自张紧曳引装置的制作方法

本发明涉及机械传动的自张紧曳引装置，主要涉及实现对外输出大牵引力或者推拉力的自张紧曳引装置，其可以应用于众多牵引驱动场合，比如垂直起降类(比如起重机械、升降平台、电梯等)，以及水平牵引类(比如重型车辆的绞盘)，相当一部分液压缸所使用的场合，都能够以合理的形式代替液压缸来使用。

背景技术：

对于实现垂直或者水平牵引功能，现在都有比较成熟的技术解决方案，非机械式的实现形式是液压缸以及辅助的整个液压系统。而机械式垂直提升类的驱动结构主要分两大类：一是强制提升，主要有卷筒钢丝绳形式，即卷扬机，其多用在矿山机械，起重机械，吊车等。另外一种为链轮链条形式等，多用在手动葫芦和电动葫芦上。

另外，通过采用曳引技术实现载荷的提升，这种技术绝大多数用在电梯场合，由于电梯存量的巨大，所以这种技术显得尤其重要，在曳引技术中采用了如下装置：

1.差速滚筒

差速滚筒由两直径不同的卷筒组成，卷筒线速度的差异形成差动，并通过钢丝绳带动重物缓缓提升，精确平稳地将高速旋转运动转化为低速直线运动。它能放大位移以满足精密仪器的需要，或者几乎可以任意改变来满足特殊运动方程。

标准的差速卷筒机构由两个滚筒(D₁和D₂)、缆绳或者链组成。这条缆绳或者链的两端被固定，并且绕着滚筒顺时针缠绕，同时绕着另一滚筒逆时针缠绕。缆绳承载载荷的槽轮，并且当滚筒轴顺时针旋转时从D₁，上放松的缆绳将缠到D₂上，这将使槽轮升高一段距离：

滚筒在逆时针方向上受到一个不平衡转矩，

2.曳引机

曳引式电梯中的曳引机，是曳引驱动的动力。曳引钢丝绳通过曳引轮一端连接轿厢，一端连接对重装置。轿厢与对重装置的重力使曳引钢丝绳压紧在曳引轮槽内产生摩擦力。这样，电动机转动带动曳引轮转动，驱动钢丝绳，拖动轿厢和对重作相对运动。即轿厢上升，对重下降；对重上升，轿厢下降。于是，轿厢在井道中沿导轨上、下往复运行，电梯执行垂直运送任务。

轿厢与对重能作相对运动是靠曳引绳和曳引轮间的摩擦力来实现的。这种力就叫曳引力或驱动力。运行中电梯轿厢的载荷和轿厢的位置以及运行方向都在变化。为使电梯在各种情况下都有足够的曳引力，国家标准GB 7588-1995《电梯制造与安装安全规范》规定：

曳引条件必须满足：T₁/T₂·C₁·C₂≤e^fα

式中：T₁/T₂——为曳引轮两边的曳引绳较大静拉力与较小静拉力之比。

C₁——与加速度、减速度及电梯特殊安装情况有关的系数，一般称为动力系数

C₂——由于磨损导致曳引轮槽断面变化的影响系数(对半圆或切口槽：C₂＝1，对V型槽：C₂＝1.2)。

e^fα中，f为曳引绳在曳引槽中的当量摩擦系数，α为曳引绳在曳引导轮上的包角。e^fα称为曳引系数。它限定了T₁/T₂的比值，e^fα越大，则表明了T₁/T₂允许值和T₁-T₂允许值越大，也就表明电梯曳引能力越大。

3.钢丝绳传动

将两个并排布置的带槽的辊，用钢丝绳按一定的绕法连接，原理简图如图1所示。在图1中分别示出了包括分别包括具有不同直径的卷筒部分的并排布置的两个卷筒的差速曳引机构以及包括具有相同直径的两个卷筒的无差速曳引机构。

曳引机构的应用和具体原理详细信息可以参考：

专利申请号：201310098310.7《基于无级绳的升降系统以及具有这种升降系统的电梯和卷扬机》

专利申请号：201320540619.2《起重装置以及包括该起重装置的手拉葫芦》

专利申请号：201120501178.6《无级绳传动装置以及使用该无级绳传动装置的风力机》

现有技术中的问题

1、现有的最常见的推拉装置，液压缸系统，虽然技术成熟应用广泛，但是需要辅以复杂庞大的液压系统，泵站油箱，复杂的管路等等，再加上行程制约，以及日常针对液压系统的大量的保养以及维修等因素，在很多场合限制了液压缸形式的应用；也就导致了成本很大。在实现功能上，液压缸不能实现双向的等推力功能。

2、现有的卷扬机形式，因其固有的侧移问题，上行速度的微量变化以及磨损问题等，不能在精密传动中使用。

3、电梯形式的提升方式，由于其为了保证曳引力以及节省能耗，必须加上配重，而配重就必须在竖直空间中使用，所以这种传动形式不能实现非垂直方向的牵引。

本发明综合了钢丝绳曳引传动以及自张紧技术，结合一定的钢丝绳缠绕方式来形成一种牵引或者提升装置。

本发明使用钢丝绳作为绕性材料完成传动，可以随意按照实际工作情况需求调整牵引角度，无需加配重就能提供足够的曳引力完成驱动，同时本发明中的钢丝绳连接方式接近于闭合，能保证整个系统很好的稳定性和可靠性。

同时本发明经过优化，可以达到体积小、大速比、很快的电动反应速度等效果，在完成与液压缸一样的效果的同时，实现节省空间，简化结构，降低制造成本，节省日常维护费用等优点。

现有技术中已知的利用无级绳的牵引装置具有越来越广泛的用途，例如用于各类起重设备中，民用电梯、工矿业起重机等。而且，除了起降应用之外还可以用于水平牵引，例如高空作业中的空中物体 传递等。而现有的牵引装置的工作原理是，首先利用发马达发电，再利用电动机将电能转化成动能，通过大型复杂的减速设备等实现需要的动能，进而驱动牵引装置作业。

因此，现有技术中存在的问题是：在现有的牵引装置中，需要的减速设备结构复杂、占用空间大，且能量损失大，因而造成人工、成本、能源的大量消耗。

由此可见，急待提供一种改进的牵引装置以解决上述技术问题或至少改善本领域当前的使用境况。

技术实现要素：

根据以上情况，本发明的目的在于提供一种自张紧曳引装置。与液压缸的推动方式相比，根据本发明的自张紧曳引装置具有简单结构、实现双向等推力承重、无配重自张紧、节省空间和重量、维护简单、工作环境干净的优点，并且与电梯曳引的牵引形式相比，根据本发明的自张紧曳引装置具有通过闭合或者几乎闭合的绕性材料来完成牵引和紧固、可靠稳定、能够实现双向等推力承重、驱动机构能够任意放置、与外设备安装匹配性好、曳引能力强且不会存在打滑的可能性的优点。

本发明的目的通过如下提供的自张紧曳引装置来实现。

根据本发明的一种优选实施方式，提供一种自张紧曳引装置，自张紧曳引装置包括驱动机构、自张紧平衡机构和牵引执行机构；

驱动机构包括马达、减速器以及经由减速器通过马达驱动的无差速曳引机构；

其中无差速曳引机构包括并排布置的且具有相同直径的卷筒；

其中自张紧平衡机构包括：平衡轴，平衡轴包括同轴地安装到平衡轴并彼此独立转动的两个平衡导轮；一对第一张紧导轮；一对第二张紧导轮；以及线性轨道，线性轨道布置在所述一对第一张紧导轮以及所述一对第二张紧导轮之间，其中所述一对第一张紧导轮之间的镜像对称中心线和所述一对第二张紧导轮之间的镜像对称中心线与线 性轨道的纵向中心线重合；

其中平衡轴能够在所述一对第一张紧导轮之间以及所述一对第二张紧导轮之间的线性轨道中线性运动；

其中牵引执行机构具有承重接口；

其中来自无差速曳引机构的钢丝绳经过所述一对第一张紧导轮和平衡轴上的相应平衡导轮绕入牵引执行机构，其中来自牵引执行机构的钢丝绳经过所述一对第二张紧轮和平衡轴上的相应平衡导轮绕入无差速曳引机构，由此形成钢丝绳的闭合回路，其中来自无差速曳引机构的钢丝绳和来自牵引执行机构的钢丝绳分别卷绕在相应平衡导轮的相对外周侧上。

优选地，马达是外转子马达。

优选地，牵引执行机构包括配重。

优选地，牵引执行机构还包括滑轮组。

优选地，承重接口包括平台。

优选地，承重接口包括杆。

优选地，钢丝绳包括多根钢丝绳。

根据本发明的另一优选实施方式，提供一种自张紧曳引装置，自张紧曳引装置包括驱动机构、自张紧平衡机构和牵引执行机构；

驱动机构包括马达、减速器以及经由减速器通过马达驱动的差速曳引机构；

其中差速曳引机构包括并排布置的两个卷筒，两个卷筒分别包括具有不同直径的卷筒部分；

其中自张紧平衡机构包括：平衡轴，平衡轴包括同轴地安装到平衡轴并彼此独立转动的多个平衡导轮；成对的第一张紧导轮；成对的第二张紧导轮；以及线性轨道，布置在成对的第一张紧导轮以及成对的第二张紧导轮之间；其中所述成对的第一张紧导轮之间的镜像对称中心线和所述成对的第二张紧导轮之间的镜像对称中心线与线性轨道的纵向中心线重合；

其中平衡轴能够在所述成对的第一张紧导轮以及所述成对的第 二张紧导轮之间的线性轨道中线性运动；

其中牵引执行机构具有承重接口；

其中来自差速曳引机构的钢丝绳经过所述成对的第一张紧导轮和平衡轴上的相应平衡导轮绕入牵引执行机构，其中来自牵引执行机构的钢丝绳经过所述成对的第二张紧轮和平衡轴上的相应平衡导轮绕入差速曳引机构，由此形成钢丝绳的闭合回路，其中来自无差速曳引机构的钢丝绳和来自牵引执行机构的钢丝绳分别卷绕在相应平衡导轮的相对外周侧上。

优选地，马达是外转子马达。

优选地，牵引执行机构包括配重。

优选地，牵引执行机构还包括滑轮组。

优选地，承重接口包括平台。

优选地，承重接口包括杆。

优选地，钢丝绳包括多根钢丝绳。

本发明的其他特征和优点将从以下详细描述中变得清楚。

附图说明

只通过例子，随后将参考附图更完整地描述本发明的优选实施方式，附图中：

图1A是采用钢丝绳技术的无差速滚筒传动的视图；

图1B是采用钢丝绳技术的差速滚筒传动的视图；

图2是根据本发明的一种实施方式的自张紧曳引装置的总体视图，该自张紧曳引装置包括无差速曳引机构；

图3是根据本发明的优选实施方式的自张紧曳引装置的曳引机构和自张紧平衡机构的视图；

图4根据本发明的另一实施方式的自张紧曳引装置的总体视图，该自张紧曳引装置包括差速曳引机构；以及

图5是根据本发明的所述另一实施方式的自张紧曳引装置的曳引机构和自张紧平衡机构的视图。

具体实施方式

图2是根据本发明的一种实施方式的自张紧曳引装置的总体视图，该自张紧曳引装置包括无差速曳引机构13。

如图2所示，自张紧曳引装置主要包括三个机构，分别为驱动机构10、自张紧平衡机构20和牵引执行机构30。驱动机构10包括马达11、减速器12(或者减速马达)和无差速曳引机构13。无差速曳引机构13包括并排布置的且具有相同直径的两个卷筒14。

通过曳引的基本原理可知，无差速曳引机构13可以驱动两边钢丝绳有一定差值的载荷运动，为了保证张力差值在一定范围内(更容易满足曳引条件)，无差速曳引机构13后面的是自张紧平衡机构20。

如图2所示，自张紧平衡机构20包括平衡轴25，其中平衡轴25包括同轴地安装到平衡轴25并彼此独立转动的两个平衡导轮24A、24B。自张紧平衡机构20还包括一对第一张紧导轮21、一对第二张紧导轮22以及线性轨道23，其中所述一对第一张紧导轮21和所述一对第二张紧导轮22相对于平衡轴25镜像对称。

线性轨道23布置在所述一对第一张紧导轮21以及所述一对第二张紧导轮22之间。所述一对第一张紧导轮21之间的镜像对称中心线和所述一对第二张紧导轮23之间的镜像对称中心线与线性轨道23的纵向中心线重合。平衡轴25能够在所述一对第一张紧导轮21之间以及所述一对第二张紧导轮22之间的线性轨道23中线性运动。

自张紧平衡机构20的主要作用是当系统带动重物上升时，在上边钢丝绳张紧的同时，平衡轮拉紧下面松边的钢丝绳，使上下钢丝绳的张紧力保持一定的张紧力关系，以满足驱动机构中同径辊和钢丝绳之间的曳引力要求，即利用了系统内部的张力完成张紧。

牵引执行机构30处于自张紧平衡机构20之后，是直接和重物负载相连的装置，牵引重物上下或者前后左右运动，有时为了使用较细的钢丝绳便于结构设计，在此处可以增加滑轮组。

此实施方式中，在一定工作情况下，为了更加节省空间，在驱动 机构10处，可以直接选用外转子马达。

在根据本发明的优选实施方式中，无差速曳引机构13的具体形式为图1中所示的无差速滚筒传动方式，即包括具有相同直径的两个滚筒14。

自张紧平衡机构30使得两边钢丝绳反绕过平衡轴25上的相应平衡导轮24A、24B，能够自动完成松边钢丝绳(非牵引载荷的一侧)的张紧，更好地满足无差速曳引机构13的最大需求。

图3是根据本发明的优选实施方式的自张紧曳引装置的无差速曳机构13和自张紧平衡机构30的视图。

如图3中的更具体的视图所示，来自无差速曳引机构13的钢丝绳经过所述一对第一张紧导轮21和平衡轴25上的相应平衡导轮24A绕入牵引执行机构30，其中来自牵引执行机构30的钢丝绳经过所述一对第二张紧轮22和平衡轴25上的相应平衡导轮24B绕入无差速曳引机构13，由此形成钢丝绳的闭合回路，其中来自无差速曳引机构13的钢丝绳和来自牵引执行机构30的钢丝绳分别卷绕在相应平衡导轮24A、24B的相对外周侧上。

在牵引执行机构40中，在承重接口32处可以是平台，也可以是类似于液压缸杆的伸出杆。

当需要牵引或者推拉的载荷运行方向为垂直于地面的时候，在图2中的31处可以选择加或者不加配重，以实现更加节能的效果。

图4根据本发明的另一实施方式的自张紧曳引装置的总体视图，该自张紧曳引装置包括差速曳引机构。

如图4所示，自张紧曳引装置主要包括三个机构，分别为驱动机构100、自张紧平衡机构2002和牵引执行机构300。驱动机构100包括马达101、减速器102(或者减速马达)和差速曳引机构103。差速曳引机构103包括并排布置的两个卷筒104。两个卷筒104分别包括具有不同直径的卷筒部分。在图4所示的实施方式中，差速曳引机构103所采用的钢丝绳是无极绳。

通过曳引的基本原理可知，差速曳引机构103可以驱动两边钢丝 绳有一定差值的载荷运动，为了保证张力差值在一定范围内(更容易满足曳引条件)，差速曳引机构103后面的是自张紧平衡机构200。

如图4所示，自张紧平衡机构200包括平衡轴205，其中平衡轴205包括同轴地安装到平衡轴205并彼此独立转动的多个平衡导轮204A-204D。自张紧平衡机构200还包括多个成对的第一张紧导轮201、多个成对的第二张紧导轮202以及线性轨道203，其中多个成对的第一张紧导轮201和多个成对的第二张紧导轮202相对于平衡轴205镜像对称。

线性轨道203布置在所述多个成对的第一张紧导轮201以及所述多个成对的第二张紧导轮202之间。所述多个成对的第一张紧导轮201之间的镜像对称中心线和所述多个成对的第二张紧导轮202之间的镜像对称中心线与线性轨道203的纵向中心线重合。平衡轴205能够在所述多个成对的第一张紧导轮201之间以及所述多个成对的第二张紧导轮202之间的线性轨道203中线性运动。

自张紧平衡机构200的主要作用是当系统带动重物上升时，在上边钢丝绳张紧的同时，平衡轮拉紧下面松边的钢丝绳，使上下钢丝绳的张紧力保持一定的张紧力关系，以满足驱动机构中不同径辊和钢丝绳之间的曳引力要求，即利用了系统内部的张力完成张紧。

牵引执行机构300处于自张紧平衡机构200之后，是直接和重物负载相连的装置，牵引重物上下或者前后左右运动，有时为了使用较细的钢丝绳便于结构设计，在此处可以增加滑轮组。

此实施方式中，在一定工作情况下，为了更加节省空间，在驱动机构100处，可以直接选用外转子马达。

在根据本发明的优选实施方式中，差速曳引机构103的具体形式为图1B中所示的差速滚筒传动方式，即包括并排布置的两个卷筒104，且两个卷筒104分别包括具有不同直径的卷筒部分。

自张紧平衡机构200使得两边钢丝绳反绕过平衡轴205上的相应平衡导轮204A-204D，能够自动完成松边钢丝绳(非牵引载荷的一侧)的张紧，更好地满足曳引机构的最大需求。

图5是根据本发明的优选实施方式的自张紧曳引装置的差速曳引机构103和自张紧平衡机构200的视图。

如图5中的更具体的视图所示，来自差速曳引机构103的钢丝绳经过所述成对的第一张紧导轮201和平衡轴上的相应平衡导轮204A-D绕入牵引执行机构300，其中来自牵引执行机构300的钢丝绳经过所述成对的第二张紧轮202和平衡轴205上的相应平衡导轮204A-D绕入无差速曳引机构，由此形成钢丝绳的闭合回路，其中来自差速曳引机构103的钢丝绳和来自牵引执行机构300的钢丝绳分别卷绕在相应平衡导轮204A-D的相对外周侧上。

在牵引执行机构300中，在承重接口302处可以是平台，也可以是类似于液压缸杆的伸出杆。

当需要牵引或者推拉的载荷运行方向为垂直于地面的时候，可以选择加或者不加配重，以实现更加节能的效果。

与液压缸的推动方式相比，根据本发明的自张紧曳引装置具有简单结构、实现双向等推力承重、无配重自张紧、节省空间和重量、维护简单、工作环境干净的优点，并且与电梯曳引的牵引形式相比，根据本发明的自张紧曳引装置具有通过闭合或者几乎闭合的绕性材料来完成牵引和紧固、可靠稳定、能够实现双向等推力承重、驱动机构能够任意放置、与外设备安装匹配性好、曳引能力强且不会存在打滑的可能性的优点。

本发明的多种实施方式的以上描述出于描述的目的提供给相关领域的一个普通技术人员。不意图将本发明排他或局限于单个公开的实施方式。如上所述，以上教导的领域中的普通技术人员将明白本发明的多种替代和变型。因此，虽然具体描述了一些替代实施方式，本领域普通技术人员将明白或相对容易地开发其他实施方式。本发明旨在包括这里描述的本发明的所有替代、改型和变型，以及落入以上描述的本发明的精神和范围内的其他实施方式。