起升設(shè)備自鎖式傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及應(yīng)用

姚鴻云

摘? ?要：對(duì)起升設(shè)備而言，其安全性尤為重要，在失去動(dòng)力時(shí)，必須立刻鎖定停機(jī)，不能出現(xiàn)下滑現(xiàn)象。征對(duì)這一情況，研發(fā)一種起升設(shè)備自鎖裝置，它的關(guān)鍵零件有輸入齒輪軸、大齒輪、螺紋圓柱銷(xiāo)、調(diào)節(jié)塊、螺紋軸、剎車(chē)盤(pán)、摩擦片、棘輪、棘爪、扭簧、C型制動(dòng)塊等。它具有安全性高，動(dòng)作響應(yīng)快，機(jī)械效率高，體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：自鎖裝置? 起升設(shè)備? 結(jié)構(gòu)緊湊? 應(yīng)用范圍廣

中圖分類(lèi)號(hào)：U463.2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2020）03（c）-0061-02

1? 技術(shù)背景

目前在起重運(yùn)輸機(jī)械等設(shè)備中，廣泛采用外包塊式制動(dòng)器，通常用彈簧或重錘緊閘，當(dāng)電動(dòng)機(jī)起升時(shí)，通過(guò)與其串聯(lián)的松閘器自動(dòng)松閘，有時(shí)也用人力松閘。這種制動(dòng)器，只能應(yīng)用于電力液壓驅(qū)動(dòng)的起升設(shè)備，并且在故障斷電的情況，重物很難通過(guò)手動(dòng)釋放，安全、平穩(wěn)的降落到地面上;在有些要求防爆或特殊要求的場(chǎng)所，通常使用氣力驅(qū)動(dòng)的起升裝置，當(dāng)氣源因故障切斷時(shí)，處于安全考慮，必須手動(dòng)釋放重物，使其安全、平穩(wěn)的降落到地面上，通常采用自鎖式阿基米德蝸輪蝸桿裝置，但其傳動(dòng)效率很低，自鎖時(shí)僅為0.4～0.45，為解決上述問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一款具有安全性高，動(dòng)作響應(yīng)快，機(jī)械效率高，體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，應(yīng)用范圍廣的自鎖式傳動(dòng)機(jī)構(gòu)[1]。

2? 技術(shù)方案

自鎖式傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用棘輪棘爪配合剎車(chē)盤(pán)調(diào)整塊等部件實(shí)現(xiàn)自鎖。自鎖式傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括上軸承、輸入齒輪軸、大齒輪、螺紋圓柱銷(xiāo)、調(diào)節(jié)塊、螺紋軸、下軸承、平鍵、軸承、剎車(chē)盤(pán)、摩擦片、鉚釘、棘輪、棘爪、扭簧、C型制動(dòng)塊等。C型制動(dòng)塊固定在傳動(dòng)箱體上，棘爪通過(guò)螺栓軸與C型制動(dòng)塊連接，扭簧穿過(guò)螺栓軸，一端卡在棘爪背面，另一端卡在C型制動(dòng)塊的C型槽內(nèi)，扭簧、棘輪與棘輪互相配合，其中扭簧采用不銹鋼，耐腐蝕性強(qiáng);輸入齒輪軸與傳動(dòng)箱體通過(guò)軸承連接，剎車(chē)盤(pán)與螺紋軸通過(guò)平鍵連接;棘輪裝置由棘輪盤(pán)及兩片摩擦片通過(guò)鉚釘鉚接，內(nèi)孔鑲嵌銅合金襯套，其中，摩擦片采用加銅、不含石棉制品的，鉚釘采用銅鉚釘，棘輪裝置的內(nèi)孔套在剎車(chē)盤(pán)上，與剎車(chē)盤(pán)間隙配合;大齒輪通過(guò)矩形螺紋與螺紋軸螺紋連接，并且在大齒輪的右端鉸鉆2個(gè)均布的螺紋孔，用于安裝螺紋圓柱銷(xiāo);調(diào)節(jié)塊根據(jù)2個(gè)螺紋圓柱銷(xiāo)的位置，通過(guò)螺紋軸右端部的正七方形花鍵與其間隙配合，螺紋軸通過(guò)軸承與箱體連接[2]。

3? 結(jié)構(gòu)及工作原理

如圖1和圖2，負(fù)載起升時(shí)，通過(guò)電動(dòng)馬達(dá)、液壓馬達(dá)、氣動(dòng)馬達(dá)或人力轉(zhuǎn)動(dòng)輸入齒輪軸從而帶動(dòng)大齒輪向相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)矩形螺紋傳遞運(yùn)動(dòng)，使大齒輪沿軸向往棘輪裝置方向運(yùn)動(dòng)，從而推動(dòng)棘輪裝置沿軸向同方向直線移動(dòng)，形成大齒輪端面與剎車(chē)盤(pán)端面加緊棘輪裝置。這時(shí)，大齒輪通過(guò)矩形螺紋扣帶動(dòng)螺紋軸向同一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)塊通過(guò)與螺紋軸配合的正七方形花鍵一起轉(zhuǎn)動(dòng)，螺紋圓柱銷(xiāo)與調(diào)節(jié)塊不接觸。這時(shí)，棘爪從棘輪的齒背上滑過(guò)，螺紋軸輸出動(dòng)力帶動(dòng)負(fù)載起升。

負(fù)載起升過(guò)程中，需在中途任意停止時(shí)，螺紋軸在負(fù)載重力作用下向相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)矩形螺紋傳遞運(yùn)動(dòng)，使大齒輪沿軸向往棘輪裝置方向運(yùn)動(dòng)，從而推動(dòng)棘輪裝置沿軸向同方向直線移動(dòng)，形成大齒輪端面與剎車(chē)盤(pán)端面加緊棘輪裝置，這時(shí)，大齒輪的旋轉(zhuǎn)方向發(fā)生改變，朝相反的方向旋轉(zhuǎn)。那么，棘爪鎖定棘輪的齒面上，保證重物不下滑。

負(fù)載下降時(shí)，通過(guò)電動(dòng)馬達(dá)、液壓馬達(dá)、氣動(dòng)馬達(dá)或人力反方向轉(zhuǎn)動(dòng)輸入齒輪軸，從而帶動(dòng)大齒輪朝著與其相反的方向旋轉(zhuǎn)，通過(guò)矩形螺紋傳遞運(yùn)動(dòng)，使大齒輪沿軸向往棘輪裝置相反方向運(yùn)動(dòng)，從而松開(kāi)棘輪裝置，使其與大齒輪端面及剎車(chē)盤(pán)端面產(chǎn)生間隙。當(dāng)間隙達(dá)到設(shè)定距離后，螺紋圓柱銷(xiāo)卡在調(diào)節(jié)塊上，調(diào)節(jié)塊通過(guò)正七方形花鍵把動(dòng)力傳遞給螺紋軸，螺紋軸與大齒輪同方向旋轉(zhuǎn)。這時(shí)，棘爪鎖定在棘輪的齒面上，棘輪裝置在剎車(chē)盤(pán)輪轂外圓面做滑動(dòng)圓周運(yùn)動(dòng)，使重物下降。

負(fù)載下降過(guò)程中，需在中途任意停止時(shí)，重物在重力作用下帶動(dòng)螺紋軸轉(zhuǎn)動(dòng)，大齒輪通過(guò)與矩形螺紋傳遞運(yùn)動(dòng)，使其沿軸向往棘輪裝置方向運(yùn)動(dòng)，從而推動(dòng)棘輪裝置沿軸向同向直線移動(dòng)，形成大齒輪端面與剎車(chē)盤(pán)端面加緊棘輪裝置，螺紋圓柱銷(xiāo)與調(diào)節(jié)塊不接觸。這時(shí)，棘爪鎖定棘輪的齒面上，保證重物不下滑。

由于螺紋圓柱銷(xiāo)承載很大的剪切力，優(yōu)選方式下，大齒輪上的螺紋圓柱銷(xiāo)選用高強(qiáng)度合金鋼，并且進(jìn)行防腐處理，以保證其強(qiáng)度。此外，調(diào)節(jié)塊選用帶兩個(gè)圓弧爪，保證棘輪裝置上的剎車(chē)片因摩擦變薄時(shí)，有足夠的補(bǔ)償間隙。并且，調(diào)整塊內(nèi)孔采用正七方形，便于調(diào)節(jié)其與螺紋圓柱銷(xiāo)最合適的配合位置[3]。

4? 結(jié)語(yǔ)

本自鎖式傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可用于船舶及海洋工程領(lǐng)域甲板機(jī)械起重裝置，工業(yè)、交通、建筑企業(yè)中的起重裝置，可用在電動(dòng)、氣動(dòng)、液壓、人力驅(qū)動(dòng)的起重裝置上，可用于單級(jí)及多級(jí)減速裝置中，是一種簡(jiǎn)便輕巧、經(jīng)濟(jì)有效、安全可靠的高效率自鎖式傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)效率可達(dá)0.9以上。目前已經(jīng)應(yīng)用于船舶甲板機(jī)械起重裝置，有電動(dòng)絞車(chē)，氣動(dòng)絞車(chē)，手動(dòng)絞車(chē)等設(shè)備。

參考文獻(xiàn)

[1] 白成志.無(wú)柱式轎車(chē)舉升器的設(shè)計(jì)[J].新技術(shù)新工藝.2003（2）.

[2] 修玉松，孫紅輪.柔性舉升裝置[J].起重運(yùn)輸機(jī)械.2013（12）.

[3] 劉文學(xué)，智兆華，單根立.基于故障診斷的單缸式舉升裝置模擬試驗(yàn)臺(tái)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].液壓與氣動(dòng)，2011（12）.