一種單繩輪便攜式升降機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種單繩輪便攜式升降機(jī)，S卩，采用單繩輪可以沿繩上升下降的設(shè)備，具體的是涉及繩一端掛在高處一固定吊點(diǎn)，繩纏繞繩輪上約一圈，繩的另一端懸垂于地面，纏繞在升降機(jī)的繩輪上的繩通過該設(shè)備上的繩輪組件鎖緊，繩輪在電機(jī)等作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，繩和繩輪之間無滑動(dòng)，這樣設(shè)備及懸于該設(shè)備下的重物或人就可以順著繩上升或下降，主要應(yīng)用于電力、石油、化工、消防、野外救援等領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]利用繩進(jìn)行上升下降的提升機(jī)可以在高空作業(yè)時(shí)幫助人員自由上升或下降，也可以利用該設(shè)備運(yùn)送重物上升或下降，以及人員攜帶工具儀器上升或下降。目前常用的繩提升機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理有多種，但在其應(yīng)用過程中都暴露出或多或少的不足之處，如:多繩輪設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，重量重，不易于攜帶，多繩輪易發(fā)生繩相互纏繞，故障率高;動(dòng)力采用市電或一般動(dòng)力電源，在野外或市電不方便的場(chǎng)合不能使用;操作時(shí)方向和速度控制分開，這樣操作不方便;不具有一些關(guān)鍵的保護(hù)功能，缺少過載、有障礙提醒等功能；不具備下降充電功能，不僅浪費(fèi)能源還損傷電機(jī)驅(qū)動(dòng)器;不具有一些提醒功能，如剩余電量、運(yùn)動(dòng)里程數(shù)、機(jī)器狀態(tài)等;續(xù)航能力低，充一次電運(yùn)行距離短。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于單繩輪單繩輪便攜式升降機(jī)，包括繩輪、繩、U型環(huán)、分繩器、壓緊裝置、保護(hù)鋼帶、機(jī)箱、墻板;所述墻板設(shè)在機(jī)箱的外殼上，機(jī)箱內(nèi)設(shè)有減速器、剎車、電機(jī)、傳感器、編碼器、供電系統(tǒng)、控電系統(tǒng);機(jī)箱外的繩輪與機(jī)箱內(nèi)的減速器、剎車、電機(jī)為軸向傳動(dòng)連接;其特征在于:所述繩輪為固定在墻板上的單繩輪;該繩輪為分體結(jié)構(gòu)，由上下錐面相對(duì)的兩個(gè)錐體裝配而成，中間設(shè)有可調(diào)節(jié)墊片，所述兩個(gè)錐體的錐面上均分布有棱條，上錐面和下錐面的棱條相對(duì)且交錯(cuò)排列;所述繩輪的上方，在機(jī)殼的墻板上固定插接有一 U型環(huán);在墻板上，位于U型環(huán)的下方，設(shè)有分繩器、繩輪壓緊裝置和保護(hù)鋼帶;所述繩的一端連接于一固定點(diǎn)，該繩纏繞于所述繩輪上，經(jīng)過保護(hù)鋼帶和壓緊裝置壓緊后，通過分繩器，穿過U型環(huán)，另一端懸垂于空中。
[0004]所述繩輪是通過繩輪端面沿圓周分布的3-8條螺栓將兩部分固定并同時(shí)與所述機(jī)箱內(nèi)的減速機(jī)的傳動(dòng)軸相連接。
[0005]本實(shí)用新型提供了一種獨(dú)特的繩輪，該繩輪的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、和繩的摩擦力大、繩不易脫出、對(duì)繩損傷小等。
[0006]上述單繩輪便攜式升降機(jī)的所述墻板上部設(shè)定超聲波傳感裝置;墻板下部設(shè)有負(fù)載裝置和拉力傳感器。
[0007]上述單繩輪便攜式升降機(jī)的棱條為等腰梯形，棱條之間有凹槽，棱邊有弧度，相對(duì)于60-150mm的繩輪外徑，棱條高度為繩輪外徑與棱條高度之比約為60-150: 2-5 0隨著繩輪尺寸變化，棱條高度可在該比例范圍下做以相應(yīng)變動(dòng)。
[0008]本實(shí)用新型的繩輪設(shè)計(jì)為雙圓錐體中間加墊裝配結(jié)構(gòu)，每個(gè)錐面上設(shè)有等腰梯形棱條，棱條之間有凹槽，上下錐體錐面上棱條在裝配時(shí)保證交錯(cuò)排列，兩個(gè)椎體通過圓周分布的3-8條螺栓將兩部分固定并同時(shí)與所述機(jī)箱內(nèi)的減速機(jī)的傳動(dòng)軸相連接。以保證傳遞足夠的力矩。兩椎體裝配后錐面之間的夾角為10°-35°，優(yōu)選20°-28°。上述的繩輪是分體結(jié)構(gòu)，由上下錐體，中間墊片以及連接螺栓組成，通過改變墊片厚度來適應(yīng)粗細(xì)不同的繩，繩直徑范圍是9-13mm，這種設(shè)計(jì)使繩輪結(jié)構(gòu)緊湊、強(qiáng)度高；上下兩個(gè)錐體錐面相對(duì)裝配，上錐體錐面上的棱條對(duì)下錐體面錐面上的無棱條處(凹槽)，上錐體錐面上的無棱條處(凹槽)對(duì)下錐體面錐面上的棱條，這樣的情況下，繩在繩輪錐面之間處于波浪扭曲狀態(tài)，摩擦系數(shù)加大，在同樣壓力的情況下，摩擦力增加，又不損傷繩。這種結(jié)構(gòu)很好得利用了繩柔性特點(diǎn)和繩輪剛性特點(diǎn)，經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，棱條高度在之間，效果最好，既不損傷繩，摩擦力最大。用直徑I Imm繩至少能夠拉動(dòng)250kg的負(fù)載。
[0009]為盡量增加繩和繩輪的接觸面積、繩輪帶動(dòng)繩穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)、繩不易從繩輪內(nèi)部脫出、進(jìn)繩出繩順暢等目的，該繩輪設(shè)計(jì)需要其他一些輔助件組成繩輪組件，見圖4，繩輪通過軸與電機(jī)等驅(qū)動(dòng)設(shè)備連接，進(jìn)繩出繩靠于U型環(huán)，U型環(huán)固接插入墻板，U型環(huán)的左右是增加繩對(duì)繩輪的包角，并改變繩的拉力方向，為避免進(jìn)繩和出繩相互不干擾，在U型環(huán)下方裝有分繩器，進(jìn)繩和出繩各走各的通道，相互不干擾;壓塊A和壓塊B的作用是保證繩運(yùn)動(dòng)時(shí)不至于進(jìn)入繩輪外部其他空間，這樣繩和繩輪的摩擦力缺失;繩壓緊器的作用是將繩壓緊在繩輪上，增加繩對(duì)繩輪的包角。這樣設(shè)計(jì)可以使繩在任意長(zhǎng)度都可以方便的進(jìn)入繩輪，具體是:手動(dòng)移動(dòng)繩壓緊器遠(yuǎn)離繩輪，將繩打繞后插進(jìn)U型環(huán)，再向外拉動(dòng)繩后套在繩輪上，從出繩和進(jìn)繩兩端拉緊繩后將繩壓緊器移向繩輪方向的位置。
[0010]所述的單繩輪便攜式升降機(jī)的所述電機(jī)上設(shè)有解碼器、測(cè)速傳感器、溫度傳感器，并設(shè)有手動(dòng)開關(guān);所述電機(jī)的轉(zhuǎn)速為0-6000r/min，無級(jí)調(diào)速。
[0011]為了適應(yīng)不同的負(fù)載情況，電機(jī)對(duì)驅(qū)動(dòng)電流進(jìn)行檢測(cè)，并為保證既定的轉(zhuǎn)速而不斷調(diào)整電流，這樣的控制實(shí)現(xiàn)了負(fù)載閉環(huán)控制。電機(jī)的轉(zhuǎn)速從0-6000r/min無極可調(diào)，電機(jī)一段裝有編碼器，實(shí)時(shí)測(cè)定電機(jī)的轉(zhuǎn)速，并通過控制器來調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)在轉(zhuǎn)速方面的閉環(huán)控制；
[0012]剎車的作用是防止在電機(jī)失去動(dòng)力、停止等狀態(tài)下繩輪自由轉(zhuǎn)動(dòng)重物在重力作用下下墜，升降機(jī)及重物失去控制。在拉重物進(jìn)行上升時(shí)在電機(jī)即將轉(zhuǎn)動(dòng)但是扭矩未達(dá)到一定程度時(shí)，剎車失電，靠彈簧將靜盤和動(dòng)盤壓在一起，實(shí)現(xiàn)抱閘，當(dāng)電機(jī)扭矩等到一定程度后，剎車得電，電磁力將彈簧進(jìn)行壓縮，松閘，電機(jī)開始將動(dòng)力傳遞給減速機(jī)及繩輪。在停止時(shí)，電機(jī)速度降到一定程度即將停止時(shí)，剎車失電抱閘。這樣的控制方式就是電機(jī)一旦即將停止剎車失電抱閘。保證負(fù)載反驅(qū)繩輪轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0013]剎車結(jié)構(gòu)見圖5，本實(shí)用新型所述的單繩輪便攜式升降機(jī)，減速器的減速比為30-40:1。電機(jī)功率0.8-1.2kw，減速機(jī)減速比是30-40: I，繩輪能夠提供最大摩擦?xí)r有效半徑在25-35mm，在這樣設(shè)計(jì)參數(shù)的情況下，提升機(jī)的最大提升能力不小于250kg。剎車上有一個(gè)手動(dòng)撥桿，在電機(jī)無法提供動(dòng)力時(shí)，人工扳動(dòng)手動(dòng)撥桿，壓縮剎車內(nèi)部彈簧，剎車內(nèi)部動(dòng)片和靜片開始分離，摩擦力下降，在負(fù)載重力的作用下，重物進(jìn)行下降，下降速度和撥動(dòng)手動(dòng)撥桿的力有關(guān)。這樣的設(shè)計(jì)可以防治人和重物由于機(jī)器故障或電池沒電的情況滯留在空中。
[0014]本實(shí)用新型所述的單繩輪便攜式升降機(jī)中，所述的供電系統(tǒng)為電池;所述的電池采用高性能鋰鐵電池，電池容量大于16AH，標(biāo)準(zhǔn)電壓為37V，標(biāo)準(zhǔn)放電電流為40A，短時(shí)最大放電電流為80A，充電電流為8A。電池配有電池控制保護(hù)電路，確保電池在放電、充電時(shí)安全可靠壽命長(zhǎng)，具有放電可靠充電快速等特點(diǎn)；電池控制保護(hù)電路和主控系統(tǒng)連接，主控隨時(shí)監(jiān)控電池工作狀態(tài)，確保設(shè)備運(yùn)行可靠。主控系統(tǒng)和電池控制在負(fù)載向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，可對(duì)電池組進(jìn)行充電，把重力產(chǎn)生的能量變成電能，不僅增加了電池的續(xù)航能量還節(jié)省了能源。
[0015]本實(shí)用新型提供了一種采用單繩輪可以沿繩上升下降的便攜式升降機(jī)內(nèi)部設(shè)有遙控接收裝置，標(biāo)準(zhǔn)配置外部有遙控發(fā)射裝置，成對(duì)匹配，操作人員可以在地面操縱遙控器控制該設(shè)備以高低兩種速度上下，該遙控裝置采用2489GHZ頻率，遙控距離大于100m，遙控發(fā)射裝置防護(hù)等級(jí)達(dá)到IP65，可以在野外惡劣天氣情況下使用，同時(shí)遙控發(fā)射器重量輕、體積小、功耗低，方便攜帶。
[0016]本實(shí)用新型所述的單繩輪便攜式升降機(jī)，所述的控電系統(tǒng)還包括操作和顯示面板。本實(shí)用新型提供了一種采用單繩輪可以沿繩上升下降的便攜式提升機(jī)的操作非常符合人機(jī)工程學(xué)原理，在操作人員最方便的位置，有操作和顯示的面板，如下圖6，左側(cè)上面4個(gè)LED燈顯示剩余電量，中間LCD屏顯示該提升機(jī)狀態(tài)及提示信息、報(bào)警信息等，下面有三個(gè)觸摸按鍵，具有開關(guān)機(jī)、切換屏幕等功能；用于機(jī)器運(yùn)動(dòng)操作的操作手柄設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單實(shí)用，見下圖7，操作人員右手手握把手，拇指上下?lián)軇?dòng)手撥開關(guān)就可以操作提升機(jī)運(yùn)動(dòng)，在拇指不加力的情況下手撥開關(guān)處于中間位置，這時(shí)候電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)不給電機(jī)通電，剎車失電，剎車在內(nèi)部彈簧作用下處于剎車抱緊狀態(tài)，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，不會(huì)因?yàn)橹匚镏亓ψ饔美K輪轉(zhuǎn)動(dòng)造成下滑;拇指向上撥動(dòng)手撥開關(guān)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)輸出正向電壓，剎車得電松開抱閘，電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，繩輪將重物提起，拇指向下?lián)軇?dòng)手撥開關(guān)，電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，繩輪將重物放下;拇指撥動(dòng)手撥開關(guān)上下的力度或者手撥開關(guān)上下的角度決定電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度，這樣的設(shè)計(jì)利用一個(gè)手指就可以控制該提升機(jī)運(yùn)動(dòng)的方向和速度，不需要更多的操作，更符合人體工程學(xué)的要求。
[0017]本實(shí)用新型提供了一種采用單繩輪可以沿繩上升下降的便攜式提升機(jī)采用單片機(jī)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)、機(jī)器狀態(tài)監(jiān)測(cè)、人機(jī)界面等智能控制，該控制系統(tǒng)如圖5所示，主要包括:主板、驅(qū)動(dòng)板、顯示按鍵板、外圍傳感器等，主板的功能主要是控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度及其方向、接受遙控及按鍵的操作指令、分析外部傳感器的信號(hào)等，顯示按鍵板的功能是:將主板分析出及其狀態(tài)信息進(jìn)行顯示、將操作人員操作按鍵的信息發(fā)送給主板、控制設(shè)備電源燈;驅(qū)動(dòng)板的主要功能是根據(jù)主板的指令和已經(jīng)設(shè)置好的運(yùn)行參數(shù)給電機(jī)進(jìn)行PWM供電，實(shí)現(xiàn)電機(jī)扭矩和速度的控制;外部傳感器有拉力傳感器和超聲波傳感器，作用是測(cè)試機(jī)器負(fù)載的大小和運(yùn)行方向上是否有障礙物，保證設(shè)備的安全可靠運(yùn)行。電機(jī)上有測(cè)速傳感器和溫度傳感器，測(cè)速傳感器的作用是監(jiān)測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速并將信息發(fā)回主板，主板對(duì)速度實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)控制，溫度傳感器的作用是監(jiān)測(cè)電機(jī)的實(shí)時(shí)溫度，并將信息發(fā)回主板，主板根據(jù)溫度決定是否啟動(dòng)半導(dǎo)體制冷，避免電機(jī)過熱。
[0018]本實(shí)用新型提供了一種采用單繩輪可以沿繩上升下降的便攜式升降機(jī)采取了多項(xiàng)安全防護(hù)設(shè)計(jì):在該提升機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器還給電機(jī)一定的電流，這個(gè)電流產(chǎn)生的力矩來抵消負(fù)載重物由于重力產(chǎn)生的力矩，同時(shí)剎車失電，在內(nèi)部彈簧的作用下，動(dòng)盤和靜盤壓緊產(chǎn)生做夠的摩擦力也來抵制電機(jī)由于負(fù)載重力產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣就具備雙重保險(xiǎn)，即使一個(gè)失效也不至于產(chǎn)生危險(xiǎn)；同樣，提升機(jī)在運(yùn)動(dòng)過程中，繩輪和繩的打滑也是非常危險(xiǎn)的，在設(shè)計(jì)上采用三重保險(xiǎn)的實(shí)現(xiàn)，見附圖4，首先是繩輪和U型環(huán)就完全可以保證負(fù)載能夠正常的上下，繩輪和繩不打滑;其次在繩輪左上方有個(gè)繩壓緊裝置，在開始裝繩的時(shí)候這個(gè)繩壓緊裝置離開繩輪，裝好繩后