CN103303827B - 一种节能卷扬 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种节能卷扬，包括卷扬机构，还包括蓄放能机构和蓄放能控制机构，蓄放能机构包括与卷扬机构中的非旋转部件固接的弹簧固定支承、与卷扬机构中旋转部件固定连接的弹簧牵引支承和至少一组弹簧，弹簧牵引支承和弹簧固定支承均设有用于固定弹簧的滑槽，弹簧一端连接在弹簧固定支承上，另一端连接在弹簧牵引支承上。该发明使用弹簧对起重、升降设备的位能加以利用，并设置蓄放能控制机构，使得位能有序蓄放，达到了减少起重、升降设备电机能耗，并节省设备安装空间的目的。

Description

一种节能卷扬

技术领域

本发明涉及起重、升降设备技术领域，特别涉及一种节能卷扬。

背景技术

在现有技术所公开的起重、升降设备中普遍存在着位能浪费和电机轻空载损耗现象。随着人们节能环保意识的增强，如何合理利用起重、升降设备的位能，降低起重、升降设备能耗，已经成为一个研究热点。

现有技术所公开的节能方法主要分为利用电器、电化学装置进行蓄放能或使用对重曳引装置节能。但是利用电器或电化学方法蓄放能原理复杂、效率不高。利用对重节能受工作空间环境的限制，在绝大多数起重设备中难以实现。在升降电梯中，普遍使用对重曳引装置节能，虽然效果显著可靠，但占用较多的井道建筑空间。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种节能卷扬，以达到高效利用起重、升降设备位能，减少电机能耗，并节省设备安装空间的目的。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种节能卷扬，包括卷扬机构、蓄放能机构和蓄放能控制机构；

所述蓄放能机构包括与所述卷扬机构中的非旋转部件固接的弹簧固定支承、与所述卷扬机构中旋转部件固定连接的弹簧牵引支承和至少一组弹簧，所述弹簧牵引支承和所述弹簧固定支承均设有用于固定所述弹簧的滑槽，所述弹簧一端连接在所述弹簧固定支承上，另一端连接在所述弹簧牵引支承上；

所述蓄放能控制机构包括设置在所述卷扬机构的电机尾轴上的输入齿轮、与所述输入齿轮啮合的齿轮制动螺母，所述齿轮制动螺母设置在螺杆上，所述螺杆穿设在两个轴承座上，所述轴承座内侧壁上均固设有制动盘，与所述齿轮制动螺母的两个侧面组成摩擦制动副，所述轴承座一侧设有带制动调速电机，所述螺杆一端通过联轴器与所述带制动调速电机轴连接。

优选的，所述弹簧为扭转弹簧或拉伸弹簧。

优选的，所述卷扬机构与所述蓄放能机构和所述蓄放能控制机构同轴设置。

优选的，所述卷扬机构与所述蓄放能机构同轴设置，并与所述蓄放能控制机构分轴设置。

优选的，所述卷扬机构与所述蓄放能机构和所述蓄放能控制机构分轴设置。

通过上述技术方案，本发明提供的一种节能卷扬使用弹簧对起重、升降设备的位能加以利用，并设置蓄放能控制机构，使得位能有序蓄放，通过选用不同种类的弹簧和改变机构间的布置方式可广泛适用于各种起重、升降设备，达到了减少起重、升降设备电机能耗，并节省设备安装空间的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明实施例1所公开的一种节能卷扬的结构示意图；

图2为蓄放能控制机构的结构示意图；

图3为本发明实施例2所公开的一种节能卷扬的结构示意图；

图4为本发明实施例3所公开的一种节能卷扬的结构示意图；

图5为本发明实施例4所公开的一种节能卷扬的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1

根据图1，本发明提供了一种节能卷扬，包括卷扬机构2，还包括与卷扬机构同轴设置的蓄放能机构1和蓄放能控制机构3。

所述卷扬机构包括电机2-1、制动器2-2、减速轴承箱2-3、行星减速齿轮副2-4，电机通过装有制动器的旋转轴将动力传递到减速轴承箱进行变速变矩，然后再将动力传递到行星减速齿轮副，由行星减速齿轮副驱动卷筒转动，为减小本发明的体积，减速轴承箱设置在卷扬机构的卷筒内侧。

蓄放能机构包括固设在卷扬机构底座上的弹簧固定支承1-2、与卷扬机构旋转轴固定连接的弹簧牵引支承1-3和五组扭转弹簧1-1，扭转弹簧一端连接在弹簧固定支承的滑槽上，另一端连接在弹簧牵引支承的滑槽上。卷扬机构旋转轴旋转时通过弹簧牵引支承的传动将位能转换为弹性势能存储在扭转弹簧中，反之，扭转弹簧释放弹性势能时也是通过弹簧牵引支承的传动，带动卷扬机构旋转轴旋转。

滑槽设置在弹簧固定支承和弹簧牵引支承上，并有一定活动空间。公知的，扭转弹簧在扭紧蓄能的时候圆周直径会变小。如果将扭转弹簧两端固定，扭紧时弹簧两端直径不变，只有中部直径变小，这就意味着大部分弹性势能集中在了扭转弹簧的中部，会增加扭转弹簧中部的机械损耗。而使用滑槽固定扭转弹簧的两端，可以扭转弹簧扭紧时均匀受力，有利于延长扭转弹簧的使用寿命。

根据图2，蓄放能控制机构包括设置在卷扬机构的电机尾轴上的输入齿轮3-1、与输入齿轮啮合的齿轮制动螺母3-5，齿轮制动螺母设置在螺杆3-4上，螺杆穿设在两个轴承座3-2的轴承内孔中，轴承座内侧壁上均固设有制动盘3-3，与齿轮制动螺母的两个侧面组成摩擦制动副，轴承座一侧设有带制动调速电机，螺杆一端通过联轴器3-6与带制动调速电机3-7轴连接。

卷扬机构的电机工作时，与所述带制动调速电机保持同步旋转。一旦转速相异，齿轮制动螺母即在螺杆上横移，与制动盘接触并自锁制动。通过调整带制动调速电机的转速实现对位能和弹性势能蓄放的限速、调速和制动。

实施例2

根据图3，本发明提供了一种节能卷扬，包括卷扬机构，还包括与所述卷扬机构同轴设置的蓄放能机构，以及与所述卷扬机构分轴设置的蓄放能控制机构3。

所述卷扬机构包括电机2-1、制动器2-2、减速轴承箱2-3、卷扬驱动齿轮2-5，电机通过装有制动器的旋转轴将动力输入到减速轴承箱的高速端进行变速变矩，然后再由减速轴承箱的低速端将动力输出，传递到卷扬驱动齿轮，由卷扬驱动齿轮驱动卷筒转动。

蓄放能机构包括固设在卷扬机构底座上的弹簧固定支承1-2、与卷扬机构旋转轴固定连接的弹簧牵引支承1-3和五组扭转弹簧1-1，扭转弹簧一端连接在弹簧固定支承上，另一端连接在弹簧牵引支承上。卷扬机构旋转轴旋转时通过弹簧牵引支承的传动将位能转换为弹性势能存储在扭转弹簧中，反之，扭转弹簧释放弹性势能时也是通过弹簧牵引支承的传动，带动卷扬机构旋转轴旋转。

实施例3

根据图4，本发明提供了一种节能卷扬，包括卷扬机构，还包括与卷扬机构分轴设置的蓄放能机构和蓄放能控制机构3。

所述卷扬机构包括电机2-1、制动器2-2、减速轴承箱2-3、卷扬驱动齿轮2-5和卷筒2-6，电机通过装有制动器的旋转轴将动力输入到减速轴承箱的高速端进行变速变矩，然后再由减速轴承箱的低速端将动力输出，带动卷扬驱动齿轮驱动卷筒旋转。

蓄放能机构包括与所述卷扬驱动齿轮相啮合的从动齿轮1-4，固设在起重、升降设备底座上的弹簧固定支承1-2、与所述从动齿轮同步旋转的弹簧牵引支承1-3和五组扭转弹簧1-1，扭转弹簧一端连接在弹簧固定支承上，另一端连接在弹簧牵引支承上。弹簧牵引支承固设于与从动齿轮连接的旋转轴上，卷筒旋转时通过弹簧牵引支承的传动将位能转换为弹性势能存储在扭转弹簧中，反之，扭转弹簧释放弹性势能时也是通过弹簧牵引支承的传动，带动卷筒旋转。

实施例4

根据图5，本发明提供了一种节能卷扬，包括卷扬机构、蓄放能机构和蓄放能控制机构3。

卷扬机构包括电机2-1、制动器2-2、减速轴承箱2-3和卷筒2-6，电机通过装有制动器的旋转轴将动力输入到减速轴承箱的高速端进行变速变矩，然后再由减速轴承箱的低速端将动力输出，带动卷筒旋转。

蓄放能机构包括传动滑轮组1-5，平衡滑轮组1-6和六组拉伸弹簧1-7，传动滑轮组包括定滑轮、动滑轮和绕设在定滑轮、动滑轮上的缆绳，缆绳两端均与卷筒连接，弹簧一端固定连接在起重、升降设备的底座上，另一端与动滑轮连接，设置平衡滑轮组可以让拉力均匀分散到各组拉伸弹簧。

卷筒旋转时缆绳会缠绕在卷筒上，随着动滑轮和定滑轮之间的缆绳长度减小，动滑轮会向上位移，拉动拉伸弹簧，将位能转换为弹性势能存储在拉伸弹簧中，反之，拉伸弹簧释放弹性势能时也是通过传动滑轮组的传动，带动卷筒旋转。

其中，弹簧也可以是卷簧。

本发明的节能原理为：

1.将弹簧组蓄能能力P_蓄设计为重物起升所需额定功率P_计的50﹪～45﹪之间，即：0.5P_计≥P_蓄≥0.45P_计。

2.将重物起升所需起升功率P_机折减为P_机的55﹪～60﹪，大于蓄能功率的10﹪左右，以负担增加弹簧组引起的机械损耗和满足电机功率选型富余量。减少起升货物所需功率45﹪左右，是最直接的节能作用。

3.当载荷低于额定起重量50﹪以下或空载下降时，须要开动电机，同时蓄能。因0.55～0.6P_机额定电流≈P_机的空载电流，故在中轻载下降中并没有增加多少电能，而将大部分电能在弹簧组中储蓄。

4.当50﹪以上额定起重量下降时，只需打开制动器和蓄放能控制机构，重物下降并蓄能，不需开启主电机。

5.当额定起重量45﹪以下及空钩上升时，弹性势能释放，只需打开制动器和蓄放能控制机构，不需启动电机。

6.当额定起重量上升时，45﹪的动能由弹簧提供，60﹪的动能由电机提供，超过总额的5﹪为弹簧机械损耗。

7.由于电机功率比额定起重量减少40﹪,且有很多时间（占比约40﹪）不用开电机。因此，总节能可达50﹪左右（市场常规起重机卷扬升降每个动作都须开电机）。

8.增加蓄能弹簧组增加了机构重量，但由于电机功率的减小使减速及机械传动系统同比减小，可较多地弥补蓄能弹簧组增加的自重，同时电器控制系统和配电系统同比减少容量和自重。

本发明提供的一种节能卷扬使用弹簧对起重、升降设备的位能加以利用，并设置蓄放能控制机构，使得位能有序蓄放，通过选用不同种类的弹簧和改变机构间的布置方式可广泛适用于各种起重、升降设备，达到了减少起重、升降设备电机能耗，并节省设备安装空间的目的。

对所公开的一种节能卷扬实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种节能卷扬，其特征在于，包括卷扬机构、蓄放能机构和蓄放能控制机构；

所述蓄放能机构包括与所述卷扬机构中的非旋转部件固接的弹簧固定支承、与所述卷扬机构中旋转部件固定连接的弹簧牵引支承和至少一组弹簧，所述弹簧牵引支承和所述弹簧固定支承均设有用于固定所述弹簧的滑槽，所述弹簧一端连接在所述弹簧固定支承上，另一端连接在所述弹簧牵引支承上；

所述蓄放能控制机构包括设置在所述卷扬机构的电机尾轴上的输入齿轮、与所述输入齿轮啮合的齿轮制动螺母，所述齿轮制动螺母设置在螺杆上，所述螺杆穿设在两个轴承座上，所述轴承座内侧壁上均固设有制动盘，与所述齿轮制动螺母的两个侧面组成摩擦制动副，所述轴承座一侧设有带制动调速电机，所述螺杆一端通过联轴器与所述带制动调速电机轴连接。

2.根据权利要求1所述的一种节能卷扬，其特征在于，所述弹簧为扭转弹簧或拉伸弹簧。

3.根据权利要求1所述的一种节能卷扬，其特征在于，所述卷扬机构与所述蓄放能机构和所述蓄放能控制机构同轴设置。

4.根据权利要求1所述的一种节能卷扬，其特征在于，所述卷扬机构与所述蓄放能机构同轴设置，并与所述蓄放能控制机构分轴设置。

5.根据权利要求1所述的一种节能卷扬，其特征在于，所述卷扬机构与所述蓄放能机构和所述蓄放能控制机构分轴设置。