一种可平衡渐变重力的卷扬机构的制作方法

本实用新型涉及工程机械领域，尤其涉及一种可平衡渐变重力的卷扬机构。

背景技术：

卷扬机的工作原理，通过设置两个不同直径的辊筒，根据力的平衡，平衡装置即可用较小的力使重物发生位移，同时由于卷扬轮的存在，重物的移动方式也不再局限于水平或者竖直，可以借助轨道实现坡度移动。其问题也比较明显，如图5分别表示了现有技术提供的卷扬轮开始工作和稳定工作状态下的受力分析，根据二力平衡，可以得出在图2所示的卷扬轮开始工作时，力学平衡式为F*R1=G*R2；而处在图三所示的卷扬轮稳定工作的状态时，由于索具的重力也加入其中导致两端受力不平衡，其力学表达式F*R1<(G+Δg)R2，这种不平衡的受力就会影响重物的运动，为了保持重物的正常运动就需要额外增加动力。

其中F为平衡装置输出的恒定拉力，R1、R2均为卷扬轮辊筒半径，G为重物的重力，Δg为索具所产生的重力增量。

公开于2014年11月19日，公开号为CN104150386A的题为“变径式辊筒、节能卷扬机构、提斗型搅拌站及控制方法”的中国实用新型专利披露了一种用于提斗型搅拌站的节能卷扬机构，其原理是通过三根不同直径的辊筒来实现，第一辊筒不与其他两根辊筒共轴，在工作时，第一辊筒作用是在瞬间启动时最大程度的减少电机的扭矩及功率值，第二辊筒作用是加速，第三滚筒作用是刹车以及减小电流保护电机，该专利主要是为了解决提斗型搅拌站出现的瞬时启动对设备的损伤，虽然也能在一定程度上平衡重力。但是在稳定运行过程中的重力是呈线性增加的，而上述方法只是换了一个大半径的辊筒，并不能很好地平衡逐渐增加或减少的重力。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型的目的是提出一种可平衡渐变重力的卷扬结构，其能够平衡稳定运行过程中线性增长的重力，使系统受力平衡，减少手动推力的作用。

为实现上述目的，本实用新型提出了一种可平衡渐变重力的卷扬机构，包括安装在卷扬机内的卷扬轮以及通过绳索连接于卷扬轮两端的平衡装置及重物，所述卷扬轮是由一个圆台和一个直径小于圆台小半径面的圆柱体在圆台小半径面组合而成，圆台和圆柱体的轴相重合，并且卷扬轮水平安装。

可选地，所述平衡装置通过绳索与卷扬轮的圆台部位连接，绕线方向是从圆台小半径面至圆台下端面。

可选地，所述重物通过绳索与卷扬轮的圆柱一端连接，卷绳方向由靠近圆台一端向外。

可选地，所述平衡装置是提供恒定拉力的，拉力大小取决于重物的重力。

在一优选或可选实施例中，所述卷扬轮的两个辊筒直径和相对应的绳槽圈数，均根据在所述平衡装置的工作周期内。

基于上述技术方案，本实用新型至少具有以下有益效果：

1、卷扬轮两部分的绕绳方向相同，从而保证了在使用中两根绳索之间始终有一段间距，避免了应力集中导致的卷扬轮使用寿命减少。

2、减少能源消耗，节能环保。通过结构上的变化平衡了过程中产生的渐变重力，减少了增加动力带来的能源消耗，更加节能环保。

3、减少成本。卷扬机平衡了稳定运行过程中产生的渐变重力，从而不需额外增加动力保证平衡，从而减少了成本。

4、方便推广。能很快从现有技术改进至该实用新型，同时可以不改变现有工作流程、工作习惯，因此推广成本低。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1为该实用新型提供的卷扬机构示意图。

图2为现有技术的卷扬机构开始工作前的状态图。

图3为现有技术的卷扬机构稳定工作的状态图。

图4是依据本实用新型的最优实施例的卷扬机构稳定工作状态图。

图5现有技术提供的卷扬机构受力分析图。

图6本实用新型提供的可平衡渐变重力卷扬机的受力分析图。

附图中：

1-平衡装置；2-第一绳索；3-卷扬轮；4-第二绳索；5-重物；6-索具。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“径向”、“水平”、“竖直”、“前”、“后”、“底”、“顶”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1

一种可平衡渐变重力的卷扬机构，包括卷扬机，平衡装置，第一绳索，第二绳索，所述第一绳索一端在卷扬机一端上缠绕，第一绳索另一端连接平衡装置，所述第二绳索一端在卷扬轮另一端缠绕，第二绳索另一端用于提升重物。其中卷扬轮3是一体成型的，其形状可看做由剖面形状为三级阶梯状的圆台和一个直径小于圆台小直径面的圆柱体于圆台小直径面组合而成，二者中轴相重合。

本实施例为较优实施例，相比起现有技术，剖面形状为阶梯状的辊筒可以实现半径的阶梯式变化，对渐变重力有一定平衡效果，而且每级阶梯都是水平的，收、放绳更不容易出现乱绳、咬绳的现象，另外本装置的动力装置是平衡装置，所述平衡装置1是提供恒定拉力的装置，如弹簧平衡器等，其使用过程是：开始提升时，平衡装置1将绳索2收回并通过绳索经卷扬轮对重物施加一个恒定的拉力，绳索2不断收回平衡装置，卷扬轮也随之转动，与重物连接第二绳索4在圆柱上缠绕，重物得到提升；梯级圆台的设置时为了保证提升重物5过程中，半径是在增大的，另外重物5还连接有索具6，索具6是一端连接在固定面如墙面等，另一端连接重物的绳索，为了防止重物松脱造成意外损失的部件，在使用中不承力，由于未设置收绳机构所以索具6的重量会随重物5的提升而慢慢增加到重物5上，导致重物5上升速度逐渐变慢，卷扬轮3旋转一段时间后，与平衡装置1连接的绳索2开始在旋转半径更大的一级台阶绕绳，由力学平衡：F*R1=G*R2（其中F为恒定拉力，R1为拉力所绕的圆筒半径，G为重物重力，R2为重物绳索所绕圆筒半径）平衡装置1所绕圆筒半径增加，会平衡增加在重物5上索具6的质量，当重物5与索具6质量继续增加一段时间，平衡装置1连接的第一绳索2便进入下一个绕绳半径更大的阶梯，从而实现对渐变重力的平衡。

实施例2

如图4所示，一种可平衡渐变重力的卷扬机构，包括卷扬机，平衡装置，第一绳索，第二绳索，所述第一绳索一端在卷扬机一端上缠绕，第一绳索另一端连接平衡装置，所述第二绳索一端在卷扬轮另一端缠绕，第二绳索另一端用于提升重物。所述辊筒可看做一个圆台和一个直径小于圆台小半径面的圆柱体在圆台小半径面组合而成。所述卷扬轮表面设置有轴线与卷扬轮轴线重合的螺旋状绳槽，绳槽一方面可以容纳缠绕在卷扬轮上的绳索，另一方面，螺旋状的绳槽可以有效引导绳索绕卷扬轮缠绕而不发生乱绳，在本实施例中，位于圆台上的绳槽还可以防止绳索在坡度平面发生松动。

本实用新型打破常规的等径卷扬轮，将卷扬轮接近平衡装置一侧的大辊筒设置为圆台，由于所有平行于圆台底面的平面自上而下其半径是在线性变化的，根据图6的受力分析可以看出，力的表达式为F*(R1+Δr)=(G+Δg)*R2，其中，R1、R2-半径；G-重物的重力；H0-索具未对绳索施加额外重力时重物相对于地面的高度；H1索具对绳索施加额外重力时相对于地面的高度；ΔR-半径增量；Δg-重力增量。由此可见两边同时增加一个线性增大的增量，所以实现了平衡，为达到上述效果，其绕绳方向由圆台的小半径面向大半径面缠绕，提升时，绳索从小半径面开始缠满整个圆台部分，该过程中缠绕半径逐渐增大。

在提升重物时，平衡装置1将绕满卷扬轮圆台一端的绳索2收回并通过绳索施加一个恒定的拉力，绳索2被抽走带动卷扬轮3转动，也带动在卷扬轮3圆台部的绳索4开始缠绕，重物也随之提升，圆台的侧面是有坡度的，绳索2在上面缠绕的缠绕半径也会逐渐增大，根据力学平衡，逐渐增加的半径与逐渐增加的索具6质量带来的力的变化相互抵消，从而实现了平衡，由于绳索在圆台的坡面上缠绕的半径是线性增加的，索具6增加到重物5上的质量也是线性增加的，二者可以实现动态平衡，宏观表现为重物在提升过程中速度一致，提升过程平稳。

本实施例为最佳实施例，一方面，利用圆台坡面实现第一绳索在缠绕的过程中缠绕半径线性变化，线性变化的半径与索具在运动过程中加在重物上的力实现动态平衡，从而使重物在升降过程中更加平稳，实施例1的中的第一绳索缠绕半径是段落式变化的，所以重物在升降过程中不是均速的；另一方面，第一绳索、第二绳索分别置于两个卷扬轮两端，受力均匀，更加耐用，相比起实施例1其提升过程更加平稳有更高的适用范围，是最佳的实施方式。

最后，需要说明的是，应当理解本实用新型所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

除非另有限定，用在本说明书中的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属的领域熟练的技术人员所通常理解的意义相同的意义。