一种用于钢丝绳的卸载和变阻力减震结构

1.本发明涉及一种绳力卸载和物体缓冲减震结构，具体是一种在卸载过程中兼具对移动物体进行变阻力减震的结构。


背景技术：

2.在传动领域中，常见的传动方法有丝杆传动、链轮传动、钢丝绳传动、皮带传动等。其中，钢丝绳传动广泛用于大负载、长行程的场合，例如电梯升降和起重机负载等。
3.以电梯起降为例，为了提升电梯的安全性，电梯方案中常常采用多重钢丝方案并且伴随复杂的电控程序，以防电梯在故障时发生坠落事故。
4.但是这些防护措施并不是万无一失的，目前国内仍然存在电梯坠落的意外事故。更严重的是：一旦电梯发生坠落事故，乘坐人员面临着严峻的生命隐患。
5.与此同时，领域内的防护措施几乎全部集中在预防性领域，即：如何防止电梯坠落；而一旦这些预防性措施失效，一旦电梯出现坠落，如何在坠落过程中对乘坐人员进行保护，领域内缺乏相应的后续保护方案。


技术实现要素：

6.针对现有技术的不足之处，尤其是针对电梯坠落过程，本发明的目的在于提供一种用于钢丝绳的卸载和变阻力减震结构，包含减震、卸载、防止反弹、自动复位多种功能，可用于提供了柔和的变阻力减震缓冲过程，实现了较重物体对象的运动缓冲。
7.为了解决上述问题，本发明的技术方案是：
8.所述卸载和变阻力减震结构包括固定模块和移动模块，移动模块活动套装于固定模块，移动模块一端连接钢丝绳，另一端悬空或者接受外部物体的撞击和挤压；外部物体接触并推动移动模块相对于固定模块移动，带动移动模块变阻力移动，实现钢丝绳的卸载，进而实现变阻力减震；外部物体未接触移动模块时，实现钢丝绳的张紧。
9.所述的固定模块包括两个直流电源、固定电磁铁和两组导电板组；固定电磁铁包括固定套和固定导电线圈，固定导电线圈绕制在固定套上；两组导电板组平行紧邻布置，每组导电板组由两个导电板相平行正对且间隔布置构成；固定导电线圈两端分别连接到一组导电板组中的两个导电板上，固定导电线圈其中一端和导电板之间上串联有一个直流电源；
10.所述的移动模块包括滑动杆、动滑轮、电阻组件和移动电磁铁；滑动杆一端活动穿设过固定套后设置有移动电磁铁，滑动杆中部位于固定模块的两组导电板组的两个导电板之间，滑动杆中部上固定套装有环状的电阻组件，电阻组件两侧分别电连接到至少其中一组导电板组的两个导电板上使得两个导电板相导通，滑动杆另一端上铰接安装动滑轮，钢丝绳绕经动滑轮；移动电磁铁包括了圆环套和移动导电线圈，圆环套固定在滑动杆活动穿设过固定套后的端部，圆环套上绕制移动导电线圈；移动导电线圈两端分别连接到另一组导电板组中的两个导电板上，移动导电线圈其中一端和导电板之间上串联有另一个直流电
源。
11.所述固定导电线圈和移动导电线圈通电后产生的磁场方向相反。
12.所述固定导电线圈和移动导电线圈螺旋绕制方向相同，电流方向相反。
13.所述的移动导电线圈所连接的导电板组相比固定导电线圈所连接的导电板组更靠近钢丝绳和动滑轮布置。
14.所述的电阻组件是由多个电阻板构成，多个电阻板间隔固定套装在滑动杆上，电阻组件中至少一个电阻板两侧分别电连接到固定导电线圈所连接的一组导电板组的两个导电板上，使得两个导电板相导通。
15.多个电阻板整体沿滑动杆轴向的长度大于一组导电板组的两个导电板沿滑动杆轴向的长度，且小于一组导电板组的两个导电板沿滑动杆轴向的长度的两倍与两组导电板间隙之和。
16.所述滑动杆活动穿设固定套地轴向移动，带动滑动杆上固定的电阻组件同步移动，调整两组组导电板组中两个导电板之间所连接导通的电阻板数量，即调节两组组导电板组中两个导电板之间所连接导通的电阻组件的阻值，进而调节在固定导电线圈和移动导电线圈产生的导通电流，即调节固定导电线圈和移动导电线圈所产生的磁场，实现固定模块和移动模块之间的相互变阻力排斥运动。
17.所述的动滑轮侧部连接有用于钢丝绳滑脱限位的滑轮挡板。
18.所述卸载和变阻力减震结构用于电梯坠落的缓冲。
19.本发明方法的有益效果：
20.(1)较重物体对象(例如电梯)在坠落过程中可以实现变阻力减震，防止出现剧烈撞击现象，同时防止撞击后发生反弹；
21.(2)减震过程中，同时对钢丝绳进行卸载；
22.(3)设计了放大式的位置检测方案，实现型号的高灵敏度触发。
23.本发明具有变阻力减震、卸载、二重卸载、防止反弹、自动复位的功能。
附图说明
24.图1为本发明卸载和变阻力减震结构整体外观图；
25.图2为卸载和变阻力减震结构的拆分图；
26.图3为固定模块结构图；
27.图4为固定模块俯视图；
28.图5为固定电磁铁结构图；
29.图6为移动模块拆分图；
30.图7为卸载和变阻力减震结构刚开始处于拉紧钢丝绳极限状态示意图；
31.图8为卸载和变阻力减震结构放松钢丝绳处于阻力最大状态示意图；
32.图9为卸载和变阻力减震结构放松钢丝绳处于阻力变小状态示意图；
33.图10为卸载和变阻力减震结构放松钢丝绳处于稳定无反弹状态示意图；
34.图11为卸载和变阻力减震结构回复到处于拉紧钢丝绳极限状态示意图；
35.图中：1卸载和变阻力减震结构、2固定模块、3移动模块、4直流电源、5固定电磁铁、6导电板、7卡扣支架、8固定套、9固定导电线圈、10滑动杆、11动滑轮、12滑轮挡板、13电阻
板、14移动电磁铁、15圆环套、16移动导电线圈、17钢丝绳、18外部金属板。
具体实施方式
36.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例进行详细说明。应该理解，此处所具体描述的发明例仅用以解释本发明，并不限定于本发明。
37.如图1和图2所示，卸载和变阻力减震结构1包括固定模块2和移动模块3，移动模块3活动套装于固定模块2，移动模块3一端连接钢丝绳17，另一端悬空或者接受外部物体的撞击和挤压；外部物体接触并推动移动模块3相对于固定模块2移动，带动移动模块3变阻力移动，实现钢丝绳的卸载，进而实现变阻力减震；外部物体未接触移动模块3时，实现钢丝绳的张紧。
38.具体地，外部物体未接触移动模块3时，动滑轮将钢丝绳张紧；外部物体的撞击并带动移动模块3滑动时，动滑轮将钢丝绳卸载，这个滑动过程同时也是变阻力减震过程。
39.如图3和图4所示，固定模块2包括两个直流电源4、固定电磁铁5和两组导电板组；如图5所示，固定电磁铁5包括固定套8和固定导电线圈9，固定套8保持固定，固定导电线圈9螺旋绕制在固定套8上；两组导电板组平行紧邻布置，每组导电板组由两个导电板6相平行正对且间隔布置构成，两组导电板的两个导电板6之间的连线相同，导电板6均固定在卡扣支架7上；固定导电线圈9两端分别连接到一组导电板组中的两个导电板6上，固定导电线圈9其中一端和所连接的导电板6之间上串联有一个直流电源4；
40.导电板6的数量为四个，分别固定在卡扣支架7内。4个导电板分成两组，每组中的两个导电板相互面对安装，每组第一个导电板接直流电源的一个电极，另一个导电板先连接电磁线圈，再连通到直流电源的另一个电极。
41.如图6所示，移动模块3包括滑动杆10、动滑轮11、电阻组件和移动电磁铁14；滑动杆10活动穿设过固定套8布置，滑动杆10一端活动穿设过固定套8后设置有移动电磁铁14，滑动杆10中部位于固定模块2的两组导电板组的两个导电板6之间，滑动杆10中部上固定套装有方形环状的电阻组件，电阻组件位于两组导电板组的两个导电板6之间，电阻组件两侧分别电连接到至少其中一组导电板组的两个导电板6上使得两个导电板6相导通，滑动杆10另一端上铰接安装动滑轮11，钢丝绳17绕经动滑轮11，动滑轮11侧部连接有用于钢丝绳17滑脱限位的滑轮挡板12；滑轮挡板12为弧形面结构，弧形面的起始平面与滑轮凹槽的下平面齐平。
42.移动电磁铁14包括了圆环套15和移动导电线圈16，圆环套15固定在滑动杆10活动穿设过固定套8后的端部，圆环套15上螺旋绕制移动导电线圈16，圆环套15用于连接外部物体的外部金属板18；移动导电线圈16两端分别连接到另一组导电板组中的两个导电板6上，移动导电线圈16其中一端和所连接的导电板6之间上串联有另一个直流电源4。
43.固定导电线圈9和移动导电线圈16螺旋绕制方向相同，电流方向相反。具体实施中，两个直流电源4的正负极布置方向相反，使得分别连接到固定导电线圈9和移动导电线圈16一端的电极极性相反，进而使得固定导电线圈9和移动导电线圈16的电流方向相反。
44.外部物体为外部金属板18，当外部物体18撞击接触时，外部金属板18和圆环套15接触连接。外部金属板是外部物体，可以代指电梯的某个部件。以电梯为例，本发明装置可以固定在楼房底部，并不是跟随电梯运动，只是到哪个电梯掉落时，外部金属板18才会撞击
本装置，从而使本装置起保护作用。
45.移动导电线圈16所连接的导电板组相比固定导电线圈9所连接的导电板组更靠近钢丝绳17和动滑轮11布置。
46.电阻组件是由多个同心布置的电阻板13构成，多个电阻板13间隔固定套装在滑动杆10上，电阻板13位于两组导电板组的两个导电板6之间，电阻组件中至少一个电阻板13两侧分别电连接到固定导电线圈9所连接的一组导电板组的两个导电板6上，使得两个导电板6相导通。相邻电阻板13绝缘。
47.多个电阻板13整体沿滑动杆10轴向的长度大于一组导电板组的两个导电板6沿滑动杆10轴向的长度，且小于一组导电板组的两个导电板6沿滑动杆10轴向的长度的两倍与两组导电板6间隙之和。
48.滑动杆10活动穿设固定套8地轴向移动，带动滑动杆10上固定的电阻组件同步移动，调整两组组导电板组中两个导电板6之间所连接导通的电阻板13数量，即调节两组组导电板组中两个导电板6之间所连接导通的电阻组件的阻值，进而调节在固定导电线圈9和移动导电线圈16产生的导通电流，即调节固定导电线圈9和移动导电线圈16所产生的磁场，实现固定模块2和移动模块3之间的相互变阻力排斥运动。
49.由此，当出现外部撞击带动移动模块做放松钢丝绳运动时，移动模块和固定模块的两个电磁铁通过电阻改变实现阻力改变，从而实现变阻力减震效果。同时，移动模块的滑动，实现了钢丝绳的卸载。
50.具体实施中，电阻板的数量为9个，且每个电阻板的尺寸与电阻值均相等。四个电阻板13整体沿滑动杆10轴向的长度等于一组导电板组的两个导电板6沿滑动杆10轴向的长度，两组导电板组之间沿滑动杆10轴向的间隔长度大于一个电阻板13整体沿滑动杆10轴向的长度。
51.固定电磁铁5是由固定导电线圈9缠绕在固定套8上组成，固定套8中心处设计有一个用于滑动杆10穿过的方形通孔。固定电磁铁5与移动电磁铁14的线圈绕线方向一致，电流方向相反。
52.滑动杆10的材质为绝缘材质，形状为方形长杆，其方形截面的尺寸与固定套8中心处的方形通孔尺寸一致。滑动杆10中部设置有格栅状结构，格栅间隙为九个，尺寸恰好安装九个电阻板。
53.每组中两个导电板的间隔垂直距离等于电阻板的宽度。两组导电板的间距大于一片电阻板的厚度。导电板的长度等于四片电阻板的厚度与3个格栅间隙之和。
54.当移动模块处于拉紧钢丝绳17的极限位置时，只有仅最靠近钢丝绳17的一片电阻板连通移动导电线圈16所连接的导电板6，远离钢丝绳17一侧的四片电阻板连通固定导电线圈9所连接的导电板；
55.当移动模块处于卸载放松钢丝绳17的极限位置时，只有靠近钢丝绳17的四片电阻板连通移动导电线圈16所连接的导电板6，无远离钢丝绳17一侧的电阻板连通固定导电线圈9所连接的导电板。此时，固定导电线圈9没有通电，没有产生磁场，固定导电线圈9和移动导电线圈16之间没有产生排斥力，使得移动模块不会反弹。
56.具体实施的卸载和变阻力减震结构1的安装方式如下：
57.固定模块2作为固定端，移动模块3套入到固定模块2中装配。
58.其中，固定模块2中的导电板6共有4块，分别编号为m/u/k/p(图4)。其中电磁板m与电磁板p对称安装，m连接直流电源4的负极，p首先连接到移动电磁铁14的导电线圈16上，然后连接到直流电源4的正极(图7、图4)；电磁板u与电磁板k对称安装，u连接到直流电源4的正极，k首先连接到固定电磁铁5的导电线圈9，然后连接到直流电源4的负极(图7、图4)。卡扣支架7用于固定导电板6(图4)。
59.其中，移动模块3中滑动杆10两端分别锁固移动电磁铁14和动滑轮11(图6).滑动杆10中部位置间隔安装9片电阻板13(图6)。移动模块3安装在固定模块2的对称中心上.具体的，移动模块3的滑动杆10套入固定模块2的固定电磁铁5的固定套8的方孔内，移动模块3可以相对于固定模块2的滑动。
60.特别的，固定电磁铁5是由导电线圈9缠绕在固定套8上组成，其中固定套8中心设计有一个方形通孔(图3)，方形通孔起“滑套”的作用，其内部可以贯穿安装移动模块3的滑动杆10，并允许滑动杆10在其方孔内滑动。
61.特别的，滑动杆10中间局部为格栅状，作用是：卡固安装9片电阻板13(图6)。
62.特别的，滑动杆10是硬质绝缘的，且滑动杆的截面为方形，截面尺寸(不包括格栅截面)等于固定套8的方形通孔尺寸，既防止滑动杆10转动，又可以实现滑动杆10在固定套8的方孔内滑动。
63.特别的，导电板m与导电板p的间距等于电阻板13的宽度；导电板u与导电板k的间距等于电阻板13的宽度，这样随着移动模块3的滑动，电阻板13恰好可以在两组导电板之间滑动，并在滑动过程中连通导电板m与p，或连通导电板u与k。
64.特别的，两组导电板之间的间隔(即：m与u之间的间隔，或k与p之间的间隔)(图7)，小于单片电阻板13的厚度，这样防止同一个电阻板13同时连通两组导电板而造成电路混乱。
65.特别的，每个导电板6的长度等于4片电阻板13的厚度与3个格栅间距之和，这样保证同一组导电板6最多只能同时连接4片电阻板13。
66.特别的，当移动模块3处在右极限位置时(图7)，只有一片电阻板13连通导电板m和导电板p；此时有4片电阻板13连通导电板u和导电板k。
67.特别的，当移动模块3处在左极限位置时(图10)，移动电磁铁14与固定电磁铁5接触，此时，有4片电阻板13连通导电板m和导电板p，无电阻板13连通导电板u和导电板k(图10)。
68.特别的，固定电磁铁5和移动电磁铁14的线圈绕线方向一致，但电流方向相反。这种设计的有益效果是：当两个线圈均通电时，两个电磁铁之间的磁极方向相反，两个电磁铁之间产生斥力。
69.特别的，每个滑轮均配置一个滑轮挡板12(图6)。滑轮挡板为弧形面结构，弧形面的起始平面与滑轮凹槽的下平面齐平，这种设计的效果是：当钢丝绳17松动时，钢丝绳并不会完全脱离滑轮凹槽的有效范围。当钢丝绳17再次张紧时，钢丝绳可以自动卡入滑轮的凹槽内，并不需要人工调整。
70.变阻力减震原理过程：
71.初始位置时(图7)，有1片电阻板13连通导电板m和p,移动电磁铁14形成回路并产生磁力；同时，有4片电阻板13连通导电板u和k，固定电磁铁5形成回路并产生磁力；并且，移
动电磁铁14与固定电磁铁5的电流方向相反，因此二者之间形成斥力。在此斥力的作用下，移动电磁铁14带动整个移动模块2向右滑动至右极限位置，尤其是动滑轮11随之向右运行至极限位置(图7)。此时，钢丝绳17在动滑轮11的作用下张紧(图7)，此时，钢丝绳处于正常驱动状态。
72.当外部金属板18(例如电梯箱体的外部骨架)迅速撞击移动电磁体14的外端面时，移动电磁铁14收到撞击开始左移；与此同时，滑动杆10带动动滑轮11左移，动滑轮11向左移动后，导致钢丝绳17出现松动，从而失去张紧作用，进而实现卸载(图8)。
73.在以上撞击过程中，分为三个阶段：
74.第一阶段，滑动杆10左移，连接导电板u和k的电阻板13数量保持为4片，连接导电板m和p的电阻板13从初始位置时的1片增加为4片。因此在第一阶段中，固定电磁铁5的电阻不变，电流不变，磁力不变；移动电磁铁14的电阻减小，电流增加，磁力增大；从而使得，固定电磁铁5与移动电磁铁14之间的斥力增大(图7到图8)。
75.第二阶段，滑动杆10继续左移，连接导电板u和k的电阻板13从4片开始减少至1片，连接导电板m和p的电阻板保持为4片；在第二阶段中，移动电磁铁14的电阻不变，电流不变，磁力不变；固定电磁铁5的电阻增大，电流减小，磁力减小；因此，在第二阶段，固定电磁铁5与移动电磁铁14之间的斥力减小(图8到图9)。
76.第三个阶段，滑动杆10继续左移至左极限位，电阻板13完全脱离导电板u和导电板k，此时固定电磁铁5的线圈失去电流，失去磁力；连接电磁板m和电磁板p的电阻板13保持为4片，移动电磁铁14的电阻不变，电流不变，磁力不变。此时，移动电磁铁14和固定电磁铁5之间无磁力作用。因此移动模块2可以停止在左极限位置(图10)。
77.以上过程是卸载和变阻力减震结构受到外部金属板18撞击后的减震过程，在这个过程中，减震力先增大，后减小，最后减小至零，从而实现了外部物体阻力先增大后减小至零的变阻力减震，并且不会出现反弹；并且，用于传动的钢丝绳因为松动而切断了驱动力，避免了二次加载。
78.当外部故障排除后，外部移动物体复位，此时外部金属板18随之复位。复位启动瞬间，移动电磁铁14由于是通电状态，因而具有磁力作用(图10)，这使得移动电磁铁14与外部金属板18之间存在电磁引力，所以在磁力作用下，移动电磁铁18随之右移，进而带动整个移动模块3右移(图11)。继续右移过程中，固定电磁铁2恢复电流导通状态，恢复磁力；移动电磁铁14与固定电磁铁5之间恢复斥力，这种斥力加剧移动电磁铁14的右移复位，最终使得移动模块3右移至极限位。此时，动滑轮11再次对钢丝绳17实现张紧效果，恢复驱动能力(图11)。
79.特别的，以上所有过程实现了特殊的有益效果：外部物体出现故障时，卸载和变阻力减震结构1实现了“斥力先增大、后减小至零”的变阻力减震过程；减速至零时，系统不会出现反弹动作；在撞击缓冲过程中，通过动滑轮的作用，实现了钢丝绳驱动力的卸载；当故障排出后，系统可以自动复位，复位至钢丝绳张紧效果；滑轮挡板12可以避免钢丝绳在松动时脱离滑轮的有效范围，这有助于后续复位时，钢丝绳自动复位至滑轮的凹槽内。