CN215516476U - 绞磨的机械制动装置自复位结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种绞磨的机械制动装置自复位结构，针对传统绞磨卷扬滚筒制动装置中，由于制动组件属被动复位方式、复位机构比较复杂、复位力传递链较长等原因，在使用中容易出现制动失效的问题，设计了一种绞磨的机械制动装置自复位结构，其原理是利用复位弹簧，替代传统绞磨滚筒制动装置复位机构中结构复杂、并且占用较大空间的联动辅助制动装置，简化了制动组件的复位方式。与现有技术相比较：大幅简化了制动组件的复位机构，提高了制动组件复位的可靠性；制动摩擦片被复位弹簧通过动力输入齿轮主动锁紧，制动组件不依赖卷扬滚筒的转动复位，消除了制动滞后现象；同时可使变速箱体积更小、制造成本更低。

Description

绞磨的机械制动装置自复位结构

技术领域

本实用新型涉及机械传动的绞磨和卷扬机，尤其是涉及一种绞磨的机械制动装置自复位结构。

背景技术

绞磨作为起重、牵引和紧线等作业用途广泛应用于野外施工和航运等领域，起重、牵引和紧线等作业一般都是通过绞磨滚筒卷扬钢丝绳实现，卷扬停止后，为防止卷扬滚筒由于被卷扬物的重力或漂移倒拖产生反转，一般都设计有卷扬滚筒制动装置。

传统绞磨卷扬滚筒制动装置由与动力离合器联动的辅助制动装置、带有摩擦片的制动组件和单向齿爪组件等组成，与本案分析关联较大的是布置在绞磨变速器末端的一套制动组件和单向齿爪组件，图1为零部件图，图2为装配图。左侧动力输入齿轮1联接绞磨动力输入端，右边动力输出齿轮6通过啮合一减速齿轮后联接绞磨卷扬滚筒，与卷扬滚筒同时转动。动力输入齿轮1的内圈与动力输出齿轮6轴是一对左旋螺纹副，两者相对旋转即可锁紧和分离制动摩擦片，当制动摩擦片左2和制动摩擦片右4夹紧单向齿轮3时，制动组件可视为一个整体，由于单向齿轮3被单向齿爪8等套件限制，只能向逆时针方向(即卷扬起重方向)旋转，而不能向顺时针方向即松线方向旋转，因此制动组件被单向锁止，即卷扬滚筒无法反转，并且重力导致动力输出齿轮6反转(即顺时针方向)的趋势为螺纹副对摩擦片的锁紧趋势，即越夹越紧。

由于起重作业对绞磨滚筒制动要求最高，所以本案我们以起重作业为分析对象。为了确保安全，我们认为除主动松线外，对绞磨滚筒来说反向制动状态为常态，所以把制动组件中摩擦片与相关齿轮由分离到锁紧称为复位，锁紧状态为反向制动状态，被认为是制动组件也是制动装置的复位状态。以下是传统绞磨卷扬滚筒制动装置工作过程。

(1)起重工况

如图2，来自前端的驱动力带动动力输入齿轮1逆时针旋转即阅读侧轮齿向上，动力输入齿轮1的内圈与动力输出齿轮6轴上的左旋螺纹副趋向紧固，夹紧摩擦片，至紧固力足够时，由于摩擦力的作用，动力输入齿轮1、单向齿轮3和动力输出齿轮6等同于一体，由于单向齿轮3可以逆时针旋转，动力输出齿轮6带动卷扬滚筒，实现卷扬起重。

起重停止时，被起重物的重力由动力输出齿轮6通过夹紧的摩擦片传递到单向齿轮3，产生顺时针旋转趋势，而单向齿轮3不能顺时针旋转，故此卷扬滚筒处于制动状态。

(2)带载松线工况

如图2，前端的驱动力带动动力输入齿轮1顺时针旋转即阅读侧轮齿向下，动力输入齿轮1的内圈与动力输出齿轮6轴上的左旋螺纹副趋向松开，单向齿轮3与摩擦片分离，此时单向齿轮3不能阻止动力输入齿轮1和动力输出齿轮6转动，由于被起重物体重力形成的顺时针旋转趋势，动力输出齿轮6做顺时针旋转，滚筒做松线运动，被起重物下降。

松线停止时，由前端加载在动力输入齿轮1的驱动力撤除，此时，动力输出齿轮6继续在重力的作用下保持松线旋转，为阻止被起重物继续下降，必须迅速锁紧摩擦片，使制动组件复位。目前一般采用设置另外一套与动力离合器联动的辅助制动装置，在离合器分离，即驱动力撤除的同时，辅助制动装置联结至动力输入齿轮1，通过齿轮间的力传递，去锁止动力输入齿轮1的自由转动，使之与顺时针旋转的动力输出齿轮6间产生一个紧螺纹旋转，即锁止摩擦片方向的旋转，在经过一定角度的旋转后，摩擦片被锁紧，此时，制动组件等同于一体，由于单向齿轮3的阻止，卷扬滚筒被反向制动，被起重物体停止下降。

上述制动过程依赖于被起重物的下滑带动动力输出齿轮6旋转去夹紧制动摩擦片，实现摩擦片的复位，我们把这种复位方式称为被动复位。

(3)松线工况空载

如图2，前端的驱动力带动动力输入齿轮1顺时针旋转即阅读侧轮齿向下，动力输入齿轮1的内圈与动力输出齿轮6轴上的左旋螺纹副趋向松开，单向齿轮3与摩擦片分离，动力输入齿轮1继续顺时针旋转，直至在反螺纹的作用下向左移动至锁紧平面轴承12，此时，动力输入齿轮1经过平面轴承12、锁止螺母11和动力输出齿轮6等同于一体，输出齿轮6做松线方向旋转。空载松线停止时，加载在动力输入齿轮1的驱动力撤除，此时，输出齿轮6不受外力，制动组件中的摩擦片保持在松开状态，在无外力干预的情况下，不会复位。

从以上工作过程可知，传统绞磨滚筒制动装置需设置一套复杂的动力输入齿轮1锁止机构，即与离合器联动的辅助制动装置，在停止带载松线作业时，也就是撤去加载在动力输入齿轮1上驱动力的同时，以辅助制动力去锁止动力输入齿轮1自由转动，使之与由被起重物体重力引起被动反转的动力输出齿轮6之间做紧螺纹转动，通过制动摩擦片锁紧单向齿轮3，复位制动组件，实现绞磨滚筒的反向制动。

这种制动方式存在如下问题：1)需要一套与动力离合器联动的辅助制动装置，用以在动力撤除时锁止动力输入齿轮1，成本较高；2)联动装置和制动装置在减速机中占用较大空间；3)由于这种锁止力需要随动力切换，且力的传递链较长，可靠性变差；4)由于制动需依赖于滚筒一定的转角且不可控，制动时略有滞后和冲击。

实用新型内容

针对传统绞磨滚筒制动装置在使用中容易出现制动失效等问题，设计了一种绞磨制动装置中制动组件的自复位结构，其原理是利用复位弹簧的扭力自动带动动力输入齿轮逆时针旋转，主动锁紧摩擦片，复位制动组件，实现绞磨滚筒制动装置的自动复位和主动复位，具体的，本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

本实用新型通过简化绞磨滚筒制动装置中制动组件复位机构的结构，同时把原来的制动组件被动复位改为主动复位、并且由复位弹簧自动执行，优化了制动组件的复位方式。制动装置自复位结构与原技术的主要区别是在传统绞磨滚筒制动组件上加装了复位弹簧，取代原来复杂并且占用较大空间的与离合器联动的辅助制动装置，即动力输入齿轮锁止机构，其工作过程如下：加装在锁止螺母与动力输入齿轮之间的扭力弹簧为顺时针卷绕，扭力弹簧的预弹力对动力输入齿轮持续施加一个逆时针方向的旋转力，使动力输入齿轮通过内螺纹保持锁紧摩擦片趋势，确保动力输出齿轮处于反向制动状态。

具体的，一种绞磨的机械制动装置自复位结构，包括：

动力输入齿轮和动力输出齿轮，所述动力输出齿轮上设有转轴，所述转轴上设有第一螺纹，所述动力输入齿轮内设有与所述第一螺纹配合的第二螺纹，所述转轴的一端与动力输出齿轮固定，所述动力输入齿轮旋入转轴；

所述动力输入齿轮和动力输出齿轮之间依次设有第一制动摩擦片、单向齿轮和第二制动摩擦片；

锁止螺母，所述锁止螺母固定于转轴上，且位于动力输入齿轮远离动力输出齿轮的一侧；

所述锁止螺母和动力输入齿轮之间设有弹性储力元件，该弹性储力元件的一端连接至锁止螺母，另一端连接至动力输入齿轮，弹性储力元件处于初始状态时，其预弹力对动力输入齿轮持续施加一个紧螺纹旋转力，保持第一制动摩擦片、单向齿轮和第二制动摩擦片在内的制动组件处于锁紧状态，具体为左旋方式。

所述弹性储力元件为复位弹簧。复位弹簧的预扭力保持制动组件处于锁紧状态，仅在主动松线工况可强制打开，结束松线后，复位弹簧自动回弹，锁紧制动组件，使制动装置处于复位状态，绞磨卷扬滚筒被反向锁止。

所述锁止螺母和动力输入齿轮上设有固定复位弹簧的插脚孔，所述复位弹簧的两端设有插脚，两个插脚分别插入两个插脚孔中。

所述转轴上设有第三螺纹，该第三螺纹位于第二螺纹远离动力输出齿轮主体的一端，所述锁止螺母内设有与所述第三螺纹配合的第四螺纹。

所述第三螺纹的螺距小于第一螺纹。

所述转轴上设有衬套，该衬套位于第一制动摩擦片、单向齿轮和第二制动摩擦片与转轴之间。

所述锁止螺母和动力输入齿轮之间设有平面轴承。

所述弹性储力元件套于平面轴承外侧。

所述结构还包括用于限制单向齿轮单向转动的限位机构。

所述限位机构包括单向齿爪、弹簧和单向过渡齿轮，所述弹簧安装于单向齿爪和箱体之间，另一端固定，所述单向过渡齿轮分别与所述单向齿爪和单向齿轮啮合。

起重工况：来自前端的驱动力带动动力输入齿轮逆时针旋转，即阅读侧轮齿向上，动力输入齿轮的内圈与动力输出齿轮轴上的左旋螺纹副趋向紧固，由于复位弹簧已将摩擦片锁紧，制动组件等同于一体，由于单向齿轮可以逆时针旋转，不会阻止动力输入齿轮和动力输出齿轮的逆时针旋转，可实现卷扬起重。起重停止时，动力输入齿轮在复位弹簧的作用下，继续保持锁紧摩擦片趋势，卷扬滚筒处于反向制动状态。

带载松线工况：前端的驱动力带动动力输入齿轮克服摩擦阻力和复位弹簧的扭力，顺时针旋转，即阅读侧轮齿向下，使单向齿轮与摩擦片分离。绞磨滚筒在被起重物体重力带动下做松线运动，被起重物下降。松线停止时，加载在动力输入齿轮的驱动力力撤除，此时，复位弹簧扭力自动带动动力输入齿轮逆时针旋转，主动锁紧摩擦片，制动组件复位，实现对卷扬滚筒的反向制动。

空载松线工况：前端的驱动力带动动力输入齿轮克服摩擦阻力和复位弹簧的扭力，顺时针旋转，使单向齿轮与摩擦片分离，动力输入齿轮继续顺时针旋转，直至在反螺纹的作用下齿轮向左运动至锁紧平面轴承，此时，动力输入齿轮经过平面轴承、锁止螺母与动力输出齿轮等同于一体，动力输入齿轮推动动力输出齿轮做松线运动。松线停止后，加载在动力输入齿轮的驱动力撤除，此时，复位弹簧的扭力自动带动动力输入齿轮逆时针旋转，主动锁紧摩擦片，使制动组件复位，实现卷扬滚筒的反向制动。

由上述工作过程对比可以看出，传统绞磨中滚筒的制动需依赖于被起重物下降，带动动力输出齿轮反向转动，再与经过辅助制动装置强制锁止的动力输入齿轮之间，产生紧螺纹旋转，锁紧摩擦片，使制动组件复位，属于被动复位。本实用新型采用复位弹簧复位，可实现制动组件主动并且自动复位，相对来说，大幅简化了制动组件复位机构的结构，提高了制动组件复位的可靠性。与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：通过设置复位弹簧，因此可以实现在动力输入齿轮失去外部驱动力时驱使动力输入齿轮自动复位靠近动力输出齿轮，从而不需要外界辅助结构，减小设备体积，有效降低成本。

附图说明

图1为传统绞磨滚筒制动组件各零部件示意图

图2为传统绞磨滚筒制动组件装配示意图

图3为本实用新型制动组件各零部件示意图

图4为本实用新型制动组件起重状态和反向制动状态示意图

图5为本实用新型制动组件松线状态示意图

其中：1、动力输入齿轮，2、第一制动摩擦片，3、单向齿轮，4、第二制动摩擦片，5、衬套，6、动力输出齿轮，7、单向齿轮，8、单向齿爪，9、弹簧，10、固定销，11、锁止螺母，12、平面轴承，13、复位弹簧，14、转轴。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

一种绞磨的机械制动装置自复位结构，如图3至图5所示，该结构除了可以应用于绞磨设备以外，也可以应用于类似的卷扬机，在传统绞磨滚筒制动装置的基础上，取消联动辅助制动装置，即动力输入齿轮1强制锁止机构。在传统绞磨滚筒制动组件的锁止螺母11与动力输入齿轮1之间加装一复位弹簧13。加装在锁止螺母11与动力输入齿轮1之间的复位弹簧13为顺时针卷绕，安装时，将动力输入齿轮1逆时针旋转至摩擦片锁紧，先将弹簧左侧插脚插入锁止螺母11上的插脚孔中，将右侧插脚顺时针扭紧复位弹簧方向用力旋转约120°左右，插入动力输入齿轮1左侧面的插脚孔。

此时，复位弹簧13对动力输入齿轮1产生一个持续的扭转预紧力，使动力输入齿轮1锁紧制动摩擦片，保持制动状态。

复位弹簧13必须具有较大的回弹扭力，确保能克服动力输入齿轮1在空载松线工况中与平面轴承12扭紧后的松螺纹阻力。

起重作业：如图4所示，动力输入齿轮1逆时针旋转，在复位弹簧的作用下已将摩擦片锁紧，制动组件等同于一体，由于单向齿轮3允许动力输出齿轮6逆时针旋转，物件被卷扬起重。起重停止时，驱动力撤除，动力输入齿轮1与动力输入端脱离，在复位弹簧13扭力的作用下，继续保持锁紧摩擦片，卷扬滚筒处于制动状态。

起重物件下降：如图5所示，动力输入齿轮1做顺时针旋转，克服摩擦阻力和复位弹簧13扭力，松开摩擦片。绞磨在起重物件重力带动下做松线运动，起重物件下降。松线停止时，加载在动力输入齿轮1的驱动力撤除，此时，动力输入齿轮1与动力输入端脱离，复位弹簧13的扭力自动带动动力输入齿轮1逆时针旋转，主动锁紧摩擦片，复位制动组件，实现对绞磨卷扬滚筒的制动。

空载下降：如图5所示，动力输入齿轮1克服摩擦阻力和复位弹簧13扭力，顺时针旋转，使单向齿轮3与摩擦片分离，动力输入齿轮1继续顺时针旋转，直至在反螺纹的作用下向左移动至锁紧平面轴承12，此时，动力输入齿轮1经过平面轴承12、锁止螺母11与动力输出齿轮6等同于一体，动力输入齿轮1推动动力输出齿轮6做松线运动，即空钩下降。松线停止时，加载在动力输入齿轮1的驱动力撤除，此时，动力输入齿轮1与动力输入端脱离，复位弹簧13的扭力，自动克服动力输入齿轮1和平面轴承12扭紧后的松螺纹阻力，带动动力输入齿轮1逆时针旋转，主动锁紧摩擦片，复位制动组件，实现对绞磨卷扬滚筒的制动。

在一些其他实施例中，复位弹簧13插入锁止螺母11的插脚，也可设计为直接插入转轴14或设置在与转轴14固定的其它部件上，此时，锁止螺母11仅用于锁止和调整动力输入齿轮1转角。

在一些其他实施例中，也可以用除了扭力弹簧以外的类似于压力弹簧、橡胶、气压等其他弹性储力元件替换复位弹簧13，起到类似的效果。

Claims (10)

1.一种绞磨的机械制动装置自复位结构，包括：

动力输入齿轮(1)和动力输出齿轮(6)，所述动力输出齿轮(6)上设有转轴(14)，所述转轴(14)上设有第一螺纹，所述动力输入齿轮(1)内设有与所述第一螺纹配合的第二螺纹，所述转轴(14)的一端与动力输出齿轮(6)固定，所述动力输入齿轮(1)旋入转轴(14)；

所述动力输入齿轮(1)和动力输出齿轮(6)之间依次设有第一制动摩擦片(2)、单向齿轮(3)和第二制动摩擦片(4)；

锁止螺母(11)，所述锁止螺母(11)固定于转轴(14)上，且位于动力输入齿轮(1)远离动力输出齿轮(6)的一侧；

其特征在于，所述锁止螺母(11)和动力输入齿轮(1)之间设有弹性储力元件，该弹性储力元件的一端连接至锁止螺母(11)，另一端连接至动力输入齿轮(1)，弹性储力元件处于初始状态时，其预弹力对动力输入齿轮(1)持续施加一个紧螺纹旋转力，保持第一制动摩擦片(2)、单向齿轮(3)和第二制动摩擦片(4)在内的制动组件处于锁紧状态。

2.根据权利要求1所述的一种绞磨的机械制动装置自复位结构，其特征在于，所述弹性储力元件为复位弹簧(13)。

3.根据权利要求2所述的一种绞磨的机械制动装置自复位结构，其特征在于，所述锁止螺母(11)和动力输入齿轮(1)上设有固定复位弹簧(13)的插脚孔，所述复位弹簧(13)的两端设有插脚，两个插脚分别插入两个插脚孔中。

4.根据权利要求1所述的一种绞磨的机械制动装置自复位结构，其特征在于，所述转轴(14)上设有第三螺纹，该第三螺纹位于第二螺纹远离动力输出齿轮(6)主体的一端，所述锁止螺母(11)内设有与所述第三螺纹配合的第四螺纹。

5.根据权利要求4所述的一种绞磨的机械制动装置自复位结构，其特征在于，所述第三螺纹的螺距小于第一螺纹。

6.根据权利要求1所述的一种绞磨的机械制动装置自复位结构，其特征在于，所述转轴(14)上设有衬套(5)，该衬套(5)位于第一制动摩擦片(2)、单向齿轮(3)和第二制动摩擦片(4)与转轴(14)之间。

7.根据权利要求1所述的一种绞磨的机械制动装置自复位结构，其特征在于，所述锁止螺母(11)和动力输入齿轮(1)之间设有平面轴承(12)。

8.根据权利要求7所述的一种绞磨的机械制动装置自复位结构，其特征在于，所述弹性储力元件套于平面轴承(12)外侧。

9.根据权利要求1所述的一种绞磨的机械制动装置自复位结构，其特征在于，所述结构还包括用于限制单向齿轮(3)单向转动的限位机构。

10.根据权利要求9所述的一种绞磨的机械制动装置自复位结构，其特征在于，所述限位机构包括单向齿爪(8)、弹簧(9)和单向过渡齿轮(7)，所述弹簧(9)安装于单向齿爪(8)和箱体之间，另一端固定，所述单向过渡齿轮(7)分别与所述单向齿爪(8)和单向齿轮(3)啮合。

Images