канатная передача

Формула изобретения

Канатная передача, содержащая канат, охватывающий по крайней мере, один шкив, и кулачки, предназначенные для взаимодействия с канатом, отличающаяся тем, что она снабжена шаровыми опорами, установленными на внутренних сторонах ручья шкива попарно навстречу друг другу, кулачки установлены на шаровых опорах с возможностью поворота навстречу друг другу в радиальном и тангенциальном направлениях и подпружинены относительно шкива, поверхность кулачка выполнена в виде желобка, имеющего в поперечном сечении форму полукруга с радиусом, равным радиусу каната, для размещения последнего, профиль кулачка имеет форму полукруга с радиусом, большим, чем расстояние между центром шаровой опоры и центром желобка, оси кулачков, проходящие через центр желобка и центр шаровых опор, расположены в радиальной плоскости шкива симметрично под углом друг к другу и к оси шкива, центры желобков расположены на большем радиусе по сравнению с центрами шаровых опор, а расстояние между шаровыми опорами равно или меньше суммы расстояний от центра шаровой опоры до центра желобка двух кулачков и диаметра каната.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в подъемно-транспортных механизмах, где применяются канаты для передачи усилия и перемещения груза.

Известны конструкции канатных передач, например, башенных или козловых кранов, где для перемещения грузовой тележки с крюком используется канат, натянутый между двумя блоками в виде замкнутого контура, к одной из ветвей которого жестко крепится грузовая тележка. Один из блоков является ведущим и приводится во вращение мотором (см. книгу М.П. Александрова "Подъемно-транспортные машины", Москва, "Высшая школа", 1978 г. стр. 297, рис.159).

Недостатком таких конструкций является то, что для исключения буксования каната на блоке во время разгона или торможения грузовой тележки необходимо иметь блок большого диаметра, что приводит к значительным затратам металла и требует для привода применение редукторов с большим передаточным отношением для согласования относительно небольших скоростей вращения блока большого диаметра и больших скоростей вращения ротора мотора.

Известны также конструкции привода каната, где содержатся пары кулачков, соединенных общей осью, смещенной к одной из сторон, вокруг которой они могут поворачиваться на небольшой угол, приближая или удаляя друг от друга свои внутренние рабочие поверхности, зажимая или освобождая при этом канат, причем форма внутренних рабочих поверхностей кулачков такова, что при удалении зажимных концов кулачков канат может быть удален из зоны захвата. Пары кулачков соединены своими сторонами, имеющими общую ось качания, последовательно в виде замкнутой цепи и расположены внутри замкнутого ложемента, с поверхностью которого контактируют наружные рабочие поверхности кулачков, причем, перемещающиеся зажимные концы кулачков находятся вне ложемента. Перемещение кулачков относительно друг друга обусловлено переменной формой ложемента, внутри которого замкнутая цепь кулачков перемещается под действием своего привода (см. заявку Японии N 48-3778 ОТ 11.02.1973 г. МКИ F 16 Н 7/04).

Недостатком данной конструкции является то, что она имеет низкий коэффициент полезного действий из-за наличия трения скольжения цепи кулачков внутри ложемента при их перемещении, что также приводит к интенсивному износу поверхностей трения, так как сопровождается значительными усилиями по нормали к поверхности, причем для достижения жесткости ложемента, достаточной для восприятия таких усилий требуется его массивность. Кроме этого, такой привод каната должен быть расположен на одной из его ветвей между блоками, что не позволяет объединить функции поддержания каната и его привода и уменьшить габариты и массу всего устройства.

Целью настоящего изобретения является устранение указанных недостатков, а именно, упрощение конструкции, повышение коэффициента полезного действия передачи, увеличение долговечности и снижение его массы.

Указанная цель достигается тем, что кулачки расположены попарно на шаровых опорах с возможностью поворота. Шаровые опоры размещены на ведущем шкиве канатной передачи неподвижно и их оси расположены в радиальной плоскости шкива под одинаковым углом к продольной плоскости шкива и пересекаются на продольной плоскости симметрии шкива, причем центры сфер направлены в сторону, противоположную оси вращения шкива. Каждый кулачок имеет желобок, профиль которого в своем поперечном сечении полукруглый и соответствует радиусу охватываемого им каната. Профиль кулачка в продольном направлении также круглый, причем радиус превышает расстояние от поверхности желобка, контактирующей с канатом. Продольная плоскости желобка расположена симметрично относительно центра сферы шаровой опоры, по направлению совпадает с ее осью и размещена по касательной к шкиву. В таком состоянии кулачки удерживаются пружинными элементами, расположенными вокруг шаровой опоры и не препятствующими отклонениям кулачков как в радиальном, так и тангенциальном направлении. В центральной плоскости шкива расположен ограничительный диск, наружный радиус которого соответствует положению каната при минимальном расстоянии между контактирующими поверхностями пары кулачков, соответствующем повороту кулачков до совпадения их продольных плоскостей.

На фиг.1 изображено радиальное сечение ведущего шкива канатной передачи с кулачками в исходном состоянии.

На фиг.2 изображено радиальное сечение ведущего шкива канатной передачи с кулачками в рабочем состоянии.

На фиг. 3 изображен вид в радиальном направлении на кулачки в рабочем состоянии.

Канатная передача имеет ведущий шкив 1, на внутренних боковых поверхностях которого навстречу и под углом друг к другу и под углом к его продольной плоскости попарно и симметрично расположены в радиальном сечении шаровые опоры 2, направленные своими сферами в противоположную от оси вращения сторону, на которых шарнирно размещены кулачки 3, имеющие тороидальные желобки. Профиль желобка в радиальном сечении полукруглый, причем радиус соответствует радиусу сечения каната 4. Профиль желобка в плоскости тора, расположенной тангенциально шкиву 1, круглый, причем радиус превышает расстояние от центра сферы шаровой опоры 2 до тороидальной поверхности кулачка 3. Плоскости тороидальных поверхностей желобков кулачков 3 совпадают с осями шаровых опор 2, пересекающихся на плоскости симметрии шкива 1, и симметричны относительно центров сфер. В указанном положении кулачки 3 удерживаются пружинными элементами 5, которые не препятствуют повороту кулачков 3 как в радиальном, так и в тангенциальном направлении. Шкив 1 снабжен ограничительным диском 6, препятствующим повороту кулачков 3 навстречу друг другу в радиальной плоскости далее совпадения их тороидальных поверхностей при зажатом между ними канате 4.

Устройство работает следующим образом: при приближении каната 4, расположенного в продольной плоскости к шкиву 1, он попадает в пространство между тороидальными поверхностями кулачков 3 и начинает воздействовать на них, отклоняя кулачки 3 от нейтрального положения в радиальном направлении навстречу друг другу, тем самым сближая их до такого состояния, пока не окажется зажатым между кулачками 3. При этом ограничительный диск 6 препятствует прохождению кулачками 3 минимального расстояния между их тороидальными поверхностями. Под действием крутящего момента происходит поворот кулачков 3 с зажатым между ними канатом 4 в тангенциальной плоскости, при этом расстояние между тороидальными поверхностями кулачков 3 продолжает уменьшаться, увеличивая усилие захвата каната 4. При сходе каната 4, который при этом начинает удаляться от шкива 1 в продольной плоскости, происходит поворота кулачков 3 в радиальной плоскости, при котором тороидальные поверхности удаляются друг от друга, освобождая канат 4 до беспрепятственного выхода его. При этом кулачки возвращаются в исходное состояние пружинными элементами 5.

В предложенной конструкции канатной передачи совмещены функции опорного и приводного шкивов на одном и том же шкиве, причем диаметр шкива не зависит от передаваемого момента, так как даже одна пара кулачков может передавать все усилие, на которое рассчитан канат. Захват и зажатие каната производится самим канатом по мере попадания его в зону захвата и при нарастании передаваемого усилия автоматически и не требуется посторонних устройств для этой цели. Для передачи усилия от шкива к канату не происходит перемещение передающих элементов, что значительно повышает коэффициент полезного действия устройства. Перемещение передающих элементов происходит только после снятия нагрузки с каната и при сходе его со шкива и удалении из зоны захвата, то есть без нагрузки на передающие элементы, в результате чего долговечность устройства повышается.