CN101575072A - 无齿轮传动起重机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无齿轮传动起重机，该起重机采用永磁同步电动机的结构原理，使永磁同步电动机直接与起重机的起升机构、运行机构、变幅机构或回转机构相连接，并根据各机构的输出转速和扭矩的设计要求，实现各机构的起升或下降、运行、变幅和回转；电气控制采用变频调速器再配以PLC或PC机控制；制动器采用盘式制动器。永磁同步电动机可用于桥式起重机、冶金起重机、门式起重机、塔式起重机、门座式起重机、装卸桥、船用起重机中各机械机构的驱动。优点是替代了传统的三相交流电动机带减速机结构，具有结构简单、重量轻、传动平稳、无振动、无噪音、使用寿命长等优点。

Description

无齿轮传动起重机

技术领域

本发明涉及一种工业用起重机，特别是一种采用永磁同步电动机的无齿轮传动起重机。

背景技术

起重机是用来对物料起重、运输、装卸和安装等作业的机械设备，一般由机械、金属结构和电气等三大部分组成，机械方面是指起升、运行、变幅和回转(旋转)等机构，这些机构的工作特点是：电动机联接减速机带动卷筒、车轮(或回转装置)来实现各类机构功能。一般是高转速低扭矩电动机联接减速机，通过一定速比来实现各机构低转速大扭矩，使其作用在卷筒、运行车轮式回(旋)转装置上来实现起升(下降)、运行、变幅和回转(旋转)等各项功能，该种电机带减速机的齿轮传动方式存在着结构复杂、体积大、重量高、传动效率低、噪音高，运行不平稳和维修率高的缺点。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种无齿轮传动起重机，该起重机采用永磁同步电动机的结构原理，使永磁同步电动机直接带动起重机的起升、运行、变幅或回转机构，实现各机构的起升或下降、运行、变幅和回转；替代了传统的三相交流电动机带减速机结构，具有结构简单、重量轻、传动平稳、无振动、无噪音、使用寿命高等优点。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

无齿轮传动起重机，该起重机采用永磁同步电动机的结构原理，使永磁同步电动机直接与起重机的起升机构、运行机构、变幅机构或回转机构相连接，并根据各机构的输出转速和扭矩的设计要求，实现各机构的起升或下降、运行、变幅和回转；电气控制采用变频调速器再配以PLC或PC机控制；制动器采用盘式制动器。

所述的永磁同步电动机用于桥式起重机、冶金起重机、门式起重机、塔式起重机、门座式起重机、装卸桥、船用起重机的起升机构、运行机构、变幅机构、回转机构的驱动。

起升机构和变幅机构的卷筒为永磁同步电动机的定子，卷筒一端与永磁同步电动机转子通过滚动轴承装配连接，另一端与卷筒支撑轴通过滚动轴承装配连接；永磁同步电动机转子与盘式制动钳固定在机架上，盘式制动器的制动盘固定在卷筒的两侧，卷筒支撑轴与盘式制动钳固定在机架上。

起升机构和变幅机构的卷筒装配成永磁同步电动机的转子，永磁同步电动机转子与卷筒一端通过制动盘固定装配连接；永磁同步电动机定子与盘式制动钳固定在机架上；卷筒另一端设有制动盘，制动盘与卷筒支撑轴固定连接，卷筒支撑轴通过滚动轴承与机架相连接，盘式制动钳固定连接在机架上。

运行机构永磁同步电动机定子与车轮轴和制动盘固定连接，车轮轴与端梁装配连接；永磁同步电动机转子与盘式制动钳和端梁固定连接。

运行机构永磁同步电动机转子与车轮轴和制动盘固定连接，车轮轴与端梁装配连接；永磁同步电动机定子与端梁和盘式制动钳固定连接。

回转机构永磁同步电动机定子与制动盘和回转驱动元件固定连接；永磁同步电动机转子与盘式制动钳和回转支撑固定连接，回转驱动元件连接回转装置。

回转机构永磁同步电动机转子与制动盘和回转驱动元件固定连接；永磁同步电动机定子与制动钳和回转支撑固定连接，回转驱动元件连接回转装置。

运行机构可采用集中驱动和分别驱动两种形式：集中驱动采用一个永磁同步电动机通过传动轴连接两个车轮同步运行；分别驱动采用一个变频器控制两个相同规格型号的永磁同步电动机，使其带动两个车轮同步运行。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.采用永磁同步电动机从根本上取消了起重机各机构的减速机(变速箱)，彻底克服齿轮传动的各种弊端；

2.起重机各机构结构简单、体积小、重量轻、传动平稳、效率高且无振动及噪音；

3.由于永磁同步电动机自身特点和采用变频器调速，有利于实现完成自动化和大大降低电能消耗；

4.易实现标准化和模块化；

5.制动更平稳和安全。

6.无磨损、寿命高，基本上实现机构传动免维护；

7.准确计算使用程度和寿命，从根本上保证设备安全；

8.可实现数字控制和故障检测，便于计算机管理。

附图说明

图1是起升机构和变幅机构定子系列的结构示意图；

图2是起升机构和变幅机构转子系列的结构示意图；

图3是无齿轮传动起重机运行机构的定子系列结构示意图；

图4是无齿轮传动起重机运行机构的转子系列结构示意图；

图5是无齿轮传动起重机回转装置的定子系列结构示意图；

图6是无齿轮传动起重机回转装置的转子系列结构示意图。

具体实施方式

本发明无齿轮传动起重机可用于桥式起重机、冶金起重机、门式起重机、塔式起重机、门座式起重机(含港机)、装卸桥、船用起重机等，无齿轮传动起重机中的永磁同步电动机用于上述各种类型起重机的起升机构、运行机构、变幅机构、或回转机构的驱动，彻底改变了传统的起重机通过三相交流电动机连接减速机带动卷筒(或车轮、回转装置)的驱动方式，取消了减速机，实现无齿轮传动。其输出转速低、扭矩大、无振动、无噪音、结构简单、体积小、重量轻、传动效率高、维护工作量少、使用寿命长、节省电能。

具体实施方式叙述如下：

无齿轮传动起重机，该起重机采用永磁同步电动机的结构原理，使永磁同步电动机直接与起重机的起升、运行、变幅或回转机构相连接，并根据各机构的输出转速和扭矩的设计要求，实现各机构的起升或下降、运行、变幅和回转；电气控制采用变频调速器再配以PLC或PC机控制；制动器采用盘式制动器或钳式制动器，制动力矩较大时可用多个盘式制动器或钳式制动器来实现。

采用变频调速器再配以PLC或PC机控制，可实现准确计算各机构工作次数和载荷数量，准确确定起重机各机构工作级别和使用寿命状况，从根本上保证起重机的安全；还可以通过电机转速和电流在PLC或PC机的控制下，测定运行距离、变幅角度、回转角度等数据，起到准确定位和限位器的功能和根据电流控制载荷起到节能及载荷限制器的功能；还可以实现故障检测及计算机远程监控功能。

下面具体介绍无齿轮传动起重机的永磁同步电动机与起重机的起升、运行、变幅、回转机构的连接关系及工作过程。

(一)起升机构和变幅机构，其卷筒为永磁同步电动机的转子或定子，实现相应机构功能，采用盘式制动器制动，实现方式有两种：1)定子系列，即卷筒做为永磁同步电动机的定子，其转子固定不动，定子正反两方向转动；2)转子系列，即卷筒装配成永磁同步电动机的转子，定子固定不动，转子正反两方向转动。具体结构为：

1、定子系列：见图1，起重机卷筒4为永磁同步电动机的定子，卷筒4一端与永磁同步电动机转子3通过滚动轴承6装配连接，另一端与卷筒支撑轴5通过滚动轴承6’装配连接；永磁同步电动机转子3与盘式制动钳2固定在机架1上，制动盘7和制动盘7’固定在卷筒4的两侧，并随着卷筒4转动与停止；卷筒支撑轴5与盘式制动钳2’固定在机架1上。

2、转子系列：见图2，永磁同步电动机转子3与卷筒4一端通过制动盘7固定装配连接，共同转动与停止，永磁同步电动机定子8与盘式制动钳2固定在机架1上；卷筒4另一端设有制动盘7’，制动盘7’与卷筒支撑轴5固定连接，共同转动与停止；卷筒支撑轴5通过滚动轴承6’与机架1相连接，盘式制动钳2’固定连接在机架1上。

(二)运行机构，(含大车和小车)，永磁同步电动机直接与运行机构主动车轮相连接，实现运行功能，采用盘式制动器制动。运行机构永磁同步电动机分为定子系列和转子系列两种形式：

1、定子系列：见图3，永磁同步电动机定子8与车轮轴11和制动盘7固定连接，带动主动车轮9共同转动与停止，车轮轴11与端梁10装配连接，并可以相对转动；永磁同步电动机转子3与盘式制动钳2和端梁10固定连接。

2、转子系列：见图4，永磁同步电动机转子3一端与车轮轴11固定连接，另一端与制动盘7固定连接，带动主动车轮9共同转动与停止，实现运行功能；车轮轴11与端梁10装配连接，并可以相对转动；永磁同步电动机定子8与端梁10和盘式制动钳2固定连接。

运行机构可采用集中驱动和分别驱动两种形式：集中驱动采用一个永磁同步电动机通过传动轴连接两个车轮同步运行，适用于小车运行机构，可节省一个永磁同步电动机；分别驱动采用一个变频器控制两个相同规格型号的永磁同步电动机，使其带动两个车轮同步运行，适用于大车和小车运行机构。

(三)回转机构，永磁同步电动机直接与回转(旋转)机构相连接，实现回转功能，采用盘式制动器制动。回转机构永磁同步电动机分为定子系列和转子系列两种形式：

1、定子系列：见图5，永磁同步电动机定子8一端与制动盘7固定连接，另一端与回转驱动元件12固定连接，共同转动与停止；永磁同步电动机转子3与盘式制动钳2和回转支撑13固定连接，回转驱动元件12带动回转装置14实现回转功能。

2、转子系列：见图6，永磁同步电动机转子3一端与制动盘7固定连接，另一端与回转驱动元件12固定连接，共同转动与停止；永磁同步电动机定子8与制动钳2和回转支撑13固定连接，回转驱动元件12带动回转装置14实现回转功能。

Claims (10)

1、无齿轮传动起重机，其特征在于，该起重机采用永磁同步电动机的结构原理，使永磁同步电动机直接与起重机的起升机构、运行机构、变幅机构或回转机构相连接，并根据各机构的输出转速和扭矩的设计要求，实现各机构的起升或下降、运行、变幅和回转；电气控制采用变频调速器再配以PLC或PC机控制；制动器采用盘式制动器。

2、根据权利要求1所述的无齿轮传动起重机，其特征在于，所述的永磁同步电动机用于桥式起重机、冶金起重机、门式起重机、塔式起重机、门座式起重机、装卸桥、船用起重机的起升机构、运行机构、变幅机构、回转机构的驱动。

3、根据权利要求1所述的无齿轮传动起重机，其特征在于，起升机构和变幅机构的卷筒为永磁同步电动机的定子，卷筒(4)一端与永磁同步电动机转子(3)通过滚动轴承(6)装配连接，另一端与卷筒支撑轴(5)通过滚动轴承(6’)装配连接；永磁同步电动机转子(3)与盘式制动钳(2)固定在机架(1)上，制动盘(7)和制动盘(7’)固定在卷筒(4)的两侧，卷筒支撑轴(5)与盘式制动钳(2’)固定在机架(1)上。

4、根据权利要求1所述的无齿轮传动起重机，其特征在于，起升机构和变幅机构的卷筒装配成永磁同步电动机的转子，永磁同步电动机转子(3)与卷筒(4)一端通过制动盘(7)固定装配连接；永磁同步电动机定子(8)与盘式制动钳(2)固定在机架(1)上；卷筒(4)另一端设有制动盘(7’)，制动盘(7’)与卷筒支撑轴(5)固定连接，卷筒支撑轴(5)通过滚动轴承(6’)与机架(1)相连接，盘式制动钳(2’)固定连接在机架(1)上。

5、根据权利要求1所述的无齿轮传动起重机，其特征在于，运行机构永磁同步电动机定子(8)一端与车轮轴(11)固定连接，另一端与制动盘(7)固定连接，车轮轴(11)与端梁(10)装配连接；永磁同步电动机转子(3)与盘式制动钳(2)和端梁(10)固定连接。

6、根据权利要求1所述的无齿轮传动起重机，其特征在于，运行机构永磁同步电动机转子(3)一端与车轮轴(11)固定连接，另一端与制动盘(7)固定连接，车轮轴(11)与端梁(10)装配连接；永磁同步电动机定子(8)与端梁(10)和盘式制动钳(2)固定连接。

7、根据权利要求1所述的无齿轮传动起重机，其特征在于，回转机构永磁同步电动机定子(8)一端与制动盘(7)固定连接，另一端与回转驱动元件(12)固定连接；永磁同步电动机转子(3)与盘式制动钳(2)和回转支撑(13)固定连接，回转驱动元件(12)连接回转装置(14)。

8、根据权利要求1所述的无齿轮传动起重机，其特征在于，回转机构永磁同步电动机转子(3)一端与制动盘(7)固定连接，另一端与回转驱动元件(12)固定连接；永磁同步电动机定子(8)与制动钳(2)和回转支撑(13)固定连接，回转驱动元件(12)连接回转装置(14)。

9、根据权利要求5或6所述的无齿轮传动起重机，其特征在于，运行机构采用集中驱动形式，采用一个永磁同步电动机通过传动轴连接两个车轮同步运行。

10、根据权利要求5或6所述的无齿轮传动起重机，其特征在于，运行机构采用分别驱动形式，采用一个变频器控制两个相同规格型号的永磁同步电动机，两个相同规格型号的永磁同步电动机带动两个车轮同步运行。

Images