КАБЕЛЬНЫЙ БАРАБАН С ПРУЖИННЫМ ПРИВОДОМ

Область техники
Полезная модель относится к грузоподъемной технике и может быть использована в устройствах для измерения линейного перемещения секций телескопической стрелы грузоподъемной машины и передачи электроэнергии и электрических сигналов на оборудование, установленное на ее выдвижной секции.
Известен барабан с пружинным приводом, входящий в состав устройства для определения длины телескопической стрелы грузоподъемного крана. Корпус барабана включает в себя шкив с ребордами и торцевую стенку, выполненные из легкого сплава за одно целое. На шкив намотан гибкий элемент в виде троса. В барабане размещен пружинный блок, включающий в себя собственный корпус с крышкой и размещенную в этом корпусе спиральную ленточную пружину, внутренний конец которой заведен во втулку, консольно закрепленную на торцевой стенке барабана, а внешний конец пружины закреплен на корпусе пружинного блока (Приборы безопасности грузоподъемных кранов. Часть II - учебно-методическое пособие. СПб.; 2001, с. 77-79, рис. 3.6, 3.7).
Барабан имеет простую конструкцию, но для его изготовления необходимо специализированное оборудование. В данной конструкции емкость барабана, а соответственно диапазон приращения длины стрелы, определяется максимальным числом оборотов спиральной пружины. Поэтому использование данной конструкции на современных грузоподъемных машинах с повышенной длиной телескопической стрелы привело бы к необходимости увеличения длины спиральной пружины и соответственно к увеличению внешнего диаметра барабана и его массы.
Известен также кабельный барабан с пружинным приводом, входящий в состав устройства для определения длины телескопической стрелы гидравлического автомобильного крана NG-700EG компании TADANO LTD (Япония). Кабельный барабан содержит собственно барабан, включающий шкив с ребордами, на который намотан гибкий элемент в виде кабеля-троса, две торцевые стенки и неподвижную ось. В барабане размещен пружинный привод, включающий спиральную ленточную пружину, внутренний конец которой закреплен в неподвижной оси, а внешний конец закреплен на барабане (Инструкция по ремонту гидравлического автомобильного крана NG-700EG. TADANO LTD, 1988, раздел «Датчик длины стрелы», с. 2).
Данный кабельный барабан обладает теми же недостатками, что и описанный выше.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели по совокупности существенных признаков является кабельный барабан с пружинным приводом, содержащий собственно барабан, включающий шкив с ребордами, на которую намотан гибкий элемент в виде кабеля-троса, две связанные между собой посредством шкива торцевые стенки и неподвижную ось. В барабане размещен пружинный привод, включающий в себя установленную на неподвижной оси вращающуюся втулку и две параллельно расположенные и последовательно связанные между собой спиральные ленточные пружины с одинаковым направлением навивки. При этом внутренний конец первой пружины закреплен во вращающейся втулке, а внешний конец - на барабане, между пружинами расположен промежуточный элемент в виде диска, закрепленного на торце вращающей втулки, на кромке которого установлен палец, в котором закреплен внешний конец второй пружины, внутренний конец которой закреплен в неподвижной оси (Инструкция по ремонту гидравлического автомобильного крана NG-700EG. TADANO LTD, 1988, раздел «Датчик длины стрелы», с. 3).
Конструкция данного кабельного барабана обеспечивает возможность использования его на грузоподъемных кранах с повышенной длиной стрелы за счет последовательного включения в работу двух связанных между собой спиральных пружин. Однако консольное крепление пальца, в котором закреплен внешний конец второй пружины, приводит к тому, что диск воспринимает изгибающие нагрузки, снижающие надежность пружинного привода.
Раскрытие полезной модели
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является повышение надежности кабельного барабана.
Решение поставленных задач и достижение технического результата обеспечивается тем, что в кабельном барабане с пружинным приводом, содержащим установленный на неподвижной оси собственно барабан, включающий шкив, на который намотан гибкий элемент в виде кабеля-троса, две связанные между собой торцевые стенки и размещенный в барабане пружинный привод, включающий в себя установленную на неподвижной оси барабана вращающуюся втулку и две параллельно расположенные и последовательно связанные между собой спиральные ленточные пружины с одинаковым направлением навивки, при этом внутренний конец первой пружины закреплен во вращающейся втулке, а внешний конец - на барабане, между пружинами расположен промежуточный элемент в виде диска, закрепленного на торце вращающей втулки, внутренний конец второй пружины закреплен в неподвижной оси барабана, а внешний конец второй пружины связан с кромкой промежуточного элемента, согласно полезной модели, вторая пружина снабжена цилиндрическим защитным кожухом, включающим в себя обечайку, на которой закреплен внешний конец второй пружины, и две торцевые стенки, одна из которых выполнена кольцеобразной, а другая торцевая стенка образует указанный промежуточный элемент.
Достижению технического результата способствуют также частные существенные признаки полезной модели.
Торцевые стенки и обечайка защитного кожуха выполнены из листового материала, при этом на кромках торцевых стенок выполнены прямоугольные отверстия, а обечайка снабжена лапками, вставленными в прямоугольные отверстия торцевых стенок и поджатыми к ним с внешней стороны с образованием сборного защитного кожуха.
Обечайка защитного кожуха выполнена с незамкнутой цилиндрической поверхностью, кромки которой образуют щель, в которую заведен внешний конец второй пружины, выполненный в виде крюка с глубоким зевом, находящегося в зацеплении с одной из указанных кромок.
Внутренний конец первой спиральной пружины выполнен в виде крюка, образованного загнутым плоским концом первой пружины, кромка которого дополнительно загнута по дуге окружности с образованием первого цилиндрического захватного элемента, при этом на внешней цилиндрической поверхности вращающейся втулки выполнен первый продольный паз со скругленными входными кромками, образованный отверстием под первый цилиндрический захватной элемент, выполненным на торцевой поверхности вращающейся втулки, и узкой продольной прорезью под плоский конец первой пружины, выполненной в теле вращающейся втулки по касательной к цилиндрической поверхности указанного отверстия.
Внутренний конец второй спиральной пружины выполнен в виде крюка, образованного загнутым плоским концом второй пружины, кромка которого дополнительно загнута по дуге окружности с образованием второго цилиндрического захватного элемента, при этом на внешней цилиндрической поверхности неподвижной оси барабана выполнен второй продольный паз, имеющий плоскую направляющую поверхность для второго цилиндрического захватного элемента, параллельную диаметральной плоскости неподвижной оси барабана, и две изогнутые по дуге окружности поверхности, одна из которых совмещена с указанной плоской направляющей поверхностью и образует в теле втулки углубление под второй цилиндрический захватной элемент, а другая изогнутая по дуге окружности поверхность образует скругленную кромку второго продольного паза, контактирующую с плоским концом второй спиральной пружины.
Снабжение второй пружины цилиндрическим защитным кожухом, включающим в себя обечайку, на которой закреплен внешний конец второй пружины, и две торцевые стенки, одна из которых выполнена кольцеобразной, а другая торцевая стенка образует указанный промежуточный элемент, исключает возможность перекоса промежуточного элемента при действии изгибающих нагрузок и повышает тем самым надежность пружинного привода. Кроме того расположение второй пружины в цилиндрическом защитном кожухе исключает также возможность травмирования сборщика кабельного барабана при случайной размотке второй пружины при сборке пружинного привода, так как защитный кожух с установленной в нем второй пружиной может быть поставлен на сборку кабельного барабана в виде заранее собранного пружинного блока.
Выполнение элементов защитного кожуха из листовой стали обеспечивает возможность его изготовления путем простой сборки из отдельных деталей без использования какого-либо специализированного оборудования для формообразования защитного кожуха, а выполнение обечайки защитного кожуха с незамкнутой цилиндрической поверхностью, кромки которой образуют щель, в которую заведен внешний конец второй пружины, выполненный в виде крюка, находящегося в зацеплении с одной из указанных кромок, упрощает процесс сборки пружинного блока.
Предлагаемое крепление внутреннего конца первой спиральной пружины в продольном пазу вращающейся втулки исключает возможность их случайного разъединения при сборке пружинного привода и повышает тем самым его надежность, а предлагаемое крепление внутреннего конца второй спиральной пружины в продольном пазу неподвижной оси кабельного барабана предотвращает возможность поломки пружин при внезапном обрыве кабеля-троса, что также повышает надежность пружинного привода.
Таким образом, достигаемый технический результат выражается в повышении надежности кабельного барабана путем повышения надежности его пружинного привода.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показан кабельный барабан открытого типа с пружинным приводом, установленный на телескопической стреле грузоподъемной машины; на фиг. 2 - крепление внутреннего и внешнего концов первой спиральной пружины (сечение А-А на фиг. 1); на фиг. 3 и 4 - места В и Г на фиг. 2; на фиг. 5 - крепление внутреннего и внешнего концов второй спиральной пружины (сечение Б-Б на фиг. 1); на фиг. 6 и 7 - места Д и Е на фиг. 5; на фиг. 8 и 9 - боковые стенки защитного кожуха; на фиг. 10 - развернутая в плане обечайка защитного кожуха. На фиг. 2 и 5 гибкий кабель-трос условно не показан. На приведенных рисунках одни и те же детали обозначены одинаковыми позициями.
Осуществление полезной модели
Кабельный барабан с пружинным приводом содержит собственно барабан 1 с намотанным на него гибким элементом в виде кабеля-троса 2, и размещенный в полости барабана 1 пружинный привод 3.
Барабан 1 включает в себя шкив 4, на который наматывается кабель-трос 2, две торцевые стенки 5 и 6, связанные между собой с помощью резьбовых крепежных элементов 7 в виде болтов с гайками, два опорных элемента 8 и 9 с установленными в них подшипниками качения 10 и 11, закрепленные соответственно на внутренней поверхности торцевой стенки 5 и внешней поверхности торцевой стенки 6, и установленную в подшипниках 10 и 11 неподвижную ось 12, один из концов которой жестко закреплен на донной части стакана 13, снабженного фланцем 14 для крепления кабельного барабана на телескопической стреле 15 грузоподъемной машины.
Пружинный привод 3 включает в себя установленную на оси 12 вращающуюся втулку 16 и две параллельно расположенные и последовательно связанные между собой первую 17 и вторую 18 спиральные ленточные пружины с одинаковым направлением навивки.
Расположение пружины 17 в полости барабана 1 ограничено кольцеобразным элементом 19 и зафиксировано от смещения втулками 20, установленными на крепежных элементах 7.
Пружина 18 снабжена защитным кожухом 21, закрепленным на торце втулки 16 с помощью винтов 22. Защитный кожух 21 включает в себя две торцевые стенки 23 и 24 и обечайку 25, выполненные из листовой стали. При этом на кромках торцевых стенок 23 и 24 выполнены прямоугольные отверстия 26, а обечайка 25 выполнена с незамкнутой цилиндрической поверхностью и снабжена лапками 27, вставленными в прямоугольные отверстия 26 торцевых стенок 23 и 24 и поджатыми к ним с внешней стороны. Торцевая стенка 23 образует расположенный между пружинами 17 и 18 промежуточный элемент в виде диска, связывающего между собой пружины 17 и 18, в котором выполнены отверстия 28 под винты 22, а торцевая стенка 24 выполнена кольцеобразной с возможностью вставки пружины 18 в полость защитного кожуха 21 как в свободном состоянии, так и в свернутом виде.
Внешние концы пружин 17 и 18 представляют собой захватные средства, выполненные в виде крюков 29 и 30 с глубоким зевом, образованных загнутыми плоскими концами 31 и 32 пружин 17 и 18. Крюк 29 находится в зацеплении с одним из крепежных элементов 7, а крюк 30 заведен в щель 33, образованную кромками обечайки 25, и находится в зацеплении с одной из ее кромок.
Внутренние концы пружин 17 и 18 также представляют собой захватные средства, выполненные в виде крюков 34 и 35, находящихся в зацеплении с втулкой 16 и осью 12 соответственно. Конструктивно крюки 34 и 35 выполнены одинаково. Крюки 34 и 35 образованы загнутыми плоскими концами 36 и 37 пружин 17 и 18, кромки которых дополнительно загнуты по дуге окружности с образованием цилиндрических захватных элементов 38 и 39.
Для зацепления крюка 34 с втулкой 16 в ней выполнен продольный паз 40 со скругленными входными кромками, образованный отверстием 41 под цилиндрический захватной элемент 38, выполненным на торцевой поверхности втулки 16, и узкой продольной прорезью 42 под плоский конец 36 пружины 17, выполненной в теле втулки 16 по касательной к цилиндрической поверхности отверстия 41.
Для зацепления крюка 35 с осью 12 в ней выполнен продольный паз 43, имеющий плоскую направляющую поверхность 44 для цилиндрического захватного элемента 39, параллельную диаметральной плоскости оси 12, и две изогнутые по дуге окружности поверхности 45 и 46. Поверхность 45 совмещена с плоской направляющей поверхностью 44 и образует в теле втулки 16 углубление под цилиндрический захватной элемент 39, а поверхность 46 образует скругленную кромку продольного паза 43, контактирующую с плоским концом 37 спиральной пружины 18.
Кабельный барабан снабжен токосъемником 47, как это показано на фиг. 1, для передачи электрической энергии на оголовок стрелы и передачи контрольных, измерительных и управляющих сигналов между конструктивными элементами грузоподъемной машины, и преобразователем 48 угла поворота кабельного барабана в электрический информационный сигнал для определения длины телескопической стрелы грузоподъемной машины. Конструкции токосъемника 47 и преобразователя 48 угла поворота кабельного барабана в электрический информационный сигнал не являются предметом настоящей полезной модели. Они в частности выполнены так, как показано в патенте RU 154954 U1.
Кабельный барабан с пружинным приводом работает следующим образом. В исходном положении на барабан 1 намотан гибкий элемент в виде кабеля-троса 2. При вытягивании кабеля-троса 2 поворачивается барабан 1, сжимая пружину 17 и связанную с ней пружину 18. Подпружиненный барабан, взаимодействующий с гибким элементом (кабелем-тросом 2), обеспечивает его постоянное натяжение. Движение барабана 1 в противоположную сторону происходит под действием спиральных пружин 17 и 18.
При обрыве кабеля-троса 2 под действием пружинного привода 3, образованного пружинами 17 и 18, начинается вращение шкива 4. После того как пружины 17 и 18 полностью разжались по инерции шкив 4 будет продолжать вращаться. При этом момент инерции шкива 4 передается через пружины 17 и 18 на захватное средство в виде крюка 35. Крюк 35 начнет перемещаться по направляющей поверхности 44 и далее по цилиндрической поверхности неподвижной оси 12 до того момента когда крюк 35 не вернется обратно в исходное состояние. Такое вращение будет происходить до тех пор, пока не остановится шкив 4. После ремонта кабеля-троса 2 при вращении шкива 4 в сторону, когда пружины начнут сжиматься, крюк 35 установится в исходное состояние и будет удерживаться неподвижно на оси 12.
Полезная модель допускает также иные примеры реализации предлагаемого кабельного барабана с пружинным приводом при сохранении общего изобретательского замысла, изложенного в формуле полезной модели.
Промышленная применимость
Предлагаемая полезная модель может быть изготовлена промышленным способом на машиностроительном предприятии с использованием известных материалов и технологий. Например, шкив 4 барабана 1 может быть выполнен из полимерной трубы, а торцевые стенки 5 и 6, ограничительный кольцеобразный элемент 19, торцевые стенки 23 и 24 и обечайка 25 могут быть выполнены из листовой стали с использованием высокоточной лазерной резки на специализированном предприятии с использованием современных компьютерных технологий.