ПРИВОД НАМОТОЧНОГО УСТРОЙСТВА

Полезная модель относится к приводам различных устройств, осуществляющих намотку на катушку гибких нитевидных элементов - тросов, канатов, проволок и т.д., а именно - лебедок, технологических устройств для производства проволок, канатов, веревок и пр.
Известны приводы намоточных устройств, например, грузоподъемных лебедок в виде двигателя, преимущественно асинхронного или внутреннего сгорания, вал которого соединен через механическую передачу с катушкой (барабаном) для намотки на него гибких нитевидных элементов (тросов), причем эта намотка может осуществляться в несколько слоев (см., например. Большой энциклопедический словарь. Политехнический, М, 1998, с.265, статья "Лебедка" и рисунок к ней). При этом барабан может быть выполнен, как гладким, где трос навивается на него в несколько слоев, так и коническим, где трос навивается в специальные углубления, все увеличивающегося диаметра навивки. (см. цитированный выше словарь, с.47, статья "Барабан" и рисунок на с.46).
Вышеупомянутое устройство принято за аналог. Недостатком аналога является жесткость рабочей характеристики двигателя, что вынуждает выбирать привод, исходя из максимального требуемого крутящего момента на барабане, который возникает лишь при максимальном диаметре намотки троса на него. Это приводит либо к резкому увеличению мощности двигателя, либо, при увеличенном передаточном отношении механической передачи, к уменьшению производительности устройства из-за снижения частоты вращения барабана.
Известен привод для намоточных устройств грузоподъемных машин, включающий в качестве механической передачи адаптивный дисковый вариатор конструкции Н.В. Гулиа (компания "Комбарко", Россия), приводящий барабан или катушку для намотки троса через дополнительную механическую передачу или без нее (см. газету "Новости приводной техники", №11(79), ноябрь 2007 г., стр.4, статью "Привод с вариатором для грузоподъемных машин"). Это устройство принято за прототип.
Недостатком устройства-прототипа является наличие спиральной прорези, состоящей из двух ветвей, в кулачковом диске, в котором перемещается ролик, сидящий на оси поворотного рычага (см. рис.2 цитированной статьи). Такая спиральная прорезь необходимая для осуществления свойства адаптивности (самоприспосабливаемости) вариатора при реверсе двигателя, но она понижает чувствительность вариатора к
изменению нагрузки, так как сужает угол перемещения оси поворотного рычага в прорези.
Задачей полезной модели является создание такого привода намоточного устройства, в котором повышена чувствительность адаптивного вариатора к изменению нагрузки при возможности предварительного выбора направления его вращения, а также стопорения его при остановке двигателя.
Указанная задача решается тем, что предложен привод намоточного устройства, включающий двигатель, кинематически соединенный выходным валом с входным валом адаптивного дискового планетарного вариатора, включающего центральные фрикционные диски и сателлиты, зажатые между ними, закрепленные с возможностью вращения на поворотных рычагах на водиле, а также кулачковый диск со спиральными прорезями в нем, в которых помещены ролики, сидящие на осях, связанных с поворотными рычагами, причем кулачковый диск кинематически связан с выходным валом адаптивного вариатора, в свою очередь кинематически связанным с катушкой для намотки гибких элементов, в котором, согласно полезной модели, спиральные прорези в кулачковом диске адаптивного вариатора выполнены по одной ветви спирали на каждый ролик, помещенный в них.
Второй особенностью привода является то, что кулачковый диск выполнен с возможностью соединения с выходным валом в двух положениях с разворотом одного относительно другого на 180 градусов в плоскости, перпендикулярной плоскости вращения диска.
Следующей особенностью привода является то, что между выходным валом вариатора и катушкой установлена самотормозящая передача.
Еще одной особенностью привода является то, что между катушкой и выходным валом вариатора установлен тормоз.
Техническим результатом такого выполнения полезной модели является повышение чувствительности адаптивного вариатора к изменению нагрузки на выходном валу за счет увеличения угла, занимаемого спиральной прорезью, а стало быть угла перемещения ролика-толкателя поворотного рычага. Кроме того, предусмотрена возможность предварительного выбора направления вращения выходного вала вариатора и его торможение при неподвижном двигателе.
Устройство изображено на схемах фиг-1-фиг.3, где на фиг.1 изображена принципиальная схема устройства, на фиг.2,3 вид на кулачковый диск в двух вариантах его установки на выходном валу.
Устройство (фиг.1, 2, 3) состоит из двигателя 1, например, электрического асинхронного, соединенного с входным валом 2 адаптивного вариатора, включающего внешние и внутренние центральные фрикционные диски 3 и 4, из которых внешние диски 3 закреплены на корпусе 5 вариатора, а внутренние диски 4 - на входном валу 2. Фрикционные диски 3 и 4 своей осевой упругостью прижаты к коническим сателлитам 6, закрепленным с возможностью вращения на осях 7 поворотных рычагов 8, в свою очередь закрепленных с возможностью поворота на водиле 9. Ось 7 выполнена в виде кривошипа, в центре которого сидит сателлит 6, а края закреплены в подшипниках водила 9. На одном из боковых краев поворотных рычагов 8 закреплены ролики 10, помещенные в спиральные прорези 11 (фиг.2 и 3) в кулачковом диске 12, кинематически связанном с выходным валом 13 вариатора. Ролики 10 подпружинены пружинами 14 в сторону от центральной оси вращения, то есть они стремятся занять периферийное положение. Выходной вал 13 вариатора кинематически связан, например, механической самотормозящей передачей 15 (волновой, червячной и т.д.) с катушкой 16, на которой навит гибкий нитевидный элемент 17, например, трос. Катушка 16 может быть снабжена тормозом 18 для ее стопорения, вручную или автоматически.
Работа устройства осуществляется следующим образом. От двигателя 1 приводится во вращение вал 2, а от него - внутренние центральные фрикционные диски 4, прижатые и связанные трением с коническими сателлитами 6 и внешними центральными фрикционными дисками 3, сидящими в корпусе 5 вариатора. Сателлиты 6, толкая оси 7, поворотные рычаги 8, сидящие на водиле 9, оказывают давление на ролики 10, сидящие в прорезях 11 кулачковых дисков 12, связанных с выходным валом 13 вариатора. Ролики 10 отжимаются в торцах 11 пружинами 14 на периферию кулачкового диска 12.
В зависимости от направления навивки гибкого нитевидного элемента 17 на катушке 16, крутящий момент, создаваемый на ней через ролики 10, их давлением на внешнюю ветвь прорези 11, кулачковый диск 12, выходной вал вариатора 13, механическую передачу 15, может иметь различные направления - по часовой стрелке (фиг.3) и против нее (фиг.2), где направление крутящего момента показано стрелками. В зависимости от этого, спиральные прорези 11, как минимум, по одной на каждый ролик 10, будут иметь различное направление, представленное на фиг.2 и фиг.3. В технологических и грузоподъемных устройствах это направление крутящего момента обычно задается при проектировании привода. В грузоподъемных устройствах направление крутящего момента на катушке 16 не меняется во время как подъема, так и опускания груза - сила тяжести груза все время стремится размотать трос 17 с катушки 16. В технологических устройствах, например, для намотки проволоки при ее
изготовлении, натяжение проволоки также создает крутящий момент также односторонне направленный.
В случаях, когда направление крутящего момента не соответствует направлению прорези 11, кулачковый диск может быть снят с вала 13, перевернут на 180° и снова надет на него, что вызовет изменение направления прорезей 11. Подобная операция неоднократно производилась на опытном образце вариатора с одной ветвью спиральной прорези 11 на каждый ролик 10.
Выполнение спиральных прорезей 11, как минимум, по одной на каждый ролик 10, повышает угол, охватываемый каждой прорезью, на кулачковом диске 12, а следовательно, и чувствительность адаптивного вариатора к изменению нагрузки на выходном валу вариатора 13.
Для предотвращения аварийных ситуаций механическая передача 15 выполнена в виде самотормозящей (волновой, червячной и т.д.), а катушка 16 снабжена тормозом 18, управляемым вручную или автоматически.