一种差速式机械限速器的制作方法

1.本发明属于限速器领域，尤其是涉及一种差速式机械限速器。


背景技术：

2.机械式限速器通常是利用旋转运动产生离心力，使限速器内部的制动结构在离心力作用下沿径向运动，进而与制动鼓之间产生挤压和摩擦，实现对运动物体的减速或制动。机械限速器具有结构简单、性能可靠等优点，较为广泛地应用于精密机构的运动速度控制、航天航空产品的运动限速控制，也可以应用于矿山采矿车、电梯等民用领域，以及人员、物品快速降落等反恐防暴相关装置的减速和制动。电梯的限速器目前使用相对较多，其原理为当电梯快速下落时与之相连的限速器转轴快速旋转，当转速达到特定值时限速器内部的重块在离心力作用下向远离轴心方向运动并触发报警装置来实现制动功能。
3.目前的机械式限速器，通常采用旋转离心力来实现限速和制动。由于旋转离心力的大小与被旋转物体的质量直接相关，其内部通常需要配备较大质量的重块产生足够的摩擦力来实现特定的限速性能，因此，现有限速器的质量通常较大，难以满足具有严格重量限制的使用场合需求，实现产品轻量化的难度较大。此外，目前的机械式限速器多采用旋转结构且不完全对称，因此在工作中旋转轴在向不同方向转动时限速效果存在差异，难以满足双向使用的要求。现有的机械限速器主要利用旋转运动产生离心力的原理，根据其原理可知此类限速器只能对速度的变化进行控制，敏感度较低，且无法对加速度进行控制。在对加速度需要控制的应用场合下，传动的机械限速器难以满足使用需要。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明旨在提出一种差速式机械限速器，以解决目前的限速器不能够双向使用，且质量较大的问题。
5.为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
6.一种差速式机械限速器，包括主动构件、从动构件、摩擦块、支撑架及其自内向外依次安装的外制动鼓和内制动鼓，且支撑架、外制动鼓和内制动鼓三者同轴设置，主动构件的端部和从动构件的端部均活动连接至摩擦块，摩擦块位于外制动鼓和内制动鼓之间，主动构件的中心处与从动构件的中心处固定连接后形成连杆机构，连杆机构为结构对称的单自由度连杆机构，主动构件的中部设有主动轴，主动轴受外力作用沿着力的方向旋转运动时，主动构件、从动构件间的相对位置改变使连杆机构的形状改变，摩擦块产生沿支撑架径向的位移变化，从而挤压内制动鼓或外制动鼓来提供制动摩擦力。
7.进一步的，所述主动构件包括主动部、若干摩擦杆和主动轴，主动部包括若干完全相同的主动杆，若干主动杆周向均布并在轴心处固定连接形成放射状，轴心的一侧固定安装主动轴，每根主动杆的端部与一个摩擦杆的第一端活动连接，摩擦杆的第二端与一个摩擦块活动连接。
8.进一步的，所述摩擦块为圆柱结构。
9.进一步的，所述主动部包括3根主动杆，3根主动杆固定连接呈y字型结构，三根主动杆的交接处一侧固定安装主动轴，相邻的两根主动杆之间的夹角为120
°
。
10.进一步的，所述主动部包括8根主动杆，8根主动杆固定连接呈米字型结构，相邻的两根主动杆之间的夹角为45
°
。
11.进一步的，所述从动构件包括从动部、若干联动杆和从动轴，从动部包括若干完全相同的从动杆，从动杆的数量和主动杆的数量相同，若干从动杆周向均布并在轴心处固定连接形成放射状，轴心处形成通孔，通孔外圈固定安装从动轴，从动轴为空心圆环，从动轴和主动轴为转动副连接；每根从动杆的端部与一个联动杆的第一端活动连接，联动杆的第二端、摩擦杆的第二端与摩擦块活动连接。
12.进一步的，所述从动部包括3根从动杆，3根从动杆固定连接呈y字型结构，3根从动杆的交接处形成通孔，通孔外圈固定安装从动轴，相邻的两根从动杆之间的夹角为120
°
。
13.进一步的，所述从动部包括8根从动杆，8根从动杆固定连接呈米字型结构，相邻的两根从动杆之间的夹角为45
°
。
14.相对于现有技术，本发明所述的差速式机械限速器具有以下优势：
15.(1)本发明所述的差速式机械限速器，解决了现有使用旋转离心力的限速器实现产品轻量化的问题，使限速器的外部体积更小、质量更轻，且能够双向使用，对工作环境的适应性更强。
16.(2)本发明所述的差速式机械限速器，采用了单自由度连杆机构，大大减小了限速器的外形尺寸并提高限速器的灵活性和可靠性。
附图说明
17.构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
18.图1为本发明实施例所述的差速式机械限速器的结构示意图；
19.图2为本发明实施例所述的差速式机械限速器侧视图的示意图；
20.图3为本发明实施例所述的主动部的示意图；
21.图4为本发明实施例所述的从动部的示意图；
22.图5为本发明实施例所述的连杆机构的示意图；
23.图6为本发明实施例所述的支撑架的示意图；
24.图7为本发明实施例所述的差速式机械限速器内制动鼓工作状态示意图；
25.图8为本发明实施例所述的差速式机械限速器外制动鼓工作状态示意图。
26.附图标记说明：
27.1-支撑架；2-外制动鼓；3-主动部；31-主动杆；4-从动部；41-从动杆；5-联动杆；6-摩擦杆；7-摩擦块；8-内制动鼓；9-主动轴；10-从动轴；11-销螺钉。
具体实施方式
28.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
29.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
30.在本发明的描述中，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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
31.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
32.一种差速式机械限速器，如图1至图8所示，包括支撑架1、外制动鼓2、主动部3、从动部4、联动杆5、摩擦杆6、摩擦块7、内制动鼓8、主动轴9、从动轴10、销螺钉11、主动构件、从动构件，支撑架1自内向外依次固定安装外制动鼓2和内制动鼓8，且支撑架1、外制动鼓2和内制动鼓8三者同轴设置，主动构件的端部和从动构件的端部均活动连接至摩擦块7，摩擦块7位于外制动鼓2和内制动鼓8之间，主动构件的中心处与从动构件的中心处固定连接后形成连杆机构，连杆机构为对称结构且为单自由度连杆机构，限速器内部具有较好的对称性且不采用重块的形式，不仅实现了产品双向限速的功能，而且简化了限速器内部的结构，解决了限速器轻量化的问题；主动构件的中部设有主动轴9，主动轴9与支撑架1限位活动连接后延伸出支撑架1，主动轴9受外力作用沿着力的方向旋转运动时，主动构件、从动构件间的相对位置改变使连杆机构的形状改变，摩擦块7产生沿限速器转轴(支撑架1)径向的位移变化，从而挤压内制动鼓8或外制动鼓2来提供制动摩擦力。本发明的差速式机械限速器解决了现有使用旋转离心力的限速器实现产品轻量化的问题，使限速器的外部体积更小、质量更轻，且能够双向使用，对工作环境的适应性更强。
33.主动构件包括主动部3、摩擦杆6和主动轴9，主动部3为对称结构；主动部3包括若干完全相同的主动杆31，若干主动杆31周向均布并在轴心处固定连接形成放射状，轴心的一侧固定安装主动轴9，每根主动杆31的端部与摩擦杆6的第一端活动连接，摩擦杆6的第二端与摩擦块7活动连接。
34.摩擦块7为圆柱结构，方便与内制动鼓8的外沿、外制动鼓2的外沿相切摩擦，产生制动。
35.具体的，每根主动杆31的一端与其他主动杆31的一端固定连接，另一端通过销螺钉11与摩擦杆6的第一端、摩擦块7的中心转动连接。
36.优选的，主动部3为一体结构，主动部3和主动轴9通过轴孔紧配合连接。
37.在一个实施例中，如图3所示，主动部3包括三根主动杆31，三根主动杆31固定连接呈y字型结构，三根主动杆31的交接处一侧固定安装主动轴9，相邻的两根主动杆31之间的夹角为120
°
。在另一个实施例中，主动部3包括8根主动杆31，8根主动杆31固定连接呈米字型结构，相邻的两根主动杆31之间的夹角为45
°
。
38.从动构件包括从动部4、联动杆5和从动轴10，从动部4包括若干完全相同的从动杆41，从动杆41的数量和主动杆31的数量相同，若干从动杆41周向均布并在轴心处固定连接形成放射状，轴心处形成通孔，通孔外圈固定安装从动轴10，从动轴10为空心圆环，通孔和从动轴10的内径相同，从动轴10和主动轴9为转动副连接；每根从动杆41的端部与联动杆5的第一端活动连接，联动杆5的第二端、摩擦杆6的第二端与摩擦块7三者互相活动连接。
39.从动部4为对称结构。从动部4的形状与主动部3的形状对应，优选的，从动部4为一体结构，从动部4和从动轴10为一体结构。
40.在一个实施例中，如图4所示，从动部4包括三根从动杆41，三根从动杆41固定连接呈y字型结构，三根从动杆41的交接处形成通孔，通孔外圈固定安装从动轴10，相邻的两根从动杆41之间的夹角为120
°
。在另一个实施例中，从动部4包括8根从动杆41，8根从动杆41固定连接呈米字型结构，相邻的两根从动杆41之间的夹角为45
°
。
41.如图6所示，支撑架1为一端开口的空心圆柱结构，支撑架1内壁固定安装(焊接或为一体结构)内制动鼓8，内制动鼓8为圆环结构，支撑架1的中心处设有安装孔。外制动鼓2固定安装(螺钉或焊接)在支撑架1上，且三者同轴设置。
42.主动轴9的外径小于所述安装孔的内径，使得主动轴9穿过安装孔时，能够在外力作用下在安装孔内转动，这种结构使得主动轴9与支撑架1转动连接，同时安装孔对主动轴9起到限位作用。
43.外制动鼓2为空心圆环结构。
44.本文连杆机构中的活动连接均为通过销螺钉11连接的转动连接。
45.如图1、图2、图7、图8所示，在一个实施例中(连杆机构包括3个联动杆5、3个摩擦杆6、3个摩擦块7、3根主动杆31和3根从动杆41)，连杆机构和支撑架1的连接过程为：
46.主动轴9与主动部3通过轴孔紧配合连接，主动轴9依次穿过从动轴10、从动部4的通孔和支撑架1的安装孔，主动轴9和从动轴10转动副连接，主动轴9和所述安装孔限位连接，主动部3的每根主动杆31与一个摩擦杆6的第一端转动连接，从动部4的每根从动杆41与一个联动杆5的第一端转动连接，一个联动杆5的第二端、一个摩擦杆6的第二端和一个摩擦块7的中心转动连接。旋转过程中主动构件、从动构件两个构件之间产生的速度差以及物体运动过程中产生的惯性力和阻尼，将惯性力作为限速器内部连杆机构产生形变作用力、并进而转化为摩擦阻力的原理实现对转速的控制。为了减小限速器的外形尺寸并提高限速器的灵活性和可靠性，在限速器内部采用了单自由度连杆机构。
47.一种差速式机械限速器的工作原理为：
48.当限速器工作时，主动构件沿着设定的方向旋转运动，主动、从动构件间的相对位置改变使连杆机构的形状改变，使安装于连杆机构联动杆5和摩擦杆6连接处的摩擦块7产生沿限速器转轴径向的位移变化，从而挤压内制动鼓8或外制动鼓2来提供制动摩擦力。限速器内部具有较好的对称性且不采用重块的形式，不仅实现了产品双向限速的功能，而且简化了限速器内部的结构，解决了限速器轻量化的问题。
49.限速器在非工作状态下，主动构件、从动构件保持特定的相对位置，连杆机构保持特定的形状，连杆机构末端的摩擦块7也与摩擦鼓(外制动鼓2和内制动鼓8)处于分离状态。当主动轴9旋转时，主动轴9带动主动构件转动，同时主动构件带动从动构件转动，从动构件受到自身的惯性力和系统的摩擦力；当主动轴9的转速逐渐增大时，从动构件与主动构件之
间产生一定幅度的相对运动，从而带动连杆机构产生形状变化，使安装于连杆机构联动杆5和摩擦杆6连接处的摩擦块7沿限速器转轴的径向移动。当转轴速度达到设定范围时，摩擦块7会与摩擦鼓(外制动鼓2或内制动鼓8)相接处并产生一定的接触正压力；接触正压力在摩擦接触面上产生摩擦力，即旋转阻力矩，阻碍转轴旋转，从而实现限速功能。
50.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。