本發(fā)明涉及一種漸開線形助力插排機(jī)構(gòu)，適用于礦用快速檢修式隔爆型真空饋電開關(guān)及礦用快速檢修式磁力啟動器等電器設(shè)備中。

背景技術(shù)：

礦用快速檢修式隔爆型真空饋電開關(guān)中的真空接觸器模塊，以及快速檢修式磁力啟動器中的換向開關(guān)模塊——統(tǒng)一簡稱為電器模塊——具有三相進(jìn)線和三相出線，采用插接式結(jié)構(gòu)與固定在開關(guān)或啟動器殼體上的插座連接。即如圖1所示，電器模塊六個插板8組成的插排與電器殼體10上的六個插座9同時插接。如果其中任何一個插板8與插座9插接不緊，都會導(dǎo)致電器發(fā)熱出現(xiàn)故障。

為了保證插板與插座的插接緊密性，一般是在插座內(nèi)設(shè)置一個拉簧，當(dāng)插板插接在插座內(nèi)時，插座依靠拉簧的收縮彈力將插板壓緊。

這樣就需要使用較大的力將單個插板推入和拉出插座，并保證插板有一定的行程。因此導(dǎo)致了六個插板組成的插排與電器殼體上的六個插座同時插接拉開時，需要的推力或拉力很大，完全依靠人力很難同時完成插緊。

因此，除了在電器模塊上安裝滾輪置于電器殼體內(nèi)的滑道上，使電器模塊借助于滾輪在滑道上滑動省力外，還需設(shè)置助力機(jī)構(gòu)。通過使用助力機(jī)構(gòu)撥動固連在電器模塊上的平底移動件，將電器模塊推入或拉出電器殼體，完成插排與插座的同時插接拉開。

礦用快速檢修式隔爆型真空饋電開關(guān)和快速檢修式磁力啟動器中現(xiàn)有的助力機(jī)構(gòu)為圖2中A所示的圓柱形助力機(jī)構(gòu)。該助力機(jī)構(gòu)采用圓柱形助力凸輪4撥動固連在電器模塊上的平底移動件帶動電器模塊移動，推拉過程比較費力。

圖2中B和C給出了圓柱形助力機(jī)構(gòu)處于工作狀態(tài)下的力學(xué)分析圖。其中，F₁′為圓柱形助力機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的推拉力，F₂′為手對推拉桿施加的力；b為手施加力的力臂；a為產(chǎn)生的推拉力的力臂；β為圓柱形助力機(jī)構(gòu)推拉桿的展開角，β_max為圓柱形助力機(jī)構(gòu)推拉桿的最大展開角。

根據(jù)圖2中B和C可以知道，圓柱形助力機(jī)構(gòu)的增力比為：

。

由此可以得知，在圓柱形助力機(jī)構(gòu)的推拉桿撥動圓柱形助力凸輪帶動平底移動件移動的過程中，其增力比是隨著圓柱形助力機(jī)構(gòu)推拉桿展開角的變化而不斷變化的。

根據(jù)上述公式不難發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有圓柱形助力機(jī)構(gòu)具有的幾點不足。

1、由于增力比在不斷變化，使得手上施加的推拉力也在不斷變化，造成推拉過程不夠平穩(wěn)。

2、從圖2中B和C可以看出，在推拉過程中，圓柱形助力凸輪與平底移動件的接觸點也在發(fā)生著變化。隨著圓柱形助力機(jī)構(gòu)推拉桿的展開角不斷增大，圓柱形助力凸輪與平底移動件的接觸點會從凹槽的最里端向凹槽外端移動，產(chǎn)生橫向摩擦，使接觸面摩損。

因此，采用圓柱形助力機(jī)構(gòu)撥動電器模塊上的平底移動件，由于接觸點在變化，增力比也隨之變化，推力拉力不斷交替變化，使得不僅推拉過程十分費力，而且電器模塊的運行也不平穩(wěn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是克服現(xiàn)有助力機(jī)構(gòu)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，安裝操作方便，省力且能夠使電器模塊運行平穩(wěn)，避免橫向摩擦的漸開線形助力插排機(jī)構(gòu)。

本發(fā)明所述的漸開線形助力插排機(jī)構(gòu)是用來助力電器殼體內(nèi)的電器模塊滑動的。與現(xiàn)有技術(shù)相同，所述電器模塊通過其上安裝的滾輪置于電器殼體內(nèi)的滑道上，能夠沿滑道前后省力滑動。

與現(xiàn)有技術(shù)不同的是，本發(fā)明所述的漸開線形助力插排機(jī)構(gòu)包括：

一個漸開線形助力凸輪，在所述漸開線形助力凸輪的凸輪端兩側(cè)具有兩個對稱的漸開線形廓曲面；

一個推拉桿，所述推拉桿與漸開線形助力凸輪固定為一整體結(jié)構(gòu)，鉸接在所述電器殼體的滑道上；

一個平底移動件，所述平底移動件固接在所述電器模塊上，在所述平底移動件上設(shè)有一個凹槽形廓，所述凹槽形廓的兩側(cè)具有兩個平底承壓面，所述漸開線形助力凸輪的凸輪端置于所述凹槽形廓內(nèi)，兩個漸開線形廓曲面分別與所述平底移動件凹槽形廓內(nèi)的平底承壓面相接觸。

其中，最優(yōu)選地，本發(fā)明設(shè)計將所述漸開線形助力凸輪的中心線與推拉桿呈夾角α_max/2固定連接，所述α_max為推拉桿的最大展開角。

一般地，只要在電器殼體的任意一側(cè)滑道上安裝一套本發(fā)明上述漸開線形助力插排機(jī)構(gòu)，就可以達(dá)到比較省力地操作電器模塊平穩(wěn)移動的目的。但是根據(jù)實際使用需要，例如對于體積較大的電器開關(guān)，或者為了保證電器模塊沿滑道滑動的水平一致，以更好地保證所有插板與插座能完全同步插接或拉開，也可以考慮在所述電器殼體內(nèi)左右兩側(cè)滑道上對稱地分別安裝一套漸開線形助力插排機(jī)構(gòu)，通過同步撥動推拉桿進(jìn)行操作。

漸開線上任意一點的法線都與它的基圓相切，本發(fā)明的漸開線形助力插排機(jī)構(gòu)即是根據(jù)這一原理設(shè)計的。

當(dāng)撥動推拉桿轉(zhuǎn)動時，隨著推拉桿展開角的變化，與平底移動件凹槽形廓內(nèi)的平底承壓面相接觸的漸開線形廓曲面上的接觸點也是在不斷變化的。但是，無論漸開線形廓曲面上的接觸點變化到哪里，平底承壓面上該接觸點受到的漸開線形助力凸輪作用力的方向卻始終切于基圓，即沿著平行于滑道的方向，垂直于平底承壓面，所以在平底承壓面上的受力作用點固定不變。繼而，由于平底承壓面上的受力作用點固定不變，且作用力始終垂直于平底承壓面，所以垂直于滑道方向的作用力為零，即在平底承壓面上產(chǎn)生的摩擦力也為零，避免了橫向摩擦。

同時，由于漸開線形廓曲面與平底承壓面的作用力始終垂直于平底承壓面，本發(fā)明漸開線形助力插排機(jī)構(gòu)的增力比始終為定值，與推拉桿展開角無關(guān)。因此，在與現(xiàn)有圓柱形助力機(jī)構(gòu)同樣的安裝尺寸、同樣的行程條件下，本發(fā)明的漸開線形助力插排機(jī)構(gòu)的增力比恒大于等于圓柱形助力機(jī)構(gòu)的增力比，比現(xiàn)有助力機(jī)構(gòu)更為省力。進(jìn)而，由于本發(fā)明漸開線形助力插排機(jī)構(gòu)的增力比是恒定的，而圓柱形助力機(jī)構(gòu)的增力比是變化的，所以本發(fā)明的漸開線形助力插排機(jī)構(gòu)在推拉過程中更加平穩(wěn)。

本發(fā)明的漸開線形助力插排機(jī)構(gòu)適用于快速檢修式真空饋電開關(guān)及快速檢修式磁力啟動器等電器設(shè)備中。

附圖說明

圖1是電器設(shè)備中電器模塊的插排與電器殼體上插座插接的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是現(xiàn)有圓柱形助力機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及工作過程示意圖。

其中：A為推拉桿剛開始拉出時的狀態(tài)，B為任意狀態(tài)，C為推拉桿完全拉出時的狀態(tài)。

圖3是本發(fā)明漸開線形助力插排機(jī)構(gòu)的安裝結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明漸開線形助力插排機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及工作過程示意圖。

其中：A為推拉桿剛開始拉出時的狀態(tài)，B為任意狀態(tài)，C為推拉桿完全拉出時的狀態(tài)。

圖中：1—推拉桿，2—漸開線形助力凸輪，3—平底移動件，4—圓柱形助力凸輪，5—電器模塊，6—滾輪，7—滑道，8—插板，9—插座，10—電器殼體。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的具體實施方式作進(jìn)一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

如圖4中A所示，漸開線形助力插排機(jī)構(gòu)由一個推拉桿1、一個漸開線形助力凸輪2和一個平底移動件3構(gòu)成。所述推拉桿1與漸開線形助力凸輪2為一整體結(jié)構(gòu)，漸開線形助力凸輪2的中心線與推拉桿1呈夾角α_max/2固定連接。所述漸開線形助力凸輪2具有兩個對稱的漸開線形廓曲面I和II。所述平底移動件3具有一個凹槽形廓，所述凹槽形廓的兩側(cè)為兩個平底承壓面。所述漸開線形助力凸輪2的凸輪端置于所述凹槽形廓內(nèi)，兩個漸開線形廓曲面I和II分別與所述凹槽形廓內(nèi)的兩個平底承壓面相接觸。

圖3給出了漸開線形助力插排機(jī)構(gòu)的具體安裝結(jié)構(gòu)示意圖。推拉桿1與漸開線形助力凸輪2通過其連接點鉸接在電器殼體10內(nèi)的滑道7上，平底移動件3固定連接在電器模塊5上，電器模塊5通過其上安裝的滾輪6放置在電器殼體10內(nèi)的滑道7上。

用手撥動推拉桿1，推拉桿1帶動漸開線形助力凸輪2繞固定在滑道7上的鉸接中心轉(zhuǎn)動，漸開線形助力凸輪2再撥動平底移動件3，帶動與平底移動件固接的電器模塊5通過滾輪6沿滑道7做直線運動，實現(xiàn)電器模塊5的推進(jìn)或拉出運動，從而使設(shè)置在電器模塊5前端的由六個插板8組成的插排與電器殼體10上的六個插座9同時插接或拉開。

如圖3所示，此漸開線助力插排機(jī)構(gòu)在電器模塊5的左側(cè)與右側(cè)各安裝一套，對稱使用。

本發(fā)明的漸開線形助力插排機(jī)構(gòu)適用于礦用快速檢修式隔爆型真空饋電開關(guān)及礦用快速檢修式磁力啟動器中。

根據(jù)圖4中B給出的漸開線形助力插排機(jī)構(gòu)在任意工作狀態(tài)下的力學(xué)分析圖，可以推導(dǎo)出漸開線形助力插排機(jī)構(gòu)的增力比為：

。

式中：F₁為漸開線形助力插排機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的推拉力，F₂為手對推拉桿施加的力；b為手施加力的力臂；r為漸開線的基圓半徑。

從上述公式可以看出，漸開線形助力插排機(jī)構(gòu)的增力比是恒定的。

這是由于漸開線上任一點的法線都與它的基圓相切，漸開線形助力插排機(jī)構(gòu)通過漸開線形助力凸輪2的轉(zhuǎn)動將平底移動件3推進(jìn)與拉出的過程中，平底移動件3受到漸開線形助力凸輪2的作用力的方向始終切于基圓，垂直于平底移動件的承壓面。

因此，漸開線形助力凸輪2平行于平底移動件3承壓面的作用力始終為零，也就是漸開線形助力凸輪2轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的摩擦力為零，且受力作用點固定不變，從而減少了與平底移動件的橫向摩擦。

進(jìn)而，由于助力插排機(jī)構(gòu)的增力比為定值，就使得推拉桿的推拉過程更加平穩(wěn)。

而如背景技術(shù)中所述，現(xiàn)有圓柱形助力機(jī)構(gòu)如圖2中所示，其增力比為：

。

式中：F₁′為圓柱形助力機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的推拉力，F₂′為手對推拉桿施加的力；b為手施加力的力臂；a為產(chǎn)生的推拉力的力臂；β為圓柱形助力機(jī)構(gòu)推拉桿的展開角。

當(dāng)圖2與圖4具有相同的安裝條件時，則有：a=r/cosβ_max，其中β_max為圓柱形助力機(jī)構(gòu)推拉桿的最大展開角。

則：

。

增力比是隨著推拉桿展開角的變化而變化的。

同時，因為：

。

所以可以看出：

。

也就是說，漸開線形助力插排機(jī)構(gòu)的增力比恒大于等于圓柱形助力機(jī)構(gòu)的增力比。

具體地說，只有當(dāng)推拉桿處于剛好完全拉出的狀態(tài)時，漸開線形助力插排機(jī)構(gòu)與圓柱形助力機(jī)構(gòu)的增力比是相等的；而推拉桿處于其它任何位置時，漸開線形助力插排機(jī)構(gòu)的增力比都大于圓柱形助力機(jī)構(gòu)的增力比。

因此，本發(fā)明的漸開線形助力插排機(jī)構(gòu)比現(xiàn)有圓柱形助力機(jī)構(gòu)更為省力。

同時，漸開線形助力插排機(jī)構(gòu)的增力比恒定，圓柱形助力機(jī)構(gòu)的增力比變化，所以本發(fā)明的漸開線形助力插排機(jī)構(gòu)在推拉過程中更加平穩(wěn)。

為了保證推拉桿在推入和拉出的過程中，始終是由漸開線形凸輪的漸開線形廓曲面推動平底移動件，設(shè)計使?jié)u開線形凸輪的中心線與推拉桿呈夾角α_max/2固定連接。漸開線形凸輪上的兩條漸開線的起始點的夾角不做限定，以滿足強度要求為宜。當(dāng)推拉桿呈完全閉合狀態(tài)時，凸輪轉(zhuǎn)到最里端，由此可以作出凸輪的漸開線及凸輪的大徑。

經(jīng)上述力學(xué)分析可以看出，本發(fā)明的漸開線形助力插排機(jī)構(gòu)與現(xiàn)有圓柱形助力機(jī)構(gòu)在同樣的安裝尺寸、同樣的行程條件下，具有更為省力、平穩(wěn)且能避免橫向摩擦的優(yōu)點。