双杆联动式起重永磁铁论文和设计-丁宁

全文摘要

本实用新型涉及一种双杆联动式起重永磁铁，属于起重设备。包括吊环、起重吊链，小吊链与摆杆相连接，分别空套在两根驱动轴上，每套驱动棘轮和棘爪分别对称布置于摆杆杈形臂内；右侧主动圆柱齿轮与右侧从动圆柱齿轮相啮合，左侧主动圆柱齿轮与左侧从动圆柱齿轮相啮合，右侧主动圆柱齿轮与左侧主动圆柱齿轮互相啮合，半圆形磁轭与铁硼磁铁组成活动磁系，铁氧体磁块固定于外磁轭和内磁轭之间，组成固定磁系，每组活动磁系分别与两根磁极轴固定连接，两组磁系统并排布置，中间用中部隔板隔开。优点是制造、安装、维护更为方便，降低制造成本，防倒转装置使工作更安全可靠，实现了起重永磁铁的大倾角抗斜，拓宽了起重永磁铁的应用范围。

主设计要求

1.一种双杆联动式起重永磁铁，吊环用于与行吊或吊车的吊钩相连接，起重吊链共有四条，其一端与吊环相连接，另一端通过销轴分别与起重吊耳连接，起重吊耳分别与上壳体固定连接，其特征在于：左侧小吊链的一端与吊环连接、另一端通过销轴与左摆杆相连接；右侧小吊链的一端与吊环连接、另一端通过销轴与右摆杆相连接，左摆杆、右摆杆结构相同，分别由两个完全相同的杈形臂组成，分别空套在两根驱动轴上，该驱动轴安装在上壳体的轴承座上；驱动棘爪通过销、弹簧安装在安装在杈形臂内，与之相配套的驱动棘轮通过键与驱动轴相连接，像驱动棘轮和驱动棘爪这样的机构共有两组四套，每套驱动棘轮和棘爪分别对称布置于左摆杆、右摆杆杈形臂内；右侧主动圆柱齿轮通过键与一驱动轴相连接，且与右侧从动圆柱齿轮相啮合，右侧从动圆柱齿轮通过键与一磁极轴相连接，左侧主动圆柱齿轮通过键与另一驱动轴相连接，且与左侧从动圆柱齿轮相啮合，左侧从动圆柱齿轮通过键与另一磁极轴相连接；右侧圆柱齿轮与左侧主动圆柱齿轮互相啮合，磁极靴与活动磁系永磁体组成活动磁系，活动磁系前后两端分别与两根磁极轴固定链接，活动磁系在由外磁轭和内磁轭组成的圆形腔内单向旋转，固定磁系永磁体固定于外磁轭和内磁轭之间，组成固定磁系，两个固定磁系加一个活动磁系为一个磁系统单元，像这样的磁系统单元共有两个，两个磁系统单元左右对称，上壳体，前侧挡板，后侧挡板分别与外磁轭固定连接。

设计方案

2.根据权利要求1所述的双杆联动式起重永磁铁，其特征在于：防滑基板插装在起重永磁铁下部预留的长型安装框内，其上固定有防滑橡胶层。

3.根据权利要求1所述的双杆联动式起重永磁铁，其特征在于：驱动轴防倒转装置安装在上壳体上部，其由驱动轴防倒转装置挡板，驱动轴防倒转装置外框，防倒转橡胶层，异型棘轮组成，防倒转橡胶层固定在外框内，异型棘轮通过键与驱动轴连接。

4.根据权利要求1所述的双杆联动式起重永磁铁，其特征在于：磁极轴防倒转装置安装在后侧挡板上，其由磁极轴防倒转装置外框，复位弹簧，异型棘爪，磁极轴防倒转装置棘轮组成；复位弹簧与异型棘爪相连安装在外框内，与之配合的棘轮通过键与磁极轴相连接。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于起重设备。

背景技术

现有技术中，中国专利CN107416662A公开了一种双臂驱动式起重永磁铁，但是其仍存在一定的缺点和不足：第一，在实际的安装过程中，由于缺乏可靠定位基准，导致锥齿轮的安装精度达不到要求，锥齿轮的损坏率较高，无法保证其正常的工作；第二，当起吊倾角较大的被吸物时，起重永磁铁会沿被吸物表面下滑，这是因为：起重永磁铁工作时，先要把起重永磁铁放置到被吸物表面上去，然后由小吊链拉动摆杆、转动棘轮等实现磁极的翻转才能完成吸附过程；此外，为了聚磁，磁极面的横向尺寸很小，这就导致其与被吸物之间的接触面积很小，摩擦力也很小；如果被吸物倾斜角度较大，当起重永磁铁放置到被吸物表面时，沿被吸物表面的重力的分力较大，从而导致起重永磁铁下滑，无法正常工作；第三，缺乏可靠的防倒转装置，在起重永磁铁的工作过程中，当活动磁系翻转到位后，需要使活动磁系保持在当前位置直至下一个动作周期，这一过程中，磁系处于不稳定状态，如果没有可靠的防倒转装置，很可能发生磁系的自我翻转而导致起重永磁铁失去吸力，使被吸物坠落而发生危险。

发明内容

本实用新型提供一种双杆联动式起重永磁铁，以解决目前存在的锥齿轮的损坏率较高、被吸物倾斜角度较大导致起重永磁铁下滑、没有可靠的防倒转装置的问题。

本实用新型采取的技术方案是：吊环用于与行吊或吊车的吊钩相连接，起重吊链共有四条，其一端与吊环相连接，另一端通过销轴分别与起重吊耳连接，起重吊耳分别与上壳体固定连接，左侧小吊链的一端与吊环连接、另一端通过销轴与左摆杆相连接；右侧小吊链的一端与吊环连接、另一端通过销轴与右摆杆相连接，左摆杆、右摆杆结构相同，分别由两个完全相同的杈形臂组成，分别空套在两根驱动轴上，该驱动轴安装在上壳体的轴承座上；驱动棘爪通过销、弹簧安装在安装在杈形臂内，与之相配套的驱动棘轮通过键与驱动轴相连接，像驱动棘轮和驱动棘爪这样的机构共有两组四套，每套驱动棘轮和棘爪分别对称布置于左摆杆、右摆杆杈形臂内；右侧主动圆柱齿轮通过键与一驱动轴相连接，且与右侧从动圆柱齿轮相啮合，右侧从动圆柱齿轮通过键与一磁极轴相连接，左侧主动圆柱齿轮通过键与另一驱动轴相连接，且与左侧从动圆柱齿轮相啮合，左侧从动圆柱齿轮通过键与另一磁极轴相连接；右侧圆柱齿轮与左侧主动圆柱齿轮互相啮合，磁极靴与活动磁系永磁体组成活动磁系，活动磁系前后两端分别与两根磁极轴固定链接，活动磁系在由外磁轭和内磁轭组成的圆形腔内单向旋转，固定磁系永磁体固定于外磁轭和内磁轭之间，组成固定磁系，两个固定磁系加一个活动磁系为一个磁系统单元，像这样的磁系统单元共有两个，两个磁系统单元左右对称，上壳体，前侧挡板，后侧挡板分别与外磁轭固定连接。

本实用新型防滑基板插装在起重永磁铁下部预留的长型安装框内，其上固定有防滑橡胶层。

本实用新型驱动轴防倒转装置安装在上壳体上部，其由驱动轴防倒转装置挡板，驱动轴防倒转装置外框，防倒转橡胶层，异型棘轮组成，防倒转橡胶层固定在外框内，异型棘轮通过键与驱动轴连接。

本实用新型磁极轴防倒转装置安装在后侧挡板上，其由磁极轴防倒转装置外框，复位弹簧，异型棘爪，磁极轴防倒转装置棘轮组成；复位弹簧与异型棘爪相连安装在外框内，与之配合的棘轮通过键与磁极轴相连接。

本实用新型的优点是：

本实用新型可吊装与水平面有很大倾角的铁磁性被吸物，其采用两套棘轮摆杆机构作为驱动机构，并以两个相互啮合的主动圆柱齿轮实现两套驱动机构的联动。在吊装水平放置的被吸物时，两套驱动机构同时动作，实现吸卸物；当吊装倾斜放置的被吸物时，至少有一套机构能够正常动作，并通过相互啮合的主动圆柱齿轮带动另一组机构动作，使两组活动磁系同时翻转，实现吸卸物。由于采用直齿圆柱齿轮作为联动机构，使起重永磁铁的制造、安装和后期的维护、检修更为方便，节约费用，降低制造成本。

为了保证固定磁系与活动磁系在下一动作周期之前保持原有状态，本实用新型根据起重永磁铁的工作特点分别设计了两套适用于起重永磁铁的防倒转装置。其中，防倒转阻力较大的磁极轴采用棘轮加异型棘爪的防倒转装置；防倒转阻力较小的驱动轴则采用异型棘轮和防倒转橡胶的防倒转装置，使工作更安全可靠。

为了克服大倾角时，起重永磁体会沿被吸物表面下滑的问题，在磁极工作面之间加装带有防滑橡胶层的防滑板，增大起重永磁铁与被吸物的接触面积和摩擦系数。以抵消重力沿被吸物表面分力的作用，解决下滑的问题，保证本起重永磁铁功能的实现。

本实用新型克服起重永磁铁在吊装大倾角被吸物时下滑的问题，设计出了更为简单可靠的抗斜式驱动机构，真正实现了起重永磁铁的大倾角抗斜，拓宽了起重永磁铁的应用范围。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的后视图；

图3是本实用新型去除吊链的俯视图；

图4是本实用新型磁系结构示意图；

图5是本实用新型被吸物倾斜放置时的工作状态示意图；

图6是本实用新型的磁极轴防倒转装置的爆炸图；

图7是本实用新型磁极轴防倒转装置的剖视图；

图8是本实用新型驱动轴防倒转装置的爆炸图；

图9是本实用新型驱动轴防倒转装置的剖视图；

图10是图3的A-A剖视图；

图11图10中I处的局部放大图；

图12是本实用新型防滑板的结构示意图；

图13是本实用新型吸物状态的磁路示意图；

图14是本实用新型卸物状态的磁路示意图；

图中：吊环1，起重吊链2，右侧小吊链3，右摆杆4，右侧主动圆柱齿轮5，起重吊耳6，磁极轴7，右侧从动圆柱齿轮8，左侧小吊链9，左摆杆10，左侧主动圆柱齿轮11，驱动轴12，左侧从动圆柱齿轮13，防滑基板14，防滑橡胶层15，驱动棘轮16，驱动轴防倒转装置17，磁极轴防倒转装置18，后侧挡板19，驱动棘爪20，驱动轴防倒转装置挡板21，驱动轴防倒转装置外框22，防倒转橡胶层23，异型棘轮24，磁极轴防倒转装置外框25，复位弹簧26，异型棘爪27，磁极轴防倒转装置棘轮28，磁极靴29，活动磁系永磁体30，内磁轭31，外磁轭32，固定磁系永磁体33，轴承座34，上壳体35，前侧挡板36。

具体实施方式

参见图1、2、3、4，吊环1用于与行吊或吊车的吊钩相连接；起重吊链2共有四条，其一端与吊环1相连接，另一端通过销轴分别与起重吊耳6连接，起重吊耳6分别与上壳体35固定连接，左侧小吊链9的一端与吊环1连接、另一端通过销轴与左摆杆10相连接；右侧小吊链3的一端与吊环1连接、另一端通过销轴与右摆杆4相连接，左摆杆10、右摆杆4结构相同，分别由两个完全相同的杈形臂组成，分别空套在两根驱动轴12上，该驱动轴12安装在上壳体35的轴承座34上；驱动棘爪20通过销、弹簧安装在安装在杈形臂内，与之相配套的驱动棘轮16通过键与驱动轴12相连接，像驱动棘轮16和驱动棘爪20这样的机构共有两组四套，每套驱动棘轮和棘爪分别对称布置于左摆杆10、右摆杆4杈形臂内；右侧主动圆柱齿轮5通过键与一驱动轴12相连接，且与右侧从动圆柱齿轮8相啮合，右侧从动圆柱齿轮8通过键与一磁极轴7相连接，左侧主动圆柱齿轮11通过键与另一驱动轴12相连接，且与左侧从动圆柱齿轮13相啮合，左侧从动圆柱齿轮13通过键与另一磁极轴7相连接；右侧圆柱齿轮5与左侧主动圆柱齿轮11互相啮合，磁极靴29与活动磁系永磁体30组成活动磁系，活动磁系前后两端分别与两根磁极轴7固定链接，活动磁系在由外磁轭32和内磁轭31组成的圆形腔内单向旋转，固定磁系永磁体33固定于外磁轭32和内磁轭31之间，组成固定磁系，两个固定磁系加一个活动磁系为一个磁系统单元，像这样的磁系统单元共有两个，两个磁系统单元左右对称，上壳体35，前侧挡板36，后侧挡板19分别与外磁轭32固定连接。

本实用新型防滑基板14插装在起重永磁铁下部预留的长型安装框内，如图11、12所示，其上固定有防滑橡胶层15。

参见图8、9，本实用新型驱动轴防倒转装置17安装在上壳体35上部，其由驱动轴防倒转装置挡板21，驱动轴防倒转装置外框22，防倒转橡胶层23，异型棘轮24组成；防倒转橡胶层23固定在外框22内，异型棘轮24通过键与驱动轴12连接。

参见图6、7，本实用新型磁极轴防倒转装置18安装在后侧挡板19上，其由磁极轴防倒转装置外框25，复位弹簧26，异型棘爪27，磁极轴防倒转装置棘轮28组成；复位弹簧26与异型棘爪27相连安装在外框25内，与之配合的棘轮28通过键与磁极轴7相连接。

工作原理：本实用新型的双驱式起重永磁铁是通过棘轮、棘爪机构和两组相互啮合的主、从动圆柱齿轮将吊环向上的牵引力转化为磁路结构中活动磁系翻转的动力，实现卸物完全不需要电，还可实现起重永磁铁在倾斜角度较大的被吸物表面的正常吸卸，具体如下：

(1)起吊水平放置的被吸物时，双驱式起重永磁铁吸卸物原理：

当双驱式起重永磁铁放置在待吊装被吸物上后，吊钩下落，吊环1下降，在自重的作用下，右摆杆4与左摆杆10绕驱动轴向下转动至最低点，安装在右摆杆4、左摆杆10内的棘爪20在驱动棘轮16表面滑动至下一齿槽而不会使棘轮转动，因此，驱动轴12不动，起重永磁铁仍保持卸物状态如图14所示。当再次提起吊环1时，右侧小吊链3、左侧小吊链9首先被拉直，此时，起重吊链2还未被拉直，在右侧小吊链3、左侧小吊链9的作用下，右摆杆4与左摆杆10向上抬起，同时，安装在右摆杆4与左摆杆10内的棘爪20推动棘轮16旋转，进而带动驱动轴12旋转，左侧主动圆柱齿轮11推动左侧从动圆柱齿轮13转动，右侧主动圆柱齿轮5推动右侧主动圆柱齿轮8转动，使活动磁系翻转180度，实现吸物如图13所示。当吊装被吸物到达指定位置后，重复以上过程使磁系再次翻转180度如图14所示，即可实现卸物。

(2)起吊倾斜被吸物时，双驱式起重永磁铁吸卸物原理：

以被吸物表面向左倾斜为例，如图5所示，当起重永磁铁放置在被吸物倾斜表面上后，吊钩下落，吊环1下降，在自重的作用下，右摆杆4与左摆杆10绕驱动轴向下转动至最低点，安装在右摆杆4与左摆杆10内的驱动棘爪20在驱动棘轮16表面滑动至下一齿槽而不会使棘轮转动，因此，驱动轴12不动，起重永磁铁仍保持卸物的状态如图14所示，当再次提起吊环1时，位于倾斜方向低位置的左侧小起吊链9被率先拉直，由于倾斜角度的存在，位于倾斜方向高位置的右侧小起吊链3仍处于放松状态如图5所示，随着吊环1的升高，左摆杆10被抬起，同时，安装在左摆杆10内的驱动棘爪20带动驱动棘轮16转动，从而带动驱动轴12转动，与驱动轴12通过键连接的左侧主动圆柱齿轮11分别驱动与之相啮合的左侧从动圆柱齿轮13和右侧主动圆柱齿轮5转动，右侧主动圆柱齿轮5则推动右侧从动圆柱齿轮8转动，进而实现两个活动磁系翻转180度实现吸物如图13所示。当吊装被吸物到达指定位置后，重复以上过程使磁系再次翻转180度如图14所示，即可实现卸物。

(3)磁极轴防倒转装置工作原理：

棘轮28通过键与磁极轴7相连接，异型棘爪27与复位弹簧26安装在外框25内如图6、7所示，当磁极轴7逆时针旋转时，棘轮28正向旋转，推动异型棘爪27压缩复位弹簧26向外圆方向移动，正向旋转无阻碍。当棘轮28逆向旋转时，异型棘爪27在复位弹簧26的作用下，卡住棘轮28的齿，使其无法逆向旋转，实现防倒转。

(4)驱动轴防倒转装置工作原理：

异型棘轮24通过键与驱动轴12相连接，防倒转橡胶层23固定在外框22上，其上有防倒转牙如图8、9所示，当异型棘轮24正向旋转时，将防倒转牙向圆外方向挤压，旋转无阻碍；当异型棘轮24反向旋转时，将防倒转牙型向圆心方向挤压，阻碍其旋转，实现防倒转。

(5)防滑板工作原理：

防滑板14上固定有防滑橡胶层15如图11、12所示，其目的是增加起重永磁铁与被吸物的接触面积，同时通过加装防滑橡胶层增大其摩擦系数，从而增加起重永磁铁与被吸物间的摩擦力，解决起吊大倾角被吸物时起重永磁铁会沿被吸物表面下滑的问题。

设计图

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