一种弧形动滑轨的俯仰配平装置
阅读说明：本技术 一种弧形动滑轨的俯仰配平装置 (Pitching balancing device of arc-shaped movable slide rail ) 是由 陈志平 汪传亮 张季平 寿建军 张巨勇 沈礼林 万永伟 孙哲杰 贾鹏 凌曦 于 2020-12-07 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种弧形动滑轨的俯仰配平装置。本发明包括拉绳、曳引轮和配平模块；一根或多根拉绳的一端均与被配平的动滑轨的一端固定,另一端均与动滑轨的另一端固定；曳引轮通过支承在机架上,且动滑轨的下方。拉绳的中部从下侧绕过曳引轮。所述的配平模块包括齿轮箱和重锤。重锤支承在机架上。曳引轮与重锤通过齿轮箱连接；曳引轮通过齿轮箱传递到曳引轮上的转矩与动滑轨通过拉绳传递到曳引轮上的转矩方向相反。本发明采用索牵引加曳引轮、齿轮箱、重锤机构结构的方式平稳配平了惯性力矩与摩擦力,减少对驱动装置的负荷,达到卸荷效果要求。(The invention discloses a pitching balancing device of an arc-shaped movable sliding rail. The invention comprises a pull rope, a traction wheel and a balancing module; one end of one or more pull ropes is fixed with one end of the balanced movable slide rail, and the other end of the pull ropes is fixed with the other end of the movable slide rail; the traction sheave is supported on the frame and is arranged below the movable sliding rail. The middle part of the rope passes around the traction sheave from the lower side. The balancing module comprises a gear box and a heavy hammer. The weight is supported on the frame. The traction sheave is connected with the heavy hammer through a gear box; the torque transmitted to the traction sheave by the traction sheave through the gear box is opposite to the torque transmitted to the traction sheave by the movable sliding rail through the pull rope. The invention adopts the structure of the cable traction sheave, the gear box and the heavy hammer mechanism to balance the inertia moment and the friction force stably, reduce the load on the driving device and achieve the unloading effect requirement.)
技术领域
本发明属于俯仰配平技术领域，具体涉及一种弧形动滑轨的俯仰配平装置。
背景技术
对转动件的配平主要是为了减少装置负载，实现部分力矩平衡，实现装置理想的运动状态。例如，传统天线以俯仰转轴中心的转轴上安装配重实现平衡重力矩目的。但是，对于大型的圆弧形动滑轨而言，由于动滑轨的转动中心在动滑轨的圆心位置，故无法在俯仰转轴中心的转轴上安装配重来平衡重力矩。平衡重力矩通常的解决办法主要是使用配重块与定滑轮组合，例如电梯中就是根据上述原理来安装曳引轮装置来配平配重块和桥厢，抵消桥厢重力，达到电梯平稳运行。但使用配重块与定滑轮只能实现一侧的配平，而动滑轨转动装置往往需要正向、反向位置两侧的转动，若在另一侧也装上定滑轮与配重组合，在转动过程中，一侧对重上升，另一侧对重下降，两者势能相互抵消，丧失了原本配重的作用，只能实现单侧的俯仰配平，因此仍需进行改进。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中无法在圆弧滑轨传动机构的转动中心安装配重平衡重力矩、难以实现正向、反向两侧的俯仰配平问题，本发明提出了一种针对圆弧滑轨传动机构的俯仰配平装置及方法，同时本身结构非常简单、易装配、易实现。
本发明包括拉绳、曳引轮和配平模块；一根或多根拉绳的一端均与被配平的动滑轨的一端固定，另一端均与动滑轨的另一端固定；曳引轮通过支承在机架上，且动滑轨的下方。拉绳的中部从下侧绕过曳引轮。所述的配平模块包括齿轮箱和重锤。重锤支承在机架上。曳引轮与重锤通过齿轮箱连接；曳引轮通过齿轮箱传递到曳引轮上的转矩与动滑轨通过拉绳传递到曳引轮上的转矩方向相反。
作为优选，所述的曳引轮与重锤的传动比其中，Ra为动滑轨的转动半径；r为曳引轮的半径。
作为优选，所述重锤的质量mp和偏心量lp满足如下式所示：
η·mala＝mplp
其中，η为配平效率；ma为动滑轨及固定在动滑轨上物体的质量和；la为动滑轨的偏心量。
作为优选，所述的齿轮箱为偶数级减速；在动滑轨的重心与转动中心在同一条竖直平面内时，重锤的重心位于转动中心的正上方。
作为优选，所述的齿轮箱为奇数级减速，在动滑轨的重心与转动中心在同一条竖直平面内时，重锤的重心位于转动中心的正下方。
作为优选，所述的配平模块有n个，n≥2；n个配平模块内重锤的质量mp,i和偏心量lp,i满足如下条件：
作为优选，所述的配平模块内有n个重锤，n≥2。n个重锤的质量mp,i和偏心量lp,i满足如下条件：
作为优选，所述机架的中部并排且间隔安装有两个变向滑轮；两个变向滑轮均靠近动滑轨。两个变向滑轮位于曳引轮正上方的两侧。曳引轮两侧引出的拉绳均绕过变向滑轮的上方。
作为优选，所述的曳引轮、齿轮箱或重锤上设置有紧急制动装置。
作为优选，所述的拉绳采用钢丝绳或同步带。
作为优选，所述动滑轨的底面开设有一或多条绳槽。拉绳部分进入绳槽内，避免拉绳移位。
作为优选，各拉绳上设置均设置有拉力传感器。
本发明具有的有益效果是：
1、本发明采用索牵引加曳引轮、齿轮箱、重锤机构结构的方式平稳配平了惯性力矩与摩擦力，减少对驱动装置的负荷，达到卸荷效果要求。
2、本发明实现了动滑轨正向、反向两侧的配平，且配平不需要电机，减少控制难度，和能量损耗。
3、本发明结构简单，采用目前市面上比较常见的曳引机构，在原有机构的基础上，根据要求进行改装设计，制造、安装难度低，造价便宜，适合推广。
4、本发明所发明的俯仰配平装置在重锤机构轴系上安装有紧急制动装置，增加了系统的安全性。
附图说明
图1为本发明的整体结构侧面示意图；
图2为图1中A部分的局部放大图；
图3为图1中B部分的布局放大图；
图4为本发明中齿轮箱的示意图；
图5为本发明在初始状态的示意简图；
图6为本发明在正向转动状态的示意简图；
图7为本发明在反向转动状态的示意简图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1
如图1所示，一种弧形动滑轨的俯仰配平装置，用于在大型的圆弧滑轨机构。圆弧滑轨机构包括机架、动滑轨和驱动机构。动滑轨1呈圆弧形，滑动支承在机架上，能够沿着自身的圆周方向滑动。动滑轨能够在驱动机构的驱动下滑动。驱动机构可以采用齿轮齿条+电机的结构。
初始状态下，动滑轨1的内凹边朝向正上方，向上的支撑力和向下的重力大小相等方向相反，相互平衡，不会产生需要配平的转矩。当动滑轨1移动偏离初始状态时，由于支撑力的方向、大小和受力点位置以及重力的受力点位置发生改变，使得动滑轨1产生了额外的转矩，需要配平。
如图2和3所示，该弧形动滑轨的俯仰配平装置包括拉绳组3、变向滑轮4、曳引轮5和配平模块；动滑轨1底面的两端均开设有绳夹安装槽。两个绳夹安装槽内均并排固定有n个拉绳夹2，本实施例中，n＝3。动滑轨1的底面还并排开设有n条绳槽。绳槽的两端连接到两个绳夹安装槽。绳槽既可以断开也可以不断开。
并排且间隔设置的两个变向滑轮4支承在机架的中部，且靠近动滑轨1的底面。曳引轮5通过第一轴承座6和第一传动轴7支承在机架上，且位于两个变向滑轮4中间位置的下方。两个变向滑轮4和曳引轮5的圆周上均设置有n个环形绳槽。拉绳组3包括n根拉绳。拉绳采用钢丝绳。n根拉绳分别设置在动滑轨1底面的n条绳槽内。n根拉绳的一端与动滑轨1一端的n个拉绳夹2分别固定。n根拉绳的另一端与动滑轨1另一端的n个拉绳夹2分别固定。n根拉绳从变向滑轮4的上侧绕过，并从曳引轮5的下侧绕过，使得动滑轨1的转矩能够传递得到曳引轮5上；此时只需抵消动滑轨1对曳引轮5的转矩，即可实现动滑轨的配平。
如图3所示，配平模块包括齿轮箱10和重锤机构。重锤机构包括第二轴承座15、重锤13和第二传动轴14。第二传动轴14通过第二轴承座15支承在机架上。重锤13与第二传动轴14偏心固定。初始状态下，重锤13的重心在转动中心的正上方。
如图4所示，齿轮箱10包括第一齿轮16、第二齿轮18、第三齿轮20、第四齿轮19、第一齿轮轴9、第二齿轮轴17、第三齿轮轴11和箱体。第一齿轮轴9、第二齿轮轴17和第三齿轮轴11均支承在齿轮箱10内。第一齿轮16固定在第一齿轮轴9上。第二齿轮18和第三齿轮20均固定在第二齿轮轴17上；第四齿轮19固定在第三齿轮轴11上。第一齿轮16与第二齿轮18啮合。第三齿轮20与第四齿轮19啮合。第一齿轮轴9与第一传动轴7通过第一联轴器8固定。第三齿轮轴11与第二传动轴15通过第二联轴器12固定。
齿轮箱10中，第一齿轮轴9与第二齿轮轴17的传动比此时，重锤13与动滑轨1转动的角度相等，方向相反。重锤13在重力作用下，通过曳引轮5传递一个用于配平的转矩，使得曳引轮5能够保持平衡。通过本发明配平后，能够显著减小动滑轨1所需的驱动力。
如图5、6和7所示，重锤13的质量mp和偏心量lp(即重锤13的重心与第二传动轴15轴线的距离)满足如下式所示：
η·mala＝mplp 式(1)
其中，η为配平效率，本实施例中取值为50％；ma为动滑轨1及固定在动滑轨1上物体的质量和；la为动滑轨1的转动中心(即圆心)与动滑轨1及其上物体的重心的距离。
该等式的推导过程如下：
η·magla cosθ＝F钢丝绳Ra 式(2)
η·magla cosθ＝mpglp cosθ' 式(4)
其中，θ为动滑轨1相对于初始位置的转角；g为重力加速度；F钢丝绳为拉绳的拉力；Ra为动滑轨1的转动半径；θ'为重锤13相对于初始位置的转角，其值为与θ相等；r为曳引轮半径；
式的左式和右式为动滑轨1的重力矩；式为中左式为动滑轨1对曳引轮的转矩与重锤的重力矩的比值，满足式时，动滑轨1对曳引轮的转矩被抵消(即实现动滑轨1的配平)。结合式和式能够推出式。
作为一种优选的技术方案，各拉绳上设置均设置有拉力传感器。齿轮箱上设置有对应第二传动轴14的紧急制动装置；当动滑轨1在俯仰转动过程中，拉力传感器实时监测对应绳索的拉力，对两侧的拉力传感器测到的拉力值求差，若拉力差值出现阈值，说明传动机构出现故障，紧急制动组件中的传动轴夹紧，装置停止运作。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于：配平模块有n个；n≥2；n个配平模块内齿轮箱10的第一齿轮轴9均与第一传动轴7固定。n个配平模块内重锤13的质量mp,i和偏心量lp,i满足如下条件：
实施例3
本实施例与实施例1的区别在于：配平模块内有n个重锤。n个重锤13的质量mp,i和偏心量lp,i满足如下条件：
实施例4
本实施例与实施例1的区别在于：拉绳更换为同步带；变向滑轮4和曳引轮5上同步轮齿，从而更加可靠的传递转矩。
实施例5
本实施例与实施例1的区别在于：齿轮箱为单级减速齿轮箱；初始状态下，重锤13的重心在转动中心的正下方。
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