機械調速提升絞車的製作方法

2024-02-18 13:35:15 2

專利名稱：機械調速提升絞車的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於絞車領域特別是礦用機械無級調速提升絞車或提升機。
背景技術：
礦用提升絞車必須有調速性能，在煤礦井下和其他有瓦斯煤塵爆炸危險的地點使用，還必須有防爆性能。有些礦用提升絞車採用防爆繞線式電機串防爆電阻調速，這有耗能發熱，防爆電阻數量大，佔地面積大，設備基建投資大等問題。小型礦用提升絞車上大都採用差動行星齒輪傳動(簡稱行星差速器)來解決提升絞車的調速和防爆問題，但都拘泥於原型絞車的總體結構，保留了低效開式齒輪傳動，結構不完善，使用性能不夠理想。全液壓傳動防爆提升絞車調速運行性能好，但低效耗能、運行費用高、造價大。

發明內容
本實用新型所要解決的技術問題是要針對現有技術的不足，提供一種結構簡單、調速性能好、成本低的機械調速提升絞車。
解決本實用新型技術問題所採用的技術方案是該機械調速提升絞車，包括電機(48)、差動行星齒輪傳動裝置、調速閘(49)、調速閘輪(50)、制動閘(53)、捲筒(51)、主軸(52)，差動行星齒輪傳動裝置包括兩級傳動，一級傳動為減速傳動，另一級傳動為差動行星齒輪傳動，差動行星齒輪傳動包括有機座(1)、齒輪軸(2)、中心齒輪(3)、行星齒輪(4)、行星架(5)、內齒輪(6)、內齒輪架(7)、內齒圈(8)、半齒聯軸器(9)、輸出軸(10)、外伸軸(11)，中心齒輪(3)緊固在齒輪軸(2)的端部與行星齒輪(4)嚙合，行星齒輪(4)與固裝在內齒輪架(7)上的內齒輪(6)嚙合，與行星齒輪(4)連為一體的行星架(5)的輸出端緊固著內齒圈(8)，有輸出軸(10)穿過內齒輪架(7)尾部中空的外伸軸(11)，輸出軸(10)的前端固裝有半齒聯軸器(9)，半齒聯軸器(9)與內外齒套(37)、內齒圈(8)構成齒輪聯軸器(12)，外伸軸(11)上固裝有調速閘輪(50)，調速閘輪(50)外緣上有調速閘(49)。減速傳動可以是圓錐齒輪傳動或圓柱齒輪傳動或行星齒輪傳動或三平行軸式圓柱齒輪傳動。差動行星齒輪傳動裝置的兩級傳動可以是第一級減速傳動，第二級差動行星齒輪傳動，也可以是第一級差動行星齒輪傳動，第二級減速傳動本實用新型可根據提升絞車的尺寸規格和使用要求，採用不同的結構。
本機械調速提升絞車具有高效節能，無級調速，結構簡單等特點，既可用於礦井提升，也可用於其它的場合。


以下結合實施例附圖對本實用新型作進一步的詳細描述。
圖1 為本實用新型採用錐齒—行星差速器的手控機械調速提升絞車I的結構原理圖圖2為本實用新型採用柱齒—行星差速器的手控機械調速提升絞車II的結構原理圖圖3為本實用新型採用後柱齒—行星差速器的手控機械調速提升絞車III的結構原理圖圖4為本實用新型採用行星—行星差速器的液控機械調速提升絞車的結構原理圖圖5為本實用新型採用液壓行星差速器的液壓機械調速提升絞車I的結構原理圖圖6為本實用新型採用液壓行星差速器的液壓機械調速提升絞車II的結構原理圖圖7為本實用新型採用液壓行星差速器的液壓機械調速雙筒提升絞車的結構原理圖圖中1—機座2—齒輪軸3—中心齒輪4—行星齒輪5、128—行星架6—內齒輪7、125—內齒輪架8、132—內齒圈9、131—半齒聯軸器10、87、98—輸出軸11、75、105—外伸軸12、66、70、120、150—齒輪聯軸器13—行星軸14—軸錐齒輪15—大錐齒輪16—圓柱齒輪17、41—大齒輪18、74—輸入軸19—小內齒套20—小中心齒輪21—小行星齒輪22—小內齒輪23—小行星軸24—小行星架25—中內齒圈26—內外齒套27—箱體28—軸齒輪29—大齒輪30—大外齒輪31—差動大軸齒輪32—差動大齒輪33—差動軸齒輪95—高或中速油馬達94、108—雙向變量油泵48、62、76、93、83—電機37—內外齒套52、59、80、90、100、140—主軸47—錐齒—行星差速器49、56、77、85、96—調速閘50、57、78、97—調速閘輪51、81、99、107、113—捲筒64—前後內齒輪架53、60、88、82、101、110—制動閘61、91、109—軸承座55—柱齒—行星差速器79—後柱齒—行星齒輪差速器84—行星—行星齒輪差速器92—液壓行星齒輪差速器106、151—低速大扭矩油馬達111—活捲筒112—液動離合器121—三平行軸式圓柱齒輪傳動122—差動行星齒輪傳動123—尾軸124—傳動軸126—調速閘盤具體實施方式
圖1為為本實用新型採用錐齒—行星差速器的手控機械調速提升絞車I的結構原理圖。第一級傳動為圓錐齒輪傳動，第二級傳動為差動行星齒輪傳動。由電機(48)驅動軸錐齒輪(14)，軸錐齒輪(14)與大錐齒輪(15)嚙合，大錐齒輪(15)固裝於齒輪軸(2)上，中心齒輪(3)緊固在齒輪軸(2)的端部與行星齒輪(4)嚙合，行星齒輪(4)與固裝在內齒輪架(7)上的內齒輪(6)嚙合，行星齒輪(4)通過行星軸(13)與行星架(5)組合，與行星齒輪(4)連為一體的行星架(5)的輸出端緊固著內齒圈(8)，有主軸(52)穿過內齒輪架(7)尾部中空的外伸軸(11)，主軸(52)的前端固裝有半齒聯軸器(9)，半齒聯軸器(9)與內外齒套(37)、內齒圈(8)構成齒輪聯軸器(12)。齒輪聯軸器(12)除傳輸轉矩運動外，還使行星架(5)隨機浮動均載。外伸軸(11)上固裝有調速閘輪(50)，調速閘輪(50)外緣有調速閘(49)，主軸(52)上有捲筒(51)，有制動閘(53)對捲筒(51)的啟停進行控制。電機(48)垂直於主軸配置，這樣能保持小的軸向長度便於在井下安裝。礦用提升絞車運行時有四個運動過程，即空載啟動、貨載啟動加速、勻速提升、減速停車。空載啟動之初，主電機(48)通過聯軸器帶動軸錐齒輪(14)轉動，經大錐齒輪(15)減速後，傳動到差動行星齒輪的中心齒輪(3)、行星齒輪(4)和內齒輪(6)，此時調速閘(49)全開，制動閘(53)全閉，內齒輪(6)連同內齒輪架(7)及裝在中空外伸軸(11)上的調速閘輪(50)全速轉動，行星架(5)及主軸(52)不轉，速度為零，行星軸(13)、行星齒輪(4)無周轉運動，行星齒輪機構呈定軸輪系運轉。手控制動閘(53)和調速閘(49)逐步開閉，協調動作，調速閘輪(50)、內齒輪(6)轉速呈無級減速運轉，行星架(5)連同主軸(52)和捲筒(51)呈無級加速運轉，此為貨載啟動加速過程。直到內齒輪(6)最後被閘住不轉，制動閘(53)全開，行星架(5)和主軸(52)、捲筒(51)以最大轉速運轉，差動傳動結束，差動行星齒輪傳動變為普通行星齒輪傳動，此為勻速提升的過程。減速停車過程中，調速閘(49)逐步開啟至全開，制動閘(53)逐步施閘至全閉，內齒輪(6)由零速逐步無級加速到最大速度運轉，行星架(5)轉速及主軸(52)、捲筒(51)轉速由最大減速到零，貨載定位，電機(48)停止轉動。
圖2為本實用新型採用柱齒—行星差速器的手控機械調速提升絞車II的結構原理圖。第一級傳動為圓柱齒輪傳動，即由電機(62)驅動圓柱齒輪(16)，圓柱齒輪(16)與大齒輪(17)嚙合，大齒輪(17)固裝在齒輪軸(2)上。第二級傳動結構為差動行星齒輪傳動，其結構與圖1中所述相同。本實施例中的傳動原理、傳動過程均與圖1中所述相同，只是差動行星齒輪傳動裝置換成柱齒——行星差速器(55)，電機(62)平行於主軸(59)配置，絞車軸向長度加大。
圖3為本實用新型採用後柱齒—行星差速器的手控機械調速提升絞車III的結構原理圖。其結構與圖2中所述結構類似，只是把差動行星齒輪傳動作為一級傳動，圓柱齒輪減速傳動作為二級傳動。圖中，輸入軸(74)裝在電機(76)的軸上。輸入軸(74)與內齒套、中心齒輪(3)左端構成齒輪聯軸器(120)，傳動中心齒輪(3)。外伸軸(75)上裝有調速閘輪(78)。主軸(80)左端支承在行星差速器的後軸孔中，主軸(80)的軸端即是大齒輪(41)，主軸(80)上裝有捲筒(81)。其傳動原理和傳動過程均與圖2相同，這裡不再重述。
由於手控調速制動能力有限，因此只適用於0.6、0.8、1.0米小型提升絞車。制動閘、調速閘可採用帶式閘，也可採用瓦塊閘。
圖4為本實用新型採用行星—行星差速器的液控機械調速提升絞車的結構原理圖。第一級傳動為行星齒輪傳動，裝在電機軸上的輸入軸(18)與小內齒套(19)、小中心齒輪(20)的左端構成齒輪聯軸器，傳動小中心齒輪(20)。小中心齒輪(20)與小行星齒輪(21)嚙合，小行星齒輪(21)與小內齒輪(22)嚙合，小內齒輪(22)固定在箱體(27)上。小行星架(24)與中內齒圈(25)連在一起，中內齒圈(25)通過內外齒套(26)與中心齒輪(3)的左端構成齒輪聯軸器，傳動中心齒輪(3)。第一級行星傳動的箱體(27)是用法蘭與第二級傳動的機座(1)等徑連接，第二級傳動為差動行星齒輪傳動，基本結構與圖1所述相同，但輸出軸(87)左端的半齒聯軸器(131)與內齒圈(132)直連傳動，輸出軸(87)的右端與主軸(90)組成齒輪聯軸器(150)。本實施例中的調速閘(85)採用液壓調速閘。與通用液壓制動閘不同，液壓調速閘是常開閘，由彈簧或重錘開閘，液壓施閘，當絞車運行時施閘，停車時開閘。液壓制動閘、調速閘參與調速控制，其液控系統具有調壓性能，按無級調速進程需要調控制動調速力矩。選用時要採用適當的閘面材質，儘量加大閘面面積確保施閘時的閘面摩擦發熱不會產生火星。本絞車除了第一級傳動採用行星齒輪減速傳動外，其運行原理、傳動過程均與手控機械調速提升絞車相同。
液壓調速閘(85)和制動閘(88)可以採用液壓盤形閘，也可採用液控瓦塊閘。
這種結構的絞車適用於1.2、1.6米的礦用提升絞車和2米以上的所有提升機。
圖5為本實用新型採用液壓行星差速器的液壓機械調速提升絞車I的結構原理圖。液壓行星差速器包括三平行軸式圓柱齒輪傳動，差動行星齒輪傳動和差動傳動三部分。其減速傳動為三平行軸式圓柱齒輪傳動，大齒輪(29)及其兩側的軸齒輪(28)簡支在機座的軸承孔中，互相嚙合傳動，大齒輪(29)的軸端是中心齒輪(3)。內齒輪(6)外固裝有大外齒輪(30)，大外齒輪(30)與差動大軸齒輪(31)嚙合，差動大齒輪(32)與差動大軸齒輪(31)在同一軸上，差動大齒輪(32)與差動軸齒輪(33)嚙合。高速油馬達(95)與差動軸齒輪(33)用聯軸器連接，調控內齒輪(6)的轉速，實現差動傳動變速。電機(93)驅動大齒輪(29)一側的軸齒輪(28)，另一側的軸齒輪(28)驅動雙向變量油泵(94)，雙向變量油泵(94)與高速油馬達(95)組成閉式循環系統，實行容積調速。第二級傳動為差動行星齒輪傳動，其結構與圖1所述基本相同，只是內齒輪(6)由前後內齒輪架(64)筒支在機座(1)的軸孔中。液壓行星差速器(92)中的輸出軸(98)與主軸(100)通過齒輪聯軸器(66)連接在一起。啟動時，電機(93)帶動軸齒輪(28)轉動，經大齒輪(29)減速後，傳動到中心齒輪(3)，再傳動到內齒輪(6)，內齒輪(6)全速轉動，與內齒輪(6)固結為一體的大外齒輪(30)跟著轉動，傳動高速油馬達(95)運轉，因高速油馬達(95)與雙向變量油泵(94)組成閉式循環系統，高速油馬達(95)輸出高壓油，注入雙向變量油泵(94)，使雙向變量油泵(94)以高速油馬達工況運轉，反傳給大齒輪(29)，形成逆向傳動，功率反饋。操控雙向變量油泵(94)的變量手柄，逐步無級地減小雙向變量油泵(94)和高速油馬達(95)間的循環油量，與此協調，使制動閘(101)逐步開啟，當垂直下放時，內齒輪(6)逐步無級減速，輸出軸(98)連同主軸(100)、捲筒(99)及負載由零速啟動，無級加速。內齒輪(6)連同高速油馬達(95)由最大速度無級減速到零，調速閘(96)施閘，內齒輪(6)停轉，差動傳動停止，差動行星齒輪傳動變成普通行星齒輪減速傳動，系統由電機(93)拖動進入勻速高效運行階段，與普通電動絞車無異。此時雙向變量油泵(94)旁通以微量油流空轉。在減速停車階段，操控雙向變量油泵(94)的變量手柄，使其輸出高壓油注入高速油馬達(95)，雙向變量油泵(94)的輸油量由零逐步無級加大，高速油馬達(95)連同內齒輪(6)由零速啟動，同時使調速閘(96)全開，內齒輪(6)逐步無級加速到最大速度運轉，行星架(5)轉速由額定轉速逐步無級減速到零。絞車貨載準確定位，制動閘(96)施閘，在貨載過卷時，使雙向變量油泵(94)加大供油，使高速油馬達(95)微量超速運轉，實現貨載的反向微拖動。故此種液壓機械調速提升機可實現貨載的正反向微拖動，從而省出大型主井提升機的微拖動裝置。本液壓機械調速提升絞車的液壓調速系統只是在加、減速段運行，故此種結構的絞車兼有全液壓提升機和電動絞車的優點。
圖6為本實用新型採用液壓行星差速器的液壓機械調速提升絞車II的結構原理圖。本實施例中，差速行星齒輪傳動裝置的兩級傳動分開配置，減速傳動即三平行軸式圓柱齒輪傳動(121)置於主軸(140)的一端，差動行星齒輪傳動(122)置於捲筒(107)的另一端，兩者通過傳動軸(124)連接，行星架(128)左端與捲筒(107)固結在一起，其右端有尾軸(123)，尾軸(123)支承於軸承座(109)內，故行星架構成捲筒(107)的右半軸。內齒輪架(125)的外緣有調速閘盤(126)，內齒輪架(125)的外伸軸(105)與低速大扭矩油馬達(106)相連。低速大扭矩油馬達(106)傳動內齒輪架(125)及內齒輪。捲筒(107)左端用中空的左半軸支承在三平行軸圓柱齒輪傳動部分(121)右端的軸孔中。低速大扭矩油馬達(106)與雙向變量油泵(108)組成閉式循環系統，雙向變量油泵(108)設旁通迴路。此種調速傳動裝置也可實現貨載的正反向微拖動，其傳動原理和傳動過程均與圖5所述相同。
圖7為本實用新型採用液壓行星差速器的液壓機械調速雙筒提升絞車的結構原理圖。此種結構的絞車結構與圖6中類似，只是在捲筒(113)左端增設一活卷簡(111)。當捲筒(113)向上提升貨載時，活捲筒(111)向下運送貨載；當捲筒(113)向下運送貨載時，活捲筒(111)向上提升貨載，其傳動效果正好相反。捲筒(113)和活捲筒(111)之間有液動離合器(112)，當向上提升和向下傳動的位置不協調時，可制動活捲筒(111)，通油使液動離合器(112)離合，微動捲筒(113)調繩直至傳送位置準確。此種調速傳動裝置可實現貨載的正反向微拖動。本實施例中的傳動原理和傳動過程均與圖5所述相同。
液壓機械調速提升絞車實質上是用液壓機械無級調速系統取代防爆電器調速裝置用於煤礦井下主井提升，與全液壓提升絞車相比，有高效、節能、運行費用低等優點。
權利要求1.一種機械調速提升絞車，包括電機(48)、差動行星齒輪傳動裝置、調速閘(49)、調速閘輪(50)、制動閘(53)、捲筒(51)、主軸(52)，其特徵在於差動行星齒輪傳動裝置包括兩級傳動，一級是減速傳動，另一級是差動行星齒輪傳動，差動行星齒輪傳動包括有機座(1)、齒輪軸(2)、中心齒輪(3)、行星齒輪(4)、行星架(5)、內齒輪(6)、內齒輪架(7)、內齒圈(8)、半齒聯軸器(9)、輸出軸(10)、外伸軸(11)，中心齒輪(3)緊固在齒輪軸(2)的端部與行星齒輪(4)嚙合，行星齒輪(4)與固裝在內齒輪架(7)上的內齒輪(6)嚙合，與行星齒輪(4)連為一體的行星架(5)的輸出端緊固著內齒圈(8)，有輸出軸(10)穿過內齒輪架(7)尾部中空的外伸軸(11)，輸出軸(10)的前端固裝有半齒聯軸器(9)，半齒聯軸器(9)、內齒圈(8)與內外齒套(37)構成齒輪聯軸器(12)，外伸軸(11)上固裝有調速閘輪(50)，調速閘輪(50)外緣有調速閘(49)。
2.根據權利要求1所述的機械調速提升絞車，其特徵在於差動行星齒輪傳動裝置的減速傳動可以是圓錐齒輪傳動，其中軸錐齒輪(14)與大錐齒輪(15)嚙合，大錐齒輪(15)固裝於齒輪軸上，中心齒輪(3)緊固在齒輪軸(2)的端部。
3.根據權利要求1所述的機械調速提升絞車，其特徵在於差動行星齒輪傳動裝置的減速傳動可以是圓柱齒輪傳動，其中圓柱齒輪(16)與大齒輪(17)嚙合，大齒輪(17)固裝在齒輪軸(2)上。
4.根據權利要求1所述的機械調速提升絞車，其特徵在於差動行星齒輪傳動裝置的減速傳動可以是行星齒輪傳動，裝在電機軸上的輸入軸(18)與小內齒套(19)、小中心齒輪(20)的左端構成齒輪聯軸器，傳動小中心齒輪(20)，小中心齒輪(20)與小行星齒輪(21)嚙合，小行星齒輪(21)與小內齒輪(22)嚙合，小內齒輪(22)固定在箱體(27)上，小行星架(24)與中內齒圈(25)連在一起，中內齒圈(25)通過內外齒套(26)與中心齒輪(3)的左端構成齒輪聯軸器，傳動中心齒輪(3)。
5.根據權利要求1所述的機械調速提升絞車，其特徵在於差動行星齒輪傳動裝置的減速傳動可以是三平行軸式圓柱齒輪傳動，大齒輪(29)與兩側的軸齒輪(28)互相嚙合，大齒輪(29)的軸端是中心齒輪(3)，內齒輪(6)外固裝有大外齒輪(30)，大外齒輪(30)與差動大軸齒輪(31)嚙合，差動大齒輪(32)與差動大軸齒輪(31)在同一軸上，差動大齒輪(32)與差動軸齒輪(33)嚙合，高或中速油馬達(34)與差動軸齒輪(33)連接，電機(93)驅動大齒輪(29)一側的軸齒輪(28)，另一側的軸齒輪(28)驅動雙向變量油泵(35)，雙向變量油泵(35)與高或中速油馬達(34)組成閉式循環系統，雙向變量油泵(35)設旁通油路。
6.根據權利要求1所述的機械調速提升絞車，其特徵在於差速行星齒輪傳動裝置的兩級傳動可分開配置，減速傳動(121)可置於主軸(140)的一端，差動行星齒輪傳動(122)置於捲筒(107)的另一端，兩者通過傳動軸(124)連接，行星架(128)左端與捲筒(107)固結，其右端有尾軸(123)，內齒輪架(125)的外緣有調速閘盤(126)，內齒輪架(125)的外伸軸(105)與低速大扭矩油馬達(106)相連。
7.根據權利要求1所述的機械調速提升絞車，其特徵在於差動行星齒輪傳動裝置的兩級傳動可以是第一級減速傳動，第二級差動行星齒輪傳動，也可以是第一級差動行星齒輪傳動，第二級減速傳動。
專利摘要本實用新型涉及一種機械無級調速提升絞車或提升機。該機械調速提升絞車的差動行星齒輪傳動裝置包括兩級傳動，即減速傳動和差動行星齒輪傳動。減速傳動可以是圓錐齒輪傳動或圓柱齒輪傳動或行星齒輪傳動或三平行軸式圓柱齒輪傳動，差動行星齒輪傳動和減速傳動可以合為一體，也可分開配置，當它們合為一體時，其位置可以互相調換。本實用新型有手控、液控、液壓機械調速三種結構。配防爆電機和防爆電控可用於煤礦井下和其它有防爆要求的場合。本實用新型結構簡單、有無級調速和防爆性能、成本低，且高效節能，既可用於礦井提升，也可用於其它場合。
文檔編號B66D1/02GK2682053SQ20032012404
公開日2005年3月2日 申請日期2003年12月23日 優先權日2003年12月23日
發明者石世清, 石紅 申請人:石世清, 石紅