механизм подъема груза

Формула изобретения

Механизм подъема груза, содержащий электродвигатель, упругую муфту с тормозным шкивом, редуктор, двухвенцовую зубчатую муфту и барабан, отличающийся тем, что выходной конец тихоходного вала редуктора через упругую муфту соединен с управляемой планетарной муфтой, вал центральной шестерни которой через муфту соединен с винтом механического накопителя энергии, а на быстроходном валу редуктора установлен центробежный тормоз.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в конструкциях грузоподъемных машин.

Известен механизм подъема груза [1], содержащий электродвигатель, упругую муфту с тормозным шкивом, редуктор, двухвенцовую зубчатую муфту и барабан.

Недостатком известного механизма является его низкая энергоэффективность, т.к. потенциальная энергия, которую имеет поднятый груз, при опускании груза переходит в тепловую и рассеивается в атмосфере. Данный механизм принят в качестве прототипа.

Цель изобретения - повышение энергоэффективности механизма подъема груза.

Поставленная цель достигается тем, что в механизме подъема груза, содержащем электродвигатель, упругую муфту с тормозным шкивом, редуктор, двухвенцовую зубчатую муфту и барабан, выходной конец тихоходного вала редуктора через упругую муфту соединен с управляемой планетарной муфтой, вал центральной шестерни которой через муфту соединен с винтом механического накопителя энергии, а на быстроходном валу редуктора установлен центробежный тормоз.

На чертеже представлен механизм подъема груза.

Механизм подъема груза содержит электродвигатель 1, упругую муфту 2 с тормозным шкивом, редуктор 3, двухвенцовую зубчатую муфту 4 и барабан 5. Выходной конец тихоходного вала редуктора 3 соединен через упругую муфту 6 с валом водила 7 планетарной муфты. На водиле 7 подвижно установлены сателлиты 8, входящие в зацепление с центральной шестерней 9 и зубчатым венцом 10, закрепленном в корпусе 11. Наружная поверхность корпуса 11 выполнена в виде тормозного шкива. Для остановки корпуса 11 установлен тормоз 12. Для неподвижного соединения центральной шестерни 9 с корпусом 11 применяется управляемый фрикцион (многодисковая фрикционная муфта) 13. Накопитель энергии выполнен в виде цилиндрического корпуса 14, внутри которого установлена передача винт-гайка, причем винт 15 через муфту 16 соединен с валом центральной шестерни 9, а гайка 17 соединена с упругим элементом 18, расположенным также в корпусе 14 накопителя энергии. Для блокировки накопителя энергии применяется управляемый тормоз 19, причем тормозной шкив установлен на валу винта 15. Для ограничения хода гайки в корпусе 14 накопителя энергии установлены концевые выключатели 20 и 21. Для исключения возможности чрезмерного увеличения скорости подъема груза при пуске механизма от накопителя энергии на быстроходный вал редуктора 3 установлен центробежный тормоз 22.

Механизм подъема груза работает следующим образом.

При опускании груза электродвигатель 1 работает в режиме тормозного спуска. Для зарядки упругого элемента 18 выключаются тормоза 12 и 19, включается фрикцион 13, при этом все элементы (7, 8, 9, 10, 11) планетарной муфты соединяются в одно целое. Винт 15 начинает вращаться с угловой скоростью, равной угловой скорости выходного вала редуктора 3. При этом гайка 17 начинает перемещаться относительно корпуса 14, сжимая упругий элемент 18. Сила упругости, действующая со стороны упругого элемента 18 на гайку 17, через передачу винт-гайка будет создавать на валу винта 15 момент сопротивления, за счет чего необходимый тормозной момент, который должен развивать электродвигатель 1, временно будет уменьшен, что приведет к снижению энергопотребления из электросети. Когда упругий элемент 18 зарядится полностью, гайка 17 нажимает на концевой выключатель 20, после чего включается тормоз 19, а фрикцион 13 отключается; при этом тормоз 12 остается выключенным. Благодаря этому дальнейшее опускание груза происходит с помощью электродвигателя независимо от накопителя энергии. Когда груз опустится на заданную высоту, электродвигатель 1 выключается, и производится торможение механизма.

В том случае, если масса опускаемого груза недостаточна для зарядки упругого элемента 18, его либо не подключают совсем, либо заряжают не полностью.

При подъеме груза возможны два варианта.

Вариант 1. Если в накопителе энергии при опускании груза было накоплено достаточно энергии, то за счет этой энергии может производиться пуск и разгон механизма подъема, а электродвигатель 1 включается уже после того, как его ротор разгонится до скорости, находящейся в устойчивой зоне механической характеристики электродвигателя. Это приведет к снижению пускового момента двигателя и, следовательно, к снижению нагрева обмоток электродвигателя, к увеличению срока его службы, к снижению энергопотребления из электросети при подъеме груза. Для начала разгона механизма подъема груза от накопителя энергии включается тормоз 12, отключаются тормоз 19 и фрикцион 13, упругий элемент 18 начинает разжиматься и перемещает гайку 17, что приводит к вращению винта 15. Через планетарную муфту, которая при включенном тормозе 12 работает на понижение скорости и увеличение момента, вращение передается на выходной вал редуктора 3, от которого вхолостую вращаются все остальные валы редуктора 3 и ротор электродвигателя 1. При этом центробежный тормоз 22 исключает возможность превышения заданной скорости подъема груза. Когда скорость ротора электродвигателя 1 достигнет заданного значения, тормоз 12 выключается, включается тормоз 19 и электродвигатель 1. Дальнейший подъем груза производится в обычном режиме за счет электродвигателя 1. Когда груз поднимется на заданную высоту, электродвигатель 1 выключается и производится торможение механизма. Для исключения возможности поломки накопителя энергии в корпусе 14 установлен концевой выключатель 21. Если упругий элемент 18 полностью разрядится, гайка 17 нажимает на концевой выключатель 21, тормоз 12 выключается, включается тормоз 19 и электродвигатель 1. Когда груз поднимется на заданную высоту, электродвигатель 1 выключается, и производится торможение механизма.

Вариант 2. Если в накопителе энергии при опускании груза было накоплено некоторое количество энергии, то он часть времени подъема может работать совместно с электродвигателем 1. Это приведет к уменьшению крутящего момента электродвигателя 1 и, следовательно, к снижению энергопотребления из электросети при подъеме груза. Для этого при пуске механизма подъема одновременно включается электродвигатель 1 и тормоз 12, отключаются тормоз 19 и фрикцион 13; упругий элемент 18 начинает разжиматься и через гайку 17 создает момент на валу винта 15, который через планетарную муфту, которая при включенном тормозе 12 работает на увеличение момента, передается на выходной вал редуктора 3 и снижает нагрузку на электродвигатель 1. Когда упругий элемент 18 полностью разрядится, гайка 17 нажимает на концевой выключатель 21, тормоз 12 выключается, включается тормоз 19; далее подъем груза осуществляется электродвигателем 1.

В том случае, если накопитель энергии не заряжен, то при подъеме груза его не подключают совсем.

При необходимости разрядить упругий элемент 18 (например, для осмотра или ремонтных работ), при выключенном электродвигателе 7 выключают тормоза 12 и 19 и фрикцион 13.

Источники информации

1. Справочник по кранам: В 2 т.-Т.2. Характеристики и конструктивные схемы кранов. Крановые механизмы, их детали и узлы. Техническая эксплуатация кранов / М.П.Александров, М.М.Гохберг, А.А.Ковин и др.; Под общ. ред. М.М.Гохберга. - М.: Машиностроение, 1988. - 559 с. - С.375-376.