杆绳传动机构及具有传动机构的设备的制作方法

本发明属于传动，具体涉及一种杆绳传动机构及具有传动机构的设备。

背景技术：

1、绳传动、链传动、同步带传动等公知的传动技术在普通传动系统、输送系统、运输系统及重力储能系统等领域应用广泛。

2、绳传动靠绳轮轮槽与紧绕其上的绳索之间的摩擦力来传递动力。绳的成本远低于链和带，尤其是远距离、大功率传动时更显优越；传动平稳，噪声低，抗拉强度高，维护费用低，但是，存在打滑现象，所需张紧力较大，传动效率偏低。绳轮直径与牵引索直径比例要求使得绳轮及其支撑和张紧机构尺寸较大，在同样线速度限制条件下，因绳轮周长较长，要求较低的转速，相对高转速的电机需要变速器的配合，这会增加成本、加大能耗。

3、链传动依靠链条与链轮啮合传动，结构紧凑，传动准确，不会出现打滑现象，所需张紧力小，传动效率高；但是，多边形效应使得传荷载过程中链节上受力点瞬时运动速度不相等，传力不平稳，容易引起振动、冲击、噪声，进而出现铰链磨损、节距变大、链条脱落的情况，减小振动需要降低转速；砂石、盐雾等异物进入容易损坏链条，清洁、紧固、润滑等维护作业成本较高。相对于滚子链，传动更平稳的齿形链结构复杂、难于制造、价格较高、容易磨损。

4、同步带传动依靠同步带与带轮啮合传动，结构紧凑，传动相对准确，不会出现打滑现象，所需张紧力小，传动效率高，维护保养方便，运行费用低于链传动，但它对安装时的中心距要求等方面极其严格，并且载荷轻、传递的圆周方向的力和功率都不太大，不适合高温、易燃以及有腐蚀性因素的环境，易疲劳断裂，带齿易磨损、剪切和压馈，同步带弹性影响传动准确性。

5、结合绳传动和链传动的优点，公布号为cn111795121a的中国发明专利申请公开了一种钢丝绳加扣件传动装置，其由钢丝绳、传动牙轮、扣件和紧定螺钉组成。传动牙轮上车有环槽与钢丝绳配合，传动牙轮圆周上均匀加工有缺口，缺口与扣件配合。扣件为圆筒结构，扣件内孔与钢丝绳配合，内孔两端倒圆，以适应钢丝绳弯曲，扣件外圆柱径向上加工两个螺纹孔，螺纹孔中拧入紧定螺钉用于固定从内孔中穿过的钢丝绳。安装扣件后的钢丝绳呈环状，钢丝绳绳头对接处处在一个扣件中间，两个紧定螺钉各固定一个绳头。扣件之间的距离等于传动牙轮缺口之间的距离，以便于扣件与传动牙轮配合。

6、虽然上述的钢丝绳加扣件传动装置通过在钢丝绳上设置扣件，能够与传动牙轮上的缺口啮合，防止钢丝绳与传动牙轮之间打滑，提高了传动效率，但是其存在以下问题：1、单根钢丝绳绕设在传动牙轮上，扣件与环槽啮合深度尺寸小，在钢丝绳张紧力不足、扣件磨损和/或环槽磨损等情况下，容易出现扣件跳出缺口，进而钢丝绳脱离传动牙轮导致传动失效的情况；2、环槽占用缺口侧面比例大，扣件下部与缺口侧面有效啮合面积小，在缺口侧面尺寸不变的条件下加大啮合面积需要减少环槽截面积和钢丝绳绳径，钢丝绳、扣件、环槽和缺口在传动牙轮上狭小的空间内布置，强度不容易均衡，容易出现绳破断拉力不足、扣件磨损失效、缺口磨损失效等问题；3、钢丝绳弯曲变形要承受弯曲应力，弯曲应力大则钢丝绳使用寿命短，一般设计原则，传动牙轮直径至少是钢丝绳直径的40倍，大荷载传动需要使用大直径钢丝绳，传动牙轮及其支撑和张紧机构尺寸相应放大，限速条件下设置变速器会增加成本、加大能耗；4、缺口和扣件沿牙轮圆周方向剖面为矩形，啮入啮出过程中容易出现卡顿，引起振动、冲击、噪声，加大缺口和扣件的磨损，降低了传动的效率。

技术实现思路

1、本发明提供了一种杆绳传动机构，旨在降低因啮合件跳齿引起绳索脱落导致传动失效情况发生的概率。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：杆绳传动机构，包括两个间隔设置的绳轮以及绕设在两个绳轮上的绳索；

3、至少有一个绳轮上设有啮合结构，所述啮合结构包括至少三个沿所在绳轮的圆周方向均匀分布的凹槽；

4、所述绳索上设置有能够与凹槽相啮合的凸齿件；

5、所述绳索至少为并行设置的两条；

6、所述凸齿件为与每一条绳索均相连的杆件；

7、各杆件与各绳索彼此连接形成经纬网状结构；

8、所述凹槽为杆槽，具有杆槽的绳轮为杆绳轮。

9、进一步的，所述杆绳轮的节圆的周长为c；

10、所述杆槽的数量为n；

11、所述杆件至少为四个，并沿绳索的中心线等间距分布；

12、相邻两根杆件彼此中心线之间的距离为节距y，y＝c÷n；

13、其中，n为大于等于三的正整数。

14、进一步的，所述杆槽包括圆弧底部，以及分别连接在圆弧底部两端的两个弧形部；

15、所述圆弧底部的横截面为圆弧形；所述弧形部的横截面为弧形，且与圆弧底部的横截面的弧形方向相反；

16、所述弧形部的内缘与圆弧底部平滑过渡连接，其外缘与杆绳轮的圆周面平滑过渡连接；

17、所述杆件的横截面为圆形，所述杆件与杆槽的圆弧底部适配；

18、或者，所述杆件啮合部位的横截面轮廓与杆槽的横截面轮廓形状相同。

19、进一步的，所述杆槽包括圆弧底部，以及分别连接在圆弧底部两端的两个弧形部；

20、所述圆弧底部的横截面为圆弧形；所述弧形部的横截面为弧形，且与圆弧底部的横截面的弧形方向相反；

21、所述杆件包括杆轴及可转动地设置在杆轴上的滚子；所述杆件通过滚子与杆槽啮合；所述滚子与杆槽的圆弧底部适配；

22、或者，所述杆件包括套筒及可转动地设置在套筒内的滚轴；所述杆件通过套筒与绳索相连，并通过滚轴与杆槽啮合；所述滚轴与杆槽的圆弧底部适配。

23、进一步的，该杆绳传动机构还包括：

24、两个机座，两个绳轮分别可转动地设置在两个机座上；

25、驱动装置，所述驱动装置的动力输出端与其中一个杆绳轮传动连接；

26、该杆绳传动机构可以选配张紧装置，所述张紧装置为张紧轴承或张紧部件；

27、所述张紧轴承设置在机座上；

28、所述张紧部件包括张紧机架以及可转动地设置在张紧机架上的张紧轮，所述张紧轮与绳索抵靠使绳索张紧。

29、进一步的，所述杆绳轮为带槽杆绳轮，所述带槽杆绳轮的杆槽开设在其主体的圆周面上。

30、进一步的，所述带槽杆绳轮的圆周面上沿带槽杆绳轮的周向开设有绳槽；所述绳索绕设在带槽杆绳轮上的绳段嵌合在绳槽中；

31、或者，所述带槽杆绳轮和/或杆件上设置有限位构件，所述限位构件能够防止绳索从带槽杆绳轮的侧部滑脱。

32、进一步的，所述杆绳轮为带齿杆绳轮，所述带齿杆绳轮包括轮体以及设置在轮体的圆周面上的凸缘盘；

33、所述杆槽开设在凸缘盘上；

34、所述凸缘盘为一个时，其左右两侧的轮体的圆周面上形成有绕绳区；

35、所述凸缘盘为两个以上时，两个相邻的凸缘盘之间的轮体的圆周面上形成有绕绳区，和/或处于边侧的凸缘盘其外侧的轮体的圆周面上形成有绕绳区；

36、至少一条绳索为一组，所述绳索的组数与绕绳区的数量相等，并以组为单位与绕绳区一一对应设置。

37、进一步的，所述杆件的两端延伸形成有超出杆绳轮的传力部，所述传力部用于该杆绳传动机构与传力对象间的传力。

38、本发明还提供了一种具有传动机构的设备，其包括上述的杆绳传动机构。

39、进一步的，该设备为重力储能系统。

40、本发明的有益效果如下：

41、1、本发明所提供的杆绳传动机构融合了绳传动和链传动的优点，主要依靠绳索上的杆件与杆绳轮啮合传动，传动准确，基本不会出现打滑现象，结构紧凑，所需张紧力较小，传动效率较高；振动小、噪声低、磨损小、不容易脱落。

42、2、本发明所提供的杆绳传动机构中，杆件与绳索相连形成经纬网状结构，可有效抑制绳索扭转、杆件翻转、杆件跳脱杆槽和绳索滑落，啮合稳定可靠，有效降低了因啮合件跳齿引起绳索脱落导致传动失效情况发生的概率。

43、3、本发明所提供的杆绳传动机构与现有采用单条绳索的传动机构相比，在总荷载相同的情况下，其每条绳索受到的荷载可以减为1/x(x表示绳索的数量)，又由于绳索可承受的荷载与其截面面积成正比，绳索的截面面积为πr2，绳索直径可以减小到1/x1/2左右，例如：x＝9，绳索直径可以减小到1/3左右，即使绳索穿过杆件布置，对杆件的结构强度影响也小，带槽杆绳轮中绳槽占用杆槽侧面比例小，带齿杆绳轮中绕绳区不占用杆槽侧面，杆件和杆槽有效啮合面积大并且啮合力随啮合面宽度扩大而倍增，绳索、杆件、杆槽等在宽度较大的杆绳轮表面布置，强度易于均衡，可以大大减少绳破断拉力不足、杆件磨损失效、杆槽磨损失效等问题。

44、4、本发明所提供的杆绳传动机构结构紧凑，支持大荷载传动小型化。线速度v＝转速n×π×直径d/60，高能效的永磁同步电机高效运行的转速相对较高，转速的差异需要通过变速器来解决，在总荷载相同的情况下，绳轮直径可以减小到1/x1/2左右，相同线速度限制下，可以接受x1/2倍的转速n，相应的可以减小x1/2倍的变速器变速倍数，甚至有机会避免变速器的设置，例如：原来需要设置3倍变速器的单绳传动机构在配置9条绳索的杆绳传动机构中可以不设置变速器；从而能够降低成本，提升传动效率。

45、5、本发明所提供的杆绳传动机构，绳索绕设于绳轮上运动，基本不存在多边形效应，传力平稳。杆槽设置为主要由圆弧底部以及分别连接在圆弧底部两端的两个弧形部构成的结构，杆件的横截面为圆形并与杆槽的圆弧底部配合，进一步优化为啮合部与杆槽轮廓形状相同，或者设置滚子、滚轴啮合，啮入啮出过程平滑，减小了振动、摩擦和噪声，有利于传动效率提升。

46、6、本发明所提供的杆绳传动机构中的杆槽和绳槽交错也能够形成与杆绳对应的经纬网状结构，进一步降低了因啮合件跳齿引起绳索脱落导致传动失效情况发生的概率，设置绳槽后，摩擦传动与啮合传动配合，可以提高传动效果。

47、7、本发明所提供的杆绳传动机构，由于采用两条或多条绳索进行循环牵引，其中每条绳索可以平均分配杆绳传动机构受到的总荷载，应用在超大功率、超远距离输送或运输中可以减少传动段数，利于实现单段传动，以减少脱挂部件的磨损，并减小多段传动对运行稳定性的影响。

48、8、本发明所提供的杆绳传动机构环境适应性强，在自然条件较好且运行维护条件较好的环境中，可以选用设置滚子或滚轴的杆件；在自然条件恶劣或维护条件较差的环境中，可选用圆形截面或与啮合部位横截面轮廓与杆槽的横截面轮廓形状相同的杆件，不设置滚子或滚轴，结构简单、耐用，减少运行维护成本。

49、9、本发明所提供的杆绳传动机构中，杆件的两端延伸形成有超出杆绳轮的传力部，传力部用于该杆绳传动机构与传力对象间的传力，可与传力对象挂接或抵靠传力，结构简单、脱挂便捷、运行稳定可靠。

50、10、本发明所提供的杆绳传动机构可应用于杆绳输送网带，以达到承载强度分配均匀，输送平稳，不容易磨损、跑偏、脱落等效果；而且，结构简单，便于维护，建造和运行成本低。

51、11、本发明所提供的杆绳传动机构可应用于输送系统、缆车运输系统、重力储能系统等等，以支持线路大高差、长距离和大荷载的输送或运输，降低系统建造成本，提高运行效率，稳定可靠。