CN115520742B - 一种楼房 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种恒力装置、连接设备和楼房。该恒力装置包括圆盘、凸轮、拉力弹簧、第一拉线和第二拉线，圆盘和凸轮同轴且固定连接在一起，拉力弹簧通过第一拉线连接在圆盘的外周，第二拉线连接在凸轮的外周，拉力弹簧对圆盘的施力方向与第二拉线对凸轮的施力方向相反，凸轮的横截面外轮廓包括曲线段，第二拉线在凸轮转动的过程中能够绕设在曲线段上，曲线段上的点与凸轮的转动中心之间的距离为r2，拉力弹簧的弹性系数为k，圆盘的半径为r1，第二拉线施加的拉力为F2，其中r2＝k*r1*r1*θ/F2*sin(θ1)。根据本发明的恒力装置，能够提供较大的变形范围，满足更大范围恒力变形需求。

Description

一种楼房

技术领域

本发明涉及加装电梯的安全技术领域，特别是涉及一种恒力装置、连接设备和楼房。

背景技术

老旧小区住宅、办公等砌体楼房一般在设计之初都未配套电梯，上下楼梯给某些人群带来了困扰。城市的更新给老旧小区“加装电梯”带来了契机。目前，全国各地都在加快推进老旧小区加装电梯这项惠民工程，国家层面的高度重视使得老旧小区既有的多层砌体房屋的加装电梯的工作已经提升到政府的决策层面。

如果在多层砌体房屋外增设电梯井，如果连接不合理，在遇到地震等灾害时，连接部件拉扯力作用下可能导致房屋原结构圈梁、构造柱的局部破坏；其次电梯井不均匀沉降也会导致局部破坏，这些破坏对房屋的整体结构带来不可修复的损伤，严重时可导致房屋坍塌。因此，这就需要考虑在加装电梯与房屋之间增加冲击隔离结构，避免加装电梯对房屋造成不利影响，同时可以保证加装电梯与房屋之间的有效稳定连接。

针对冲击隔离的特点，恒定控制力为抗冲器的最优控制力，即如果抗冲器产生一个恒定的控制力，则被隔离设备的加速度将保持恒定，如果这个加速度略小于设备允许承受的最大加速度，就可以保障在设备安全的前提下，最大限度的降低相对位移。虽然该理论被提出多年，但却很少应用到实际冲击隔离装置中。

当前所存在的恒力装置，存在着变形范围比较小，无法满足加装电梯与楼房之间的相对位移造成的变形要求，因此限制了恒力弹簧在加装电梯上的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种恒力装置、连接设备和楼房，能够提供较大的变形范围，满足更大范围恒力变形需求。

为解决上述技术问题，作为本发明的一个方面，提供了一种恒力装置，包括圆盘、凸轮、拉力弹簧、第一拉线和第二拉线，圆盘和凸轮同轴且固定连接在一起，拉力弹簧通过第一拉线连接在圆盘的外周，第二拉线连接在凸轮的外周，拉力弹簧对圆盘的施力方向与第二拉线对凸轮的施力方向相反，凸轮的横截面外轮廓包括曲线段，第二拉线在凸轮转动的过程中能够绕设在曲线段上，曲线段上的点与凸轮的转动中心之间的距离为r2，拉力弹簧的弹性系数为k，圆盘的半径为r1，第二拉线施加的拉力为F2，其中r2＝k*r1*r1*θ/F2*sin(θ1)，其中r1和F2为常数，θ为转盘的转动角度，第二拉线在凸轮上的作用力点与凸轮的中心之间的连线为第一连线，θ1为第二拉线的作用力方向与第一连线之间的夹角。

优选地，圆盘的外周壁设置有环形槽，环形槽的内环壁半径为圆盘的半径，第一拉线设置在环形槽内。

优选地，凸轮的外周壁设置有导向槽，导向槽的内环壁在圆盘上的投影形成曲线段，第二拉线位于导向槽内。

优选地，凸轮的外周壁设置有导向槽，导向槽沿凸轮的轴向呈螺旋延伸，导向槽的内环壁在圆盘上的投影形成曲线段，在投影面上，曲线段从起点与凸轮中心的连线旋转至终点与凸轮中心的连线的角度大于360°。

优选地，曲线段为阿基米德螺旋线。

优选地，凸轮的横截面外轮廓还包括第一圆弧段、第二圆弧段和直线段，第一圆弧段、曲线段、第二圆弧段和直线段首尾依次连接。

优选地，圆盘和凸轮可拆卸地固定连接。

根据本发明的另一方面，提供了一种连接设备，包括设备主体和设置在设备主体上的恒力装置，该恒力装置为上述的恒力装置。

优选地，恒力装置能够转动地安装在设备主体上，拉力弹簧的一端固定在设备主体上。

根据本发明的另一方面，提供了一种楼房，包括多层砌体房屋、连接设备和加装电梯，该连接设备为上述的连接设备，连接设备固定在多层砌体房屋上，第二拉线固定连接在加装电梯上。

本发明的恒力装置，包括圆盘、凸轮、拉力弹簧、第一拉线和第二拉线，圆盘和凸轮同轴且固定连接在一起，拉力弹簧通过第一拉线连接在圆盘的外周，第二拉线连接在凸轮的外周，拉力弹簧对圆盘的施力方向与第二拉线对凸轮的施力方向相反，凸轮的横截面外轮廓包括曲线段，第二拉线在凸轮转动的过程中能够绕设在曲线段上，曲线段上的点与凸轮的转动中心之间的距离为r2，拉力弹簧的弹性系数为k，圆盘的半径为r1，第二拉线施加的拉力为F2，其中 r2＝k*r1*r1*θ/F2*sin(θ1)，其中r1和F2为常数，θ为转盘的转动角度，第二拉线在凸轮上的作用力点与凸轮的中心之间的连线为第一连线，θ1为第二拉线的作用力方向与第一连线之间的夹角。该恒力装置采用圆盘与凸轮配合拉力弹簧和拉线的方式实现，利用力矩守恒原理，根据圆盘的半径来设计凸轮的半径，使得凸轮的半径能够与圆盘的转动角度和凸轮的转动角度进行关联，从而能够保证凸轮在整个转动过程中可以始终与圆盘之间保持力矩平衡，从而能够形成恒力结构，由于本方案的第二拉线伸出长度与圆盘的半径相关，因此圆盘的半径决定了第二拉线的伸缩长度，合适的圆盘半径能够使得第二拉线拉伸较大的长度，从而提供较大的变形范围，满足更大范围恒力变形需求。

附图说明

图1示意性示出了本发明实施例的恒力装置在第一种状态下的力矩平衡结构图；

图2示意性示出了本发明实施例的恒力装置在第二种状态下的力矩平衡结构图；

图3示意性示出了本发明实施例的恒力装置在第三种状态下的力矩平衡结构图；

图4示意性示出了本发明一个实施例的恒力装置的侧视结构图；

图5示意性示出了本发明另一个实施例的恒力装置的侧视结构图；

图6示意性示出了本发明实施例的连接设备的结构示意图；

图7示意性示出了本发明实施例的多层砌体房屋和加装电梯的第一种连接状态图；

图8示意性示出了本发明实施例的多层砌体房屋和加装电梯的第二种连接状态图；

图9示意性示出了本发明实施例的多层砌体房屋和加装电梯的第三种连接状态图；

图中附图标记：1、圆盘；2、凸轮；3、拉力弹簧；4、第一拉线；5、第二拉线；6、环形槽；7、导向槽；8、第一圆弧段；9、第二圆弧段；10、直线段； 11、曲线段；12、设备主体；13、多层砌体房屋；14、加装电梯。

具体实施方式

以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

请参考图1至图9所示，根据本发明的实施例，恒力装置包括圆盘1、凸轮2、拉力弹簧3、第一拉线4和第二拉线5，圆盘1和凸轮2同轴且固定连接在一起，拉力弹簧3通过第一拉线4连接在圆盘1的外周，第二拉线5连接在凸轮2的外周，拉力弹簧3对圆盘1的施力方向与第二拉线5对凸轮2的施力方向相反，凸轮2的横截面外轮廓包括曲线段11，第二拉线5在凸轮2转动的过程中能够绕设在曲线段11上，曲线段11上的点与凸轮2的转动中心之间的距离为r2，拉力弹簧3的弹性系数为k，圆盘1的半径为r1，第二拉线5施加的拉力为F2，其中r2＝k*r1*r1*θ/F2*sin(θ1)，其中r1和F2为常数，θ为转盘的转动角度，第二拉线5在凸轮2上的作用力点与凸轮2的中心之间的连线为第一连线，θ1为第二拉线5的作用力方向与第一连线之间的夹角。

为了便于描述，此处的r2可以作为凸轮2的半径进行表述，该半径是连续变化的。

该恒力装置采用圆盘1与凸轮2配合拉力弹簧3和拉线的方式实现，利用力矩守恒原理，根据圆盘1的半径来设计凸轮2的半径，使得凸轮2的半径能够与圆盘1的转动角度和凸轮2的转动角度进行关联，从而能够保证凸轮2在整个转动过程中可以始终与圆盘1之间保持力矩平衡，从而能够形成恒力结构，由于本方案的第二拉线5伸出长度与圆盘1的半径相关，因此圆盘1的半径决定了第二拉线5的伸缩长度，合适的圆盘1半径能够使得第二拉线5拉伸较大的长度，从而提供较大的变形范围，满足更大范围恒力变形需求。

在一个实施例中，圆盘1的外周壁设置有环形槽6，环形槽6的内环壁半径为圆盘1的半径，第一拉线4设置在环形槽6内。

在本实施例中，通过在圆盘1的外周壁设置环形槽6，能够利用环形槽6 的两侧侧壁对第一拉线4进行限位，使得第一拉线4在圆盘1的外周转动时，不会滑出圆盘1外，提高第一拉线4在圆盘1上运行时的可靠性和稳定性，提高恒力装置的可靠性。

此处以环形槽6的内环壁半径作为圆盘1的半径，是指在利用圆盘1的半径进行凸轮2的设计时，可以以环形槽6的内环壁半径作为计算凸轮2的半径时圆盘1的半径取值，在实际上，当圆盘1具有环形槽6时，圆盘1具有外直径和内直径，其中外直径是指圆盘1的最大直径，内直径是指圆盘1的环形槽 6的内环壁半径，作为计算凸轮2的半径时的计算数据。

在一些实施例中，也可以将圆盘1的外周设置为柱面，此种情况下，为了放置第一拉线4的偏移，可以在圆盘1的轴向方向的两端设置限位结构，对第一拉线4在圆盘1的外周的运动进行限位，提高第一拉线4运动的可靠性。

在一个实施例中，凸轮2的外周壁设置有导向槽7，导向槽7的内环壁在圆盘1上的投影形成曲线段11，第二拉线5位于导向槽7内。

在本实施例中，r2为导向槽7的槽底半径，而非是凸轮2的外轮廓尺寸。通过在凸轮2的外周壁设置导向槽7，也可以起到与圆盘1外周的环形槽6类似的作用，也即限位作用，使得第二拉线5能够稳定地贴合在凸轮2的导向槽 7的内壁面上，提高第二拉线5的运行可靠性和稳定性。

环形槽6和导向槽7的横截面均呈现下凹弧形，可以具有向心性和对中性，使得第一拉线4和第二拉线5在运行过程中始终有着向下凹中心处运动的趋势，从而进一步保证了第一拉线4和第二拉线5在各自所在槽内运动位置的可靠性，提高第一拉线4和第二拉线5的展开或者收缩的精度。

在一个实施例中，凸轮2的外周壁设置有导向槽7，导向槽7沿凸轮2的轴向呈螺旋延伸，导向槽7的内环壁在圆盘1上的投影形成曲线段11，在投影面上，曲线段11从起点与凸轮2中心的连线旋转至终点与凸轮2中心的连线的角度大于360°。

在实际的应用中，在圆盘1的结构尺寸满足要求的情况下，为了进一步增大第二拉线5的展开长度，需要增大凸轮2的外周轮廓线长度，而如果将凸轮 2设置为单层结构，凸轮2的外周轮廓线受限比较严重，对于第二拉线5的长度增加有限，因此会限制恒力装置的变形范围。

为了克服此问题，可以将凸轮2在轴向方向上进行扩展，使得凸轮2不局限在单层结构上，使得第二拉线5在凸轮2的外周的缠绕角度不局限于360°，如此一来，通过在凸轮2的轴向方向增加扩展结构，就可以使得凸轮2在进行展开时，具有更大的轮廓周长，进而能够使得恒力装置的变形范围增大。

在一个实施例中，曲线段11为阿基米德螺旋线。

在一个实施例中，凸轮2的横截面外轮廓还包括第一圆弧段8、第二圆弧段9和直线段10，第一圆弧段8、曲线段11、第二圆弧段9和直线段10首尾依次连接。

在本实施例中，与前一凸轮2的实施例不同，本实施例中的凸轮2为单层结构，也即凸轮2不进行轴向方向的扩展，为一个单层凸轮结构，该种结构下，凸轮2的结构设计更加简单，尺寸计算简单，设计成本较低，而且加工成本较低，易于实现。

在本实施例中，凸轮2通过首尾依次连接的第一圆弧段8、曲线段11、第二圆弧段9和直线段10形成闭环结构，第二拉线5与凸轮2的匹配主要通过曲线段11实现，第一圆弧段8和第二圆弧段9是为了实现凸轮2的结构设计，并且保证第二拉线5与凸轮2的连接结构在展开起始点增加易于计算，同时也可以避免在这些位置处形成棱角对第二拉线5造成损伤。

在一个实施例中，圆盘1和凸轮2可拆卸地固定连接，一方面更加方便实现圆盘1和凸轮2的各自结构的装配，另一方面方便实现圆盘1和凸轮2的拆分，从而在需要时可以随意更换两者其中之一，而无需全部更换，能够降低更换和维修成本。

圆盘1和凸轮2可拆卸连接时，两者可以在盘面处利用凸起和凹槽的配合形成周向限位，然后通过螺栓进行固定连接。

结合参见图6所示，根据本发明的实施例，连接设备包括设备主体12和设置在设备主体12上的恒力装置，该恒力装置为上述的恒力装置。

在一个实施例中，恒力装置能够转动地安装在设备主体12上，拉力弹簧3 的一端固定在设备主体上。

在本实施例中，恒力装置的圆盘1和凸轮2均可转动地安装在设备主体12 上，拉力弹簧3也固定安装在设备主体12上，第二拉线5连接在另一个需要连接设备提供恒定拉力的设备上。

为了保证恒力装置在工作过程中的受力平衡，提高连接设备运行的可靠性和稳定性，在本实施例中，在设备主体12上设置有两个恒力装置，两个恒力装置关于设备主体12的一个中间平面镜像对称。

结合参见图7至图9所示，根据本发明的实施例，楼房包括多层砌体房屋 13、连接设备和加装电梯14，该连接设备为上述的连接设备，连接设备固定在多层砌体房屋13上，第二拉线5固定连接在加装电梯14上。

如图7所示，当未受到地震等外力作用时，多层砌体房屋13和加装电梯 14的相对位置固定，不会发生改变，此种情况下，连接设备上的恒力装置不会通过第二拉线5对加装电梯14提供拉力，或者仅提供预设的预拉力，多层砌体房屋13和加装电梯14的相对位置不发生变化，各个位置处的间距保持一致。

如图8和图9所示，当收到地震等外力作用时，多层砌体房屋13和加装电梯14的相对位置发生改变，导致加装电梯14在不同位置处与多层砌体房屋13 之间的间距不同，因此，在不同位置处恒力装置的第二拉线5的拉伸长度不同，在这种情况下，由于凸轮2的设计使得凸轮2的半径r2满足公式r2＝k*r1*r1* θ/F2*sin(θ1)，因此，r2的变化是随着r1变化的，这种变化使得F2可以始终保持恒定，也即加装电梯14在不同位置处与多层砌体房屋13之间的拉力恒定，从而能够在拉力恒定的条件下满足加装电梯与楼房之间的相对位移造成的变形要求。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“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。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种楼房，包括多层砌体房屋(13)、连接设备和加装电梯(14)，其特征在于，所述连接设备包括设备主体(12)和设置在所述设备主体(12)上的恒力装置，所述恒力装置包括圆盘(1)、凸轮(2)、拉力弹簧(3)、第一拉线(4)和第二拉线(5)，所述圆盘(1)和所述凸轮(2)同轴且固定连接在一起，所述拉力弹簧(3)通过第一拉线(4)连接在所述圆盘(1)的外周，所述第二拉线(5)连接在所述凸轮(2)的外周，所述拉力弹簧(3)对所述圆盘(1)的施力方向与所述第二拉线(5)对所述凸轮(2)的施力方向相反，所述凸轮(2)的横截面外轮廓包括曲线段(11)，所述第二拉线(5)在所述凸轮(2)转动的过程中能够绕设在所述曲线段(11)上，所述曲线段(11)上的点与所述凸轮(2)的转动中心之间的距离为r2，所述拉力弹簧(3)的弹性系数为k，所述圆盘(1)的半径为r1，所述第二拉线(5)施加的拉力为F2，其中r2＝k*r1*r1*θ/F2*sin(θ1)，其中r1和F2为常数，θ为转盘的转动角度，所述第二拉线(5)在所述凸轮(2)上的作用力点与所述凸轮(2)的中心之间的连线为第一连线，θ1为所述第二拉线(5)的作用力方向与所述第一连线之间的夹角，所述连接设备固定在所述多层砌体房屋(13)上，所述第二拉线(5)固定连接在所述加装电梯(14)上。

2.根据权利要求1所述的楼房，其特征在于，所述圆盘(1)的外周壁设置有环形槽(6)，所述环形槽(6)的内环壁半径为所述圆盘(1)的半径，所述第一拉线(4)设置在所述环形槽(6)内。

3.根据权利要求1所述的楼房，其特征在于，所述凸轮(2)的外周壁设置有导向槽(7)，所述导向槽(7)的内环壁在所述圆盘(1)上的投影形成所述曲线段(11)，所述第二拉线(5)位于所述导向槽(7)内。

4.根据权利要求1所述的楼房，其特征在于，所述凸轮(2)的外周壁设置有导向槽(7)，所述导向槽(7)沿所述凸轮(2)的轴向呈螺旋延伸，所述导向槽(7)的内环壁在所述圆盘(1)上的投影形成所述曲线段(11)，在投影面上，所述曲线段(11)从起点与凸轮(2)中心的连线旋转至终点与凸轮(2)中心的连线的角度大于360°。

5.根据权利要求1所述的楼房，其特征在于，所述凸轮(2)的横截面外轮廓还包括第一圆弧段(8)、第二圆弧段(9)和直线段(10)，所述第一圆弧段(8)、所述曲线段(11)、所述第二圆弧段(9)和所述直线段(10)首尾依次连接。

6.根据权利要求1所述的楼房，其特征在于，所述圆盘(1)和所述凸轮(2)可拆卸地固定连接。

7.根据权利要求1所述的楼房，其特征在于，所述恒力装置能够转动地安装在所述设备主体(12)上，所述拉力弹簧(3)的一端固定在所述设备主体(12)上。