专利名称：基于离心力驱动的管内设备牵引装置的制作方法
技术领域：
本发明主要涉及到牵引装置的设计领域，特指一种用于牵引各种管内设备在一定 直径范围的管道内移动的装置。
背景技术：
随着经济和社会的发展，采用专用仪器对各种地下预埋的管道进行检测、维修、测 量等工作越来越显得重要。目前，国内、外常用的驱动管道内各种设备的方法，是通过预先 在管道内穿引绳索，通过拉扯绳索来拉动管内装置在管道内部移动，或者通过各种轮式、腿 式小型机器人来通过摩擦力驱动管内装置在管道内部移动，完成各种管内检测与测量等任 务。当采用绳索直接拉扯管内装置时，如果管道过长或者弯道过多，则绳索与管道内壁间的 摩擦力将增大到无法接受的程度；而采用轮式、腿式小型机器人牵引管内设备时，由于管道 内径限制，使得车轮或机械腿与管道内壁的摩擦牵引力非常有限，当管道中残存有水、泥浆 等杂质时，更容易造成牵弓I装置对管内设备牵弓I失败。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一 种结构简单紧凑、成本低廉、工作稳定可靠、适用范围广的基于离心力驱动的管内设备牵引
直O为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案
一种基于离心力驱动的管内设备牵引装置，其特征在于包括套设于管道内的支架以 及固定于支架上的离心力产生机构和运动锁止机构，所述离心力产生机构包括驱动电机以 及通过传动机构与驱动电机输出端相连的一套以上的偏心块转动组件，所述运动锁止机构 包括调节电机以及沿着管道的圆周方向固定于机架上的四组以上连杆组件，所述连杆组件 包括丝杆固定座、丝杆、浮动摇杆座、浮动摇杆、连杆、一个以上的楔块、固定摇杆以及固定 摇杆座，所述丝杆的两端分别套设于固定摇杆座和丝杆固定座上，所述浮动摇杆座通过螺 纹配合套设于丝杆上，所述固定摇杆的一端铰接于固定摇杆座上，所述固定摇杆的另一端 通过连杆与浮动摇杆的一端相连，所述浮动摇杆的另一端铰接于浮动摇杆座上，所述楔块 固定于连杆上，所述所有连杆组件中的丝杆均朝一个方向转动时，相邻连杆组件中浮动摇 杆座的运动方向相反，所述调节电机的输出端通过第二传动机构与所有连杆组件中的丝杆 相连。作为本发明的进一步改进
所述偏心块转动组件包括偏心块转轴和固定于偏心块转轴上的偏心块，所述传动机构 为成对设置且相互啮合的主动锥齿轮和从动锥齿轮，所述从动锥齿轮固定于偏心块转轴的 一端，所述主动锥齿轮固定于驱动电机的输出端。所述第二传动机构包括与调节电机输出端相连的主动调节齿轮以及安装于每个 丝杆上的从动调节齿轮。
与现有技术相比，本发明的优点在于
1.本发明为针对各种预埋管道内部狭小的空间，所设计的一种基于高频离心惯性力驱 动的设备牵引装置，通过运动锁止装置防止设备牵引装置倒退，调整运动锁止装置的空间 位置实现牵引力方向变换，并适应不同直径的管道，最终在管内产生足够的牵引力。本发明 通过简单地控制调节电机，即可控制离心牵引离的作用效果，实现牵引装置的前进和倒退 牵引动作；
2.本发明在进行前进驱动时，整个装置无需与管壁接触来获得牵引力，不会对管壁产 生破坏作用，因此不受管内杂质的影响；
3.本发明的运动锁止装置可以方便地调整，适应不同管道内径；
4.本发明通过基于楔块摩擦的运动锁止装置，理论上可以完全防止牵引装置后退，具 有高的可靠性，从而有效地提高牵引驱动运动效果。该牵引装置的上述优点使其工作过程 中安全、可靠，具有很强的可移植性、实用性和适应性。
图1是本发明的结构示意图。图例说明
1、支架；21、从动锥齿轮；22、偏心块；23、主动锥齿轮；24、偏心块转轴；25、驱动电机； 3、连杆组件；31、丝杆固定座；32、丝杆；33、浮动摇杆座；34、浮动摇杆；35、连杆；36、楔块； 37、固定摇杆；38、固定摇杆座；4、调节电机；5、第二传动机构；51、从动调节齿轮；52、主动 调节齿轮。
具体实施例方式以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。如图1所示，本发明的基于离心力驱动的管内设备牵引装置，包括套设于管道内 的支架1以及固定于支架1上的离心力产生机构和运动锁止机构，离心力产生机构包括驱 动电机25以及通过传动机构与驱动电机25输出端相连的一套以上的偏心块转动组件，偏 心块转动组件包括偏心块转轴24和固定于偏心块转轴24上的偏心块22，传动机构为成对 设置且相互啮合的主动锥齿轮23和从动锥齿轮21，从动锥齿轮21固定于偏心块转轴24的 一端，主动锥齿轮23固定于驱动电机25的输出端。本实施例中，将驱动电机25和偏心块 转轴24均安装在支架1的内部，以确保主动锥齿轮23和从动锥齿轮21正确啮合，且保证 驱动电机25的轴线与支架1的轴线重合。本实施例中包括呈对称布置的两套偏心块转动 组件，便于实现径向方向的动平衡。由此，构成支架1内部的离心力产生机构，离心力产生 机构通过偏心块22在驱动电机25驱动下转动时，将产生方向按一定规律变化、大小与转速 成正比的离心力作为牵引力。即当驱动电机25转动时，带动偏心块22绕偏心块转轴24转 动，由此产生绕偏心块转轴24转动的离心力。偏心块22高速转动时，将产生一个绕其转动 轴线周期性变化的离心力，当离心力的方向与前进方向夹角小于90°时，离心力即可作为 前进驱动力，当离心力的方向与前进方向夹角大于90°时，离心力可作为后退驱动力。本发明中运动锁止机构包括调节电机4以及沿着管道的圆周方向等间距、均勻固 定于机架1上的四组以上连杆组件3，连杆组件3包括丝杆固定座31、丝杆32、浮动摇杆座33、浮动摇杆34、连杆35、一个以上的楔块36、固定摇杆37以及固定摇杆座38，丝杆32的 两端分别套设于固定摇杆座38和丝杆固定座31上，浮动摇杆座33通过螺纹配合套设于丝 杆32上，固定摇杆37的一端铰接于固定摇杆座38上，固定摇杆37的另一端通过连杆35 与浮动摇杆34的一端相连，浮动摇杆34的另一端铰接于浮动摇杆座33上，楔块36固定于 连杆35上，楔块36的数量较多时，能够增强楔紧效果。因为所有浮动摇杆座33在丝杆32 上的位置相同，那么沿着管道的圆周方向处于对称位置处的两个连杆组件3中楔块36的楔 紧方向将相反。当所有连杆组件3中的丝杆32均朝一个方向转动时，相邻两个连杆组件3 中浮动摇杆座33的运动方向相反，可以保证其中一个连杆组件3的楔块36与管道内壁接 触产生楔紧效果，而另一个的楔块36则不会与管道内壁接触配合。调节电机4的输出端通 过第二传动机构5与所有连杆组件3中的丝杆32相连。通过调节不同楔块36与管道内 壁的间隙，来达到不同的楔紧作用效果，从而约束离心力对牵引装置运动方向。在本实施例 中，为了达到上述效果，直接将相邻两个连杆组件3的安装方向设置为相反就可以实现，即 其中一个连杆组件3中的固定摇杆座38安装于支架1的左端，同时将相邻一个连杆组件3 中的丝杆固定座31安装于支架1的左端。本实施例中，第二传动机构5包括与调节电机4输出端相连的主动调节齿轮52以 及安装于每个丝杆32上的从动调节齿轮51。本实施例中，所有的从动调节齿轮51均位于 机架1的同一侧，调节电机4安装于机架1的内部，并保证二者轴线重合，将主动调节齿轮 52安装在调节电机4的输出轴上，确保主动调节齿轮52与所有从动调节齿轮51正确啮合。 当调节电机4转动时，将通过主动调节齿轮52驱动所有从动调节齿轮51同向转动。调节 电机4通过主动调节齿轮52、从动调节齿轮51带动丝杆32转动，驱动与丝杆32配合的浮 动摇杆座33移动，从而带动连杆组件变形，调节连杆35与支架1轴线间的距离，达到适应 不同管道内径的目的。工作原理参见图1，设所有丝杆32均为右旋，设支架1的轴线从左向右为正方 向。当调节电机4带动所有丝杆32正向转动时，沿着管道的圆周方向处于对称位置处的两 个连杆组件3中一个浮动摇杆座33正向移动，而另一个浮动摇杆座33反向移动；由此一个 连杆35将缩回而靠近支架1，而另一个连杆35伸开而远离支架1，由此其中一个连杆35上 的楔块36将远离管道的内壁，另一个连杆35上的楔块36接近管道内壁。当驱动电机25 带动偏心块22运动而产生的离心力与支架1轴线正向夹角小于90°时，楔块36不起作用， 离心力带动牵引装置向右侧前进；当离心力与支架1轴线正向夹角大于90°时，楔块36起 楔紧作用，防止牵引装置向左侧运动。同理，当调节电机4带动所有丝杆32反向转动时，上 述起到楔紧作用的楔块36正好相反，此时若驱动电机25带动偏心块22转动，则产生的离 心将使牵引装置向左侧运动。以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例， 凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的 普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护 范围。
权利要求
一种基于离心力驱动的管内设备牵引装置，其特征在于包括套设于管道内的支架(1)以及固定于支架(1)上的离心力产生机构和运动锁止机构，所述离心力产生机构包括驱动电机(25)以及通过传动机构与驱动电机(25)输出端相连的一套以上的偏心块转动组件，所述运动锁止机构包括调节电机(4)以及沿着管道的圆周方向固定于机架(1)上的四组以上连杆组件(3)，所述连杆组件(3)包括丝杆固定座(31)、丝杆(32)、浮动摇杆座(33)、浮动摇杆(34)、连杆(35)、一个以上的楔块(36)、固定摇杆(37)以及固定摇杆座(38)，所述丝杆(32)的两端分别套设于固定摇杆座(38)和丝杆固定座(31)上，所述浮动摇杆座(33)通过螺纹配合套设于丝杆(32)上，所述固定摇杆(37)的一端铰接于固定摇杆座(38)上，所述固定摇杆(37)的另一端通过连杆(35)与浮动摇杆(34)的一端相连，所述浮动摇杆(34)的另一端铰接于浮动摇杆座(33)上，所述楔块(36)固定于连杆(35)上，所述所有连杆组件(3)中的丝杆(32)均朝一个方向转动时，相邻连杆组件(3)中浮动摇杆座(33)的运动方向相反，所述调节电机(4)的输出端通过第二传动机构(5)与所有连杆组件(3)中的丝杆(32)相连。
2.根据权利要求1所述的基于离心力驱动的管内设备牵引装置，其特征在于所述偏 心块转动组件包括偏心块转轴(24)和固定于偏心块转轴(24)上的偏心块(22)，所述传动 机构为成对设置且相互啮合的主动锥齿轮(23)和从动锥齿轮(21)，所述从动锥齿轮(21) 固定于偏心块转轴(24)的一端，所述主动锥齿轮(23)固定于驱动电机(25)的输出端。
3.根据权利要求1或2所述的基于离心力驱动的管内设备牵引装置，其特征在于所 述第二传动机构(5)包括与调节电机(4)输出端相连的主动调节齿轮(52)以及安装于每个 丝杆(32)上的从动调节齿轮(51)。
全文摘要
一种基于离心力驱动的管内设备牵引装置，包括套设于管道内的支架、离心力产生机构和运动锁止机构，离心力产生机构包括驱动电机和一套以上的偏心块转动组件，运动锁止机构包括调节电机以及沿着管道的圆周方向固定于机架上的四组以上连杆组件，连杆组件中丝杆的两端分别套设于固定摇杆座和丝杆固定座上，浮动摇杆座通过螺纹配合套设于丝杆上，固定摇杆的一端铰接于固定摇杆座上，固定摇杆的另一端通过连杆与浮动摇杆的一端相连，浮动摇杆的另一端铰接于浮动摇杆座上，楔块固定于连杆上，所有连杆组件中的丝杆均朝一个方向转动时，相邻连杆组件中浮动摇杆座的运动方向相反。本发明具有结构简单紧凑、成本低廉、工作稳定可靠、适用范围广等优点。
文档编号F16L55/30GK101915338SQ201010248329
公开日2010年12月15日 申请日期2010年8月9日 优先权日2010年8月9日
发明者徐小军, 徐海军, 易声耀, 李明宇, 潘存云, 高富东 申请人:中国人民解放军国防科学技术大学