мотор-барабан шабалина-рекунова

Формула изобретения

Мотор-барабан, состоящий из двух опор, фланцевого двигателя, планетарного, многопоточного редуктора, размещенного внутри корпуса барабана, выходящая наружу из редуктора опорная цапфа водила редуктора жестко соединена с первой опорой барабана, отличающийся тем, что водило снабжено второй опорной цапфой, выходящей внутрь барабана, корпус редуктора и барабан опираются на обе упомянутые опорные цапфы, при этом при наружном размещении двигателя он своим фланцем прикреплен к фланцу первой опоры барабана и первой опоры водила, а валом через втулочную муфту соединен с солнечной шестерней редуктора, проходящей через эту опору, а при внутреннем расположении двигателя он своим фланцем соединен со второй опорной цапфой водила, а валом через втулочную муфту соединен с солнечной шестерней редуктора, проходящей через эту опору.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению, в частности к приводам, и может быть использовано в кранах, экскаваторах, погрузчиках, лебедках и т.д.

Известна конструкция мотор-барабана, содержащего барабан и встроенных в него редуктора и электродвигателя. Редуктор мотор-барабана замкнутый, состоит из планетарной ступени типа 2K-h, коронное колесо которого неподвижно закреплено в опоре барабана, а водило соединено с корпусом барабана. Сам барабан опирается с одной стороны на цапфу коронного колеса, а с другой - на цапфу корпуса электродвигателя [Волков Д.П., Крайнев А.Ф. Мотор-барабаны. - М.: Циинтиам, 1963, см. с.30, фиг.16] - аналог.

Недостатками такой конструкции являются низкая ремонтопригодность и сложность изготовления мотор-барабана. Предъявляются высокие требования к точности изготовления, параллельности осей валов и соосности подшипниковых гнезд как в самом редукторе, так и относительно двигателя с барабаном. Обеспечить предъявляемые требования становится сложнее с увеличением размеров барабана, что неизбежно влияет на качество изготовления. Для обеспечения передачи вращения барабану необходима жесткая окружная фиксация двигателя на раме. Для этого в аналоге имеются конструктивные элементы, соединяющие заднюю часть двигателя с рамой. Это приводит к усложнению конструкции, увеличению трудоемкости ремонта и восприятию корпусом двигателя большого реактивного момента от барабана, для которого он не предусмотрен и не рассчитан. Кроме того, вращение водила с сателлитами передачи является причиной неуравновешенности барабана, что приводит к дисбалансу всей конструкции и дополнительному нагружению его подшипников. Недостаточный отвод тепла от двигателя через барабан и ленту вызывает перегрев двигателя, падение отдаваемой им мощности и снижение надежности его работы.

Известен также мотор-барабан, состоящий из двух опор, фланцевого двигателя, планетарного, многопоточного редуктора, размещенного внутри корпуса барабана и жестко с ним соединенного, где выходящая наружу из редуктора опорная цапфа жестко соединяется с одной из опор барабана [RU 2096309 С1, 20.11.1996, фиг.1] - прототип.

Данная конструкция за счет применения редуктора и фланцевого двигателя позволяет производить ремонт агрегатным методом (заменой узлов конструкции целиком), что снижает трудоемкость и временные затраты при ремонте. Кроме того, в представленной конструкции изолированный редуктор упрощает технологию изготовления, так как его размеры значительно меньше самого барабана, а значит и проще механическая обработка. Однако данный мотор-барабан имеет большие осевые габариты, что препятствует размещению привода в стесненном пространстве и ограничивает область его применения. Получение наименьших габаритов возможно только за счет размещения двигателя внутри барабана. В данной конструкции это технически невозможно ввиду необходимой жесткой связи корпуса двигателя с рамой. Необходима доработка задней части двигателя и подшипниковой опоры барабана, что приведет к усложнению конструкции, повышению требований к точности изготовления всего барабана, увеличению трудоемкости ремонта и перегреву двигателя со снижением надежности работы. Иными словами конструкции будут присущи те же недостатки, что и аналогу.

Поэтому техническая задача изобретения - упрощение конструкции, повышение ремонтопригодности и надежности мотор-барабана.

Техническая задача достигается тем, что водило редуктора снабжено второй опорной цапфой, выходящей внутрь барабана, а корпус редуктора и барабан опираются на обе опорные цапфы водила, при этом при наружном размещении двигателя он своим фланцем прикреплен к фланцу первой опоры барабана и первой опоры водила, а валом через втулочную муфту соединен с солнечной шестерней редуктора, проходящей через эту опору, а при внутреннем расположении двигателя он своим фланцем соединен со второй опорной цапфой водила, а валом - через втулочную муфту соединен с солнечной шестерней редуктора, проходящей через эту опору.

На фиг.1-4 представлена конструкция и кинематические схемы изобретения.

Предлагаемый мотор-барабан состоит из двух опор 1 и 2, фланцевого двигателя 3, планетарного, многопоточного редуктора 4, размещенного внутри корпуса барабана 5. Барабан, состоящий из обечайки и диска, с одной стороны через редуктор 4 и опорную цапфу 6 водила 7 имеет жесткую осевую и окружную фиксацию в опоре 2, а с другой стороны само устанавливается в опоре 1. Редуктор трехпоточный с планетарной передачей типа 2K-h и остановленным водилом. В зависимости от требуемого передаточного числа редуцирующая передача выполняется с одновенцовыми (для передаточных чисел от 3,15 до 6) - фиг.3 и 4 или двухвенцовыми сателлитами (для передаточных чисел от 7,56 до 40) - фиг.1 и 2. Общим для редукторов является наличие остановленного водила 7 с двумя опорными цапфами, одна из которых 6 выходит наружу из барабана, а другая 8 наоборот вовнутрь барабана, и на которые через торцевые крышки 9 с подшипниками 10 опирается корпус 11 редуктора 4 и барабан 5. Водило является корпусом для сателлитов, которые находятся в зацеплении с солнечной шестерней 12 и коронным колесом 13. Солнечная шестерня 12 через втулочную муфту 14 шарнирно соединяется с валом двигателя, что позволяет ей само устанавливаться между тремя блоками сателлитов. Коронное колесо 13 через муфту 15 шарнирно соединяется с корпусом 11 редуктора 4. Для соединения редуктора с барабанами различного диаметра и поддержания оптимального теплового режима работы двигателя может быть применено прессовое (фиг.1) или фланцевое (фиг.2-4) крепление редуктора к барабану. В первом варианте крепление редуктора осуществляется прессовой посадкой в барабане и штифтами 17, а окна между ним и барабаном образовываются граненой наружной формой корпуса редуктора. Во втором варианте присоединение редуктора к барабану осуществляется болтами 16 и штифтами 17, а во фланцевом креплении имеются дополнительные окна для вентиляции барабана.

Редуктор, в зависимости от требуемой схемы компоновки привода, позволяет разместить двигатель как внутри, так и снаружи барабана. Для этого необходимо повернуть двигатель с редуктором на 180°. При этом доработка мест креплений не требуется.

При наружном размещении двигателя (фиг.2 и 4) он своим фланцем прикреплен к фланцу первой опоры 2 барабана 5 и первой опоры 6 водила 7, а валом через втулочную муфту 14 соединен с солнечной шестерней 12 редуктора, проходящей через эту опору 6.

При внутреннем расположении двигателя (фиг.1 и 3) он своим фланцем соединен со второй опорной цапфой 8 водила 7, а валом - через втулочную муфту 14 соединен с солнечной шестерней 12 редуктора, проходящей через опору 8. Нагнетаемый вентилятором воздух (на фиг. движение воздуха показано стрелками) проходит через окна в диске барабана 5, охлаждает узлы и выходит наружу через окна между барабаном и редуктором. Подводящие провода к двигателю при этом проложены через отверстие в опоре 1 барабана 5.

Мотор-барабан работает следующим образом. Крутящий момент с вала двигателя 3 через втулочную муфту 14 передается на солнечную шестерню 12. Последняя приводит во вращение сателлиты, которые вращаются на оси, установленной на подшипниках в корпусе остановленного водила 7. Сателлиты передают крутящий момент через коронное колесо 13 и муфту 15 корпусу 11 редуктора 4. Последний через штифты 17 приводит во вращение барабан 5.

Вращение барабана 5 и корпуса 11 редуктора 4 осуществляется на подшипниках 10 относительно неподвижного водила 7. Реактивный момент барабана воспринимается опорой 2 и закрепленной в ней опорной цапфой 6 водила 7.

Сравнение заявляемого решения с известными показывает, что оно отличается следующими признаками:

- водило редуктора имеет две выходные цапфы, одна из которых выходит наружу, а другая вовнутрь барабана;

- водило позволяет размещать двигатель как внутри, так и снаружи барабана;

- корпус редуктора имеет граненую форму, благодаря чему между ним и барабаном образовываются окна для прохождения охлаждающего воздуха.

Таким образом, водило редуктора обрело новую совокупность свойств - оно стало не только опорой барабана, но и элементом, позволяющим изменять расположение двигателя относительно барабана на внутреннее или наружное и позволило внутри барабана закреплять стандартный двигатель, без доработок его конструкции. Поэтому заявляемое изобретение соответствует критерию «изобретательский уровень».

Предлагаемый мотор-барабан обладает следующими преимуществами:

- редуктор агрегатируется с широким рядом стандартно выпускаемых двигателей фланцевого исполнения, что позволяет упростить изготовление мотор-барабанов и повысить ремонтопригодность;

- фланцевое крепление редуктора и его граненая форма образовывают окна между ним и обечайкой барабана, а наличие вентилятора у двигателя и окон в диске барабана способствует лучшему охлаждению узлов мотор-барабана воздухом, нагнетаемым вентилятором двигателя. Это поддерживает тепловой режим двигателя в нормальных пределах, что снижает вероятность его перегорания и увеличивает надежность мотор-барабана;

- выполнение редуктора с водилом, у которого две выходные цапфы, позволяет размещать внутри барабана стандартный двигатель. В результате не требуется доработка конструкции двигателя и отпадает необходимость в дополнительных конструктивных элементах, играющих роль задней опоры двигателя и обеспечивающих его жесткое соединение с рамой. Это упрощает конструкцию, снижает количество операций при ремонте, а также дает возможность ремонтировать мотор-барабан агрегатным методом, что увеличивает ремонтопригодность;

- сателлиты размещены в неподвижном водиле, поэтому мотор-барабан является динамически уравновешенным и не требует балансировки, что упрощает конструкцию и уменьшает количество технологических операций при его изготовлении;

- двигатель крепится к опорной цапфе водила, а его вал соединяется с валом солнечного колеса при помощи втулочной муфты, поэтому вал ротора и его подшипники разгружены от действия собственного веса и радиальных усилий в зацеплении колес. Это позволяет увеличить вероятность безотказной работы подшипников двигателя и надежность всего мотор-барабана;

- разработанный редуктор совместно со стандартным двигателем позволяют за короткий срок с применением минимального количества ремонтных операций заменить вышедший из строя узел, в результате ремонтопригодность всего привода повышается;

- предлагаемая конструкция позволяет упростить проектирование мотор-барабанов, в результате чего оно сводится к выбору редуктора с требуемым передаточным числом и стандартного фланцевого двигателя необходимой мощности.

Таким образом, патентуемое изобретение позволяет получить мотор-барабан упрощенной конструкции, с повышенными ремонтопригодностью и надежностью, обусловленными конструктивными изменениями в редукторе и применении стандартного фланцевого двигателя, не требующего дополнительной доработки конструкции.