МЕХАНИЗМ ПОВОРОТА Российский патент 1997 года по МПК B66C23/84 

Изобретение относится к узлам грузоподъемных машин, а именно к поворотным механизмам кранов, в частности для поворота поворотных платформ стреловых самоходных кранов.

Известен механизм поворота, содержащий приводной двигатель в виде модуля планетарного редуктора, имеющего ведомый вал и включающий солнечную шестерню на ведущем валу, два коронных колеса, первое из которых закреплено в корпусе редуктора, а второе, выполненное с торцевой дисковой поверхностью, связано с ведомым валом, сателлит, выполненный по крайней мере одновенцовым и зацепленный с указанными коронными колесами и солнечной шестерней, а также тормоз для связи вала приводного двигателя с корпусом редуктора (см. авт.св. СССР N 424804, B 66 C 23/84, опубл. 1974 г.).

Данный механизм поворота построен по традиционной схеме компоновки механизма из отдельно выполненных модулей, например тормоза, редуктора и т.д. В связи с этим составленный механизм имеет расширенную пространственную компоновку, обусловленную значительными массогабаритными показателями. Использование такого механизма на конкретном грузоподъемном объекте приводит к необходимости решать ряд компоновочных прикладных задач по увязке механизма с агрегатами объекта, смонтированными по иной компоновочной схеме.

Кроме того, в данном механизме поворота планетарный редуктор построен по кинетической схеме типа ЗК (см. Планетарные передачи. Справочник. Под ред. В. Н. Кудряшова и Ю.И.Кирдяшева. Л. Машиностроение, Ленинградское отделение, 1977, стр. 159, рис.9.2). Механизмы такого типа могут использоваться как с одновенцовым, так и с двухвенцовым сателлитами и позволяют реализовать широкий диапазон разновариантных схем на базе стандартного набора звеньев. Но независимо от реализованного варианта видно, что в каждой схеме присутствует водило, выполненное общим как для первой, так и для второй ступеней. В данной конструкции водило представляет собой элемент, который позволяет сохранить ориентацию сателлитов и для передачи момента на коренные шестерни.

Основным недостатком описанного планетарного редуктора является наличие водила, к которому предъявляются высокие требования по точности изготовления (координатно-расточные операции), высокая трудоемкость изготовления и наличие такой детали, как консольный выходной вал (вал-шестерня), на котором крепится шестерня.

Поэтому предлагается конструкция, в которой осуществлена попытка создать механизм поворота, построенный по кинематической схеме ЗК, но без традиционного водила и выходного вала под выходную шестерню, что упрощает и удешевляет конструкцию. В конструкции используется принцип симметрии.

Изобретением решается техническая задача по исключению таких деталей, как выходной вал и сложное звено водила, из кинематической схемы с самоустановкой сателлитов как в окружном, так и в радиальном направлении. Причем непосредственно зубчатое зацепление редуктора размещается внутри выходной шестерни механизма поворота. Достигаемый при этом технический эффект заключается в упрощении конструкции и повышении ее надежности и эффективности при уменьшении массогабаритных показателей.

Указанный технический эффект достигается тем, что механизм поворота содержит гидромотор (или другое приводное устройство), вал которого кинематически связан с ведущим валом выполненного в виде модуля планетарного редуктора, включающего солнечную шестерню на входом валу, выходную шестерню, установленную на подшипниках в корпусе, три коронных колеса, одно из которых закреплено на внутренней поверхности выходной шестерни, а два других размешаются по разные стороны относительно первой (симметрично относительно первой) и закреплены в неподвижном корпусе редуктора, сателлиты, выполненные по крайней мере одновенцовыми и закрепленные с указанными коронными колесами и солнечной шестерней, а также тормоз для связи вала гидромотора с корпусом редуктора, включающий тормозные диски, часть которых закреплена на входном валу, а часть на корпусе редуктора с возможностью ограниченного осевого перемещения (ограниченного сверху и снизу), и поршень, управляемый рабочим давлением и подпружиненный в сторону тормозных дисков при отсутствии рабочего давления в управляющей полости поршня тормоза.

Кроме того, сателлиты имеют цилиндрические дорожки качения, которыми они опираются (под действием равнодействующей) на плавающие кольца, с помощью которых одновременно выдерживается межосевое расстояние и выравниваются нагрузки между сателлитами.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточных для получения требуемого технического эффекта.

Так, расположение сателлитов с опорой на простые кольца позволяет освободить сателлиты от жестких связей и обеспечить их самопроизвольную самоустановку в зависимости от действующих нагрузок в зацеплениях при сохранении межцентрового расстояния. Симметричное размещение двух коронных колес относительного третьего, выполняющего роль выходного элемента, позволяет реализовать компактную конструкцию с минимальным количеством звеньев. Выполнение боковых коронных колес в виде корпусных элементов позволяет при наличии герметизирующих прокладок по торцам третьего коронного колеса использовать одну общую масляную ванну для смазки зацепления и подшипников скольжения. Такое исполнение позволяет расположить сателлиты с опорой как на внешнюю поверхность простых колец, используемых вместо подшипников, так и на внутреннюю поверхность колец, что расширяет возможности по компоновке звеньев редуктора.

Изобретение поясняется конкретным примером, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения указанного технического эффекта приведенной совокупностью существенных признаков.

На фиг. 1 изображен механизм поворота, продольный разрез по редуктору, на фиг. 2 вид А фиг. 1.

Механизм поворота, например, для поворотных платформ стреловых самоходных кранов, содержит корпус, выполненный из первой части 1, имеющей фланец для присоединения к станине крана, вторую часть 2, к которой присоединена третья часть 3, представляющая собой торцовую крышку, демонтаж которой позволяет осуществить доступ к внутреннему объему и расположенным в нем звеньям редуктора. К первой части 1 корпуса прифланцован корпус гидромотора 4. В качестве приводного двигателя может использоваться электромашина или любой другой двигатель. Гидромотор использован в качестве примера. Вал гидромотора 4 через лицевую муфту 5 связан с валом солнечной шестерни 6 планетарного редуктора, выполненного по схеме ЗК. Солнечная шестерня зацеплена с сателлитами 7, равномерно расположенными вокруг солнечной шестерни для обеспечения равномерного распределения нагрузок в зонах зацепления. Сателлиты в свою очередь зацеплены с тремя коронными шестернями 8, 9, 10. Коронные шестерни 8 и 9 выполнены на первой и третьей частях корпуса и представляют собой опоры реактивного момента. Третья коронная шестерня 10 расположена между первыми двумя и опирается через подшипники скольжения 11 на кольцевые буртики первой и третьей частей корпуса. Третья коронная шестерня 10 выполнена с внешним зубчатым венцом для привода ответного звена поворотной платформы крана.

Для обеспечения возможности зацепления внешнего венца шестерни 10 с ответным звеном платформы вторая часть и третья части корпуса выполняются с частичным вырезом (см. фиг. 2) по боковой поверхности. В связи с этим и с учетом того, что корпус образует единую масляную ванну как для редуктора, так и для подшипников скольжения, по торцевым поверхностям третьей коронной шестерни 10 расположены уплотнительные элементы 13.

Данная конструкция редуктора планетарного типа ЗК образована без водила как элемента ориентации положения сателлитов. Функцию ориентации положения сателлитов и сохранения межцентрового расстояния выполняют простые кольца 14, на внешнюю поверхность которых опираются валы сателлитов. Такая установка обеспечивает, с одной стороны, четкую ориентацию в радиальном плане положения сателлитов, а с другой стороны, позволяет им самоустанавливаться по пятну контакта в зацеплении в зависимости от нагрузки.

Осевая ориентация сателлитов обеспечивается теми же кольцами, их шириной и упором в торцевые стенки третьей части корпуса и опорного диска тормоза или торца шлицевой втулки 5. Наличие некоторых осевых зазоров благоприятно влияет на процесс самоустановки сателлитов, сопровождающийся угловыми перемещениями последних.

Опора сателлитов на кольца может происходить как по гладкой поверхности опорных осей сателлитов, так и за счет расположения колец в кольцевых канавках, выполненных на этих опорных осях. Этот пример графически не показан, так как представляет собой традиционное решение.

Возможен также вариант установки сателлитов на кольцах, когда сателлиты опираются на внутреннюю поверхность кольца. Ввиду очевидности исполнения данный пример не иллюстрирован.

Во внутренней полости первой части 1 корпуса смонтирован тормозной механизм для остановки механизма поворота. Тормозной механизм включает опорный диск 15, связанный с первой частью 1, фрикционные диски 16, одни из которых установлены с осевой подвижностью на шлицах первой части, а другие на шлицах шлицевой втулки 5. Поршень 17 подпружинен в сторону поджатия фрикционных дисков при отсутствии рабочего давления гидравлической жидкости в управляющей полости 18.

При подаче давления в полость 18 поршень перемещается, сжимая пружину, и растормаживает фрикционные диски, размыкая связь вала гидромотора с корпусом. В этом случае крутящий момент от гидромотора передается через звенья планетарного редуктора выходному внешнему венцу 12 для поворота платформы крана.

При снятии давления в полости 18 под действием усилия пружины поршень замыкает фрикционные диски между собой и блокирует передачу крутящего момента за счет силового торможения всех звеньев редуктора и гидромотора.

Следует отметить, что возможно выполнение сателлитов многовенцовыми, однако данное обстоятельство не оказывает влияния на изменение кинематической схемы механизма поворота.

Предложенный механизм поворота работает следующим образом.

В исходном положении все звенья редуктора заторможены, что обеспечивается отсутствием давления в управляющей полости 18 и воздействием подпружиненного поршня на фрикционные диски.

Для приведения в рабочее состояние механизма поворота необходимо подать рабочее давление гидравлической жидкости в полость 18. В этом случае силовое воздействие поршня 17 на диски 16 ослабевает, что дает возможность передачи крутящего момента от гидромотора 4 третьей коронной шестерне с внешним венцом 12. В зависимости от передаваемого крутящего момента и нагрузки на внешнем венце 12 сателлиты, имеющие плавающую установку, располагаются в зонах зацепления таким образом, который им диктует процесс взаимодействия поверхностей зубьев в пятнах контакта. В результате этого сателлиты принимают равновесное положение, определенное силовыми факторами самого зацепления. При этом сателлиты сохраняют свое пространственное положение за счет опоры на простые кольца.

Предложенный механизм поворота обладает высокой степенью ремонтопригодности. При демонтаже третьей части корпуса обеспечивается доступ к звеньям планетарного редуктора, а при демонтаже гидромотора доступ к элементам тормозного механизма.

Конструкция механизма поворота проста и технологична, обладает малыми массогабаритными показателями при сохранении мощностных параметров передачи крутящего момента.

Конструкция механизма поворота промышленно применима, т.к. не содержит деталей и элементов, для производства которых необходимы новые технологии и специальная оснастка, кроме тех, которые используются для производства планетарных редукторов в общем машиностроении.

Использование: изобретение относится к грузоподъемной технике, в частности к стреловым кранам с поворотной платформой. Сущность изобретения: механизм поворота содержит приводной двигатель, связанный через муфту с солнечной шестерней планетарной передачи, через сателлиты зацепленной с тремя коронными колесами, два из которых жестко связаны с корпусом, а третье, расположенное между ними и смонтированное на подшипниках скольжения на корпусе, выполнено с внешним зубчатым венцом для связи с ответным элементом поворотной платформы. Для обеспечения ориентации в пространстве сателлитов с сохранением межцентрового расстояния и обеспечения плавающего состояния сателлитов последние установлены с опиранием на простые кольца. Тормозной механизм регулирует рабочее и нерабочее состояния конструкции в целом. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Механизм поворота, содержащий прикрепленный к корпусу приводной двигатель, кинематически связанный с солнечной шестерней планетарной передачи, по крайней мере одновенцовые сателлиты, зацепленные солнечной шестерней, и с двумя коронными колесами, кинематически связанными со свободно установленным относительно корпуса выходным звеном, а также тормозной механизм для связи вала приводного двигателя с корпусом, отличающийся тем, что выходное звено представляет собой третье коронное колесо с внешним зубчатым венцом для связи с потребителями, расположенным между упомянутыми двумя коронными колесами, жестко связанными с корпусом, сателлиты, зацепленные с указанными тремя коронными колесами, установлены с опиранием в радиальном направлении на кольца, а тормозной механизм представляет собой фрикционные диски с осевой подвижностью, связанные с корпусом и втулкой связи вала приводного двигателя с солнечной шестерней и поджатые поршнем навстречу друг другу при отсуствии рабочего давления в управляющей полости этого поршня. 2. Механизм по п.1, отличающийся тем, что сателлиты установлены с опиранием на внешнюю поверхность колец. 3. Механизм по п.1, отличающийся тем, что сателлиты установлены с опиранием на внутреннюю поверхность колец. 4. Механизм по п.1, отличающийся тем, что сателлиты выполнены с дорожками качения, в которых расположены кольца. 5. Механизм по п. 1, отличающийся тем, что сателлиты выполнены многовенцовыми. 6. Механизм по п.1, отличающийся тем, что третье коронное колесо установлено на подшипниках скольжения на кольцевых выступах смежно расположенных коронных колес, имеющих жесткую связь с корпусом. 7. Механизм по п.6, отличающийся тем, что для герметизации объема внутренней масляной ванны, размещенной в корпусе, общей для передачи и подшипников, на торцевой поверхности третьего коронного колеса расположены уплотнительные элементы.