винтовое подъемное устройство

Формула изобретения

Винтовое подъемное устройство, содержащее связанный с приводом винт преимущественно с трапецеидальной самотормозящейся резьбой, гайку с направляющим кольцевым выступом, выдвижной цилиндр, закрепленный на гайке и являющийся ее продолжением, кольцевой кожух, взаимодействующий внутренними поверхностями с упомянутым цилиндром и направляющим кольцевым выступом гайки, и корпус, отличающееся тем, что винт выполнен со сквозным продольным каналом, радиальными отверстиями, расположенными по его длине во впадинах резьбы и сообщающимися с упомянутым каналом, и с направляющим кольцевым выступом, расположенным на противоположном приводной части конце винта и взаимодействующим с внутренней поверхностью выдвижного цилиндра, а направляющие кольцевые выступы винта и гайки выполнены со сквозными продольными пазами, при этом кольцевой кожух жестко прикреплен к корпусу, выдвижной цилиндр снабжен опорной проушиной, закрепленной на его свободном конце, а корпус опорными цапфами.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к подъемно-транспортному и специальному машиностроению, а конкретно к устройствам для подъема ответственных грузов, где по условиям эксплуатации требуется надежное удержание груза в любом заданном положении при ограниченных габаритах, массе и приводной мощности устройства.

Для использования в указанных условиях применяются подъемные устройства и домкраты, основу которых составляют гидровинтовые огоры [1]

Подобные устройства сочетают высокий коэффициент полезного действия гидроцилиндров и самоторможение винтовой пары. На этом принципе работают и гидравлические домкраты гидроцилиндры со встроенным винтовым механизмом [2]

Известные гидровинтовые устройства отличаются сложностью конструкции, повышенными габаритами и находят применение в основном в качестве домкратов.

Наиболее близкими устройствами того же назначения, что и изобретение, является винтовое подъемное устройство [3]

Известное устройство содержит вращающийся приводной (грузовой) винт, гайку с направляющим кольцевым выступом, выдвижной цилиндр (трубу), являющийся продолжением гайки, наружную трубу или кольцевой кожух, взаимодействующий своими внутренними поверхностями с выдвижным цилиндром и направляющим кольцевым выступом гайки, корпус устройства и привод винта.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в стабилизации теплового режима устройства и повышении несущей способности винтовой пары при повышенных контактных нагрузках путем принудительной циркуляции смазочной жидкости.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, выражается в уменьшении радиальных размеров винтовой передачи и всего устройства, снижении коэффициента трения винтовой пары и, в конечном счете, в снижении габаритов и массы, повышении коэффициента полезного действия и приводной мощности винтового подъемного устройства при обеспечении его надежной работы и, в частности, самоторможении винтовой пары.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном винтовом подъемном устройстве во впадинах резьбы по длине винта выполнены радиальные отверстия, сообщающиеся с внутренней полостью винта, на конце винта, противоположном от его приводной части, предусмотрен направляющий кольцевой выступ, взимодействующий с внутренней поверхностью выдвижного цилиндра, а на наружной поверхности напраляющих кольцевых выступов винта и гайки выполнены сквозные продольные пазы, при этом в приводной части винта выполнено продольное отверстие, сообщающееся с внутренней полостью винта, образуя в нем сквозной канал.

На фиг.1 показан общий вид винтового подъемного устройства в разрезе; на фиг. 2 узел I на фиг.1; на фиг.3 сечение А-А на фиг.2; на фиг.4 узел II а фиг. 1, на фиг.5 узел III на фиг.1; на фиг.6 сечение Б-Б на фиг.5; на фиг.7 схема работы устройства в составе установки; на фиг.8 схема циркуляции смазочной жидкости при подъеме груза (выдвижении цилиндра); на фиг.9 то же, при опускании груза (втягивании цилиндра).

Винтовое подъемное устройство (фиг.1) включает в себя винт 1, один конец А которого является приводным. На противоположном конце винта предусмотрен направляющий кольцевой выступ Б преимущественно из антифрикционного материала (фиг.2,1,3). В зацеплении с винтом 1 находится гайка 2 из антифрикционного материала повышенной несущей способности. Гайка снабжена своим направляющим кольцевым выступом В (фиг.1,5,6). Продолжением гайки 2 является выдвижной цилиндр 3, который заканчивается опорной проушиной 4. Внутренняя полость выдвижного цилиндра находится во взаимодействии с направляющим кольцевым выступом Б винта 1.

В составе винтового подъемного устройства предусмотрен также кольцевой кожух 5, внутренние полости которого находятся во взаимодействии с выдвижным цилиндром 3 и направляющим кольцевым выступом В гайки 2. Кольцевой кожух 5 жестко соединен с корпусом 6, в котором смонтирован привод винта с необходимыми подшипниковыми опорами, корпус снабжен опорными цапфами Г. Привод винта может быть выполнен в виде зубчатой конической передачи, которая включает в себя ведущую вал-шестерню 7, помещенную внутри одной из цапф Г корпуса 6, и приводное зубчатое колесо 8, посаженное на приводной конец а винта 1.

Винт 1 выполнен преимущественно с трапецеидальной самотормозящейся резьбой. Винт 1 выполнен также пустотелым внутренняя полость Д винта образуется отверстиями диаметром d₁, d₂ (d₁ > d₂) (фиг.1,2,4): продольное отверстие диаметром d₂ выполнено в приводной части А винта и сообщается с внутренней полостью Д винта диаметром d₁, образуя в винте сквозной канал. Во впадинах резьбы по длине винта 1 выполнены радиальные отверстия Е (фиг.2), которые сообщаются с внутренней полостью Д винта. На направляющих кольцевых выступах Б и В соответственно винта и гайки выполнены сквозные радиальные пазы Ж и И (фиг.2,3,5,6).

При указанном исполнении устройства в нем образуются кольцевые полости переменной длины (фиг. 1): полость К между кольцевым кожухом 3 и выдвижным цилиндром 3, полость А между кольцевым кожухом 3 и винтом 1, полость М между выдвижным цилиндром 3 и винтом 1. Названные полости и внутренние свободные объемы устройства заполнены смазочной (смазочно-охлаждающей) жидкостью. В устройстве имеются отверстия с заглушками для заправки и слива жидкости и выпуска воздуха (не показаны), предусмотрены также уплотнения для предохранения выхода жидкости наружу (показаны частично).

Описанное устройство работает следующим образом.

Заправка устройства смазочной жидкостью проводится, когда выдвижной цилиндр 3 втянут, а поднимаемый груз находится в нижнем (транспортном) положении (фиг. 7). При подъеме груза выдвижении цилиндра 3 с опорной проушиной 4 (фиг.1) вращение вал-шестерни 7 приводит во вращение зубчатое колесо 8 и винт 1. Вращение винта сообщает гайке и связанному с ней выдвижному цилиндру 3 возвратно-поступательное движение. Гайка не вращается вместе с винтом как одно целое, поскольку от проворота выдвижного цилиндра 3, а следовательно, и гайки 2 удерживают опорная проушина 4 и опорные цапфы Г корпуса 6, расположенные на противоположных концах устройства.

При движении гайки 2 и ее направляющего кольцевого выступа В относительно кольцевого кожуха 5 сокращается длина и объем кольцевой полости К (фиг. 8). Одновременно с этим происходит винтовое скольжение направляющего кольцевого выступа Б винта 1 относительно внутренней полости выдвижного цилиндра 3, вследствие этого сокращается также длина и объем кольцевой полости М. При этом кольцевая полость Л увеличивает свой объем. В этом случае жидкость из кольцевой полости К проходит через продольные пазы И на направляющем кольцевом выступе В гайки 2 и попадает в расширяющуюся кольцевую полость Л. Из сокращающейся кольцевой полости М жидкость частично проходит через продольные пазы Ж на направляющем кольцевом выступе Б винта 1 и частично через радиальные отверстия Е в винте во внутреннюю полость Д винта, из полости Д жидкость проходит в отверстие диаметром d₂ и далее через зазоры в элементах привода в кольцевую полость Л. Из полости Д жидкость проходит также через радиальные отверстия Е в винте, расположенные за ушедшей вперед гайкой 2, и далее в ту же кольцевую полость Л. Указанным перетокам способствует гравитационное воздействие на жидкость, поскольку выдвижение цилиндра 3 сопровождается подъемом всего устройства в вертикальное положение (фиг.7).

При спускании груза при обратном ходе выдвижного цилиндра 3 сокращается длина и объем кольцевой полости Л и расширяются кольцевые полости К и М. В этом случае (фиг.9) направляющий кольцевой выступ В гайки 2, подобно плунжерному насосу, проталкивает перед собой находящуюся в кольцевой полости Л жидкость, часть которой, однако, через продольные пазы И на направляющем кольцевом выступе В гайки 2 обратным потоком проходит в расширяющуюся кольцевую полость К. Остаток жидкости (вследствие разности поперечных сечений кольцевых полостей К и Л) проталкивается через радиальные отверстия Е, сообщающиеся с кольцевой полостью Л, проходит во внутреннюю полость Д винта 1 и далее в расширяющуюся кольцевую полость М, жидкость проходит также через элемент привода в отверстие диаметром d₂, далее в полость Д винта и через его радиальные отверстия Е после гайки 2 в ту же полость М, часть жидкости проходит и через продольные пазы Ж на направляющем кольцевом выступе Б винта. Дополнительные потоки жидкости видны на фиг.8,9. Цикл опускания груза заканчивается принудительным заполнением жидкостью всех внутренних свободных полостей устройства, поскольку полному втягиванию выдвижного цилиндра 3 соответствует полная заправка устройства.

За счет принудительной циркуляции смазочной жидкости происходит поступление смазки к винтовой паре, приводу винта, подшипника и другим трущимся поверхностям. В частности, перемещение гайки относительно винта в любом направлении сопровождается насосным эффектом продавливанием жидкости и эффективной смазкой винтовой пары, после прохода гайки смазочная пленка на резьбе винта восстанавливается, трущиеся поверхности винт-гайка подпитываются и через радиальные отверстия в винте. Принудительная циркуляция жидкости способствует также отводу тепла от высоконагруженной винтовой пары и других трущихся поверхностей.

Все это способствует стабилизации теплового режима устройства и повышению несущей способности винтовой пары при повышенных контактных нагрузках. С другой стороны, обеспечение работоспособности устройства в указанных условиях дает возможность уменьшить радиальные размеры размеры винтовой передачи всего устройства, понизить коэффициент трения винтовой пары и, в конечном счете, снизить габариты и массу, повысить коэффициент полезного действия и снизить приводную мощность винтового подъемного устройства при сохранении самоторможения его винтовой пары.