ПОДЪЕМНОЕ УСТРОЙСТВО
LIFTING DEVICE

Изобретение относится к подъемному устройству, имеющему привод с выходным валом и установленным на нем фланцем, тросовый барабан, соединенный с фланцем приводного вала через устройство сцепления, содержащее не менее одного элемента сцепления, входящего в специальное углубление во фланце приводного вала и в специальное отверстие на тросовом барабане для передачи крутящего момента.
Разработанные как тросовая система подъемные устройства имеют, как правило, тросовый барабан, который установлен на раме с возможностью вращения. Барабан приводят во вращение с помощью электродвигателя, снабженного редуктором, при этом вращение выходного вала редуктора передается на тросовый барабан. Для того чтобы скомпенсировать производственные погрешности, несоосность, деформирование тросового барабана, как правило, устанавливаемого на так называемой «трехподшипниковой опоре», что может привести к перекосу барабана, между выходным валом привода и тросовым барабаном обычно устанавливают устройство сцепления, которое компенсирует возможные погрешности изготовления и установки элементов, передающих и принимающих крутящий момент.
Из патента на полезную модель DE 29816675 U1 известно подъемное устройство, содержащее устройство сцепления для передачи вращения с выходного вала редуктора на тросовый барабан и имеющее втулку сцепления, закрепленную на конце указанного выходного вала, и корпус, закрытый крышками с внешней и внутренней стороны и установленный на указанной втулке сцепления. В корпусе и на втулке сцепления имеются цилиндрические расположенные друг против друга углубления, в которых установлены бочкообразные ролики для передачи вращения от корпуса к ступице сцепления.
Конструкция такого сцепления довольно сложна в изготовлении и установке.
Задачей изобретения является создание подъемного устройства с приводом, состоящим из двигателя и передаточного механизма, и с муфтой, которая при простой и компактной конструкции обеспечивает простую ее установку.
Поставленная задача решается за счет создания подъемного устройства, имеющего приводной механизм с приводным валом, получающим вращение от приводного механизма, установленный на этом валу фланец и тросовый барабан, соединенный с приводным валом через устройство сцепления, которое состоит из не менее чем одного элемента сцепления, расположенного в углублении во фланце и в отверстии в тросовом барабане для передачи крутящего момента, при этом элемент сцепления установлен с возможностью радиального перемещения из нерабочего положения в рабочее, в котором фланец и тросовый барабан соединены между собой указанным элементом сцепления, и с возможностью фиксирования этого элемента сцепления в рабочем положении.
В соответствии с изобретением в подъемном устройстве с приводом, запускаемым от приводного механизма приводным валом с установленным на нем фланцем и тросовым барабаном, также соединяемым с приводным валом через устройство сцепления, указанное устройство сцепления состоит минимум из одного контактного элемента сцепления, взаимодействующего со специальным под него углублением во фланце и со специальным под него отверстием в тросовом барабане для передачи крутящего момента от фланца к барабану, чем достигается простая и не требующая много места конструкция, а также простота монтажа устройства сцепления за счет того, что элемент сцепления из нерабочего (утопленного) положения передвигают в радиальном направлении в рабочее (выдвинутое) положение, а в рабочем положении его фиксируют болтом, при этом элемент сцепления соединяет фланец с тросовым барабаном. Указанное простое перемещение элемента сцепления из одного положения в другое позволяет создать наиболее простое соединение сцепляемых деталей. Устройство сцепления имеет наиболее простую конструкцию и недорого стоит. Элемент сцепления, кроме того, позволяет при монтаже сначала соединить фланец с приводным валом, затем надвинуть на него тросовый барабан, чтобы соединить его с элементом сцепления. К элементу сцепления обеспечен легкий доступ с внешней стороны и в радиальном направлении. Общий монтаж простой и недорогой. Также можно проводить простой демонтаж тросового барабана при простом перемещении в другое положение элемента сцепления.
Компактная компоновка достигается за счет того, что при проведении монтажа подъемного устройства элемент сцепления находится полностью в углублении фланца привода.
Особенно надежный режим работы и гарантия сохранения сцепления при работе подъемного устройства обеспечиваются тем, что в рабочем положении элемент сцепления удерживается в углублении самим тросовым барабаном. При этом в рабочем положении плечо элемента сцепления упирается во внутреннюю стенку тросового барабана. Это особенно важно для предотвращения несчастных случаев при работе с подъемными устройствами, которые обычно располагаются над операторами.
Наиболее простое конструктивное исполнение предусматривает, что элемент сцепления состоит из слитых воедино внешнего кулачка сцепления (со стороны барабана) и внутреннего кулачка сцепления (со стороны фланца), при этом внешний кулачок сцепления имеет наружный диаметр меньше наружного диаметра внутреннего кулачка сцепления, за счет чего образуется плечо в месте перехода внешнего кулачка сцепления во внутренний кулачок сцепления.
Наиболее просто элемент сцепления можно переместить из установочного (нерабочего) положения в рабочее положение, если элемент сцепления выполнить в виде втулки с центральным каналом, имеющим резьбовой участок, в который закручивают болт для фиксации втулки. Регулировка может просто производиться с внешней стороны и в радиальном направлении, что обеспечивает простой доступ к элементу сцепления. Вместо болта могут использоваться другие стопорные элементы.
Самый простой способ фиксации элемента сцепления в рабочем положении достигается за счет того, что болт своим торцом упирается в дно углубления, выполненного в виде глухого отверстия во фланце.
Размер устройства сцепления сохраняется незначительным за счет того, что в рабочем положении величина выступа головки болта над поверхностью тросового барабана, как правило, меньше толщины стенки барабана или толщины направляющей для троса на барабане.
Надежная и равномерная передача крутящего момента достигается за счет того, что устройство сцепления содержит несколько элементов сцепления, преимущественно три, расположенных отдельно по периметру фланца. Как правило, предусмотрена установка трех элементов сцепления, благодаря чему число комплектующих и затраты могут сохраняться незначительными при равномерной и надежной передаче крутящего момента от привода к барабану.
Более подробно изобретение описывается ниже с приложением чертежей, на которых представлена конструкция подъемного устройства по изобретению только в качестве примера, на которых:
Фиг.1 - продольный разрез схематичной конструкции подъемного устройства;
Фиг.2 - частичное сечение устройства сцепления подъемного устройства по изобретению;
Фиг.3 - фронтальный вид тросового барабана с фланцем с частичным сечением фланца.
На фиг.1 схематично показана конструкция тросового подъемного устройства 1. Подъемное устройство 1 включает в себя, в основном состоящий из двигателя и редуктора, приводной механизм 2, имеющий приводной вал 3 с установленным на нем фланцем 4, и жестко соединенный с фланцем 4 без возможности прокручивания тросовый барабан 5, на который наматывается или с которого разматывается трос 6. При этом фланец 4 выполнен в форме диска с буртиком по периметру и имеет наружный диаметр меньше внутреннего диаметра барабана 5 в его конечном диапазоне допусков и вставлен «заподлицо» в барабан 5.
Как видно из фиг.1, тросовый барабан 5 установлен на так называемой «трехподшипниковой опоре»: со стороны приводного вала 3 на подшипниках 7а и 7b, а с противоположной стороны - на подшипнике 8, надетом на цапфу 9 барабана 5. Барабан 5 с этой стороны также можно поддерживать с помощью подшипника, запрессованного в барабан 5.
Так как на практике подшипники 7а, 7b и 8 за счет допусков при изготовлении и установке, а также - деформации при нагрузке, не всегда соосны, то это приводит к напряжению вследствие неподвижности перекошенных элементов конструкции в приводном валу 3 и/или во фланце 4 барабана 5. Во избежание данного нежелательного и трудно рассчитываемого напряжения, которое противодействует полезной силе S тросовой тяги, предусмотрена муфта, которая передает крутящий момент приводного вала 3 на тросовый барабан 5 и компенсирует отклонения по горизонтали и по вертикали (несоосность), как показано на фиг.2.
На фиг.2 показано частичное сечение муфты подъемного устройства 1 по изобретению. Сцепление установлено между фланцем 4 и тросовым барабаном 5, при этом фланец 4, закрепленный от прокручивания, соединен с приводным валом 3. Конечно, можно установить сцепление между приводным валом 3 и фланцем 4, тогда в данном случае необходимо, чтобы жестко закрепленный фланец 4 соединялся с тросовым барабаном 5. В третьем варианте конструкции форма устройства сцепления обеспечивает возможность производить передачу крутящего момента как с приводного вала 3 на фланец 4, так и с фланца 4 на барабан 5.
Как показано на фиг.2, устройство сцепления состоит из, как минимум, одного элемента сцепления 10, который находится в углублении 11 фланца 4. Угловое сечение позволяет показать два элемента сцепления 10. Верхний элемент сцепления 10 находится в фиксированном положении и обеспечивает сцепление между фланцем 4 и тросовым барабаном 5. Нижний же элемент сцепления 10 находится в нерабочем положении, при котором он полностью утоплен в углублении 11 фланца 4 и не соединяет фланец 4 с тросовым барабаном 5.
Каждый элемент сцепления 10 имеет форму втулки, образующей на своих противоположных концах кулачки сцепления 10а (внешний) и 10b (внутренний), которые для передачи крутящего момента входят в соответствующее углубление 11 во фланце 4 (внутренний кулачок) и в отверстие 12 тросового барабана 5 (внешний кулачок).
Поскольку элементы сцепления 10 подвержены значительной нагрузке на срез, возникающей при передаче крутящего момента от фланца 4 к тросовому барабану 5, то их изготавливают из стали.
На фиг.2 также показано, что элемент сцепления 10 имеет форму втулки и состоит, в основном, из внешнего кулачка сцепления 10а, внутреннего кулачка сцепления 10b и центрального канала 10с, который проходит через весь элемент сцепления 10, т.е. через внешний и внутренний кулачки сцепления 10а и 10b. Внешний кулачок 10а имеет форму кольца и меньший наружный диаметр «а», чем наружный диаметр «А» также кольцеобразного внутреннего кулачка 10b. За счет этого элемент сцепления имеет ступенчатую внешнюю форму с кольцеобразным и плоским плечом 10а в области перехода от внутреннего кулачка сцепления 10b к внешнему кулачку сцепления 10а. На конечном участке центрального канала 10с нарезана внутренняя резьба под болт 13. Болт 13 опирается своей головкой 13а на внешнюю кольцеобразную опорную поверхность 10е внешнего кулачка элемента сцепления 10. В закрепленном положении опорная поверхность 10е незначительно выступает за пределы наружной поверхности тросового барабана 5. Головка 13а болта 13 выступает на величину не более толщины барабана 5, и в любом случае не более чем закрепленная на барабане 5 направляющая 15 для троса.
На фиг.2 верхний элемент сцепления 10 представлен в рабочем положении, в котором он выдвинут наружу до упора. При монтаже винт 13 первоначально отсутствует в канале 10с и элемент сцепления 10 покоится на дне 11a цилиндрического, в форме глухого отверстия, углубления 11, внутренний диаметр которого несколько больше наружного диаметра элемента 10, чтобы сделать возможным продольное перемещение элемента сцепления 10 и одновременно обеспечить передачу крутящего момента. В данном случае предпочтительнее использовать подвижную посадку. Длина 1 элемента сцепления 10 меньше или равна длине L углубления 11, чтобы при сборке внешний кулачок сцепления 10а не выступал наружу из углубления 11 и не выходил за пределы наружной поверхности фланца 4. Благодаря этому при установке элемента сцепления 10 тросовый барабан 5 в процессе сборки подъемного устройства 1 можно сдвинуть в сторону фланца 4 и надеть на него. При этом отверстие 12 в тросовом барабане 5 центрируют относительно внешнего кулачка сцепления 10а, чтобы можно было при последующем закреплении тросового барабана 5 на фланце 4 закручивать болт 13 в канал 10с, пока торец 13b болта 13 не достигнет дна 11a углубления 11. При последующем закручивании винта 13 его торец 13b будет упираться в основание 11a и выдвигать внешний кулачок 10а элемента сцепления 10 наружу из фланца 4 в отверстие 12 тросового барабана 5 до тех пор, пока плечо 10а не упрется во внутреннюю поверхность 5а тросового барабана 5. Также на внешнем кулачке сцепления 10а предусмотрена возможность захвата его соответствующим инструментом для удерживания элемента сцепления 10 при закручивании винта 13. Это может быть, например, выполнение части его длины шестигранной, или иным решением из числа известных. В рабочем положении этот многогранный участок выступает за пределы барабана 5. Крутящий момент передается при этом непосредственно от фланца 4 через элемент сцепления 10 на барабан 5. Винт 13 только закрепляет элемент сцепления 10 в его рабочем положении, и на него не воздействуют нагрузки, возникающие при передаче крутящего момента. Таким образом описанные средства удерживают элемент сцепления 10 в рабочем положении.
Для того чтобы компенсировать продольное смещение между тросовым барабаном 5 и фланцем 4 на приведенном примере отверстия 12 под внешние кулачки сцепления 10а имеют диаметр по внешнему периметру несколько больший, чем размеры внешних кулачков сцепления 10а, при этом образуются люфты, позволяющие компенсировать несоосность при сборке. Образующийся в данной конструкции зазор 14 находится в диапазоне от приблизительно 0,2 до 1,0 мм, предпочтительнее - 0,8 мм, можно увидеть на фиг.2 и 3.
Далее на фиг.2 показано, как можно выровнять угловой перекос продольных осей барабана 5 и фланца 4 и/или приводного вала 3. Для этой цели фланец 4 или внутренняя сторона барабана 5 имеют специальную кривизну.
Разработанное таким образом устройство сцепления отличается тем, что оно просто по конструкции и при малых размерах обеспечивает достаточную коррекцию имеющихся производственных и монтажных погрешностей. Также могут передаваться крутящие моменты на больших оборотах.
На фиг.3 представлен фронтальный вид тросового барабана 5 и фланца 4 с частичным вырезом, который показывает, что по периметру предусмотрено равномерное распределение трех отверстий 12, трех углублений 11 и трех элементов сцепления 10. За счет этого достигается достаточная стабильность системы.
Перечень ссылок
1 подъемное устройство
2 приводной механизм
3 приводной вал
4 фланец привода
4а опорная поверхность фланца
5 тросовый барабан
5а внутренняя поверхность тросового барабана
6 трос
7а подшипник
7b подшипник
8 подшипник
9 цапфа
10 элемент сцепления
10а внешний кулачок элемента сцепления
10b внутренний кулачок элемента сцепления
10с канал
10d плечо
10е опорная поверхность
11 углубление
11а дно углубления
12 отверстие
13 болт
13а головка болта
13b торец болта
14 зазор
15 направляющая для троса
а наружный диаметр
I длина
А наружный диаметр
L длина
S натягивающее усилие троса