МЕХАНИЗМ ПОДЪЕМА МАЧТЫ
MAST LIFTING MECHANISM

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для подъема и поворота мачты, установленной на транспортном средстве или стационарном объекте.
Прототипом является привод подъема сигнальной мачты, включающий электродвигатель и механический преобразователь движения, связанный с мачтой, причем механический преобразователь движения выполнен в виде автоматического вариатора, кинематически соединенного с передачей «винт-гайка», которая шарнирно соединена с участком, закрепленным на самой сигнальной мачте или на детали с ней связанной [Пат. РФ 74612, МПК B61L 29/08, 2008].
Недостатками прототипа являются:
- сложная конструкция, обусловленная наличием большого количества деталей и узлов, что также ухудшает эксплуатационные характеристики;
- большие массогабаритные характеристики механизма, вызванные наличием передачи «винт-гайка»;
- ограниченные функциональные возможности, связанные с отсутствием возможности вращения мачты вокруг вертикальной оси.
Задачей изобретения является упрощение конструкции, расширение функциональных возможностей и улучшение эксплуатационных характеристик.
Задача решается тем, что в механизме подъема мачты, содержащем привод и тягу, один конец которой подвижно закреплен на мачте, установленной шарнирно на основании, первая часть механизма выполнена, по крайней мере, в виде двух червяков со скрещивающимися взаимно перпендикулярными осями и червячного колеса, которое жестко закреплено на оси первого червяка, размещенного на платформе и взаимодействующего с зубчатым сектором, установленным с возможностью поворота на оси, закрепленной на платформе, и сопряжено с соединенным с первым приводом вторым червяком, установленным соосно с осью поворота платформы и с возможностью вращения в ней, причем второй конец тяги шарнирно закреплен на зубчатом секторе, при этом другая часть механизма выполнена в виде соединенного со вторым приводом третьего червяка, сопряженного с червячным сектором, закрепленным на платформе.
Привод второго червяка выполнен в виде двух сопряженных зубчатых пар, колесо одной из которых соосно скреплено с платформой, а шестерня другой закреплена на втором червяке. Червяк выполнен глобоидным. Червячная передача выполнена самотормозящейся. Червяк намагничен в радиальном направлении. Червячный сектор выполнен заодно с платформой. Основание выполнено в виде червячного колеса и с возможностью поворота вокруг оси третьего червяка. Червячное колесо выполнено заодно с первым червяком.
Указанные отличительные признаки позволяют достичь следующих преимуществ по сравнению с прототипом.
Выполнение первой части механизма, по крайней мере, в виде двух червяков со скрещивающимися взаимно перпендикулярными осями и червячного колеса, которое жестко закреплено на оси первого червяка, размещенного на платформе и взаимодействующего с зубчатым сектором, установленным с возможностью поворота на оси, закрепленной на платформе, и сопряжено с соединенным с первым приводом вторым червяком, установленным соосно с осью поворота платформы и с возможностью вращения в ней, причем второй конец тяги шарнирно закреплен на зубчатом секторе, позволяет размещать двигатели, изменяющие положение мачты, на неподвижном основании. Это упрощает конструкцию, снижает весогабаритные характеристики механизма, а также уменьшает энергопотребление и упрощает управление двигателями, улучшая, тем самым, и эксплуатационные характеристики.
Выполнение второй части механизма в виде соединенного со вторым приводом третьего червяка, сопряженного с червячным сектором, закрепленным на платформе, упрощает конструкцию механизма и позволяет при необходимости осуществлять поворот мачты вокруг оси третьего червяка (по азимуту).
Выполнение привода второго червяка в виде двух сопряженных зубчатых пар, колесо одной из которых соосно скреплено с платформой, а шестерня другой закреплена на втором червяке, дает возможность осуществлять подъем мачты одним двигателем, уменьшая массогабаритные характеристики.
Выполнение червяка глобоидным уменьшает массогабаритные характеристики, так как глобоидный червяк может воспринимать большие нагрузки, а червячное колесо, выполненное заодно с червяком, уменьшает число деталей и узлов механизма, что упрощает его конструкцию.
Выполнение червячной передачи самотормозящейся позволяет автоматически фиксировать мачту в нужном положении после отключения двигателя, что упрощает конструкцию и улучшает эксплуатационные характеристики.
Намагничивание червяка в радиальном направлении позволяет использовать его при необходимости в качестве датчика угла подъема (поворота) мачты, разместив при этом рядом с ним, например, геркон или датчик Холла. Это упрощает конструкцию, повышает ее надежность и расширяет функциональные возможности.
Выполнение червячного сектора заодно с платформой уменьшает число деталей механизма, что упрощает конструкцию.
Выполнение основания в виде червячного колеса и с возможностью поворота вокруг оси третьего червяка упрощает конструкцию механизма и позволяет при необходимости поворачивать мачту вокруг вертикальной оси.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображен механизм подъема мачты. На фиг. 2 изображен разрез А-А механизма. На фиг. 3 изображена схема работы механизма.
Механизм подъема мачты содержит червячное колесо 1, которое жестко закреплено на оси червяка 2, размещенного в опорах 3 платформы 4 и взаимодействующего с зубчатым сектором 5, установленным с возможностью поворота на оси 6, закрепленной на платформе, и сопряжено с червяком 7, установленным соосно с осью поворота платформы и с возможностью вращения в ней. Концы тяги 8 шарнирно закреплены на осях 9, 10, соответственно закрепленных на зубчатом секторе 5 и мачте 11, которая установлена с возможностью поворота на оси 12, укрепленной на основании 13, на котором закреплены опоры 14 червяка 15, соединенного с двигателем (не показан) и сопряженного с платформой, скрепленной с зубчатым колесом 16, сопряженным с шестерней 17, установленной с возможностью вращения на оси 18 основания и скрепленной с колесом 19, которое сопряжено с шестерней 20, выполненной заодно с валом червяка 7, установленным с возможностью вращения во втулке 21, закрепленной в основании, которое может быть выполнено с возможностью поворота вокруг оси червяка 15, например, посредством зубчатого колеса 22.
Механизм подъема мачты работает следующим образом.
Для подъема (опускания) мачты включают двигатель, благодаря чему начинает вращаться червяк 15 и поворачиваться вокруг червяка 7 платформа 4 с колесом 16 и осью 6. В результате тяга 8 приподнимает мачту 11, поворачивая ее вокруг оси 12 (фиг. 1, 2, 3). Одновременно поворачивающееся колесо 16 через шестерню 17, колесо 19 и шестерню 20 вращает червяк 7. Заметим, что червяк 7 может вращаться от отдельного двигателя, тогда надобность в колесах 16, 19 и шестернях 17, 20 отпадает. Вращающийся червяк 7 посредством колеса 1 и червяка 2 будет поворачивать зубчатый сектор 5. В результате этого ось 9 движется по линии, похожей на эпициклоиду (фиг. 3). В начальный момент движения, когда сила веса мачты, действующая на тягу 8, максимальна, из-за малой длины плеча момент сопротивления движению от воздействия тяги 8 на ось 9 будет минимален, что позволяет снизить мощность двигателя. По мере подъема мачты 11 момент сопротивления движению от действия ее силы веса будет уменьшаться, а указанное плечо, наоборот, увеличиваться, что будет способствовать стабилизации величины момента сопротивления движению и увеличению скорости подъема мачты. После достижения мачтой вертикального положения ее при необходимости фиксируют.
Для движения мачты по азимуту поворачивают колесо 22 вокруг оси червяка 15. При этом платформа 4 своими зубьями будет скользить по винтовой поверхности неподвижного червяка 15 (обкатываться вокруг него) и чуть-чуть поворачиваться. Поскольку угол поворота колеса 22 небольшой, а передаточное отношение червяка 15 и платформы, наоборот, большое, то платформа будет практически стоять на месте, не изменяя вертикального положения мачты.
Внедрение изобретения позволит создать простой по конструкции и удобный в эксплуатации механизм, позволяющий применять для развертывания мачты маломощные двигатели, не увеличивая при этом времени ее подъема.