ГРУЗОВАЯ ЛЕБЕДКА Российский патент 1997 года по МПК B66D1/22 

Изобретение относится к подъемной технике и касается конструкции грузовых лебедок с канатом или гибким силовым органом, предназначенным для подъема и опускания груза.

Известна грузовая лебедка, содержащая гидромотор, вал которого через управляемую тормозную муфту связан с опорной рамой, планетарный редуктор, выполненный в виде отдельного модуля, связанного с барабаном для каната и включающего в себя солнечную шестерню первого планетарного ряда, связанную с валом гидромотора посредством переходной втулки и зацепленную через сателлит с коронной шестерней, связанной с барабаном, сателлит второго планетарного ряда, зацепленный с коронной шестерней этого ряда, так же связанный с указанным барабаном, а также водила для обоих рядов для обеспечения кинематической схемы связей и поперечной и продольной ориентации сателлитов, при этом водило первого планетарного ряда кинематически связано с солнечной шестерней второго ряда [1]
Известная лебедка представляет собой технологически продуманную конструкцию модульного типа с высоким уровнем ремонтопригодности. В данной конструкции используется планетарный редуктор типа (AA)^h1(b₁b₂)a2. Обозначения звеньев планетарных рядов принято в соответствии с используемыми в работе "Планетарные передачи", справочник под ред. д.т.н. В.Н.Кудрявцева и Ю.Н. Кирдяшева. Л. Машиностроение, 1977.

Анализируя конструкцию планетарного редуктора по известной грузовой лебедке видно, что в этой конструкции имеют место водила для первого и второго планетарных рядов. В данной конструкции водило как элемент позволяет сохранить ориентацию сателлитов в осевом (продольном) и радиальном (поперечном) направлениях. При этом на водило первого ряда еще налагается функция по передаче крутящего момента. Для выполнения связи водила этого ряда с элементами второго планетарного ряда использованы шлицевые соединения общепринятого типа, в связи с чем на солнечной шестерне выполняется шлицевая нарезка с профилем зубьев, отличным от эвольвентного. Изготовление детали с двумя разнотипными нарезками (эвольвентной и шлицевой) вызывает определенные трудности, так как не позволяет использовать один инструмент или производить нагрузку за один проход. То же самое относится и к выполнению переходной втулки, связывающей вал гидромотора с солнечной шестерней первого планетарного ряда. Переходная втулка, соединяющая вал гидромотора и быстроходную вал-шестерню, имеет шлицы как правило разного диаметра (исходя из разных условий расчета прочности), так как вал гидромотора общепромышленного назначения рассчитан не только на крутящий момент, но и на изгибающие нагрузки (случай консольного крепления шестерни, ступицы и др. на вал гидромотора). А быстроходный вал-шестерня (солнечная шестерня) планетарного редуктора нагружен только крутящим моментом. Изготовление втулки с разными шлицами на внутреннем диаметре представляет большие трудности, поскольку не позволяет использовать протяжку как наиболее производительный инструмент для шлицев большего диаметра и требует процесса долбления шлицев, что снижает качество эвольвентного профиля.

Проектирование втулки, соединяющей вал гидромотора и быстроходный вал-шестерню с общими шлицами по размеру шлицев вала гидромотора возможно, т.е. можно выбрать шлицы одинакового размера, но большего диаметра, но это приводит к увеличению диаметра быстроходного вала и центральной шестерни тихоходной ступени редуктора и, как следствие, к увеличению габаритов и массы редуктора.

Известна грузовая лебедка, содержащая гидромотор, планетарный редуктор в виде отдельного модуля, связанного с барабаном для каната и включающего в себя солнечную шестерню первого планетарного ряда и зацепленную через сателлит с коронной шестерней этого ряда, связанной с барабаном, сателлит второго планетарного ряда, зацепленный с коронной шестерней этого ряда, выполненной в виде единого блока с коронной шестерней первого ряда, и водила для обоих рядов, обеспечивающие ориентацию сателлитов в поперечном и продольном направлениях, управляемую тормозную гидравлическую тормозную дисковую муфту, поршень гидроцилиндра которой подпружинен в сторону сжатия дисков при падении давления ниже заданного уровня в управляющей полости и через которую вал гидромотора связан с опорной рамой, и переходную шлицевую муфту, включающую в себя две втулки, одна из которых имеет шлицевой участок на внутренней поверхности для связи с валом гидромотора и шлицами на внешней поверхности для монтажа фрикционных дисков тормозной муфты, а другая установлена внутри первой, связана с ней с фиксацией от проворота и осевого смещения и выполнена со шлицами на внутренней поверхности для связи с валом солнечной шестерни первого планетарного ряда [2]
Известная лебедка позволяет частично устранить указанные выше недостатки. Однако в известной лебедке не раскрыта возможность демонтажа втулок переходной муфты, например, при ремонте, а также в известной лебедке не предусмотрена опора водила второго планетарного ряда, что снижает надежность лебедки и ухудшает эксплуатационные качества лебедки.

Техническим результатом изобретения является возможность демонтажа втулок переходной муфты, обеспечение связи водила с опорой. Кроме того, изобретение направлено на получение дополнительных технических результатов, а именно использования эвольвентных зубьев солнечной шестерни в качестве шлицев для связи с водилом и фиксации болтовых соединений в недоступных для обзора местах, и повышении ремонтопригодности за счет выполнения отверстий для доступа к пружинам тормозной муфты при снятом гидромоторе, установке по крайней мере четырех магнитных пробок по окружности корпуса напротив отверстий.

Указанный технический результат достигается тем, что в грузовой лебедке, содержащей гидромотор, вал которого через управляемую тормозную муфту связан с опорной рамой, планетарный редуктор, выполненный в виде отдельного модуля, связанного с барабаном для каната и включающего в себя солнечную шестерню первого планетарного ряда, связанную с валом гидромотора посредством переходной шлицевой муфты и зацепленную через сателлит с коронной шестерней, связанной с барабаном, сателлит второго планетарного ряда, зацепленный с коронной шестерней этого ряда, так же связанной с указанным барабаном, а также водила для обоих рядов для обеспечения кинематической схемы связей и поперечной и продольной ориентации сателлитов, при этом водило первого планетарного ряда кинематически связано с солнечной шестерней второго ряда, переходная шлицевая муфта выполнена из основной втулки со шлицевым участком на внутренней поверхности для связи с валом гидромотора и шлицами на внешней поверхности для монтажа фрикционных дисков тормозной муфты, поршень гидроцилиндра которой со стороны гидромотора подпружинен в сторону сжатия дисков при падении давления ниже заданного уровня в управляющей полости, и дополнительной втулки со шлицами на внутренней поверхности для связи с валом солнечной шестерни первого планетарного ряда, установленной внутри основной втулки и связанной с ней элементами фиксации от проворота и стопорным кольцом от осевого смещения, являющимся стопором для осевой фиксации подшипника вала солнечной шестерни первого планетарного ряда, а коронные шестерни выполнены в виде единого блока и между зубчатыми венцами имеют посадочное место для установки подшипника для опоры водила второго планетарного ряда.

Кроме того, водило первого планетарного ряда связано с солнечной шестерней шлицевым соединением, при этом шлицы водила представляют собой зубчатый эвольвентный профиль солнечного колеса и зацеплены с зубчатым венцом последнего.

Кроме того, в торцевой стенке тормозной муфты со стороны крепления гидромотора соосно пружинам поджатия поршня выполнены окна для пропуска болтов, вворачиваемых в отверстия поршня для его перемещения в сторону сжатия пружин.

Кроме того, шайба болта фиксации вала солнечной шестерни относительно дополнительной втулки выполнена конической для соприкосновения при затягивании своей внутренней конической поверхности с конической поверхностью головки болта.

Кроме того, по периметру картера редуктора в одной поперечной плоскости установлены равномерно по окружности магнитные пробки для слива, заливки и контроля масла, а в той же плоскости по периметру барабана выполнены технологические окна для обеспечения доступа к указанным пробкам.

Пробки могут быть расположены по окружности под углом 90^o друг к другу.

Барабан лебедки с каждой торцовой стороны оснащен узлами крепления каната.

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

Так, выполнение окон напротив пружин поршня позволяет вворачиванием болтов осуществить оттягивание поршня и принудительное размыкание тормозной муфты при отсутствии давления в гидросистеме и демонтированном гидромоторе. Такая возможность представлена использованием модульного принципа агрегатирования. При этом для контроля работы редуктора за счет проворачивания его валов и шестерен нет необходимости демонтировать тормозную муфту, что сокращает время на техосмотр и снижает трудозатраты.

Выполнение переходного шлицевого узла в виде двух простых втулок, каждая из которых может быть выполнена технологически производительным и простым приемом протяжки, сокращает трудоемкость изготовления. При этом повышается качество профиля шлицев и сокращается время на изготовление.

Для сокращения трудоемкости изготовления как солнечной шестерни, так и водила в зоне зацепления его с этой шестерней, зубья водила выполняются того же эвольвентного профиля, что и зубчатого венца этой шестерни. Отпадает необходимость в изготовлении на валу солнечной шестерни отдельного шлицевого участка. Данные особенности повышают технологичность конструкции.

Совмещение функций стопорного кольца как для стопорения втулок между собой, так и для осевого крепления подшипника быстроходной ступени, и помещение подшипника тихоходной ступени между коронными шестернями при выполнении последних в виде единого блока позволяет упростить конструкцию и повысить ее надежность за счет максимального разнесения подшипников в осевом направлении и уменьшения тем самым нагрузки на детали редуктора и на сами подшипники.

Стопорения болта фиксации вала быстроходной ступени конической шайбой исключает раскручивание болта из-за вибрации и знакопеременных динамических нагрузок. Это является необходимым условием, так как болт находится в закрытом пространстве, недоступном для визуального контроля.

Настоящее изобретение поясняется конкретным примером, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонтирует возможность достижения указанной совокупностью признаков требуемого технического эффекта.

На фиг.1 показан продольный разрез грузовой лебедки; на фиг.2 узел крепления вала быстроходного планетарного ряда в переходной муфте.

Грузовая лебедка (см. фиг.1) содержит приводной гидромотор 1, прикрепляемый к торцовой крышке 2, закрепленной на корпусной детали 3, связанной с остовом или рамой базирования грузовой лебедки. В неподвижной корпусной детали 3 смонтирована тормозная муфта, содержащая фрикционные диски 4, одни из которых связаны с деталью 3, опорный диск 5, гидроуправляемый поршень 6, поджатый пружинами 7 в сторону фрикционных дисков для их сжатия и остановки лебедки при отсутствии давления в управляющей полости или когда давление в указанной полости падает до заданного уровня и ниже. Данный режим соответствует режиму останова лебедки. Таким образом, стенки поршня и корпусной детали 3 формируют силовой гидроцилиндр тормозной муфты. Давление в управляющую полость подается из рабочей магистрали 8 напорного контура.

Конструкция поршня тормозной муфты лебедки может быть рассчитана таким образом, чтобы выключение тормоза происходило при давлении, равном 1,0 1,5 Мпа, так как выключение тормоза происходит от давления в рабочей магистрали 8 напорного контура. Такое давление возникает в системе при работе с пустым крюком. Его должно хватать для выключения тормозной муфты. Однако, это не является обязательным, а представляет конкретный пример для иллюстрации.

В торцевой крышке 2, к которой крепится гидромотор 1, выполнены технологические окна 9 напротив места опирания пружин 7, а в поршне соосно этим окнам выполнены сверления 10 с резьбой. Для расположения пружин в крышке 2 выполнены цилиндрические углубления, в центре которых и выполняются указанные окна. Для того чтобы проверить работу редуктора и повернуть его руками за быстроходный вал (втулку), необходимо при демонтированном гидромоторе 1 разомкнуть нормально замкнутый тормоз. Разомкнуть можно следующим образом: через окна 9 в крышке 2 вставить болты (не показаны) и, закручивая их равномерно в резьбовые сверления поршня, притянуть его к крышке 2, освобождая тем самым диски тормоза от усилия сжатия пружин 7. Тормозная муфта растормаживается. В известной конструкции по прототипу такой возможности не предусмотрено.

Вал гидромотора 1 связан с валом 11, несущим на себе солнечную шестерню 12, посредством переходной шлицевой муфты, выполненной из основной втулки 13 и дополнительной втулки 14.

Переходная муфта, соединяющая вал гидромотора и быстроходный вал ступени планетарного редуктора, как правило, выполняется в виде одной втулки, имеющей шлицы разного диаметра, исходя из разных условий расчета прочности. Так, вал гидромотора общепромышленного назначения рассчитан не только на передачу крутящего момента, но и на изгибающие нагрузки, например, в случае консольного закрепления шестерни на этом валу. А быстроходный вал ступени редуктора нагружен только крутящим моментом. Поэтому шлицы этого вала имеют меньший диаметр.

Изготовление втулки с разными шлицами на внутреннем диаметре представляет большие трудности, поскольку не позволяет использовать протяжку как наиболее производительный инструмент для шлицев большего диаметра и требует процесса долбления шлицев, что снижает качество эвольвентного профиля.

Поэтому в предложенной конструкции переходная муфта выполнена составной из основной втулки 13, с которой связаны другие фрикционные диски тормозной муфты, и дополнительной втулки 14, соединенных между собой тремя шпонками (не показаны) по поверхности сопряжения, выполненными заодно с втулкой 14. Такая конструкция позволяет выполнять внутренние шлицы на обеих втулках с помощью технологического инструмента протяжки. Причем обе втулки составной переходной муфты для исключения осевого смещения соединяются между собой стопорным кольцом 15, которое одновременно является стопором для подшипников 16 быстроходного вала 11.

Планетарный двухрядный редуктор, установленный на подшипниках 17 и 18, содержит цилиндрический картер 19 с прикрепленным к нему барабаном 21 для укладки троса или любого другого силового гибкого органа (не показаны). Картер закрыт торцовой крышкой 22. Первый быстроходный планетарный ряд образован солнечной шестерней 12 на валу 11, зацепленной с сателлитами 23 на водиле 24. Второй тихоходный планетарный ряд образован солнечной шестерней 25, связанной с водилом 24 первого ряда и зацепленной с сателлитами 26 на неподвижном водиле 27, связанном с корпусной деталью 3. Сателлиты каждого ряда введены в зацепление с соответствующими неподвижными коронными шестернями, выполненными в виде единого блока 28. В водилах сателлиты смонтированы на осях 29.

Выполнение коронных шестерен в виде единого блока повышает ремонтопригодность планетарного редуктора лебедки, так как представляет собой легко демонтируемый узел, для демонтажа которого нет необходимости разбирать весь редуктор. Достаточно снять торцевую крышку 22.

Обращается внимание на то, что неподвижное водило 27 жестко связано с корпусной деталью 3 и одновременно, выполняя функцию детали 3, является частью корпуса тормозной муфты.

Расположение опорного подшипника 18 неподвижного водила тихоходного ряда между коронными шестернями внутреннего зацепления позволяет максимально разнести подшипники тихоходного водила в осевом направлении и уменьшить нагрузку на них.

Внутренняя солнечная шестерня 25 соединена кинематически с быстроходным водилом 24. В конструкции известного решения по прототипу профиль зубчатого колеса (число зубьев, модуль и др.) и профиль шлицев этой шестерни отличаются, что целесообразно с точки зрения равнопрочности, но не технологично с точки зрения трудоемкости изготовления. В предлагаемой конструкции зубчатый эвольвентный профиль солнечной шестерни 25 одновременно выполняет роль шлицев, что повышает технологичность данной детали.

В цилиндрическом картере 19 планетарного редуктора установлены четыре магнитные пробки 30, расположенные между собой по окружности под углом 90^o в общей поперечной плоскости. Верхняя пробка служит для заливки жидкой смазки, нижняя для слива отработанной смазки, а боковые служат уровнем для смазочной жидкости. Данное расположение пробок удобно для вращающегося барабана 21, который может остановиться в любом положении. Для доступа к пробкам в барабане выполнены технологические окна 31.

Барабан 21 лебедки выполнен таким образом, что крепление грузового каната возможно как с одной стороны его, так и с другой, что повышает потребительские качества грузовой лебедки. Крепление осуществляется смонтированными по торцевым сторонам жимками 32 и болтами 33. Такое крепление каната позволяет сбегать канату с барабана как в одну, так и в другую стороны.

Для стопорения специального болта 34 быстроходного вала 11 солнечной шестерни 12 относительно дополнительной втулки 14 (см. фиг.2) используется специально профилированная коническая шайба 35, имеющая внутренний конический участок, поверхность которого соприкасается с конической поверхностью головки болта при затягивании, что препятствует отворачиванию этого болта. Это является необходимым условием, так как болт 34 находится в закрытом пространстве, недоступном для визуального контроля.

Диаметр внутреннего отверстия в детали 3 и в зоне установки поршня 6 выполнен меньше наружного диаметра тормозных дисков. Это удобно тем, что при демонтаже поршня тормозные диски не выпадают из шлицев, что особенно важно при производстве ремонта или обслуживания поршня 6 и демонтаже переходной муфты. Диски держутся пакетом и не выпадают, так как торцевая стенка детали 3 представляет собой ограничитель осевого смещения разомкнутых дисков. Шлицы сохраняют свою ориентацию, что удобно при сборке и установке втулок переходной муфты.

Грузовая лебедка эксплуатируется следующим образом.

В нерабочем выключенном состоянии при отсутствии давления в рабочей магистрали 8 напорного контура и в магистрали подвода давления к гидромотору 1 пружинs 7 тормозной муфты оказывают силовое воздействие на поршень 6, перемещают его и сжимают фрикционные диски, замыкая вал гидромотора 1 на корпусную деталь, связанную с остовом или рамой. Вал гидромотора не может вращаться, и грузовая лебедка остановлена.

При подаче минимально достаточного давления в рабочую магистраль 8, соответствующую режиму работы с пустым крюком, давление в управляющей полости поршня начинает превышать усилие пружин, поршень перемещается в сторону крышки 2 и освобождает фрикционные диски от взаимодействия друг с другом. Прерывается связь вала гидромотора с корпусной деталью 3 и вращение от гидромотора передается через шестерни планетарного редуктора барабану.

Настоящее изобретение позволяет получить грузовую лебедку с улучшенными эксплуатационными качествами и повышенной надежносью, обусловленными конструктивными изменениями в тормозной муфте, в переходной шлицевой муфте, в связи водила быстроходного планетарного ряда, в выполнении блока коронных шестерен, в месте положения опорных подшипников и решении проблемы доступа к масляной ванне редуктора. Конструкция грузовой лебедки технологична и ремонтопригодна.

Использование: изобретение относится к подъемной технике. Сущность изобретения: грузовая лебедка содержит выполненные в виде отдельных модулей и связанные между собой гидромотор 1, тормозную муфту, планетарный редуктор и барабан 21. Для повышения технологичности конструкции и ее ремонтопригодности переходная муфта связи вала гидромотора и вала солнечной шестерни редуктора выполнена составной из двух втулок 13 и 14 со шлицами, кинематически связанными между собой, водило 24 первого планетарного ряда выполнено с шлицами, имеющими тот же эвольвентный профиль, что и венец солнечной шестерни 25 второго планетарного ряда, коронные шестерни выполнены в виде единого блока и несут опорный подшипник 18 водила тихоходной ступени, а со стороны гидромотора в крышке крепления последнего выполнены напротив пружин окна для вворачивания болтов в поршень тормозной муфты, что позволит обеспечить принудительное разжатие фрикционных дисков для проверки работы редуктора без демонтажа тормозной муфты. Четыре магнитные пробки в картере редуктора, расположенные в окне 31 барабана под углом 90^o по окружности, позволяют независимо от положения барабана и без его демонтажа производить контроль за состоянием масляной ванны в редукторе. 7 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Грузовая лебедка, содержащая гидромотор, планетарный редуктор в виде отдельного модуля, связанного с барабаном для каната и включающего в себя солнечную шестерню первого планетарного ряда, зацепленную через сателлит с коронной шестерней этого ряда, связанной с барабаном, сателлит второго планетарного ряда, зацепленный с коронной шестерней этого ряда, выполненной в виде единого блока с коронной шестерней первого ряда, и водила для обоих рядов, обеспечивающие ориентацию сателлитов в поперечном и продольном направлениях, управляемую тормозную гидравлическую дисковую муфту, поршень гидроцилиндра которой подпружинен в сторону сжатия дисков при падении давления ниже заданного уровня в управляющей полости и через которую вал гидромотора связан с опорной рамой, и переходную шлицевую муфту, включающую в себя две втулки, одна из которых имеет шлицевой участок на внутренней поверхности для связи с валом гидромотора и шлицы на внешней поверхности для монтажа фрикционных дисков тормозной муфты, а другая установлена внутри первой, связана с ней с фиксацией от проворота и осевого смещения и выполнена с шлицами на внутренней поверхности для связи с валом солнечной шестерни первого планетарного ряда, отличающаяся тем, что она снабжена элементами фиксации от проворота одной втулки переходной муфты относительно другой и стопорным кольцом для фиксации от осевого смещения этих втулок одна относительно другой и подшипниками, один из которых связан с быстроходным валом редуктора и зафиксирован от осевого смещения упомянутым стопорным кольцом, а второй установлен между зубчатыми венцами блока коронных шестерен на выполненном на этом участке посадочном месте, при этом водило второго планетарного ряда установлено с опорой на второй подшипник. 2. Лебедка по п.1, отличающаяся тем, что водило первого планетарного ряда связано с солнечной шестерней второго планетарного ряда шлицевым соединением, при этом шлицы водила представляют собой зубчатый эвольвентный профиль солнечного колеса и сцеплены непосредственно с зубчатым венцом последнего. 3. Лебедка по п.1, отличающаяся тем, что в крышке корпусной детали со стороны крепления гидромотора соосно с пружинами поджатия поршня выполнены окна для пропуска болтов, вворачиваемых в отверстие поршня для его перемещения в направлении сжатия пружин. 4. Лебедка по п.1, отличающаяся тем, что шайба болта фиксации вала солнечной шестерни относительно второй втулки выполнена конической для соприкосновения при затягивании своей внутренней конической поверхностью с конической поверхностью головки болта. 5. Лебедка по п.1, отличающаяся тем, что по периметру картера редуктора в одной поперечной плоскости установлены равномерно по окружности магнитные пробки для слива, залива и контроля масла и в той же плоскости по периметру барабана выполнены технологические окна для обеспечения доступа к указанным пробкам. 6. Лебедка по п.5, отличающаяся тем, что пробки расположены по окружности под углом 90^o одна к другой. 7. Лебедка по п.1, отличающаяся тем, что барабан лебедки с каждой торцовой стороны оснащен узлами крепления каната. 8. Лебедка по п.1, отличающаяся тем, что в зоне установки поршня со стороны фрикционных дисков внутренний диаметр корпусной детали выполнен меньше, чем наружный диаметр фрикционных дисков, установленных в связанном с корпусной деталью неподвижном водиле второго планетарного ряда.