Подъемно-транспортное устройство
LIFTING-AND-CONVEYING MACHINE

Изобретение относится к подъемно-транспортному машиностроению, в частности к самодвижущимся подъемно-транспортным средствам, в частности к устройствам лебедочного типа и может быть использовано в отраслях МЧС и археологии, где необходимо применять подъемно-транспортные устройства с широким диапазоном развиваемых моментов и скоростей, например при демонтаже строительных конструкций и дальнейшей их транспортировке, когда сначала необходим большой крутящий момент, но малая скорость перемещения, а затем малый момент и большая скорость перемещения. Такие условия создаются в чрезвычайных ситуациях, при разборке завалов, а также при археолого-раскопочных работах.
Из уровня техники известны подъемно-транспортные устройства лебедочного типа, содержащие тросовый барабан и волновой редуктор, установленный соосно с последним (см., например, RU №2393985, МПК B66D 1/39, опуб. 10.07.2010; RU №2136577, МПК B66D 1/14, опубл. 10.09.1999).
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является самодвижущееся устройство, содержащее смонтированные в опорах вращения стоек платформы тросовый барабан и волновой редуктор, установленный соосно с последним и включающий плунжерный волнообразователь с трубчатым распределителем, гибкое колесо, отслеживающий диск (см. RU №147989, МПК B62D 57/024, опубл. 20.11.2014).
Основным недостатком вышеуказанных устройств является достаточно узкий диапазон развиваемых моментов и скоростей и низкое соотношение максимальной и минимальной скоростей выходного вала, что в современном мире является одной из важных характеристик лебедочных устройств.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка подъемно-транспортного устройства, способного работать поочередно в моментном и скоростном режимах.
Технический результат, достигаемый при осуществлении заявляемого изобретения, заключается в расширение функциональных возможностей подъемно-транспортного устройства за счет увеличения диапазона развиваемых моментов и скоростей, что влечет за собой увеличение отношения максимальной скорости вращения к минимальной.
Задача, положенная в основу настоящего изобретения, решается тем, что подъемно-транспортное устройство, содержащее смонтированные в опорах вращения стоек платформы тросовый барабан и волновой редуктор, установленный соосно с последним и включающий плунжерный волнообразователь с трубчатым распределителем, гибкое колесо и отслеживающий диск, снабжено устройствами коммутации, выполненными с возможностью образования кинематических пар тросовый барабан-гибкое колесо или тросовый барабан-отслеживающий диск.
Кроме того, устройства коммутации расположены на реборде тросового барабана и имеют форму установленных на стойках двуплечих рычагов, на концах плеч которых шарнирно закреплены штоки, выполненные с возможностью контакта с отверстиями фланца отслеживающего диска или отверстиями фланца корпуса волнового редуктора, причем указанные фланцы смонтированы коаксиально друг относительно друга.
Кроме того, волновой редуктор выполнен с возможностью обеспечения фрикционной волновой передачи развиваемых крутящих моментов и скоростей, при этом плунжерный волнообразователь, гибкое колесо и отслеживающий диск установлены соосно в подшипниковых опорах корпуса и крышки волнового редуктора.
Кроме того, гибкое колесо выполнено в виде гладкой тонкостенной трубы с торцевой заделкой, которая выполнена заодно с крышкой волнового редуктора.
Кроме того, на одной из сторон корпуса волнового редуктора закреплен соединительный диск с радиально расположенными отверстиями, выполненными с возможностью контакта со штоками соединения устройств коммутации.
Кроме того, отслеживающий диск выполнен с цилиндрическим хвостовиком, на котором закреплен соединительный диск с радиально расположенными отверстиями, выполненными с возможностью контакта со штоками соединения устройств коммутации.
Снабжение заявляемого технического решения устройствами коммутации, выполненными с возможностью образования кинематических пар тросовый барабан-гибкое колесо или тросовый барабан-отслеживающий диск, обеспечивает работу подъемно-транспортного устройства поочередно в моментном и скоростном режимах. При этом соединение гибкого колеса с тросовым барабаном при помощи устройств коммутации позволяет осуществлять работу подъемно-транспортного устройства в режиме моментного двигателя с малой скоростью, а соединение тросового барабана с отслеживающим диском позволяет работать в скоростном режиме.
Выполнение гибкого колеса в виде гладкой тонкостенной трубы с торцевой заделкой, которая выполнена заодно с крышкой волнового редуктора, позволяет передавать развиваемый момент на тросовый барабан, используя фрикционную передачу, передаточное число которой зависит от диаметра гибкого колеса, величины деформации и диаметра плунжерного волнообразователя, на который гибкое колесо опирается своей внутренней стороной при деформации.
Перечисленные признаки являются существенными и взаимосвязанными между собой с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения указанного технического результата.
Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого изобретение явным образом не следует для специалиста в области подъемно-транспортного машиностроения.
Настоящее изобретение промышленно применимо, так как может быть реализовано с использованием известных технологий и материалов, применяемых при производстве подъемно-транспортных устройств для МЧС с широким диапазоном развиваемых моментов и скоростей.
Изобретение поясняется конкретным примером выполнения предлагаемого подъемно-транспортного устройства, который наглядно демонстрирует возможность получения указанного технического результата. Допускаются различные модификации и улучшения, не выходящие за пределы области действия изобретения, определенные прилагаемой формулой.
Предпочтительный вариант исполнения предлагаемого технического решения описывается далее на основе представленных чертежей, где:
- на фиг. 1 показан продольный разрез подъемно-транспортного устройства;
- на фиг. 2 показано поперечное сечение А-А фиг. 1;
- на фиг. 3 показано поперечное сечение В-В фиг. 1;
- на фиг. 4 показано поперечное сечение С-С фиг. 1.
На чертежах соответствующие конструктивные элементы подъемно-транспортного устройства обозначены следующими позициями:
1. - трубчатый распределитель;
2. - фиксатор;
3. - зубчатое колесо;
4. - крышка;
5. - подшипник;
6. - фиксатор;
7. - плунжерный волнообразователь;
8. - плунжеры;
9. - уплотнение;
10. - шарик;
11. - подшипник;
12. - отслеживающий диск;
13. - подшипник;
14. - ось;
15. - гибкое колесо;
16. - крышка волнового редуктора;
17. - фиксатор;
18. - корпус волнового редуктора;
19. - фиксатор;
20. - фланец отслеживающего диска;
21. - подшипник;
22. - подшипник;
23. - тросовый барабан;
24. - шток соединения устройства коммутации;
25. - шток соединения устройства коммутации;
26. - устройство коммутации;
27. - фиксатор;
28. - полезный нагрузка;
29. - подшипник;
30. - стойка;
31. - отверстие;
32. - отверстие;
33. - фланец корпуса волнового редуктора;
34. - реборда тросового барабана.
Подъемно-транспортное устройство (фиг. 1) содержит смонтированные в опорах вращения стоек платформы тросовый барабан 23 и волновой редуктор, установленный соосно с последним и включающий плунжерный волнообразователь 7 с трубчатым распределителем 1, который соединен фиксатором 2 с зубчатым колесом 3, гибкое колесо 15 и отслеживающий диск 12. Волновой редуктор выполнен с возможностью обеспечения фрикционной волновой передачи развиваемых крутящих моментов и скоростей, при этом плунжерный волнообразователь 7, гибкое колесо 15 и отслеживающий диск 12 установлены соосно в подшипниковых опорах корпуса 18 и крышки 16 волнового редуктора. Трубчатый распределитель 1 центрируется с крышкой 4 подшипником 5. Крышка 4 при помощи фиксаторов 6 жестко соединена с плунжерным волнообразователем 7, у которого в радиальных проточках, равномерно по окружности расположены шестнадцать плунжеров 8 с уплотнениями 9 и шариками 10. В плунжерном волнообразователе 7 соосно при помощи подшипника 11 установлен отслеживающий диск 12, у которого равномерно по окружности расположены четыре подшипника 13, которые крепятся на осях 14. (фиг. 2). Плунжерный волнообразователь 7 и отслеживающий диск 12 расположены внутри гладкого гибкого колеса 15, выполненного в виде гладкой тонкостенной трубы с торцевой заделкой, которая выполнена заодно с крышкой 16 волнового редуктора, которая крепится фиксаторами 17 к одному из торцов корпуса 18 волнового редуктора. С другого торца корпус 18 волнового редуктора жестко соединен с дисковым фланцем (соединительным диском) 33 при помощи фиксатора 27. Фланец 33 корпуса волнового редуктора содержит шестнадцать радиально расположенных отверстий 31, равномерно распределенных по окружности. Корпус 18 волнового редуктора центрируется с отслеживающим диском 12 подшипником 21. На валу отслеживающего диска 12 при помощи фиксатора 19 жестко крепится фланец (соединительный диск) 20, имеющий шестнадцать радиально расположенных отверстий 32. Выходными звеньями являются отслеживающий диск 12 и гибкое колесо 15, выполненное заодно с крышкой 16 волнового редуктора и скрепленное с корпусом 18 волнового редуктора соответственно. Указанные фланцы 20 и 33 смонтированы коаксиально друг относительно друга. Тросовый барабан 23 может соединяться поочередно с отслеживающим диском 12 или с гибким колесом 15 за счет образования кинематических пар тросовый барабан-гибкое колесо или тросовый барабан-отслеживающий диск при помощи устройств коммутации 26 их штоков 24, 25 соединения и отверстий 31, 32 фланцев 20 и 33 соответственно. При этом устройства коммутации расположены на реборде 34 тросового барабана 23 и имеют форму установленных на стойках двуплечих рычагов, на концах плеч которых шарнирно закреплены штоки 24 и 25 соединения, выполненные с возможностью контакта с отверстиями 32 фланца 20 отслеживающего диска или отверстиями 31 фланца 33 корпуса волнового редуктора.
На тросовом барабане 23 крепится полезная нагрузка 28, а сам тросовый барабан 23 центрируется в стойке 30 при помощи подшипника 29.
Подъемно-транспортное устройство работает следующим образом. При отсутствии рабочего тела (например, сжатого воздуха) плунжеры 8 находятся в утопленном состоянии, гибкое колесо 15 не деформируется, устройства 26 коммутации находятся в нейтральном положении, когда тросовый барабан 23 не соединен ни с одним из двух выходных звеньев. На фиг. 4 представлены отверстия 31 и 32, при помощи которых через устройства коммутации осуществляется соединение тросового барабана с гибким колесом или отслеживающим диском.
При подаче управляющего сигнала, сжатый воздух через трубчатый распределитель 1, попадает под плунжеры 8 плунжерного волнообразователя 7 и перемещает их, деформируя гибкое колесо 15. Создается суммарный вектор усилия, который передается на подшипники 13 отслеживающего диска 12.(Фиг. 3).
Устройства 26 коммутации расположены на реборде 34 тросового барабана 23 и при помощи штоков 25 соединяются с корпусом 33 волнового редуктора, который фиксатором 27 жестко соединен с гибким колесом 15. При вращении трубчатого распределителя 1 при помощи зубчатого колеса 3 (электродвигателем или вручную) происходит перераспределение потока сжатого воздуха, плунжеры 8 плунжерного волнообразователя 7, поочередно перемещаясь, деформируют гибкое колесо 15 и создают волну деформации. Гибкое колесо 15 деформируясь, в совокупности с внешней поверхностью плунжерного волнообразователя 7 создает фрикционную волновую передачу, развиваемый крутящий момент и скорость определяются суммарным усилием, создаваемым плунжерами и соотношением диаметров гибкого колеса 15 и плунжерного волнообразователя 7. Таким образом осуществляется силовой или моментный режим. Для переключения в скоростной режим, необходимо прекратить вращение трубчатого распределителя 1, при этом подача сжатого воздуха не прерывается. Деформированное гибкое колесо 15 останавливается в фиксированном положении. При помощи устройства 26 коммутации происходит рассоединение с гибким колесом 15 и соединение с отслеживающим диском 12 через фланец 20 отслеживающего диска, отверстия 32 и шток 24. В этом случае развиваемый момент передается непосредственно через деформированное гибкое колесо 15 на отслеживающий диск 12, а затем при помощи устройств 26 коммутации и на тросовый барабан 23. Скорость вращения выходного вала в этом случае определяется скоростью вращения трубчатого распределителя 1.
При соединении устройствами 26 коммутации тросового барабана 23 штоком 24 с фланцем 20 и соответственно отслеживающим диском 12, скорость вращения тросового барабана определяется диапазоном скоростей вращения трубчатого распределителителя от 1 до 15 оборотов за одну секунду в зависимости от скорости вращения электродвигателя. При этом развиваемый момент определяется создаваемыми усилиями плунжеров 8 волнообразователя 7 и геометрией соприкосновения гибкого колеса 15 с отслеживающим диском 12.
При переключении устройств 26 коммутации тросовый барабан 23 соединяется при помощи штока 25 соответственно с гибким колесом 15. В этом случае диапазон скоростей вращения определяется диапазоном скоростей вращения электродвигателя умноженных на передаточное отношение фрикционной передачи. Значение, которого определяется отношением диаметра недеформированного гибкого колеса к разнице между максимальной и минимальной деформации гибкого колеса и составляет от 25 до 70. Указанные соотношения были получены экспериментальным путем. Развиваемый момент определяется усилиями, развиваемыми плунжерами плунжерного волнообразователя.
В предлагаемой конструкции соединены свойства скоростного двигателя при использовании отслеживающего диска и моментного двигателя при использовании фрикционной волновой передачи. В обычных волновых двигателях диапазон скоростей составляет 15-20 (отношение максимальной скорости к минимальной.) В данной конструкции диапазон скоростей составляет 1050. Моментные соотношения также увеличиваются в 25-70 раз (из-за использования фрикционной передачи).
Изготовление предлагаемого подъемно-транспортного устройства не требует разработки нового оборудования и переоснащения существующих производств, а используемые средства широко применяются в подъемно-транспортном машиностроении, что подтверждает возможность практической реализации и достижения технического результата.