FRICTION DRIVE OF VERTICAL LIFT CARRIAGE
ФРИКЦИОННЫЙ ПРИВОД КАРЕТКИ ВЕРТИКАЛЬНОГО ПОДЪЕМНИКА

Изобретение относится к механизмам грузоподъемных устройств, преимущественно вертикальных подъемников для инвалидов-колясочников.
Из уровня техники известен подъемник людей и грузов RU №2271328 С1, опубл. 10.03.2006.
Известный подъемник содержит фрикционный привод вертикального перемещения, включающий проходящий сквозь корпус каретки неподвижно закрепленную грузонесущую штангу в виде трубы, грузовую платформу, соединенную с корпусом каретки, ведущие ролики, наружная поверхность которых изготовлена из фрикционного материала, например, полиуретана. Ведущие ролики расположены в корпусе каретки радиально и наклонно под одинаковым углом к оси грузонесущей штанги за счет возможности принудительного ограниченного осевого и радиального смещения относительно корпуса посредством пружин, воздействующих на шарниры, имеющиеся на концах осей роликов. Вращение ведущих роликов осуществляется от привода через зубчатую передачу и барабан, охватывающий грузонесущую штангу и вращающийся вокруг ее оси в подшипниках скольжения. В полости грузонесущей штанги расположен противовес, соединенный посредством гибких связей и блоков с корпусом каретки для уравновешивания веса корпуса и грузовой платформы.
Конструкция привода каретки известного подъемника достаточно сложна, а компоновка его элементов в целом приводит к большим размерам подъемника, что затрудняет его встраивание в стандартные габариты шахт лифтов зданий и сооружений. Также, при такой схеме установки и регулировке ведущих роликов износ пятна контакта роликов с грузонесущей штангой при постоянном воздействии на них усилий от больших перемещаемых масс происходит неравномерно, что в свою очередь вызывает дисбаланс трения скольжения и возникновение вибрации при движении подъемника.
Упомянутый выше подъемник является одним из аналогов заявленного устройства, так как имеет некоторые одинаковые с ним существенные признаки.
Вместе с тем, дальнейший патентно-информационный поиск, осуществленный заявителем, не выявил устройства того же назначения и принципа действия, что и заявленное изобретение, имеющего максимальное количество одинаковых с ним существенных признаков, в связи с чем описанный выше аналог, по мнению заявителя, не является ближайшим, т.е. прототипом.
Задача изобретения - создать простой и надежный фрикционный привод каретки вертикального подъемника, обеспечивающий его длительную эксплуатацию.
Технический результат изобретения заключается в повышении надежности работы фрикционного привода в процессе его эксплуатации, уменьшении габаритов, минимизации регулировки и наладки элементов всей конструкции в целом.
Поставленная задача может быть реализована, а ее технический результат может быть достигнут посредством предлагаемого технического решения заявленного изобретения - фрикционного привода каретки вертикального подъемника, включающего проходящую сквозь раму подъемника и корпус каретки приводную трубу, вертикально установленную в опорах в нижней и верхней балках подъемника, размещенные внутри корпуса каретки как минимум два одинаковых диаметрально противоположных вокруг приводной трубы равноплечих коромысла, а также как минимум восемь роликов, расположенных радиально и наклонно под одинаковым углом к оси приводной трубы, и установленные парами, одна над другой, внутри каждого плеча коромысла, взаимодействующие с приводной трубой и удерживающиеся на ее поверхности за счет сил трения с возможностью изменения усилия их прижатия к трубе прямо пропорционально весу груза, транспортируемого на соединенной с рамой каретки платформе.
Каретка подъемника расположена внутри рамы и связана с последней посредством вертикальных тяг, установленных в нижней части каретки симметрично друг другу в шарнирных неметаллических опорах ее корпуса и рамы подъемника, например, полиуретановых и равноудаленных от оси приводной трубы в противоположные стороны, а также посредством вертикальной опоры скольжения, расположенной на боковых поверхностях каретки и рамы.
Каретка снабжена парой оснащенных пружинами сжатия резьбовых элементов, например, винтов, расположенных в верхней части корпуса каретки и равноудаленных от оси приводной трубы в противоположные стороны, для монтажа и удержания в пространстве между корпусом каретки и приводной трубой коромысел с расположенными в них роликами
Изменение усилия прижатия роликов к приводной трубе прямо пропорционально весу груза осуществлено посредством взаимодействия коромысел с корпусом каретки через четыре опорные линейчатые поверхности, расположенные в нижней его части попарно зеркально под одинаковым углом к проходящей через ось трубы профильной плоскости каретки, не превышающим «угла трения» фрикционной пары «ролик-труба», и контактирующие с ними опорные ролики, установленные на осях, расположенных в центральной части боковин коромысел, перпендикулярно перекрещивающимися с осью приводной трубы.
Ребра коромысел на периферии обеих сторон верхней и нижней части выполнены с радиальной выточкой цилиндрической формы с радиусом, равным радиусу приводной трубы.
При этом каретка снабжена датчиком граничного положения коромысел относительно корпуса, позволяющим отследить перегруз подъемника и/или чрезмерный износ фрикционных роликов.
Сущность заявленного технического решения фрикционного привода каретки вертикального подъемника поясняется рисунками, где изображено:
- на фиг. 1 - компоновочная схема вертикального подъемника с фрикционным приводом каретки;
- на фиг. 2 - общий вид «А» фиг. 1;
- на фиг. 3 - вид «Б» фиг. 2;
- на фиг. 4 - сечение «В-В» фиг. 2;
- на фиг. 5 - сечение «Г-Г» фиг. 2;
- на фиг. 6 - кинематическая схема привода (ролики поз. 6, расположенные за трубой поз. 2 условно не показаны);
- на фиг. 7 - теоретические основы явления самоторможения и схема передачи веса груза на фрикционные ролики, реализующая это явление.
Фрикционный привод каретки вертикального подъемника включает (фиг. 2, 6) проходящую сквозь раму 1 подъемника и корпус каретки 5 приводную трубу 2, вертикально установленную в подшипниковых опорах 3 в нижней и верхней балках 4 подъемника, закрепленных на параллельных трубе 2 направляющих 18, которые ограничивают в движении раму 1 с помощью роликов 17. Труба 2 получает вращение от собственного привода, -мотор-редуктора 10, соединенного с ней через муфту 11.
С рамой 1 соединены платформа 7 для транспортирования груза и корпус каретки 5 посредством вертикальных тяг 20, установленных в нижней части каретки симметрично друг другу в шарнирных неметаллических опорах 21 ее корпуса и рамы, например полиуретановых, и равноудаленных от оси приводной трубы в противоположные стороны, а также посредством вертикальной опоры скольжения 22, расположенной на боковых поверхностях каретки 5 и рамы 1 (фиг. 3, 4, 6). Такая установка корпуса каретки 5 обеспечивает снижение вибрации рамы 1 от дисбаланса приводной трубы 2, вызываемой геометрическими искажениями ее прямолинейности и круглости. Вертикальная опора скольжения 22 не позволяет каретке 5 вращаться вокруг оси приводной трубы 2.
В корпусе каретки 5 вокруг трубы 2 диаметрально размещены как минимум два одинаковых равноплечих коромысла 8, удерживаемых в нем посредством пары оснащенных пружинами сжатия резьбовых элементов 14.
В центральной части одного коромысла 8 выполнены с одной стороны паз, а с противоположной - выступ 23 (фиг. 2), взаимодействующие соответственно с выступом и пазом другого коромысла, обеспечивающие таким образом, симметричность расположения коромысел 8 относительно приводной трубы 2 за счет идентичной геометрии конфигурации пазов и выступов.
Внутри каждого плеча коромысла 8 установлены как минимум (фиг. 2, 5) восемь роликов 6, наружная поверхность которых изготовлена из фрикционного материала, например, полиуретана. Ролики 6 расположены радиально и наклонно под одинаковым углом к оси приводной трубы 2 по две пары одна над другой на осях 12. Оси 12 (фиг. 5) жестко закреплены в ребрах 13 коромысел, выполненных с радиальной выточкой цилиндрической формы с радиусом, равным радиусу приводной трубы 2 (фиг. 3), при этом, радиальная выточка выполнена на периферии обеих сторон верхней и нижней части коромысел 8. При возможном разрушении роликов 6 и/или их опор коромысла 8 этими выточками надежно зафиксируются на приводной трубе 2, не позволив упасть каретке 5 с рамой 1 и платформой 7.
На корпусе каретки 5 расположен датчик 24 (фиг. 2, 6), определяющий граничное положение коромысел 8 относительно корпуса 5, таким образом позволяя отследить перегруз подъемника и/или чрезмерный износ роликов 6.
1
тp. покоя
1
тp. покоя max
1
Как известно, при стремлении сдвинуть одно тело (фиг. 7а), воздействующее на опорную поверхность другого тела с усилием Р, относительно последнего силой F в месте их соприкосновения возникает нормальная сила "реакции опоры" N=-P и сила трения покоя F=-F, при достижении которой некоторого максимального значения, тело начинает проскальзывать. Причем полная сила "реакции опоры" R=N+F F. в этот момент будет направлена под углом α к нормали к поверхности соприкосновения тел (так называемый "угол трения"). Также известно, что если одно тело воздействует на другое тело со сколь угодно большой силой F под углом β меньшим α, то тела будут оставаться неподвижными относительно друг друга (фиг. 7б).
Это физическое явление торможения или заклинивания используется в фрикционном приводе для преобразования силы тяжести подвижной его части и полезного груза в силу, воздействующую на ролики 6, и не вызывающую их проскальзывания вдоль приводной трубы 2, за счет применения в нижней части корпуса каретки 5 четырех опорных линейчатых поверхностей 15, расположенных в нижней части корпуса каретки 5 попарно зеркально под одинаковым углом β к проходящей через ось приводной трубы 2 профильной плоскости каретки, не превышающим «угла трения» фрикционной пары «ролик-труба», а также за счет контактирующих с линейчатыми поверхностями 15 опорных роликов 16 (фиг. 2, 4), установленных на осях 9, расположенных в центральной части боковин коромысел 8, перпендикулярно перекрещивающимися с осью приводной трубы 2.
Фрикционный привод каретки вертикального подъемника работает следующим образом.
В исходном положении рама 1, каретка 5 с платформой 7 и грузом находятся на нижней остановке подъемника. Коромысла 8 за счет сил сжатия пружин на резьбовых элементах 14 втянуты в разделенное приводной трубой 2 внутреннее пространство корпуса каретки 5. При этом с одной стороны они через ролики 6 упираются в трубу 2, а с другой стороны через опорные ролики 16 - в опорные поверхности 15 корпуса каретки.
к
p
Так как взаимодействие корпуса 5 с коромыслами 8 осуществляется лишь через цилиндрические ролики 16, то сила этого взаимодействия F (фиг. 7) будет направлена по нормали к опорным поверхностям 15, то есть под углом β меньшим "угла трения" α. Поэтому, и ролики 6 через коромысла 8 будут воздействовать на трубу 2 с силой F под таким же углом β меньшим "угла трения" α, и, соответственно, не будут проскальзывать по поверхности приводной трубы 2.
При передаче крутящего момента от мотор-редуктора 10 на трубу 2, последняя приходит во вращение. Ролики 6 за счет сил трения начинают, вращаясь вокруг своих осей 12, обкатываться относительно приводной трубы 2 по спирали вверх, увлекая за собой коромысла 8. При этом опорные ролики 16 начинают катиться по опорным поверхностям 15 корпуса 5. Тем самым коромысла 8, имея в центральной части идентичные паз и выступ, сближаются друг с другом, все сильнее прижимая ролики 6 к приводной трубе 2.
K
Когда общий вес полезного груза, платформы 7, рамы 1, корпуса каретки 5 с тягами 20 и прочих элементов, преобразовавшись в силы F, уравновесится силами упругости фрикционного материала наружных поверхностей роликов, вклинивание коромысел 8 между опорными поверхностями 15 и их сближение прекратится и, перемещаясь вдоль приводной трубы 2, они увлекут за собой все подвижные элементы конструкции вдоль направляющих 18.
Так как опорные поверхности 15 корпуса каретки прямолинейные, то воздействие роликов 6 на трубу 2 будет происходить под неизменным углом β при всем возможном диапазоне нагружения платформы. Этим соблюдается прямая пропорциональная зависимость усилия прижатия роликов 6 к трубе 2 от размещенного на платформе 7 веса груза.
При нагружении платформы 7 грузом, превышающим допустимый предел, или при значительном износе наружных поверхностей роликов, коромысла 8 вклинятся между опорными поверхностями 15 настолько, что задействуют датчик 24, который даст команду на сигнализацию о перегрузе платформы, или о невозможности ее дальнейшего использования до замены роликов.
При обратном вращении трубы 2 ролики 6 обкатываются относительно нее по спирали вниз. Тем самым платформа с грузом опускается до нижней остановки. После этого труба вращается еще некоторое время, пока коромысла с роликами не выйдут из «клина».
Заявленное изобретение позволит освоить выпуск новых вертикальных подъемников с более простым и надежным в эксплуатации фрикционным приводом его каретки, обеспечив минимальный износ поверхности приводных роликов, а также простую минимальную регулировку и наладку всей конструкции в целом.