Привод механизма подъема

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в станках и грузоподъемных машинах. Целью изобретения является упрощение конструкции и снижение динамических нагрузок и шума путем совмещения в зубчатой передаче функций вращения и торможения. Привод механизма подъема содержит шевронные шестерню 5 и колесо 7 с ограниченными. по величине углами наклона линий зубьев, значения которых удовлетворяют соотношениям , выраженным через торцовые углы профилей зубьев, угол отклонения нормали в точке контакта зацепляющихся зубьев от осей шестерни и колеса и максимальный и минимальный коэффициенты трения в зацеплении . 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 F 16 H 1 08

type) Ф(ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4670951/28 (22) 21.02.89 (46) 15.0!.91. Бюл. № 2 (71) Ковровский филиал Владим ирского политехнического института (72) А. И. Панюхин и В. И. Панюхин (53) 621.833 (088.8) (56) Подъемно-транспортные машины. Атлас конструкций. Под ред. М. П. Александрова и Д. Н. Решетова, M.: Машиностроение, 1987, лист 36, с. 44. (54) ПРИВОД МЕХАНИЗМА ПОДЪЕМА (57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в станках и

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в станках и грузоподъемных машинах.

Цель изобретения — упрощение конструкции и снижение динамических нагрузок и шума путем совмещения в зубчатой передаче функций вращения и торможения.

На фиг. 1 приведена кинематическая схема механизма подъема груза; на фиг. 2— геометрическая схема передачи, торцовое сечение (направления сил и моментов сил соответствуют процессу подъема груза); на фиг. 3 — схема передачи при йаправлении сил и моментов сил, соответствующих процессу опускания груза.

Привод механизма содержит электродвигатель 1, встроенный в грузовой барабан 2, причем статор электродвигателя неподвижно закреплен в барабане 2, а ротор установлен на подшипниках, размещенных в его расточках. С помощью глухой муфты 3 вал ротора электродвигателя соединен с быстроходным валом 4 редуктора, выполненным заодно с шевронной,шестерней 5, угол накло„„SU„„ 620729 Л i

2 грузоподъемных машинах. Целью изобретения является упрощение конструкции и снижение динамических нагрузок и шума путем совмещения в зубчатой передаче функций вращения и торможения. Привод механизма подъема содержит шевронные шестерню 5 и колесо 7 с ограниченными по величине углами наклона линий зубьев, значения которых удовлетворяют соотношениям, выраженным через торцовые углы профилей зубьев, угол отклонения нормали в точке контакта зацепляю цихся зубьев от осей шестерни и колеса и максимальный и минимальный коэффициенты трения в зацеплении. 3 ил. на линии зубьев которой выполнен в соответствии с условием где — угол наклона линии зуба шестерни; — угол наклона линии зуба колеса; у — угол наклона нормали в точке контакта зубьев к осям шестерни и колеса;

fM ин и макс — соответственно наименьший и наибольший из возможных в расчетных условиях коэффициентов трения в контакте зубьев.

На конце быстроходного вала 4 установлен шкив электромагнитного автоматического тормоза 6. С шестерней 5 введено в зацепление шевронное колесо 7, установленное на промежуточном валу 8. Угол накло1620729 и опускания груза.

Подъем груза. Включенный электродвигатель 1 (управляемый тормоз 6 автоматически размыкается) приводит во вращение быстроходный вал 4 с шестерней 5, а от нее— промежуточный вал с колесом 7 и шестерней 9. Последняя вращает колесо 10 и от него через зубчатую муфту с венцами 11 и !2 приводится во вращение барабан 2.

Рассмотрим работу зубчатого зацепления быстроходной ступени, состоящей из шестерни 5 и колеса 7 (фиг. 2). Как на зуб шестерни 5, так и на зуб колеса 7 действуют две силы — нормальная N и образованная ею сила трения F. Нормальная сила N наклонена к геометрическим осям колес под углом 7.

В торцовом сечении перпендикулярно к оси действует ее составляющая, равная Nsiny.

При подъме груза моменты сил Nsiny u F 40 относительно оси шестерни 5 преодолеваются крутящим моментом электродвигателя

М (индекс и означает подъем груза). Мо45

Учитывая, что

F=NZ, з на линии зубьев колеса 7 выполнен в соответствии с условием (1)., Шестерни 5 и колесо 7 образуют быстроходную передачу редуктора привода.

Тихоходная ступень .редуктора привода образована шестерней 9 на промежуточном валу 8 и зубчатым колесом 10, соосно установленным с быстроходным валом 4, свободно проходящим через отверстие ступицы колеса 10.

Колесо 10 соединено с барабаном 2 зубчатой муфтой, один венец 11 которой выполнен на ступице колеса, другой венец 12 соединен с барабаном 2.

N — сила, нормальная к поверхностям зубьев колес; F — сила трения; 0), 0)g — угловые скорости вращения шестерни и колеса;

М . — добавочный момент двигателя; М п— момент двигателя при подъеме груза; rbi u

rb2 — соответственно радиусы основных цилиндров шестерни и колеса; М р — момент груза, приведенный к колесу; nti, а4 — углы профилей зубьев в торцовом сечении соответственно шестерни и колеса.

Работу привода рассмотрим в процессах подъема груза, стопорения поднятого груза менты этих же сил относительно оси колеса

7 преодолевают момент Мр, созданный грузом.

Стопорение подвешенного груза. После выключения электродвигателя действие его движущего момента Afnn прекращается. Момент груза М. стремится вращать шестерню

5 и колесо 7 в сторону опускания нагрузки.

На фиг. 3 направление возможного вращения показано стрелками с обозначениями ь1 и о .

Момент М . при остановленном двигателе не действует. Силы трения изменяют свое направление. Следовательно, силы Nsiny u F создают относительно осей шестерни и колеса моменты разных знаков. Если момент силы трения F больше момента силы Nsiny, то движение груза в сторону опускания не5

20 возможно, так как передача становится самотормозящейся. Рассматривая работу привода механизма, торможение управляемым автоматическим тормозом 6 не учитывают.

Опускание груза. Звенья кинематической цепи (фиг. 1) механизма привода при опускании груза работают так же, как и при подъеме груза, но с противоположным направлением вращения. Поскольку произвольное опускание груза при выполнении условия Е)Мэ1пу невозможно, то при наличии самотормозящейся передачи в приводе (равно как и при наличии грузоупорного тормоза) к шестерне 5 необходимо приложить момент двигателя М. (добавочный) направленый в сторону опускания груза.

Момент двигателя Мдо должен быть такой величины, чтобы в сумме с приведенным к шестерне 5 моментом груза они были достаточными для преодоления создаваемого грузом момен — à сил трения в зацеплении.

Так как двигатель при опускании груза . создает только добавочный момент, он нагружен значительно меньше, чем двигатель, принимающий полный приведенный момент груза, в механизме с одним автоматическим тормозом.

Поскольку двигатель преодолевает действие тормозного момента самотормозящейся передачи, .он работает в двигательном режиме и частота вращения его ротора ниже синхронной.

Упрощение конструкции привода достигается тем, что полностью исключаются детали грузоупорного тормоза, применяемые в прототипе: опорный диск, храповое колесо с приклепанными фрикционными накладками, собачка храпового механизма с пружиной и осью, опорный диск. Отпадает необходимостью во многозаходной резьбе, нарезаемой на промежуточном валу и внутри ступицы зубчатого колеса на этом валу, а также в образовании рабочей торцовой плоскости этого колеса, выполняющего и роль нажимного диска тормоза.

Основание работоспособности привода механизма с зубчатой передачей по условию (1) при выполнении ею функций, которые осуществляются зубчатой передачей и грузоупорным тормозом.

Подъем груза. Из условия равновесия шестерни 5 (фиг. 2) имеют

М = Nrbisiiny+Frb, ign<, из условия равновесия колеса 7

Afrp = Иго ящ+ЕгЬЯа 2.!

620729

Мап = Мгр (2) ftga»»)sing (3) M = JMrp

Г (4) sing)ftgcc;2 (5) 45 где I»»»«: Pz ——

Мдо = Мгр (6) I »

50 H / " где f — коэффициент трения пары материалов, из которых выполнены шестерня и колесо после преобразваний получают

Уравнение (2) показывает, что подъем груза может быть осуществлен при любых параметрах шестерен и колеса. При этом

КПД передачи будет высоким, если значения углов а»» и а» достаточно близки. Важно отметить, что при подъеме груза силы Л sing и F (фиг. 2) образуют относительно осей шестерни и колеса моменты одного знака.

Стопорение подвешенного груза. После выключения двигателя привод нагружен только моментом груза. Груз будет удерживаться, если момент силы трения Nfib»tga,, шестерни окажется больше момента проекции нормальной силы Nrb»sing, т.е. при выполнении условия самоторможения передачи

Уравнение для определения тормозного момента на шестерне 5 при самоторможении получено после выполнения действия, аналогичного действиям при выводе уравнения (2) Выражение (4) показывает, что положительное значение тормозного момента М. возможно при выполнении условия

Опускание груза. При выполнении условий (3) и (5) произвольное опускание груза становится невозможным. Чтобы груз опустить, к шестерне передачи необходимо приложить направленный в сторону опускания небольшой добавочный момент двигателя М., дополняющий момент груза. Добавочный момент определяется по зависимости, полученной из условия равновесия силовых факторов (фиг. 3) Если выполняются условия (3) и (5) добавочный момент имеет положительное значение, двигатель работает в двигательном режиме, а частота его вращения становится ниже синхронной и регулируемой в зависимости от Мр. Нагрузка на двигатель существенно снижается. Кроме того, если частота вращения двигателя ниже синхронной, исключается опрокидывание двигателя, которое возможно лри опускании груза с частотой вращения двигателя, превышающей синхронную, если в приводе применяется один тормоз и обычная зубчатая передача.

В приводе передачи исключается храповой механизм, в котором ло окончании подъема груза собачка оказывается не в зацеплении с зубом храпового колеса. Под действием поднятого груза происходит поворот деталей привода в сторону опускания до введения собачки в зацепление с зубьями храпового колеса, которое сопровождается ударом.

Кроме того, в передаче снижается шум, так как нет храповсго механизма, в котором 0 собачка, скользя при подъеме г,;уса по зубьям колеса, создает треск.

Чтобы -,îëón;òb ука знные свойства привода, необходимо ссбл:одение условий (3) и (5). Если угль1 а„и а,2 выразить через э5 углы р» и $z накло а зубьев в точках контакта зацепля»сц. ".x шестерни 5 и колеса 7 и угол у, то получаются соотношения (!), которыми связаны параметры шестерни и колеса самотормозящейся передачи.

Привод может быть реализован и в ме30 ханизмах подъема, в которых нет грузоупорного тормоза.

Фар.чила изобретения

Привод механизма подьема, содержащий двигатель, зубчатый ре,,уктор и автомати35 ческий управляемый тормоз, стличаюи(ийгя тем, что, с целью y:»ро»цения конструкции и снижения инзмических нагрузок и шума, передачи ред к-. opa выполнена косозубой или шевронной, углы наклона линий зубьев

40 колес которой "доглетво-»яют соотношениям лет

lgpiO у2 7 Й 1 д >(-„,—.», с д;. углы наклона .-.иний зубьев шестерни и колеса соответственно; угол наклона нормали в точке контакта зубьев к осям шестерни и колеса; соответстве но наименьший и

íанбольший из Bîçìожныx коэг»фициентов — ðåíèÿ в контакте зубьев.

1620729

ФУГ. 2

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Мд

Редактор И. Касарда

Заказ 4232

Составитель А. Верховский

Техред А. Кравчук Корректор А. Осауленко

Тираж Подписное