒11以較高速度收纜。選擇電動機4、蝸輪蝸桿減速機5的規(guī)格型號，使輸出軸III的轉(zhuǎn)速稍高于收纜所需要的轉(zhuǎn)速，從而使收纜線速度稍高于移動設(shè)備的行走速度V，就可實現(xiàn)電纜卷筒的收纜。當電纜剛好收緊時，如圖4所示，電纜施加給輸出軸III的力矩等于Mlllmax，行星差動傳動機構(gòu)2的輸出軸II和行星架H受到的阻力矩相等，輸出軸II將會開始轉(zhuǎn)動。從式（5)可知，輸出軸III的轉(zhuǎn)速將會減小，卷筒收纜速度放慢，放松電纜的拉緊力。由于卷筒11和轉(zhuǎn)動摩擦盤13都存在轉(zhuǎn)動慣性，當收纜速度下降到某一值，電纜放松到一定程度時，如圖5所示，轉(zhuǎn)動摩擦盤13在制動力矩的作用下，又漸漸停止轉(zhuǎn)動，而卷筒速度又慢慢升高到2n ,，卷筒11又開始以較高速度收纜，這就是該可柔性收纜的電纜卷筒裝置的柔性收纜過程。
[0036]需要特別指出的是：從以上工作過程可以看出，本該實施例中的摩擦盤副雖然類似于摩擦離合器打滑式電纜卷筒的摩擦盤副，但其功能有明顯的不同：該實施例中所述的摩擦盤副在打滑時，放松了對電纜的拉緊力，而摩擦離合器式電纜卷筒的摩擦盤在打滑時，始終對電纜保持有較高的拉緊力。
[0037]當移動行走設(shè)備在行走當中需要中途停下時，電動機4停止供電，輸入軸I在蝸輪蝸桿減速機5的自鎖作用下停止轉(zhuǎn)動，輸出軸II在阻力矩M/的制動作用下也不會轉(zhuǎn)動，則行星架H也不會轉(zhuǎn)動，輸出軸III也停止轉(zhuǎn)動。即在這種情況下，輸出軸II阻止了輸出軸III反轉(zhuǎn)，不會放出已經(jīng)卷繞好的電纜。
[0038]綜上所述，本發(fā)明所述的電纜卷筒在收纜時，以比移動設(shè)備行走速度稍高的速度收取電纜；當電纜收緊，電纜拉力增大到一定值時，收纜速度自動降低，電纜拉力下降；當收纜速度和電纜拉力都下降到某一程度時，電纜卷筒又開始以較快的速度收取電纜。這樣就實現(xiàn)了電纜卷筒的柔性收纜。
[0039]本發(fā)明所述的可柔性收纜的電纜卷筒裝置有兩種工作方式。其一是供電電源電纜12的接入點在移動設(shè)備移動行程的中點。在這種情況下，只有在設(shè)備停止移動時，電動機4才會失電，卷筒才會停止工作。當設(shè)備移動，卷筒收纜時，如前所述正常收纜；當卷筒放纜時，電纜施加給輸出軸III的力矩SMlllmax，方向不變，但電纜拉力使卷筒反向轉(zhuǎn)動，最大反向速度為2η !,根據(jù)式（5),輸出軸II的最大轉(zhuǎn)速為η π =4η {。此時,輸入軸I的輸入力矩仍為M丨，輸出軸II受到的主動力矩仍為MIIIniax。即在這種情況下，收纜時，柔性收纜；放纜時，輸出軸II加快轉(zhuǎn)動，電纜卷筒實現(xiàn)放纜。
[0040]其二是供電電源電纜12的接入點在移動設(shè)備移動行程的端點。在這種情況下，當移動設(shè)備反向移動，電纜卷筒放纜時，電動機4無需供電，電動機4停止轉(zhuǎn)動，輸入軸I在蝸輪蝸桿減速機5的自鎖作用下也不會轉(zhuǎn)動，η I =0，電纜施加給輸出軸III的力矩為Mlllmax，且nIU反向，其最大反向速度為2n !,根據(jù)式（5),輸出軸II的最大轉(zhuǎn)速為η π =2n {。即在這種情況下，收纜時，柔性收纜；放纜時，輸出`軸III帶動輸出軸II轉(zhuǎn)動，電纜卷筒實現(xiàn)放纜。
【權(quán)利要求】
1.可柔性收纜的電纜卷筒裝置，包括卷筒，其特征在于，所述卷筒傳動連接有調(diào)速裝置，所述調(diào)速裝置包括箱體和設(shè)于箱體中的行星差動傳動機構(gòu)，所述行星差動傳動機構(gòu)包括轉(zhuǎn)動裝配在箱體上的輸入軸、調(diào)速軸和行星架，輸入軸、調(diào)速軸和行星架的轉(zhuǎn)動軸線共線，調(diào)速軸與箱體之間設(shè)有制動機構(gòu)，行星差動傳動機構(gòu)通過其行星架與卷筒傳動連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可柔性收纜的電纜卷筒裝置，其特征在于，所述行星架與卷筒同步傳動連接在一起。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可柔性收纜的電纜卷筒裝置，其特征在于，所述行星架與卷筒同向傳動連接在一起。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可柔性收纜的電纜卷筒裝置，其特征在于，卷筒的卷軸和行星架上各設(shè)有齒輪，行星架與卷筒通過與所述齒輪同時嚙合的過渡齒輪同步同向的傳動連接在一起。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可柔性收纜的電纜卷筒裝置，其特征在于，所述制動機構(gòu)為打滑式制動機構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可柔性收纜的電纜卷筒裝置，其特征在于，所述打滑式制動機構(gòu)包括固定裝配在調(diào)速軸上的轉(zhuǎn)動摩擦盤和沿軸向可移動的轉(zhuǎn)動裝配在調(diào)速軸上的移動摩擦盤，移動摩擦盤背向轉(zhuǎn)動摩擦盤的一側(cè)頂裝有壓縮彈簧。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的可柔性收纜的電纜卷筒裝置，其特征在于，所述移動摩擦盤傳動連接有用于驅(qū)使其沿調(diào)速軸的軸向移動的調(diào)節(jié)機構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的可柔性收纜的電纜卷筒裝置，其特征在于，所述調(diào)節(jié)機構(gòu)包括固定在箱體上的調(diào)節(jié)座、套在調(diào)節(jié)座上并與調(diào)節(jié)座形成絲杠螺母機構(gòu)的壓盤以及用于驅(qū)使壓盤轉(zhuǎn)動的驅(qū)動手柄，壓縮彈簧頂裝在壓盤與移動摩擦盤之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的可柔性收纜的電纜卷筒裝置，其特征在于，所述驅(qū)動手柄通過齒輪與壓盤傳動連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項所述的可柔性收纜的電纜卷筒裝置，其特征在于，所述行星差動傳動機構(gòu)還包括轉(zhuǎn)動裝配在行星架上的中間軸，中間軸與輸入軸互相平行并且通過齒輪傳動連接，調(diào)節(jié)軸也通過齒輪與中間軸傳動連接。
【文檔編號】B65H75/42GK103625994SQ201310681009
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月13日
【發(fā)明者】李恒燦, 張勇, 牛金星, 張濤, 雷冀南 申請人:華北水利水電大學