ТРОСОВЫЙ ПРИВОД С УСТРОЙСТВОМ АВАРИЙНОГО ТОРМОЖЕНИЯ
ROPE DRIVE WITH EMERGENCY BRAKE

Тросовые приводы имеют барабан для троса, на котором одним концом закреплен тяговый трос. Барабан с помощью редукторного двигателя приводится выборочно во вращение в одном или другом направлении. Редукторный двигатель содержит передачу, а также асинхронный или синхронный электродвигатель. Могут применяться также электродвигатели постоянного тока с возбуждением постоянными магнитами.
По причинам безопасности барабан для троса снабжен еще тормозом, который должен действовать, когда в трансмиссии между двигателем и передачей возникает неисправность. Такая неисправность может также состоять в отказе тормоза в приводе и отсутствии тока в двигателе. Синхронные и асинхронные двигатели не имеют собственного удерживающего момента.
Исходя из этого, задачей изобретения является создание тросового привода с устройством аварийного торможения, который не содержит электроники и работает очень надежно.
Эта задача решена согласно изобретению с помощью тросового привода с признаками пункта 1 формулы изобретения.
Новый тросовый привод имеет, как обычно, барабан для троса, который предназначен для приведения во вращение с помощью редукторного двигателя. Барабан согласован с тормозным устройством. Спуск тормозного устройства предпочтительно предварительно напряжен в положение торможения с помощью пружинного энергоаккумулятора. С помощью спускового механизма пружинный энергоаккумулятор деблокируется и активирует тормоз.
Падение груза проявляется, как правило, в превышении номинальной частоты вращения барабана для троса, т.е. частоты вращения барабана, которая превышает максимальную частоту вращения, которая может быть достигнута с помощью двигателя.
Для обнаружения этого превышения номинальной частоты вращения предусмотрено управляющее устройство. Управляющее устройство содержит группу зубчатых колес из храпового колеса и приводного или многогранного колеса, которые установлены с возможностью вращения на одной оси, при этом приводное зубчатое колесо соединено с барабаном для троса. Кроме того, на оси обоих зубчатых колес установлен ходовой (анкерный) носитель фиксатора (анкера), который может выполнять по меньшей мере маятниковое движение вокруг оси поворота. На ходовом носителе фиксатора установлен фиксатор (анкер). Фиксатор имеет на одном конце стопор (собачку), а на другом конце считывающий элемент. Собачка предусмотрена для взаимодействия с храповым колесом, в то время как считывающий элемент отслеживает/считывает приводное зубчатое колесо.
Наконец, предусмотрено соединительное приспособление, которое соединяет ходовой носитель фиксатора с управляющим устройством тормозного устройства.
При низких частотах вращения, которые слегка превышают максимальную частоту вращения барабана для троса при нормальной работе, фиксатор своим считывающим элементом следует криволинейной структуре на приводном зубчатом колесе. При этом вершины зубьев имеют такие размеры, что даже тогда, когда считывающий элемент проходит по вершинам зубьев и остается с ними в контакте, собачка остается вне зацепления с храповым колесом. Когда частота вращения барабана для троса увеличивается, то увеличивается также частота вращения приводного зубчатого колеса. За счет увеличенной скорости фиксатор сильнее ускоряется в направлении сцепления с храповым зубчатым колесом и, следовательно, поднимается от вершин зубьев. Его подъем становится настолько большим, что собачка входит в зацепление с храповым колесом. Когда стопор входит в зацепление с храповым колесом, то соответствующая геометрия входящих в зацепление друг с другом зубьев на собачке и на храповом колесе приводит к тому, что эти находящиеся в зацеплении друг с другом зубья надежно сцепляются как крюки, за счет чего блокируется относительное движение между храповым колесом и ходовым носителем фиксатора. Таким образом, этот носитель увлекается храповым колесом в направлении вращения. Это движение вокруг оси, на которой установлен ходовой носитель фиксатора, переносится с помощью соединительного устройства на спусковой механизм тормозного устройства, которое за счет этого приводится в действие.
Система очень проста и обходится без электроники. Таким образом, ей не могут создавать помех внешние электрические поля. С другой стороны, управляющее устройство можно предварительно изготавливать в виде модулей и соединять с любыми барабанами для троса. Нет необходимости в получении отдельного допуска для управляющего устройства для каждого барабана для троса и каждого тросового привода. Достаточно иметь допуск на конструкцию и согласование с соответствующим барабаном для троса.
Приводное зубчатое колесо для фиксатора может иметь по меньшей мере приблизительно многогранную форму наружного периметра. Под приблизительно многогранной формой понимаются в данном случае формы, в которых кромки многогранника проходят между углами вогнуто, с целью создания при необходимости более высокой силы выталкивания для фиксатора.
Для того чтобы в случае спуска не возникали дополнительные механические разрушения, может быть целесообразным, когда между приводным зубчатым колесом и барабаном для троса кинематически предусмотрена система проскальзывающего сцепления. Она может быть образована с помощью фрикционного сцепления или с помощью соответственно проскальзывающего ремня.
Для привода приводного зубчатого колеса может быть предусмотрена ременная система, например система клиноременной передачи. Она содержит шкив клиноременной передачи, который соединен без возможности проворачивания с барабаном для троса, и шкив клиноременной передачи, который приводит в действие приводное зубчатое колесо. Возможно также соединение с помощью зубчатых колес.
Ременная система может обеспечивать повышающую передачу так, что приводное зубчатое колесо вращается с более высокой скоростью вращения, чем барабан для троса. За счет этого можно достигать особенно чувствительных характеристик управления в том смысле, что уже небольшие чрезмерные частоты вращения барабана для троса приводят к срабатыванию устройства аварийного торможения.
Для согласования частоты движения фиксатора можно применять либо его массу, либо систему, в которой фиксатор предварительно напряжен с помощью пружины, которая одновременно удерживает фиксатор вне зацепления с храповым колесом.
Считывающий элемент может содержать установленный с возможностью вращения на оси фиксатора считывающий ролик. За счет этого исключаются движения скольжения, и система становится мало изнашиваемой и легкоходной.
В качестве соединительного устройства между управляющим устройством и тормозным устройством можно применять трос Боудена или рычажный механизм.
Тормозное устройство может содержать соединенный без возможности проворачивания с барабаном для троса тормозной барабан или тормозной диск и по меньшей мере одну тормозную колодку или суппорт дискового тормозного механизма.
В одном особенно простом варианте выполнения тормозной барабан может быть образован с помощью цилиндрического удлинения барабана для троса, в то время как тормозная колодка насажена в виде снабженного прорезями кольца на барабан для троса, которое с заданной радиальной силой предварительно прижимается к тормозной поверхности.
Тормозное устройство может иметь блокирующее приспособление, с помощью которого обеспечивается возможность блокирования тормозной колодки.
В остальном, модификации изобретения являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения.
Приведенное ниже описание фигур поясняет важные для понимания изобретения аспекты. Другие, не попавшие в описание детали, специалисты в данной области техники могут почерпнуть из чертежей, которые дополняют описание. Ясно, что возможен ряд изменений.
Прилагаемые чертежи не обязательно выполнены в масштабе. Для иллюстрации деталей некоторые зоны могут быть изображены более крупно. Кроме того, чертежи выполнены схематично и содержат не все возможно имеющиеся при практическом выполнении детали. Понятия вверху и внизу, соответственно, спереди и сзади относятся к положению нормальной установки, соответственно, терминологии для тросовых приводов (подъемников).
Ниже приводится пояснение изобретения на основе предпочтительного в настоящее время примера выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:
фиг.1 - тросовый привод согласно изобретению на виде сверху;
фиг.2 - управляющее устройство со схематично изображенным тормозным устройством на барабане для троса без двойного зубчатого колеса на виде сбоку;
фиг.3 - управляющее устройство перед спуском на виде сбоку;
фиг.4 - управляющее устройство после спуска на виде сбоку.
На фиг.1 показан схематично на виде сверху тросовый привод 1. Тросовый привод 1 содержит барабан 2 для троса, выполненный в виде редукторного двигателя привод 3, устройство 4 аварийного торможения, а также управляющее устройство 5 для устройства аварийного торможения.
Барабан 2 для троса имеет, как известно, желобки 7 для троса, в которые укладывается трос. Сам трос не изображен, иначе он сходил бы с правой стороны. На одном конце барабан для троса переходит в цилиндрическое продолжение 8, которое служит в качестве тормозного барабана. На это цилиндрическое продолжение барабана 2 для троса насажена тормозная колодка 9, которая имеет на своей наружной стороне, как показано на остальных фигурах, пилообразные зубья (венец) 11. Тормозная колодка 9 удерживается с заданной силой прижимания с фрикционным замыканием на цилиндрическом продолжении 8.
Привод барабана 2 для троса осуществляется, как указывалось выше, с помощью редукторного двигателя 3, выходной вал 12 которого наглядно представлен.
Показаны также опорные щиты 13, 14 для опоры барабана для троса. Через них проходит выходной вал 12, а также другой опорный вал 16.
На свободном конце опорного вала 16 установлен шкив 17 клиноременной передачи, который служит для привода управляющего устройства 5, соответственно, является его составляющей частью.
Ниже приводится подробное пояснение конструкции управляющего устройства 5 со ссылками на фиг.2 и 3.
На опорном щите 14 стационарно установлена коаксиальная барабану 2 для троса ось 18. На этой оси 18 установлен с возможностью маятникового поворота ходовой носитель 19 фиксатора. Ходовой носитель 19 фиксатора выполнен в виде двухплечего рычага. Его нижний конец соединен через плечо 21 с сердечником 22 троса 23 Боудена. На верхнем конце ходового носителя 19 фиксатора установлен с возможностью поворота на оси 24 фиксатор (анкер) 26. Ось 24 параллельна оси 18.
Фиксатор 26 также является двухплечим рычагом и несет на своем правом относительно фиг.2 конце считывающий ролик 27, который ориентирован осепараллельно 24. На противоположном конце фиксатор 26 снабжен собачкой 28, которая направлена, как показано на фигурах, вниз, соответственно, в направлении опорной оси 18.
Как показано на фиг.3, наряду с ходовым носителем 19 фиксатора на поворотной оси 18 установлена группа 29 зубчатых колес. Группа 29 зубчатых колес состоит из приводного или многогранного колеса 30 с регулярной многогранной внешней формой и храпового колеса 31. Приводное колесо 30 имеет округленные углы и проходящие между ними прямые поверхности, которые в остальном выполнены, как показано, относительно оси 18.
В противоположность этому, соединенное без возможности проворачивания с приводным колесом 30 храповое колесо имеет зубья с имеющими острые кромки боковыми поверхностями 33. Боковые поверхности 33 предназначены для зацепления с блокированием с соответствующей поверхностью собачки 28.
Для приведения фиксатора 26 в маятниковое движение считывающий ролик 27 взаимодействует с наружной окружной поверхностью приводного колеса 30.
Группа 29 зубчатых колес приводится во вращение с помощью шкива 34 клиноременной передачи, которая соединена без возможности проворачивания с группой 29 зубчатых колес. Диаметр шкива 34 клиноременной передачи меньше диаметра шкива 17 клиноременной передачи, так что шкив 24 приводится во вращение клиновидным ремнем 35, который проходит вокруг обоих шкивов клиноременной передачи, с более высокой частотой вращения, чем частота вращения барабана 2 для троса.
Наконец, к управляющему устройству 5 относится еще пружина 37 растяжения, которая действует, как показано, между фиксатором 26 и его носителем 19 и служит для удержания считывающего ролика 27 в прилегании к наружной окружной поверхности приводного зубчатого колеса 30.
Трос 23 Боудена обеспечивает механическое соединение между управляющим устройством 5 и устройством 4 аварийного торможения. Устройство 4 аварийного торможения содержит собачку 38, которая установлена с возможностью поворота на оси 39 осепараллельно барабану для троса. Свободный конец собачки 38 предназначен для взаимодействия с отвесной боковой поверхностью зубьев 11 храпового колеса. С помощью магнитной системы 39, которая, как показано, воздействует на собачку 38, собачка 38 удерживается вне зацепления с тормозной колодкой 9. Собачка 38 образует вместе с зубьями 11 своего рода спусковой/активирующий механизм устройства 4 аварийного торможения.
Кроме того, с собачкой 38 соединен рычаг 41, на который воздействует пружина 47 растяжения, которая имеет контропору 43. С помощью пружины 47 растяжения собачка 38 предварительно напряжена в положении
зацепления с зубьями 11 тормозной колодки 9.
Кроме того, на рычаг 41 воздействует приводимый в действие с помощью сердечника 22 толкатель 48, который имеет захватный выступ 49.
Вместо магнитов 40 в соединении с пружиной 47 растяжения можно применять также лишь одну пружину, которая удерживает собачку 38 вне зацепления с зубьями 11.
Указанная система работает следующим образом.
При нормальной работе на тросовый привод подается питающее напряжение, что приводит к тому, что магнит 40 удерживает собачку 38 против действия пружины 47 вне зацепления с зубьями тормозной колодки 9. За счет этого барабан 2 для троса может вращаться с помощью редукторного двигателя 3 в обоих направлениях, т.е. как в направлении подъема груза, так и в направлении опускания груза.
Когда барабан 2 для троса приводится в движение с помощью редукторного двигателя 3, то это вращательное движение передается через шкив 17 на клиновидный ремень 35 и на шкив 34 клиноременной передачи и тем самым на группу 29 зубчатых колес. Вращательное движение является относительно медленным и фиксатор 26 своим считывающим роликом 27 может следовать контуру приводного зубчатого колеса 30. Он не поднимается от приводного зубчатого колеса 30 даже на углах многогранника. В остальном система выполнена так, что когда считывающий ролик 27 проходит над углами многогранника, то вершина собачки 28 находится на расстоянии от оси 18 так, что зубья 32 храпового колеса 31 не могут приходить в зацепление с собачкой 28.
При нормальном вращательном движении барабана для троса фиксатор 26 выполняет более или менее медленное качающееся движение вокруг оси 24.
При возникновении неисправности, которая приводит к тому, что приводной двигатель 3 больше не может воспринимать момент, который вызывается висящим на тросе грузом, однако одновременно электромагнит 40 удерживает собачку 38 вне зацепления с тормозной колодкой 9, включается управляющее устройство 5. При этом принимается, что падающий груз вращает барабан 2 для троса по часовой стрелке.
Поскольку приводной двигатель 3 больше не может удерживать груз, груз начинает падать и при этом значительно увеличивать частоту вращения барабана 2 для троса. Соответственно, возрастает также частота вращения группы 29 зубчатых колес. Увеличивающаяся частота вращения приводит к тому, что считывающий ролик при прохождении по прямым кромкам в направлении угла многогранника так сильно ускоряется радиально наружу, что он в конечном итоге поднимается в зоне угла от наружной окружной поверхности приводного колеса 30. Когда вследствие увеличивающейся далее скорости амплитуда становится достаточно большой, то собачка 28 перемещается так близко в направлении оси 18, что собачка 28 входит во впадину между двумя стопорными зубьями 32. Отвесная боковая поверхность 33 набегает на соответствующую отвесную боковую поверхность собачки 28 и блокирует фиксатор 26 в этом положении зацепления. Таким образом, дальнейшее вращательное движение между группой 29 зубчатых колес и ходовым носителем 29 фиксатора блокировано.
Поскольку группа 29 зубчатых колес приводится дальше во вращение с помощью клиновидного ремня, а именно в принятом примере по часовой стрелке, то за счет блокирования храпового колеса 31 фиксатором 26 ходовой носитель 19 фиксатора также поворачивается на некоторое расстояние в направлении часовой стрелки вокруг оси 18, как показано на фиг.4. При этом его нижнее плечо 21 тянет сердечник 22 троса 23 Боудена, что в свою очередь приводит к тому, что захватный выступ 49 приходит в зацепление с плечом 41, и плечо 41 поворачивается против часовой стрелки относительно оси 39. За счет этого собачка 38 против действия удерживающего магнита 40 поворачивается, и вершина или носик собачки 38 может входить в зацепление с блокирующими зубьями 11. Как только собачка 38 сцепляется с одним из зубьев 11, тормозная колодка 9 удерживается неподвижно, т.е. она не может больше вращаться с барабаном 2 для троса. Начинает действовать трение между тормозной колодкой 9 и барабаном 2 для троса, и барабан 2 для троса может тормозиться до остановки.
Разрушение системы предотвращается, поскольку клиновидный ремень 35, соответственно, свободно проскальзывает, так что он, с одной стороны, может передавать необходимый крутящий момент в шкив 34 клиноременной передачи, который требуется для того, чтобы ходовой носитель 19 фиксатора мог перемещать собачку 38 против действия удерживающего магнита 19. Однако, с другой стороны, предварительное напряжение настолько мало, что клиновидный ремень действуют на шкивы 17 и 34 клиноременной передачи в качестве проскальзывающего сцепления. Целесообразно предусматриваемое для этого приспособление для натяжения ремня для наглядности не изображено.
С помощью пружины 37 предварительного напряжения в соединении с моментом инерции фиксатора 26 можно достигать согласования, которое обеспечивает, что лишь начиная с соответствующего превышения номинальной частоты вращения барабана для троса, защелка 28 фиксатора 26 надежно входит во впадину между двумя зубьями 32. Другими словами, пружина 37 обеспечивает, что небольшие импульсы, которые возникают при прохождении через угол приводного зубчатого колеса 30, уже не приводят к блокированию между фиксатором 26 и приводным зубчатым колесом 31.
Как следует из указанного выше, устройство аварийного торможения согласно изобретению обходится без дополнительного снабжения энергий извне. Оно использует лишь кинетическую и потенциальную энергию, которая заключена в движущемся грузе на крюке.
Таким образом, система работает исправно также тогда, когда пропадает питающее напряжение или выходит из строя блок управления редукторного двигателя 3. Другими словами, обеспечивается разнесенное решение проблемы торможения барабана 2 для троса.
Тросовый привод снабжен устройством аварийного торможения. Устройство аварийного торможения имеет приводимую в движение с помощью барабана для троса группу зубчатых колес. Одно из обоих зубчатых колес считывается считывающим рычагом фиксатора. Другой конец фиксатора взаимодействует с храповым зубчатым колесом группы зубчатых колес. Как только возникает превышение номинальной частоты вращения, фиксатор сцепляется с храповым зубчатым колесом и вызывает поворотное движение носителя, на котором установлен фиксатор. Это поворотное движение применяется для спуска соединенного с барабаном для троса механического тормозного устройства.