Привод механизма подъема

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 1)5 Р 16 Н0 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ал Влута рског анюх тные машины. Атлас М. П. АлександроваМашиностроение,на линии зубьевкответствии с условием ыполнен в соо ф 2 е 2 7гол наклона линии зуба щ гол наклона линии зуба гол наклона нормали в то акта зубьев к осям шестер еса; стерни;колеса; ке кони икоГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОПРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Ковровский филполитехнического инсти(57) Изобретениению и может быть МЕХАНИЗМА ПОДЪЕМА относится к машиностроеиспользовано 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,ЯО,1 620729 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. и мааа - 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 иа 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 У и образованная ею сила трения Р. Нормальная сила У наклонена к геометрическим осям колес под углом 7. В торцовом сечении перпендикулярно к оси действует ее составляюшая, равная Ньтд.При подъме груза моменты сил Юзик и г" 4 О относительно оси шестерни 5 преодолеваются крутящим моментом электродвигателя Мд (индекс и означает подъем груза). Мо 45 50 55 Учитывая, что=У,зна линии зубьев Д 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.М - сила, нормальная к поверхностям зубьев колес; г" - сила трения; в 1, а - угловые скорости вращения шестерни и колеса; Мд. - добавочный момент двигателя; Мдд - момент двигателя при подъеме груза; гб 1 и гб 2 - соответственно радиусы основных цилиндров шестерни и колеса; Мр - момент груза, приведенный к колесу; а 1, а 6 - 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 Мд прекращается. Момент груза М.р стремится воащать шестерню 5 и колесо 7 в сторону опускания нагрузки. На фиг, 3 направление возможного вращения показано стрелками с обозначениями ь 1 и о 2. Момент Мдо при остановленном двигателе не действует. Силы трения изменяют свое направление, Следовательно, силы Мопу и Р создают относительно осей шестерни и колеса моменты разных знаков. Если момент силы трения Р больше момента силы Юзту, то движение груза в сторону опускания не 5 10 15 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 Р)Мэ 1 пу невозможно, то при наличии самотормозящейся передачи в приводе (равно как и при наличии грузоупорного тормоза) к шестерне 5 необходимо приложить момент двигателя Мдо (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 преодолечия создаваемого грузом момента 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 грузо- упорным тормозом,Подъем груза. Из условия равновесияшестерни 5 (фиг. 2) имеют Мдп = Нгбяп +гугб, ЯЯн,из условия равновесия колеса 7 Мгр = Нгб яту+ЕгбЯа 2.(6) со г 50и одг где- коэффициент трения пары материалов, из которых выполнены шестерня и колесопосле 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 аи и аг достаточно близки. Важно отметить, что при подъеме груза силы Ляиц и Р (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 Л/г 61 да, шестерни окажется больше момента проекции нормальной силы Фгбяпу, 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 Мдо, 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 становитсяниже синхронной и регулируемой в зависимости от Мгр. 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, превышающейсинхронную, если в приводе применяетсяодин тормоз и обычная зубчатая передача.В приводе передачи исключается храповой механизм, в котором ло окончанииподъема груза собачка оказывается не взацеплении с зубом храпового колеса. Поддействием поднятого груза происходит поворот деталей привода в сторону опускания до введения собачки в зацепление сзубьями храпового колеса, которое сопровождается ударом.Кроме того, в передаче снижается шум,так как нет храповсго медаизма, в котором0 собачка, скользя при подъеме груза по зубьям колеса, создает треск.Чтобы получ;ть ука зные свойства привода, необходимо соблюдение условий (3)и (5). Если угль 1 а,1 и а,г выразить через25 углы Р 1 и г наклог.а зубьев в точках контакта зацепляюц;их шестерни 5 и колеса 7и угол у, то получаются соотношения ,которыми связаны параметры шестерни иколеса самотормозящейся передачи.Привод может быть реализован и в ме 30 ханизмах подъема, в которых нет грузоупорного тормоза,фар.ч ула изобретенияПривод механизма подьема, содержащийдвигатель, зубчатьй реуктор и автоматиЗ 5 ческий управляемый тормоз, стличаюи(ийгятем, что, с целью. упрощения конструкции и снижения .инзмических нагрузок и шума, передачи реду к;ора выполнена косозубой или шевронной, углы наклона линий зубьев 40колес которой доглетвояют соотношениямгаетгдр Р ф -гг 1:я г(е я " углы наклона,-.иний зубьев шестерни и колеса соответственно;угол наклона нормали в точкеконтакта зубьев к осям шестерни и колеса;соответстве о наименьший инаибольший из возможных коэсфициентов трения в контактезубьев.1620729 тель А. ВерховскийКравчук Корректор А. ОсауленкоПодписное ВНИИПИ Государственного комитета п 113035, Москва, Ж -Производственно-издательский комбиРедактор И. КасардЗаказ 4232 ехредираж зобретениям Раушская Патент, готкрытиям при ГКНТ СС наб., д, 4/5Ужгород, ул, Гагарина, 1