зубчато-реечная приводная система для нескольких направляющих опор

Формула изобретения

1. Приводная система для подъемных платформ, приводимых в движение зубчато-реечным механизмом, перемещающимся вдоль направляющих опор, содержащая двигатель (9, 19, 40, 130), редуктор (4, 14, 25, 35) и центробежный тормоз (5, 15, 26, 36), отличающаяся тем, что дополнительно содержит колесо с муфтой свободного хода (6, 7, 16, 17, 27, 28, 37, 38), при этом центробежный тормоз соединен непосредственно с быстроходным валом (21) редуктора, а двигатель приводит одну из двух вращающихся частей колеса с муфтой свободного хода в зависимости от направления вращения.

2. Приводная система по п.1, отличающаяся тем, что колесо с муфтой свободного хода расположено между двигателем и редуктором.

3. Приводная система по одному из пп.1 или 2, отличающаяся тем, что несколько редукторных электродвигателей входят в зацепление с одной и той же зубчатой рейкой (2, 12, 23, 33).

4. Приводная система по одному из пп.1 или 2, отличающаяся тем, что несколько редукторных двигателей, находящиеся в зацеплении с несколькими зубчатыми рейками, приводят в движение одну и ту же платформу, в частности, квадратной или круглой формы.

5. Приводная система по п.3, отличающаяся тем, что несколько редукторных двигателей, находящиеся в зацеплении с несколькими зубчатыми рейками, приводят в движение одну и ту же платформу, в частности, квадратной или круглой формы.

6. Приводная система по одному из пп.1, 2 и 5, отличающаяся тем, что платформа, перемещающаяся по нескольким направляющим опорам, синхронизируется при помощи колес и цепей (239) или валов и шестерней.

7. Приводная система по п.3, отличающаяся тем, что платформа, перемещающаяся по нескольким направляющим опорам, синхронизируется при помощи колес и цепей (239) или валов и шестерней.

8. Приводная система по п.4, отличающаяся тем, что платформа, перемещающаяся по нескольким направляющим опорам, синхронизируется при помощи колес и цепей (239) или валов и шестерней.

9. Приводная система по одному из пп.5, 7 и 8, отличающаяся тем, что содержит средства для измерения разностей электропотребления различными двигателями при помощи системы одного или нескольких тороидальных сердечников, соединенных с соответствующими дифференциальными выключателями, которые прекращают питание в случае превышений порога безопасности, причем эти превышения определены процентной разностью силы тока в заданный промежуток времени.

10. Приводная система по п.3, отличающаяся тем, что содержит средства для измерения разностей электропотребления различными двигателями при помощи системы одного или нескольких тороидальных сердечников, соединенных с соответствующими дифференциальными выключателями, которые прекращают питание в случае превышений порога безопасности, причем эти превышения определены процентной разностью силы тока в заданный промежуток времени.

11. Приводная система по п.4, отличающаяся тем, что содержит средства для измерения разностей электропотребления различными двигателями при помощи системы одного или нескольких тороидальных сердечников, соединенных с соответствующими дифференциальными выключателями, которые прекращают питание в случае превышений порога безопасности, причем эти превышения определены процентной разностью силы тока в заданный промежуток времени.

12. Приводная система по п.6, отличающаяся тем, что содержит средства для измерения разностей электропотребления различными двигателями при помощи системы одного или нескольких тороидальных сердечников, соединенных с соответствующими дифференциальными выключателями, которые прекращают питание в случае превышений порога безопасности, причем эти превышения определены процентной разностью силы тока в заданный промежуток времени.

13. Приводная система по одному из пп.5, 7, 8 и 10-12, отличающаяся тем, что содержит средства измерения момента, генерируемого нагрузкой на каждом редукторном двигателе, при помощи датчиков напряжения (123), с целью измерения суммарной нагрузки на платформу и останова платформы в случае, если разности в данный промежуток времени превышают заранее установленные пороги безопасности, причем тихоходный вал редуктора установлен на одном или нескольких подшипниках (121, 122).

14. Приводная система по п.3, отличающаяся тем, что содержит средства измерения момента, генерируемого нагрузкой на каждом редукторном двигателе, при помощи датчиков напряжения (123) с целью измерения суммарной нагрузки на платформу и останова платформы в случае, если разности в данный промежуток времени превышают заранее установленные пороги безопасности, причем тихоходный вал редуктора установлен на одном или нескольких подшипниках (121, 122).

15. Приводная система по п.4, отличающаяся тем, что содержит средства измерения момента, генерируемого нагрузкой на каждом редукторном двигателе, при помощи датчиков напряжения (123) с целью измерения суммарной нагрузки на платформу и останова платформы в случае, если разности в данный промежуток времени превышают заранее установленные пороги безопасности, причем тихоходный вал редуктора установлен на одном или нескольких подшипниках (121, 122).

16. Приводная система по п.6, отличающаяся тем, что содержит средства измерения момента, генерируемого нагрузкой на каждом редукторном двигателе, при помощи датчиков напряжения (123) с целью измерения суммарной нагрузки на платформу и останова платформы в случае, если разности в данный промежуток времени превышают заранее установленные пороги безопасности, причем тихоходный вал редуктора установлен на одном или нескольких подшипниках (121, 122).

17. Приводная система по п.9, отличающаяся тем, что содержит средства измерения момента, генерируемого нагрузкой на каждом редукторном двигателе, при помощи датчиков напряжения (123) с целью измерения суммарной нагрузки на платформу и останова платформы в случае, если разности в данный промежуток времени превышают заранее установленные пороги безопасности, причем тихоходный вал редуктора установлен на одном или нескольких подшипниках (121, 122).

18. Приводная система по одному из пп.5, 7, 8, 10-12 и 14-17, отличающаяся тем, что содержит в случае прекращения электропитания батарею, соединенную или не соединенную с инвертором для одновременного открывания всех тормозов при обесточивании и спуска под действием силы тяжести, при этом скорость регулируется тормозом.

19. Приводная система по п.3, отличающаяся тем, что содержит в случае прекращения электропитания батарею, соединенную или не соединенную с инвертором для одновременного открывания всех тормозов при обесточивании и спуска под действием силы тяжести, при этом скорость регулируется тормозом.

20. Приводная система по п.4, отличающаяся тем, что содержит в случае прекращения электропитания батарею, соединенную или не соединенную с инвертором для одновременного открывания всех тормозов при обесточивании и спуска под действием силы тяжести, при этом скорость регулируется тормозом.

21. Приводная система по п.6, отличающаяся тем, что содержит в случае прекращения электропитания батарею, соединенную или не соединенную с инвертором для одновременного открывания всех тормозов при обесточивании и спуска под действием силы тяжести, при этом скорость регулируется тормозом.

22. Приводная система по п.9, отличающаяся тем, что содержит в случае прекращения электропитания батарею, соединенную или не соединенную с инвертором для одновременного открывания всех тормозов при обесточивании и спуска под действием силы тяжести, при этом скорость регулируется тормозом.

23. Приводная система по п.13, отличающаяся тем, что содержит в случае прекращения электропитания батарею, соединенную или не соединенную с инвертором для одновременного открывания всех тормозов при обесточивании и спуска под действием силы тяжести, при этом скорость регулируется тормозом.

Описание изобретения к патенту

Область техники

Изобретение относится к автоподъемным платформам, лифтам, грузовым подъемникам, приводимым в движение зубчато-реечным механизмом, перемещающимся вдоль нескольких направляющих опор, которые мы упрощенно назовем машинами с вертикальным перемещением.

Предшествующий уровень техники

Из предшествующего уровня техники известен патент GB-A-2130682, который может быть рассмотрен как ближайший аналог настоящего изобретения и в котором раскрыта система привода лифта, содержащая двигатель, редуктор, колесо с муфтой холостого хода и центробежный тормоз.

Хотя система по патенту GB-A-2130682 позволяет сократить нагрузку на двигатель, компоновка составных элементов существенно отличается от используемой в настоящем изобретении.

Задачей изобретения является усовершенствование приводной системы, главным образом с целью снижения максимальных усилий в случае аварии, а также с целью существенного повышения безопасности.

Раскрытие изобретения

Задача, согласно первому аспекту изобретения, решается тем, что приводная система для подъемных платформ, приводимых в движение зубчато-реечным механизмом, перемещающимся вдоль направляющих опор, содержащая двигатель, редуктор и центробежный тормоз, согласно изобретению дополнительно содержит колесо с муфтой свободного хода, при этом центробежный тормоз соединен непосредственно с быстроходным валом редуктора, а двигатель приводит одну из двух вращающихся частей колеса с муфтой свободного хода в зависимости от направления вращения.

Целесообразно, чтобы колесо с муфтой свободного хода было расположено между двигателем и редуктором.

Целесообразно также, чтобы несколько редукторных электродвигателей входили в зацепление с одной и той же зубчатой рейкой.

Целесообразно также, чтобы несколько редукторных двигателей, находящихся в зацеплении с несколькими зубчатыми рейками, приводят в движение одну и ту же платформу, в частности квадратной или круглой формы.

Предпочтительно, чтобы платформа, перемещающаяся по нескольким направляющим опорам, синхронизировалась при помощи колес и цепей или валов и шестерней.

Предпочтительно также, чтобы приводная система содержала средства для измерения разностей электропотребления различными двигателями при помощи системы одного или нескольких тороидальных сердечников, соединенных с соответствующими дифференциальными выключателями, которые прекращают питание в случае превышений порога безопасности, а указанные превышения были определены процентной разностью силы тока в заданный промежуток времени.

Предпочтительно также, чтобы приводная система содержала средства измерения момента, генерируемого нагрузкой на каждом редукторном двигателе, при помощи датчиков напряжения, с целью измерения суммарной нагрузки на платформу и останова платформы в случае, если разности в данный промежуток времени превышают заранее установленные пороги безопасности, а тихоходный вал редуктора был установлен на одном или нескольких подшипниках.

Предпочтительно также, чтобы приводная система содержала, в случае прекращения электропитания, батарею, соединенную или не соединенную с инвертором для одновременного открывания всех тормозов при обесточивании и спуска под действием силы тяжести, а скорость регулировалась тормозом.

Краткое описание чертежей

В дальнейшем изобретение поясняется описанием вариантов его осуществления со ссылками на чертежи, на которых:

Фиг.1 изображает первый вариант приводной системы для подъемных платформ, приводимых в движение зубчато-реечным механизмом;

Фиг.1bis - второй вариант выполнения приводной системы по фиг.1;

Фиг.2 - электрическую схему для измерения разность силы тока в различных двигателях согласно второму варианту осуществления изобретения;

Фиг 2bis - вариант электрической схемы по фиг.2 для шести двигателей;

Фиг.3 - третий вариант выполнения приводной системы по фиг.1;

Фиг.4 - четвертый вариант выполнения приводной системы по фиг.1;

Фиг.5 - вариант выполнения приводной системы в случае нескольких платформ;

Фиг.6 - вариант выполнения с использованием синхронизации платформ при помощи цепей;

Фиг.7 - вариант с четырьмя приводными системами и направляющими опорами.

Согласно первому варианту осуществления изобретения, между каждым двигателем и каждым редуктором устанавливают комплект центробежный тормоз/колесо с муфтой свободного хода, расположенный в картере сцепления 8. Очередность расположения в кинематической цепи (см. фиг.1), начиная с шестерни зубчатой рейки 1, следующая: тихоходный вал редуктора 3, одна или несколько ступеней редукции 4, центробежный тормоз 5, ведомая часть колеса с муфтой свободного хода 6, ведущая часть колеса с муфтой свободного хода 7, ротор двигателя 9, тормоз, блокирующий при обесточивании ротор на статоре 10 (фиг.1).

При вращении редукторного электродвигателя в сторону подъема (стрелка 30), двигатель сообщает вращение части колеса с муфтой свободного хода, которая приводит в движение другую часть 8, жестко связанную с центробежным тормозом и редуктором. Можно сказать, что при помощи колеса с муфтой свободного хода осуществлено полное электрическое и зубчатое сцепление.

При останове платформы, жестко связанной с картером сцепления 8, последний направлен на то, чтобы вращать редуктор в сторону опускания, обратную стрелке 30; но редуктор блокируется тормозом двигателя, соединенного с ним колесом с муфтой свободного хода.

При движении платформы вниз картер сцепления приводит редуктор, который тормозится двигателем, работающим как генератор. Колесо с муфтой свободного хода находится в надежном зацеплении. Наоборот, если машина наталкивается на препятствие в виде тормозной колодки 32 или основания, редуктор или редукторы прекращают вращение, в то время как двигатель или двигатели продолжат вращение.

Такой же результат и такая же степень безопасности достигаются при установке колеса с муфтой свободного хода 16, 17 между двигателем 19 и редуктором 14, соединив при этом центробежный тормоз 15 со вторым быстроходным валом 11 редуктора (фиг.1bis).

В классическом, жестком приводе, если платформа при движении вниз наталкивается на препятствие, она воздействует на него усилием, равным собственному весу+усилие, по меньшей мере, в два раза превышающее собственный вес при максимальной грузоподъемности, так как двигатель в положении блокировки создает двойной момент относительно своего номинального момента.

Так, в качестве примера, платформа с собственным весом в 1000 кг, которая может перемещать 1000 кг полезного груза, воздействует на препятствие при движении вниз усилием в пределах от 1000 до 2000 кг, в зависимости от того, нагружена ли она или не нагружена и если при этом редуктор или редукторы укомплектованы колесом с муфтой свободного хода, и усилие в пределах от 5000 до 6000 кг, если они им не укомплектованы.

Для лучшего понимания системы можно привести следующее образное сравнение.

Жесткое сцепление сравнимо с платформой, которая приводится в движение силовой установкой и соединена с ней жесткой тягой.

Сцепление при помощи колеса с муфтой свободного хода сравнимо с платформой, которая приводится в движение силовой установкой и подвешена на ней гибким тросом. При опускании, если платформа наталкивается на препятствие, натяжение троса ослабевает. Колесо с муфтой свободного хода соответствует тросу бесконечной длины, но который никогда не спутывается и не образует слабин.

Этот способ, связанный с использованием нескольких платформ, работающих вместе, то есть с одинаковой скоростью, на различных или тех же направляющих опорах, представляет собой существенное усовершенствование. Действительно, представим себе платформу, перемещаемую по двум направляющим опорам, расположенным с одной и с другой стороны (фиг.6).

В конструктивном решении с жестким приводом необходимо либо оборудовать вал механической синхронизации, что не всегда возможно или удобно сделать, в частности, если осевое расстояние между направляющими опорами меняется или если опоры распределены по контурам выпуклой или вогнутой стены, либо рассчитать систему направления и опоры таким образом, что в случае блокировки приводной системы, с одной стороны, конструкция в состоянии выдержать половину собственного веса и полезного груза+ эту же величину, умноженную на 2, то есть полуторное значение общей массы в движении, предусмотренной для подъема двумя направляющими опорами.

В конструктивном решении согласно изобретению достаточно, что конструкция выдержит потерю равновесия половины массы в движении, то есть в три раза меньше, чем в классическом варианте решения.

Представим себе платформу с двумя опорами на 1000 кг собственного веса и 1000 кг грузоподъемности, то есть всего 2000 кг или по 1000 кг на опору. Следовательно, каждая приводная система рассчитана на то, чтобы поднять 1000 кг.

В случае блокировки редукторного электродвигателя при спуске, в классическом решении, другой редукторный электродвигатель будет давить вниз силой 2000 кг, к которой следует добавить половину массы в движении, то есть 1000 кг, что в целом составляет давление вниз силой в 3000 кг.

В решении согласно изобретению, другой двигатель будет вращаться вхолостую, не создавая давления вниз. Суммарное усилие, которое способна выдержать конструкция составит половину массы в движении, то есть 1000 кг.

Более того, в классическом решении заблокированный редукторный электродвигатель должен быть в состоянии принять на себя суммарное максимальное усилие в 4000 кг, между тем как в решении согласно изобретению речь идет лишь о максимальной нагрузке в 2000 кг.

Наконец, в случае использования вала механической синхронизации в классическом решении, он должен быть в состоянии выдержать момент, генерируемый силой в 3000 кг, между тем как в решении согласно изобретению следует принимать в расчет момент, генерируемый силой максимально в 1000 кг.

Это изобретение применимо также к большему числу платформ, работающих вместе, с несколькими направляющими опорами. Оно представляет особый интерес в случае платформ, выполненных по существу квадратными или круглыми.

В первом случае можно представить себе 4 направляющие опоры, расположенные каждая из них на углу квадрата, который будет представлять платформу. Если одна из приводных систем не удерживает нагрузку, ее берут на себя две направляющие опоры, расположенные по другой диагонали, а последняя опора служит для поддержания равновесия. Четыре приводные системы работают как четыре подъемных эллинга, которые закреплены по четырем углам по существу квадратного груза. Если натяжение в одном из 4 эллингов ослабевает, нагрузка автоматически перераспределяется на два эллинга по другой диагонали.

Второй случай использования круглой платформы, работающей вокруг устоя моста или рудной "трубы", также имеет ряд преимуществ. Сравнение с работой эллинга с четырьмя стропами в равной мере применим к этому случаю.

Согласно второму аспекту изобретения, управление различными редукторными электродвигателями, укомплектованными колесом с муфтой свободного хода, связано с электрической системой, которая измеряет разность силы тока в различных двигателях.

Известно, что если трехфазный двигатель уравновешен, сила тока на каждой фазе по существу одинаковая. Возьмем в качестве примера платформу, снабженную двумя двигателями с двумя приводными редукторами посредством двух колес с муфтой свободного хода (фиг.2). Если подать фазу L3 16 двигателя M1 17 и фазы L1 18 и L2 19 двигателя М2 20 на тороидальный сердечник 12, ток в нем не будет индуцироваться, если между тремя фазами отсутствует равновесие. Достаточно определить максимально допустимую разность в данном промежутке времени и сделать так, что дифференциальный выключатель 13, связанный с тороидальным сердечником, отключится выше этих заранее установленных двух значений i и t или интеграла i в течение временного промежутка t. В этом случае он отключит питание катушки 14 контактора КМ1 15. На фиг.2bis изображена принципиальная схема для шести двигателей.

Посмотрим теперь, как будет реагировать система в различных случаях.

При подъеме, если редукторный электродвигатель, соединенный с двигателем, блокирован, этот двигатель будет потреблять в шесть раз больше своего номинала, между тем как два других будут потреблять максимально в 1,5 раза больше своего номинала, так как их работе на подъем не будет препятствовать тот факт, что колесо с муфтой свободного хода вставлено между заблокированным двигателем и его редуктором. Дифференциальный выключатель отключится на t.

При подъеме, если редукторный электродвигатель, соединенный с двигателем, вращается вхолостую (сломано колесо редуктора, не работает шпонка, повреждено колесо с муфтой свободного хода), потребляемый ток будет составлять порядка 0,3 от его номинала, между тем как два других будут потреблять в пределах от 0,75 до 1,5 раза от их номинала, в зависимости от того, работает ли машина вхолостую или под нагрузкой. Дифференциальный выключатель отключится на t.

При опускании, когда редукторный электродвигатель, соединенный с двигателем, заблокирован, этот двигатель будет потреблять в шесть раз больше своего номинального потребления в режиме привода, между тем как два других будут потреблять максимально в 1,5 раза от их номинала и, более того, в режиме торможения. Дифференциальный выключатель отключится на t.

Если один двигатель вращается вхолостую, этот двигатель будет потреблять примерно 0,3 от своего номинала, между тем как два других будут потреблять максимально в 1,5 раза от их номинала и, более того, в режиме торможения. Дифференциальный выключатель отключится на t.

При подъеме, после торможения спуска, если один из двигателей притормаживает по существу меньше другого, он будет мало загружен при перезапуске, между тем как другой получит всю нагрузку. Если t в достаточной степени непродолжительно, дифференциальный выключатель отключится. Это означает, что требуется регулировка тормоза.

Согласно третьему аспекту изобретения (фиг.3), каждый редукторный электродвигатель монтируют в форме маятника, то есть тихоходный вал редуктора монтируется на одном или нескольких подшипниках 21 и 22; кроме того, подшипники 21 и 22 фиксируют на направляющей конструкции машины. Каркас редуктора блокируют относительно вращения при помощи по меньшей мере одной оси или взвешивающей опоры с датчиком напряжений 123. Этот датчик 123 позволяет измерять момент, сообщаемый соответствующему редукторному электродвигателю.

При нормальном движении нагрузка распределяется равномерно на весь комплект приводных редукторов.

Введение в действие этой системы датчика напряжений на каждом редукторном электродвигателе дает двойное преимущество, позволяющее узнать нагрузку на платформу, представляющую собой сумму нагрузки на каждый редукторный электродвигатель, и определить заданное значение, которое останавливает платформу в случае, если имеет место очень существенная разность в нагрузке в данный промежуток времени. Картер компаратора, содержащий столько же операционных усилителей, как и имеющихся датчиков, управляет отключением питания в соответствии с заранее установленными значениями нагрузки и времени.

Это третье усовершенствование может быть внедрено отдельно или с двойной безопасностью вместе с дифференциальным выключателем тока.

Согласно четвертому аспекту изобретения (фиг.4), предусмотрено независимое питание аварийной системой батарей торможения 41 при отсутствии электричества. Так, в случае отключения основного электропитания всегда остается возможность спуска под действием силы тяжести за счет открытия тормозов при отсутствии тока. Скорость опускания в этом случае регулируется центробежными тормозами, имеющимися в каждой силовой моторедукторной установке.

Ссылки на чертежи

Фигура 1

1 - Шестерня

2 - Зубчатая рейка

3 - Медленный вал

4 - Ступени редукции

5 - Центробежный тормоз

6 - Ведомая часть колеса с муфтой свободного хода

7 - Ведущая часть колеса с муфтой свободного хода

8 - Картер сцепления

9 - Ротор двигателя

10 - Тормоз двигателя при обесточивании

30 - Направление подъема

31 - Направление спуска

32 - Препятствие при спуске Фигура Ibis

11 - Шестерня

12 - Зубчатая рейка

13 - Медленный вал редуктора

14 - Редуктор

15 - Центробежный тормоз

16 - Ведомая часть колеса с муфтой свободного хода

17 - Ведущая часть колеса с муфтой свободного хода

18 - Картер сцепления

19 - Ротор двигателя

20 - Тормоз двигателя при обесточивании

21 - Второй быстроходный вал

Фигура 2

112 - Тороидальный сердечник

113 - Дифференциальный выключатель

114 - Катушка контактора питания двигателя

115 - Контакты контактора питания двигателя

116 - Фаза L3

117 - Двигатель 1

118 - Фаза L2

119 - Фаза L1 Двигатель 2

Фигура 3

22 - Шестерня

23 - Зубчатая рейка

24 - тихоходный вал редуктора

25 - Редуктор

26 - Центробежный тормоз

27 - Ведомая часть колеса с муфтой свободного хода

28 - Ведущая часть колеса с муфтой свободного хода

29 - Картер сцепления

130 - Ротор двигателя

131 - Тормоз двигателя при обесточивании

121 - Подшипник

122 - Подшипник

123 - Система взвешивания

Фигура 4

132 - Шестерня

33 - Зубчатая рейка

34 - тихоходный вал редуктора

35 - Редуктор

36 - Центробежный тормоз

37 - Ведомая часть колеса с муфтой свободного хода

38 - Ведущая часть колеса с муфтой свободного хода

39 - Картер сцепления

40 - Ротор двигателя

41 - Тормоз двигателя при обесточивании

Фигура 5

134 - Вертикальная направляющая, снабженная зубчатой рейкой

135 - Рудная труба или устой моста

136 - Плита

137 - Редукторный электродвигатель, снабженный колесом с муфтой свободного хода

Фигура 6

234 - Вертикальная направляющая

237 - Редукторные электродвигатели, снабженные колесом с муфтой свободного хода

238 - платформа

239 - Цепь синхронизации

Фигура 7

339 - 4 эллинга

340 - 4 крюка по углам груза

341 - Подъемный крюк в центре

42 - Диагональ