可柔性收纜的恒張力式電纜卷筒裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電纜收攬?jiān)O(shè)備，特別是涉及到一種可柔性收纜的恒張力式電纜卷筒裝置，該裝置包括卷筒，卷筒通過(guò)其卷筒軸傳動(dòng)連接有調(diào)速裝置，調(diào)速裝置包括箱體和設(shè)于箱體中的行星差動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述行星差動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)動(dòng)裝配在箱體上的輸入軸、調(diào)速軸和行星架，調(diào)速軸與箱體之間設(shè)有制動(dòng)機(jī)構(gòu)，制動(dòng)機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦盤和移動(dòng)摩擦盤，移動(dòng)摩擦盤的一側(cè)頂裝有壓縮彈簧，另外，移動(dòng)摩擦盤傳動(dòng)連接有調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括調(diào)節(jié)座和壓盤，卷筒軸上止旋裝配有活動(dòng)齒輪，活動(dòng)齒輪還傳動(dòng)連接有撥桿，行星差動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)其行星架與卷筒軸傳動(dòng)連接。該可柔性收纜的恒張力式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(wèn)題。
【專利說(shuō)明】可柔性收纜的恒張力式電纜卷筒裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電纜收攬?jiān)O(shè)備，特別是涉及到一種可柔性收纜的恒張力式電纜卷筒裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]電纜卷筒裝置，顧名思義，主要是用于對(duì)電纜的收放。其被廣泛應(yīng)用于為移動(dòng)設(shè)備提供動(dòng)力電源、控制電源或控制信號(hào)。
[0003]目前的電纜卷筒裝置主要包括卷筒和打滑機(jī)構(gòu)，其中打滑機(jī)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(jī)等，其設(shè)于卷筒中。
[0004]使用的時(shí)候，卷筒被安裝在移動(dòng)設(shè)備上并隨移動(dòng)設(shè)備一起走動(dòng)。在收纜時(shí)，都使卷筒的卷纜線速度大于移動(dòng)設(shè)備的行走速度，依靠打滑機(jī)構(gòu)來(lái)保持卷筒卷纜線速度與移動(dòng)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(guò)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(guò)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(wèn)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恒張力式電纜卷筒裝置，以解決現(xiàn)有的電纜卷筒裝置損傷電纜的問(wèn)題。
[0007]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的可柔性收纜的恒張力式電纜卷筒裝置采用以下技術(shù)方案:可柔性收纜的恒張力式電纜卷筒裝置，包括卷筒，所述卷筒通過(guò)其卷筒軸傳動(dòng)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(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述行星差動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)軸線共線并且與卷筒軸平行，調(diào)速軸與箱體之間設(shè)有制動(dòng)機(jī)構(gòu)，制動(dòng)機(jī)構(gòu)包括固定裝配在調(diào)速軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦盤和沿軸向可移動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)裝配在調(diào)速軸上的移動(dòng)摩擦盤，移動(dòng)摩擦盤背向轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦盤的一側(cè)頂裝有壓縮彈簧，另外，移動(dòng)摩擦盤傳動(dòng)連接有用于驅(qū)使其沿調(diào)速軸的軸向移動(dòng)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括固定在箱體上的調(diào)節(jié)座和套在調(diào)節(jié)座上并與調(diào)節(jié)座形成絲杠螺母機(jī)構(gòu)的壓盤，卷筒的卷筒軸上止旋裝配有可沿其軸向活動(dòng)的活動(dòng)齒輪，活動(dòng)齒輪還傳動(dòng)連接有用于驅(qū)使其在卷筒軸上活動(dòng)以使其在卷筒工作時(shí)與壓盤上所設(shè)的輪齒嚙合的撥桿，行星差動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)其行星架與卷筒軸傳動(dòng)連接。
[0008]所述行星架與卷筒同步傳動(dòng)連接在一起。
[0009]所述行星架與卷筒同向傳動(dòng)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(guò)與所述齒輪同時(shí)嚙合的過(guò)渡齒輪同步同向的傳動(dòng)連接在一起。
[0011]箱體上還裝配有用于驅(qū)使壓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)手柄，壓縮彈簧頂裝在壓盤與移動(dòng)摩擦盤之間。[0012]所述驅(qū)動(dòng)手柄通過(guò)齒輪與壓盤傳動(dòng)連接。
[0013]所述撥桿通過(guò)一個(gè)轉(zhuǎn)軸裝配在箱體上并且形成蹺蹺板結(jié)構(gòu)。
[0014]撥桿的內(nèi)端通過(guò)連桿連接有撥盤，撥桿通過(guò)撥盤來(lái)驅(qū)使活動(dòng)齒輪沿卷筒軸活動(dòng)。
[0015]所述行星差動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括轉(zhuǎn)動(dòng)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(guò)齒輪傳動(dòng)連接，調(diào)節(jié)軸也通過(guò)齒輪與中間軸傳動(dòng)連接。
[0016]由于該可柔性收纜的恒張力式電纜卷筒裝置的卷筒傳動(dòng)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(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，并且輸入軸、調(diào)速軸和行星架的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線共線，調(diào)速軸與箱體之間設(shè)有制動(dòng)機(jī)構(gòu)，行星差動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)其行星架與卷筒傳動(dòng)連接，因此，在使用的時(shí)候，卷筒所受的驅(qū)動(dòng)力可由行星差動(dòng)傳動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)構(gòu)的自動(dòng)變速完成對(duì)收纜所需力的自動(dòng)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)柔性收纜，另外，卷筒軸上的活動(dòng)齒輪與壓縮彈簧和壓盤配合還可以在卷筒收纜過(guò)程中隨著卷筒外徑的變化而自動(dòng)調(diào)節(jié)其張力，由此可見，該可柔性收纜的恒張力式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(wèn)題。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是可柔性收纜的恒張力式電纜卷筒裝置的實(shí)施例的原理圖；
[0018]圖2是可柔性收纜的恒張力式電纜卷筒裝置的實(shí)施例在電纜垂直時(shí)的狀態(tài)圖；
[0019]圖3是可柔性收纜的恒張力式電纜卷筒裝置的實(shí)施例收緊后電纜的卷繞狀態(tài)圖；
[0020]圖4是可柔性收 纜的恒張力式電纜卷筒裝置的實(shí)施例過(guò)一段時(shí)間后的示意圖；
[0021]圖5是可柔性收纜的恒張力式電纜卷筒裝置的實(shí)施例的活動(dòng)齒輪與壓盤分離時(shí)的狀態(tài)圖；
[0022]圖6是供電電源電纜的接入點(diǎn)位于電纜卷筒裝置工作行程的初始點(diǎn)的示意圖；
[0023]圖7是供電電源電纜的接入點(diǎn)位于電纜卷筒裝置工作行程的中點(diǎn)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]可柔性收纜的恒張力式電纜卷筒裝置的實(shí)施例，圖1是本發(fā)明所述的電纜卷筒的原理圖。其包括箱體1，2K-H (Wff)型正號(hào)行星差動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2，行星架齒輪3、電動(dòng)機(jī)4、蝸輪蝸桿減速機(jī)5、過(guò)渡齒輪6、卷筒軸齒輪7、集電器轉(zhuǎn)動(dòng)滑片8、集電器固定滑片9、移動(dòng)設(shè)備自身的電源線10、活動(dòng)齒輪11、撥盤12、連桿13、轉(zhuǎn)軸14、撥桿15、卷筒16、供電電源電纜17、移動(dòng)摩擦盤18、壓縮彈簧19、調(diào)節(jié)座20、壓盤21、驅(qū)動(dòng)手柄22、軸承23、手柄齒輪24、轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦盤25。在箱體I內(nèi)加入有潤(rùn)滑油，保證箱體I內(nèi)各轉(zhuǎn)動(dòng)部件都始終處于受潤(rùn)滑狀態(tài)。
[0025]2K-H (Wff)型正號(hào)行星差動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2由輸入軸1、太陽(yáng)輪a及b、行星輪d及g、行星架H、輸出軸II (調(diào)節(jié)軸)組成。太陽(yáng)輪a及b、行星輪d及g的齒數(shù)分別為Za、Zb、Zd、Zg，電動(dòng)機(jī)4產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速和力矩通過(guò)蝸輪蝸桿減速機(jī)5后傳遞到輸入軸I，輸入軸I的轉(zhuǎn)速為n ,轉(zhuǎn)/秒、力矩為M ,牛頓?毫米。輸入軸I的轉(zhuǎn)速和力矩被行星差動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2分配給輸出軸II和行星架H。輸出軸II的轉(zhuǎn)速為n工工轉(zhuǎn)/秒、力矩為M u牛頓?毫米；行星架H的轉(zhuǎn)速為nH轉(zhuǎn)/秒、力矩為Mh牛頓?毫米。行星架H的轉(zhuǎn)速和力矩通過(guò)齒輪3、過(guò)渡齒輪6、齒輪7后傳遞給輸出軸IIK卷筒軸)，輸出軸III的轉(zhuǎn)速為IIiiiR/秒、力矩Mm牛頓?毫米。輸出軸III的右端固定安裝有卷筒16、左端固定安裝有集電器轉(zhuǎn)動(dòng)滑片8，活動(dòng)齒輪11安裝在輸出軸III的中間?；顒?dòng)齒輪11可以隨輸出軸III一起轉(zhuǎn)動(dòng)，也可以在輸出軸III上左右滑動(dòng)。卷筒16是供電電源電纜17的卷繞及儲(chǔ)存裝置，并且供電電源電纜17采用單排多層儲(chǔ)存方式。當(dāng)輸出軸III轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，就帶動(dòng)卷筒16和集電器轉(zhuǎn)動(dòng)滑片8 一起轉(zhuǎn)動(dòng)，供電電源電纜17通過(guò)卷筒16后，穿過(guò)軸III中央的通孔與集電器轉(zhuǎn)動(dòng)滑片8相連，移動(dòng)設(shè)備自身的電源線10與集電器固定滑片9相連，實(shí)現(xiàn)了固定供電電源向移動(dòng)設(shè)備的供電。轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦盤25隨輸出軸II 一起旋轉(zhuǎn)，移動(dòng)摩擦盤18的端面銷子插入調(diào)節(jié)座20的端面孔中，不能轉(zhuǎn)動(dòng)。調(diào)節(jié)座20的外圓面有螺紋，壓盤21的內(nèi)孔有螺紋，通過(guò)螺紋與調(diào)節(jié)座20相連。在移動(dòng)摩擦盤18和壓盤21之間安裝有壓縮彈簧19。當(dāng)輸出軸III轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，也帶動(dòng)活動(dòng)齒輪11 一起轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)壓盤21轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)壓盤21轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，會(huì)同時(shí)橫向移動(dòng)，放松或壓緊壓縮彈簧19，可以改變移動(dòng)摩擦盤18和轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦盤25摩擦盤副間的摩擦力，從而改變輸出軸II受到的阻力矩。當(dāng)壓盤21轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),會(huì)帶動(dòng)手柄齒輪24和驅(qū)動(dòng)手柄22空轉(zhuǎn)。
[0026]其工作原理是這樣的:
[0027]選擇行星架齒輪3、卷筒軸齒輪7的齒數(shù)，并讓其齒數(shù)相等，則行星架H的轉(zhuǎn)速等于輸出軸III的轉(zhuǎn)速nm，即
[0028]nH=nm 式(A)
[0029]選擇2K-H (Wff)型正號(hào)行星差動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2中Za、Zb、Zd、Zg的齒數(shù)，使該行星差動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的特征參數(shù)a=ZdZb/ZaZg=0.5。則輸入軸1、輸出軸II和行星架H的轉(zhuǎn)速、力矩滿足如下關(guān)系式:
[0030]n j — 0.5η π— 0.5ηΗ=0 式(B)
[0031 ] M1 = — 2Μ π = —` 2Μη 式(C)
[0032]將式(A)代入式(B)，得到:
[0033]n j — 0.5η π — 0.5ηΙΠ=0 式(D )
[0034]從式(B)可知，當(dāng)輸入軸I不能傳動(dòng)時(shí)，行星架H和輸出軸II的轉(zhuǎn)速相等、轉(zhuǎn)向相反，因此行星架H至輸出軸II的傳動(dòng)比ηΗ_ π =1。從式(C)可知，當(dāng)電動(dòng)機(jī)4旋轉(zhuǎn)，其輸出力矩經(jīng)蝸輪蝸桿減速機(jī)5放大后向輸入軸I輸入力矩時(shí)，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(dòng)力矩始終相等，即M11 =Mh。
[0035]設(shè)移動(dòng)摩擦盤18、轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦盤25的內(nèi)、外半徑分別為RpR2毫米，摩擦系數(shù)為μ 1；摩擦面數(shù)為Ζ，壓縮彈簧19的彈性系數(shù)為K i牛頓/毫米、壓縮量為L(zhǎng)毫米，則轉(zhuǎn)動(dòng)、移動(dòng)摩擦盤對(duì)輸出軸II的阻力矩M1/可用下式表達(dá):
[0036]M/ =U1Zk1LRv 牛頓?毫米式(E)
[0037]其中Rv為當(dāng)量摩擦半徑，單位:毫米，其值為:
[0038]Rv=2 (^3-^3)/[3 (Rj-R12)]式(F)
[0039]設(shè)調(diào)節(jié)座20外圓面上螺紋的公稱直徑為dl毫米，擰緊力矩系數(shù)為K 2，則轉(zhuǎn)動(dòng)壓盤21需要的力矩T可用下式表達(dá):
[0040]T=K 2 K山屯牛頓?毫米式(G)
[0041]那么輸出軸II受到的阻力矩M1/與轉(zhuǎn)動(dòng)壓盤21需要的力矩T的比值m為:
[0042]m=Mn，/T= μ !ZRv/ κ 式(H)
[0043]摩擦盤的材料采用淬火鋼，μ I的值處在0.05~0.1之間，調(diào)節(jié)座20與壓盤21的螺紋副為有潤(rùn)滑的精加工表面，K 2的值可取0.1，選擇摩擦面數(shù)Z的數(shù)量及參數(shù)Rp R2, Cl1的大小，并將以上各參數(shù)代入式(H)，可使M Z為T的倍數(shù)。經(jīng)驗(yàn)算，m值處于20~40之間比較合理。
[0044]卷筒收纜時(shí)供電電源電纜17所受的最小張力為電纜自由懸垂長(zhǎng)度部分的重力，如圖2所示，考慮到電纜必須在卷筒上纏繞緊密，需要附加給電纜一個(gè)初拉力，所以電纜所受的最小張力為以上兩個(gè)力之和，以N表示，單位:牛頓。即實(shí)際工作時(shí)，電纜收緊后的懸空長(zhǎng)度要大于其自由懸垂長(zhǎng)度，收緊后電纜的卷繞狀態(tài)如圖3所示。
[0045]當(dāng)移動(dòng)行走設(shè)備處于行動(dòng)行程的起始位置時(shí)，電纜卷筒也處于如圖6所示的起始狀態(tài)，此時(shí)調(diào)整好電纜懸空長(zhǎng)度，使電纜所受張力為N牛頓。用1--毫米表示卷筒的與電纜相接觸外圓的半徑，用d2毫米表示供電電源電纜17的直徑，則卷筒受到的阻力矩Mm/為:
[0046]M筒初’ =NR初=N (R筒+d2/2)牛頓?毫米式(I)
[0047]在如圖6所示的起始位置，設(shè)彈簧19的壓縮量為L(zhǎng)tt毫米，根據(jù)式(G)，轉(zhuǎn)動(dòng)壓盤21需要的力矩T初為Jtt = K2 K ^ttCl1牛頓?毫米。設(shè)活動(dòng)齒輪11和壓盤21的齒數(shù)分別為zn、Z21,且Z21=Z11,則活動(dòng)齒輪11到壓盤21的傳動(dòng)比nn_21為-M11^1=Z21ZZ11=I,因此活動(dòng)齒輪11受到的阻力矩為:[0048]M11 初’ =T初/nn_21=K 2 K 山初(I1 牛頓?毫米式(K)
[0049]忽略各種摩擦損失，則輸出軸III受到阻力矩為:
[0050]My =M筒初，+M11 初，=N (R筒+d2/2) +k 2k 山初屯式(L)
[0051]Mm初’的單位為牛頓?毫米。
[0052]因行星架齒輪3、卷筒軸齒輪7的齒數(shù)相等，忽略摩擦損失，則輸出軸III受到的阻力矩將會(huì)等值傳遞給行星架H。因此行星架H受到的阻力矩Mh‘為:
[0053]Mh初，=M9 =N (R筒+d2/2) + K 2 K 山初 Cl1 式(M)
[0054]Mh4/的單位為牛頓?毫米
[0055]根據(jù)式(H)，此時(shí)輸出軸II受到的阻力矩為:
[0056]M11初’ =mT初=mK 2 K山初(I1牛頓?毫米式(N)
[0057]令式(M)與式(N)相等，則:
[0058]L初=N (R筒+d2/2)/[ (m-1) K 2 K式(0)
[0059]在式(0)中，因m值處于20~40之間，故當(dāng)用m代替(m_l)，即忽略壓盤21對(duì)輸出軸III的阻力矩時(shí)，L初的值的誤差在2.5%~5%之間，影響很小，故式(0)可簡(jiǎn)化為:
[0060]L初=N (R筒+d2/2)/(mK 2 K A)式(P)
[0061]綜上所述，當(dāng)電纜張力為N牛頓、壓縮彈簧19的初始?jí)嚎s量為L(zhǎng)to=N (Rw+d2/2)/(IIlK2K1Cl1)毫米時(shí)，輸出軸II和行星架H受到的阻力矩相等，此時(shí)如果電機(jī)通電，則電纜卷筒的輸出軸II和行星架H受到的主動(dòng)力矩也相等。
[0062]假設(shè)移動(dòng)行走設(shè)備從起始位置往前行走了 t秒，卷筒16以轉(zhuǎn)速n轉(zhuǎn)/秒連續(xù)收纜工作了 t秒，如圖4所示。因本發(fā)明所述的電纜卷筒上的供電電源電纜17在卷筒16上采用單排多層儲(chǔ)存方式，所以當(dāng)卷筒16收纜時(shí)，電纜卷繞半徑的增大速率為d2毫米/轉(zhuǎn)。則經(jīng)過(guò)t秒后電纜卷繞半徑增大至:
[0063]Rt=R筒+d2/2+ntd2 式(Q)
[0064]Rt的單位為毫米。[0065]設(shè)此時(shí)供電電源電纜17卷緊時(shí)的張力仍為N，則卷筒受到的阻力矩為:
[0066]Mw/ =NRt=N (R筒+d2/2+ntd2)牛頓?毫米式(R)
[0067]同樣地，忽略壓盤21對(duì)輸出軸III的阻力矩影響及傳動(dòng)鏈中的摩擦損失，則行星架H受到的阻力矩為:
[0068]MHt，=M筒t，=NRt=N (R筒+d2/2+ntd2)牛頓?毫米式(S)
[0069]設(shè)調(diào)節(jié)座20與壓盤21之間螺紋副的螺距為p毫米，并令:
[0070]P=Nd2AmK2K1(I1)式(T) [0071]因?yàn)榛顒?dòng)齒輪11至壓盤21的傳動(dòng)比nn_21=Z21/Zn=l，因此經(jīng)過(guò)七秒后，壓盤21向左移動(dòng)的距離為ntp毫米，壓縮彈簧19的總壓縮量Lt為It=L4^ntpAt的單位為毫米。根據(jù)式(G)，轉(zhuǎn)動(dòng)壓盤21需要的力矩為Tt= K 2 K ^tCl1牛頓?毫米，根據(jù)式(H)，摩擦盤副的摩擦力矩，即摩擦盤副對(duì)輸出軸II的阻力矩為:
[0072]MIIt’ =mTt = mK 2k ^td1=IHK 2k AfX初+ntp)牛頓?毫米式(U)
[0073]將式(P)和式(T)代入式(U)，得到:
[0074]Mnt’ =N(R筒+d2/2+ntd2)牛頓?毫米式(V)
[0075]比較式(S)和式(V)發(fā)現(xiàn)，MhJ=Mii t’。即在按式(T)確定了螺紋副的螺距p之后，當(dāng)卷筒16以速度n轉(zhuǎn)/秒連續(xù)旋轉(zhuǎn)t秒后，在供電電源電纜17卷緊時(shí)的張力仍為N時(shí)，行星架H和輸出軸II的阻力矩仍然相等。反過(guò)來(lái)講，在按式(T)確定了螺紋副的螺距p之后，當(dāng)卷筒16以速度n轉(zhuǎn)/秒連續(xù)旋轉(zhuǎn)t秒后，在行星架H和輸出軸II受到的阻力矩相等時(shí)，供電電源電纜17受到的拉力仍為N牛頓。
[0076]這就是本發(fā)明所述的恒張力電纜卷筒的工作原理。
[0077]從式(T)可以看出，螺紋副的螺距P與電纜需要的張力N牛頓和電纜直徑d2毫米直接相關(guān)，也就是說(shuō)，本發(fā)明所述的電纜卷筒為某一型號(hào)規(guī)格的供電電源電纜專用的恒張力電纜卷筒。
[0078]其收取電纜的工作過(guò)程是這樣的:
[0079]首先調(diào)整壓緊彈簧19的初始?jí)嚎s量。當(dāng)設(shè)備在移動(dòng)行程的起始位置時(shí)，電纜卷筒也處在起始狀態(tài)。將供電電源電纜17的一端穿進(jìn)卷筒16，再穿過(guò)輸出軸III的通孔后與集電器轉(zhuǎn)動(dòng)滑片8連接起來(lái)，則電纜懸垂?fàn)顟B(tài)將如圖2所示。此時(shí)，如圖5所示，將本發(fā)明所述的電纜卷筒的撥桿15撥到左邊，撥桿15將繞軸14旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)連桿13，從而使撥盤12向右移動(dòng)，帶動(dòng)齒輪11向右滑動(dòng)，與壓盤21脫離嚙合。轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)手柄22，就帶動(dòng)手柄齒輪24一起旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)壓盤21旋轉(zhuǎn)，壓緊彈簧19。在壓緊彈簧壓力作用下，轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦盤和移動(dòng)摩擦盤將對(duì)輸出軸II的轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生阻力矩。對(duì)于特定的某種型號(hào)規(guī)格的供電電源電纜17，當(dāng)電纜張力為N牛頓時(shí)，可以計(jì)算出應(yīng)有的懸空長(zhǎng)度L空毫米，如圖6所示。首先旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)手柄22完全放松壓縮彈簧19的壓力，然后反方向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)手柄22稍微壓緊壓縮彈簧19，接著用手轉(zhuǎn)動(dòng)卷筒16，使其懸空長(zhǎng)度大于Ls_，接著再放開卷筒16，卷筒16將會(huì)反向轉(zhuǎn)動(dòng)。如果卷筒16停止不動(dòng)時(shí)，電纜的懸空長(zhǎng)度等于Ls_則壓縮彈簧19的初始?jí)嚎s量就調(diào)整好了。這樣調(diào)整的原理如下:當(dāng)電動(dòng)機(jī)4未通電時(shí)，輸入軸I在蝸輪蝸桿減速機(jī)5的自鎖作用下不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，那么當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)卷筒16時(shí)，輸出軸III就會(huì)通過(guò)卷筒軸齒輪7、過(guò)渡齒輪6、行星架齒輪3、行星架H帶動(dòng)輸出軸II轉(zhuǎn)動(dòng)。因?yàn)閺木硗草S齒輪7至輸出軸II的傳動(dòng)比n7_ u =1，所以，輸出軸III受到的力矩等于輸出軸II受到的力矩，即Mm=M11,符合式(0)成立的條件。因此，如果壓縮彈簧19的壓縮量大于Ltt毫米，則輸出軸II的阻力矩大于Mlli/，那么放松卷筒16后，電纜懸垂長(zhǎng)度必然大于Ls毫米，電纜張力必然大于N牛頓；反之，如果壓縮彈簧19的壓縮量小于Ltt毫米，則輸出軸II的阻力矩小于M π?/，那么放松卷筒16后，電纜懸垂長(zhǎng)度必然小于Ls毫米，電纜張力必然小于N牛頓?？傊匆陨纤稣{(diào)整方式反復(fù)調(diào)整幾次，必然可以將電纜張力調(diào)整到等于N牛頓，此時(shí)壓縮彈簧的壓縮量就為初始?jí)嚎s量Ltt毫米。
[0080]當(dāng)壓縮彈簧19的初始?jí)嚎s量調(diào)整好后，將撥桿15撥到右邊，使活動(dòng)齒輪11同壓盤21嚙合，電纜卷筒就可以開始工作了。為了使電纜卷筒可靠收纜，應(yīng)在圖6所示的起始位置時(shí)，合理選擇電動(dòng)機(jī)4、蝸輪蝸桿減速機(jī)5的型號(hào)規(guī)格，在假設(shè)輸出軸II不轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下，讓卷筒16的卷繞線速度稍稍大于移動(dòng)設(shè)備的行駛速度V，這樣，隨著電纜卷繞半徑的增大，卷筒16的卷繞線速度必定逐漸增大，保證了電纜卷筒始終可以可靠收纜。在Ii11=O時(shí)，輸出軸III的轉(zhuǎn)速以nm定轉(zhuǎn)/秒表示。
[0081]在圖6所示的起始位置，當(dāng)移動(dòng)設(shè)備以速度V向前行走、電動(dòng)機(jī)4得電旋轉(zhuǎn)時(shí)，輸入軸I分配給輸出軸II和行星架H的主動(dòng)力矩相等，而行星架H和輸出軸II受到的阻力矩也相等，那么輸出軸II和行星架H都將轉(zhuǎn)動(dòng)，根據(jù)式(D)，輸出軸III的轉(zhuǎn)速nm必然小于11111
當(dāng)輸出軸III的轉(zhuǎn)速下降到小于收緊電纜需要的轉(zhuǎn)速時(shí)，拉緊的電纜將被放松，電纜對(duì)行星架H的阻力矩變小，而齒輪11帶動(dòng)壓盤21旋轉(zhuǎn)并向左移動(dòng)時(shí)，在任意t秒后，摩擦盤副對(duì)輸出軸II的阻力矩都恒等于卷緊電纜時(shí)行星架H受到的阻力矩，因此，當(dāng)拉緊的電纜被放松時(shí)，行星架H受到的阻力矩小于輸出軸II受到的阻力矩，那么，電機(jī)的輸出力矩也會(huì)降低，只能帶動(dòng)行星架H轉(zhuǎn)動(dòng)，行星架H的轉(zhuǎn)速將會(huì)升高到nm定。簡(jiǎn)而言之，當(dāng)拉緊的電纜被放松后，輸出軸II將在摩擦盤副的制動(dòng)力矩作用下轉(zhuǎn)速降為零，而輸出軸III的轉(zhuǎn)速又將升高到nmS，加快收纜。當(dāng)經(jīng)過(guò)t秒后，電纜被收緊，電纜張力又達(dá)到N牛頓時(shí)，行星架H受到的阻力矩又等于摩擦盤施加給輸出軸II的阻力矩，卷筒16的收纜速度又會(huì)降低，重復(fù)上述的收纜過(guò)程，直至移動(dòng)設(shè)備行走到終點(diǎn)。
[0082]這就是本發(fā)明所述的恒張力電纜卷筒的柔性收纜過(guò)程。
[0083]本發(fā)明所述的電纜卷筒有`兩種工作方式。第一種方式是供電電源電纜17的接入點(diǎn)在移動(dòng)設(shè)備移動(dòng)行程的端點(diǎn)。如圖6所示。在這種情況下，當(dāng)移動(dòng)設(shè)備從右向左移動(dòng)時(shí)，電纜卷筒收起電纜。如前所述調(diào)整好壓縮彈簧19的初始?jí)嚎s量后，電纜卷筒就隨著設(shè)備的移動(dòng)恒張力柔性收纜。當(dāng)移動(dòng)設(shè)備從左向右移動(dòng)時(shí)，卷筒16在電纜拉力下反向轉(zhuǎn)動(dòng)，電纜卷筒放出電纜。此時(shí)，電動(dòng)機(jī)4無(wú)需供電，輸入軸I在蝸輪蝸桿減速機(jī)5的自鎖作用下不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，η I =0。因?yàn)榫硗?6的反向轉(zhuǎn)動(dòng)帶到壓盤21放松壓縮彈簧19的壓緊力，所以電纜所受的張力仍為定值。故輸出軸III帶動(dòng)輸出軸II轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出軸II的轉(zhuǎn)速等于輸出軸III的轉(zhuǎn)速，電纜卷筒可以放出電纜。當(dāng)移動(dòng)設(shè)備中途停下時(shí)，電動(dòng)機(jī)4失電，輸入軸I蝸輪蝸桿減速機(jī)5的自鎖作用下不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，設(shè)備的停止也不會(huì)使電纜拉動(dòng)卷筒16反向轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出軸II在摩擦力矩的制動(dòng)作用下也不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，因此，卷筒16不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，卷繞好的電纜不會(huì)自動(dòng)放出。即在這種工作方式下，收纜時(shí)，柔性收纜；放纜時(shí)，輸出軸II轉(zhuǎn)速與輸出軸III轉(zhuǎn)速相等，電纜卷筒以恒張力N牛頓放纜；設(shè)備停下時(shí)，在摩擦盤的制動(dòng)作用下，卷繞好的電纜不會(huì)自動(dòng)放出。
[0084]第二種方式是供電電源電纜17的接入點(diǎn)在設(shè)備移動(dòng)行程的中點(diǎn)，如圖7所示。在這種情況下，無(wú)論設(shè)備朝哪個(gè)方向移動(dòng)，電纜卷筒總是受到讓其逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)收取電纜的主動(dòng)力矩，只有在設(shè)備停止移動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)4才會(huì)失電，電纜卷筒才會(huì)停止工作。當(dāng)設(shè)備處在如圖7所示的右端點(diǎn)時(shí)，如前所述調(diào)整好壓縮彈簧19的初始?jí)嚎s量后，電纜卷筒就可以開始工作。收纜時(shí)，如前所述正常收纜；放纜時(shí)，電纜拉力使卷筒16反向轉(zhuǎn)動(dòng)，而輸入軸I的轉(zhuǎn)速及方向都不變，因此根據(jù)式(D)，輸出軸II轉(zhuǎn)速加快，因?yàn)殡娎|拉力總是定值，電纜施加給卷筒16的力矩方向與收取電纜時(shí)也一樣，所以輸入軸1、輸出軸I1、輸出軸III的力矩仍符合式(C)。即在這種工作方式下，收纜時(shí)，柔性收纜；放纜時(shí)，輸出軸II加快轉(zhuǎn)動(dòng)，電纜卷筒以恒張力N牛頓放纜；設(shè)備停下時(shí)，在摩擦盤的制動(dòng)作用下，卷繞好的電纜不會(huì)自動(dòng)放出。
【權(quán)利要求】
1.可柔性收纜的恒張力式電纜卷筒裝置，包括卷筒，其特征在于，所述卷筒通過(guò)其卷筒軸傳動(dòng)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(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述行星差動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)軸線共線并且與卷筒軸平行，調(diào)速軸與箱體之間設(shè)有制動(dòng)機(jī)構(gòu)，制動(dòng)機(jī)構(gòu)包括固定裝配在調(diào)速軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦盤和沿軸向可移動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)裝配在調(diào)速軸上的移動(dòng)摩擦盤，移動(dòng)摩擦盤背向轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦盤的一側(cè)頂裝有壓縮彈簧，另外，移動(dòng)摩擦盤傳動(dòng)連接有用于驅(qū)使其沿調(diào)速軸的軸向移動(dòng)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括固定在箱體上的調(diào)節(jié)座和套在調(diào)節(jié)座上并與調(diào)節(jié)座形成絲杠螺母機(jī)構(gòu)的壓盤，卷筒的卷筒軸上止旋裝配有可沿其軸向活動(dòng)的活動(dòng)齒輪，活動(dòng)齒輪還傳動(dòng)連接有用于驅(qū)使其在卷筒軸上活動(dòng)以使其在卷筒工作時(shí)與壓盤上所設(shè)的輪齒嚙合的撥桿，行星差動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)其行星架與卷筒軸傳動(dòng)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可柔性收纜的恒張力式電纜卷筒裝置，其特征在于，所述行星架與卷筒同步傳動(dòng)連接在一起。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可柔性收纜的恒張力式電纜卷筒裝置，其特征在于，所述行星架與卷筒同向傳動(dòng)連接在一起。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可柔性收纜的恒張力式電纜卷筒裝置，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(guò)與所述齒輪同時(shí)嚙合的過(guò)渡齒輪同步同向的傳動(dòng)連接在一起。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可柔性收纜的恒張力式電纜卷筒裝置，其特征在于，箱體上還裝配有用于驅(qū)使壓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)手柄，壓縮彈簧頂裝在壓盤與移動(dòng)摩擦盤之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可柔性收纜的恒張力式電纜卷筒裝置，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)手柄通過(guò)齒輪與壓盤傳動(dòng)連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可柔性收纜的恒張力式電纜卷筒裝置，其特征在于，所述撥桿通過(guò)一個(gè)轉(zhuǎn)軸裝配在箱體上并且形成蹺蹺板結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的可柔性收纜的恒張力式電纜卷筒裝置，其特征在于，撥桿的內(nèi)端通過(guò)連桿連接有撥盤，撥桿通過(guò)撥盤來(lái)驅(qū)使活動(dòng)齒輪沿卷筒軸活動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的可柔性收纜的恒張力式電纜卷筒裝置，其特征在于，所述行星差動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括轉(zhuǎn)動(dòng)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(guò)齒輪傳動(dòng)連接，調(diào)節(jié)軸也通過(guò)齒輪與中間軸傳動(dòng)連接。
【文檔編號(hào)】B65H75/42GK103625995SQ201310683805
【公開日】2014年3月12日 申請(qǐng)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 申請(qǐng)人:華北水利水電大學(xué)