CN103332625B - 一种离合制动装置和包括该装置的卷扬机及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种离合制动装置，其特征在于：离合制动装置（1）包括马达安装座（12）、内齿制动定片（13）、外齿制动动片（14）、超越离合器总成（15）、支承环（16）、压板（17）、弹簧（18）、支承座（19）、环状活塞（20）、橡胶密封圈（21）；同时发明还提供了一种包括该装置的卷扬机及其操作方法；本发明通过超越离合器的设置，防止卷扬机上升或下降过程中溜钩的现象，安全可靠；同时该卷扬机内部创造性地采用环状活塞结构，简化了液压系统零部件的制造工艺，极大地提高了生产效率，降低了生产成本。

Description

一种离合制动装置和包括该装置的卷扬机及其操作方法

技术领域

本发明涉及一种起重设备，尤其涉及一种离合制动装置和包括该离合制动装置的卷扬机及卷扬机操作方法。

背景技术

目前，工程起重机采用的卷扬机均需要动力的驱动来实现机构的起升和下降。卷扬机上通常配置有常闭式制动器，卷扬在进行起升或下降的动作之前，必须先通过液压油压力打开常闭式制动器后，马达才能带动卷扬机运转。在起重上升过程中，当卷扬机停止后再次启动时，如果制动器已经被先导压力打开，而主油路压力还没能驱动马达，由于存在这段时间差，起重物在重力作用下，会出现自行下滑的现象（或称溜钩），非常危险。例如，公开号为CN102328886A，发明名称为“卷扬减速器”的专利，以及公开号为CN101195464A，发明名称为“湿式摩擦片离合器具有空钩下放功能的卷扬机”的专利技术均使用了上述技术方案；

此外，由于卷扬起重起升过程中液压系统的压力非常高，为保护卷扬机的制动器，需要专门配置一个减压阀获得较低的压力来打开制动器，该减压阀使得系统复杂，且该减压阀故障率高，导致卷扬机的故障率明显提高。

基于上述原因，亟需提供一种能够防止上升或下降过程中发生溜钩现象且零件数量少，结构简单，故障量低的离合制动装置和包括该离合制动装置的卷扬机。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够防止上升或下降过程中发生溜钩现象且零件数量少，结构简单，故障量低的离合制动装置和包括该离合制动装置的卷扬机。

本发明的技术方案是提供一种离合制动装置，其特征在于：离合制动装置包括马达安装座、内齿制动定片、外齿制动动片、超越离合器总成、支承环、压板、弹簧、支承座、环状活塞、橡胶密封圈；

其中，马达安装座与支承座通过螺栓固定在一起，超越离合器总成的从动齿轮与内齿制动片啮合在一起，外齿制动定片与马达安装座配合在一起；

弹簧通过压板、支承环将内齿制动定片、外齿制动动片压在一起并无相对运动；

在马达安装座与支承座之间，通过橡胶密封圈形成了一个密封的空腔，支承座上设置的控制油口B和油道C与该密封的空腔连通；

当超越离合器总成也处于锁止状态时，实现离合制动装置的制动；

当外接液压油通过制动器控制油口B、油道C进入该空腔，通过橡胶密封圈、环状活塞推动压板，从而压缩弹簧，使内齿制动定片、外齿制动动片之间相对运动时，实现该离合制动器的制动解除。

进一步地，超越离合器总成包括从动齿轮、挡环、楔形锁定块、动力输入内花键轴、轴用挡圈、孔用挡圈，其中，楔形锁定块放置于从动齿轮的内孔之中，前后两挡环及两轴用挡圈用于固定楔形锁定块的位置；孔用挡圈用于防止输入轴的轴向窜动。

进一步地，当动力输入内花键轴顺时针方向转动时，楔形锁定块处于松动状态，即超越离合器总成处于分离状态；当动力输入内花键轴逆时针方向转动时，超越离合器总成处于锁止状态。

进一步地，橡胶密封圈包括支承环、密封主件、O形圈，其中，支承环设置于橡胶密封圈与环状活塞接触的一侧，支撑环的内表面与马达安装座接触并相对滑动；密封主件与液压油直接接触的一侧开设有槽，槽中设置有O形圈。

进一步地，支承环、密封主件、O形圈均为橡胶材质，且它们的硬度依次降低。

进一步地，本发明提供了一种使用了离合制动装置的卷扬机。

进一步地，该卷扬机还包括：左支架、输入轴、第一轴承、行星减速装置、卷筒、第二轴承、轴承、支承轴、支撑盖，卷筒两端装有第一轴承和第二轴承，行星减速装置置于卷筒内部，并与卷筒通过螺栓安装在一起，离合制动装置与左支架通过螺栓安装在一起并通过第一轴承支承卷筒，支承轴与右支架通过螺栓安装在一起并通过第二轴承支承卷筒，输入轴一端与离合制动装置的动力输入内花键轴连接，另一端与减速装置的齿轮行星齿轮啮合，将马达输入的动力传递到卷筒，驱动其旋转。

进一步地，本发明还提供了一种使用了离合制动装置的卷扬机的操作方法：其特征在于:

步骤1、起升过程：

卷扬机动力起升过程中，马达动力输入内花键轴是沿超越离合器总成的起升方向旋转，超越离合器总成处于分离状态，即动力输入内花键轴相对从动齿轮自由转动，因此无需解除内齿制动定片与外齿制动动片之间的摩擦力；

当卷扬机动力起升过程中马达动力停止时，重物的重力通过卷筒、行星减速装置，输入轴反作用于动力输入内花键轴，使其沿超越离合器总成的下降方向转动，此时动力输入内花键轴会被锁止而无法转动，而此时由于制动部分仍处于闭合状态，重物无法沿下降方向运动；

步骤2、下降过程：

卷扬下降过程中，通过制动器控制油口外接的液压压力将弹簧压缩，解除内齿制动定片与外齿制动动片之间的摩擦力，使超越离合器总成带动内齿制动定片一起沿下降方向转动，从而实现卷扬机的动力下降；

当卷扬机下降过程中马达动力停止，动力输入内花键轴沿下降方向的转动被锁止，制动器控制油口的压力被释放、弹簧在弹力会把外齿制动动片和内齿制动定片压在一起而使动力输入内花键轴无法与从动齿轮相对转动。

本发明的有益效果是：

1）通过超越离合器的设置，防止卷扬机上升或下降过程中溜钩的现象，安全可靠；

2）该卷扬机工作过程中，由于只需在卷扬机下降动作过程中需要打开制动器，上升过程中无需打开制动器，因此，制动片间的摩擦时间减少50%，磨损小，寿命大大增加；

3）该卷扬机内部创造性地采用环状活塞结构，简化了液压系统零部件的制造工艺，极大地提高了生产效率，降低了生产成本。

4）本发明还创造性地使得密封环由三种硬度不同的橡胶材料组合而成，其中，硬度高的部分起到支撑作用，硬度低的部分起到缓冲作用，从而有效降低了密封环在运动过程中的变形，进而保证其工作的精度。

5）将减速机、制动离合装置等均置于卷筒内，充分利用了卷筒内的空间，大大节约了整机的占用空间，使卷扬减速机结构紧凑、造型美观。同时本机的制动离合装置采用常闭式结构，很大程度上提高了减速机的安全性。通过控制制动离合装置的开闭，以满足不同的工作需求。

附图说明

图1是本发明所述卷扬机的结构示意图；

图2是本发明的离合器结构示意图；

图3是本发明所述的超越离合器的示意图；

图4是本发明所述的橡胶密封圈的示意图。

其中，1-离合制动装置，2-左支架，3-输入轴，4-第一轴承，5-行星减速装置，6-卷筒，7-第二轴承，8-右支架，9-支承轴，10-螺栓，11-支撑盖，12-马达安装座，13-内齿制动定片，14-外齿制动动片，15-超越离合器总成，16-支承环，17-压板，18-弹簧，19-支承座，20-环状活塞，21-橡胶密封圈，22-从动齿轮、23-挡环、24-楔形锁定块、25-动力输入内花键轴、26-轴用挡圈、27-孔用挡圈，28-支承环、29-密封主件、30-O形圈、A-马达动力输入接口、B-制动器控制油口、C-油道。

具体实施方式

以下将根据附图1-3和实施例对本发明的技术方案做进一步说明。

如图1所示，本发明所述的卷扬机主要由离合制动装置1、左支架2、输入轴3、第一轴承4、行星减速装置5、卷筒6、第二轴承7、轴承8、支承轴9、螺栓10，支撑盖11等组成。

卷筒6两端装有第一轴承4和第二轴承7，行星减速装置5置于卷筒6内部，并与卷筒6通过螺栓10安装在一起，离合制动装置1与左支架2通过螺栓安装在一起并通过第一第一轴承4支承卷筒6，支承轴9与右支架8通过螺栓安装在一起并通过第二第二轴承7支承卷筒6，输入轴3一端与离合制动装置1的动力输入内花键轴25连接，另一端与减速装置5的齿轮行星齿轮啮合，将马达输入的动力传递到卷筒6，驱动其旋转。

如图2所示，离合制动装置1主要由马达安装座12、内齿制动定片13、外齿制动动片14、超越离合器总成15、支承环16、压板17、弹簧18、支承座19、环状活塞20、橡胶密封圈21等组成。马达安装座12与支承座19通过螺栓固定在一起，超越离合器总成15的从动齿轮22与内齿制动片13啮合在一起，外齿制动定片14与马达安装座12配合在一起。常态情况下，弹簧18通过压板17、支承环16将内齿制动定片13、外齿制动动片14压在一起，制动定片表面具有增大摩擦系数的表面材料，制动动片和制动定片因摩擦力而无法相对运动，如果此时超越离合器总成15也处于锁止状态，则实现了卷扬机的制动；

在马达安装座12与支承座19之间，通过橡胶密封圈21形成了一个密封的空腔，支承座19上设置的控制油口B和油道C与该密封的空腔连通，外接液压油通过制动器控制油口B、油道C进入这个空腔，通过橡胶密封圈21、环状活塞20推动压板17，从而压缩弹簧18，使内齿制动定片13、外齿制动动片14之间的摩擦力解除而能相对运动，实现了卷扬机的制动解除。

如图3所示，超越离合器总成15主要由从动齿轮22、挡环23、楔形锁定块24、动力输入内花键轴25、轴用挡圈26、孔用挡圈27组成。楔形锁定块24放置于从动齿轮22的内孔之中，如图3所示，其倾斜方向与起升方向相反，前后两件挡环23及两件轴用挡圈26用于固定楔形锁定块24的位置；孔用挡圈27用于防止输入轴3的轴向窜动。

当动力输入内花键轴25沿图3所示顺时针方向（起升方向）转动时，楔形锁定块24处于松动状态，动力输入内花键轴25可以相对从动齿轮22自由转动，即超越离合器总成15处于分离状态；但如果动力输入内花键轴25沿图3所示逆时针方向（下降方向）转动，因为从动齿轮22的内孔与动力输入内花键轴25之间的间隙尺寸比楔形锁定块24的长度尺寸小而被楔紧，从而会被锁止，即超越离合器总成15处于锁止状态。

如图4所示，橡胶密封圈21主要由支承环28、密封主件29、O形圈30等组成，均为橡胶材质。其中，支承环28硬度最高，支承环28设置于橡胶密封圈21与环状活塞20接触的一侧，支承环截面为矩形，支承环28的内表面与马达安装座12接触并相对滑动，在整个橡胶密封圈21的运动过程中主要起导向作用，使运动没有卡滞现象；密封主件29起主要密封作用，保证制动器腔体内的密封效果；密封主件29与液压油接触的一侧开设有槽，槽中设置有O形圈，O形圈30装在密封主件29承压面的内部，其硬度最低，最容易变形，当从制动器控制油口进来的压力油进入时，O形圈30硬度最先变形，对主件29也形成挤压，达成加强密封效果的作用。

本发明的卷扬机的工作过程主要是动力起升和动力下降，详述如下：

起升过程：

卷扬机动力起升过程中，外接马达的动力通过动力输入内花键轴25、输入轴3传递到行星减速装置5，通过行星减速装置5降速增扭后驱动卷筒6旋转，实现卷扬机的动力起升。在此过程中，由于动力输入内花键轴25是沿超越离合器总成15的起升方向旋转，超越离合器总成15处于分离状态，即动力输入内花键轴25可以相对从动齿轮22自由转动，所以不需要解除内齿制动定片13与外齿制动动片14之间的摩擦力，即卷扬机在动力起升过程中是不需要打开常闭状态的制动部分的。

如果在起重动力起升过程中将马达动力停止，重物的重力通过卷筒6、行星减速装置5，输入轴3反作用于动力输入内花键轴25，使其沿超越离合器总成15的下降方向转动，此时动力输入内花键轴25会被锁止而无法转动，而此时由于制动部分仍处于闭合状态，重物无法沿下降方向运动，从而起到了防止重物溜钩的安全作用。

下降过程：

卷扬下降过程中，因为动力输入内花键轴25沿下降方向的运动被超越离合器锁止，此时必须需要通过制动器控制油口外接的液压压力将弹簧压缩，解除内齿制动定片13与外齿制动动片14之间的摩擦力，使超越离合器总成15带动内齿制动定片13一起沿下降方向转动，从而实现卷扬机的动力下降。

如果在起重动力下降过程中将马达动力停止，一方面动力输入内花键轴25沿下降方向的转动会被锁止，另一方面因为制动器控制油口的压力被释放、弹簧18在弹力会把动片和定片压在一起而使动力输入内花键轴25无法与从动齿轮22相对转动，起到防止重物溜钩的安全作用。

本发明由于只需要在动力下降过程中打开制动器，而动力下降过程只需要一个较低的压力就可以实现，因而不需要专门配置一个减压阀来获取低的液压力，可直接使用主液压系统中的液压力打开制动器，卷扬机的系统更加简单，故障率大大降低。

尽管已经结合实施例对本发明进行了详细地描述，但是本领域技术人员应当理解地是，本发明并非仅限于特定实施例，相反，在没有超出本申请精神和实质的各种修正，变形和替换都落入到本申请的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种离合制动装置，其特征在于：离合制动装置(1)包括马达安装座(12)、内齿制动定片(13)、外齿制动动片(14)、超越离合器总成(15)、支承环(16)、压板(17)、弹簧(18)、支承座(19)、环状活塞(20)、橡胶密封圈(21)；

其中，马达安装座(12)与支承座(19)通过螺栓固定在一起，超越离合器总成(15)的从动齿轮(22)与内齿制动定片(13)啮合在一起，外齿制动动片(14)与马达安装座(12)配合在一起；

弹簧(18)通过压板(17)、支承环(16)将内齿制动定片(13)、外齿制动动片(14)压在一起并无相对运动；

在马达安装座(12)与支承座(19)之间，通过橡胶密封圈(21)形成了一个密封的空腔，支承座(19)上设置的控制油口B和油道C与该密封的空腔连通；

当超越离合器总成(15)也处于锁止状态时，实现离合制动装置(1)的制动；

当外接液压油通过制动器控制油口B、油道C进入该空腔，通过橡胶密封圈(21)、环状活塞(20)推动压板(17)，从而压缩弹簧(18)，使内齿制动定片(13)、外齿制动动片(14)之间相对运动时，实现该离合制动装置(1)的制动解除；

橡胶密封圈(21)包括支承环(28)、密封主件(29)、O形圈(30)，其中，支承环(28)设置于橡胶密封圈(21)与液压油直接接触的一侧，支承环(28)的内表面与马达安装座(12)接触并相对滑动；密封主件(29)与环状活塞接触的一侧开设有槽，槽中设置有O形圈(30)。

2.根据权利要求1所述的离合制动装置，其特征在于：超越离合器总成(15)包括从动齿轮(22)、挡环(23)、楔形锁定块(24)、动力输入内花键轴(25)、轴用挡圈(26)、孔用挡圈(27)，其中，楔形锁定块(24)放置于从动齿轮(22)的内孔之中，前后两挡环(23)及两轴用挡圈(26)用于固定楔形锁定块(24)的位置；孔用挡圈(27)用于防止输入轴(3)的轴向窜动。

3.根据权利要求2所述的离合制动装置，其特征在于：当动力输入内花键轴(25)顺时针方向转动时，楔形锁定块(24)处于松动状态，即超越离合器总成(15)处于分离状态；当动力输入内花键轴(25)逆时针方向转动时，超越离合器总成(15)处于锁止状态。

4.根据权利要求1所述的离合制动装置，其特征在于：支承环(28)、密封主件(29)、O形圈(30)均为橡胶材质，且它们的硬度依次降低。

5.一种卷扬机，其特征在于，该卷扬机使用了权利要求1-4所述的离合制动装置(1)。

6.根据权利要求5所述的卷扬机，其特征在于：该卷扬机还包括：左支架(2)、输入轴(3)、第一轴承(4)、行星减速装置(5)、卷筒(6)、第二轴承(7)、右支架(8)、支承轴(9)、支撑盖(11)，卷筒(6)两端装有第一轴承(4)和第二轴承(7)，行星减速装置(5)置于卷筒(6)内部，并与卷筒(6)通过螺栓(10)安装在一起，离合制动装置(1)与左支架(2)通过螺栓安装在一起并通过第一轴承(4)支承卷筒(6)，支承轴(9)与右支架(8)通过螺栓安装在一起并通过第二轴承(7)支承卷筒(6)，输入轴(3)一端与离合制动装置(1)的动力输入内花键轴(25)连接，另一端与减速装置(5)的齿轮行星齿轮啮合，将马达输入的动力传递到卷筒(6)，驱动其旋转。

7.一种设置有权利要求1-4所述离合制动装置的卷扬机的操作方法：其特征在于:

步骤1、起升过程：

卷扬机动力起升过程中，马达动力输入内花键轴(25)是沿超越离合器总成(15)的起升方向旋转，超越离合器总成(15)处于分离状态，即动力输入内花键轴(25)相对从动齿轮(22)自由转动，因此无需解除内齿制动定片(13)与外齿制动动片(14)之间的摩擦力；

当卷扬机动力起升过程中马达动力停止时，重物的重力通过卷筒(6、行星减速装置(5)，输入轴(3)反作用于动力输入内花键轴(25)，使其沿超越离合器总成(15)的下降方向转动，此时动力输入内花键轴(25)会被锁止而无法转动，而此时由于制动部分仍处于闭合状态，重物无法沿下降方向运动；

步骤2、下降过程：

卷扬下降过程中，通过制动器控制油口外接的液压压力将弹簧压缩，解除内齿制动定片(13)与外齿制动动片(14)之间的摩擦力，使超越离合器总成(15)带动内齿制动定片(13)一起沿下降方向转动，从而实现卷扬机的动力下降；

当卷扬机下降过程中马达动力停止，动力输入内花键轴(25)沿下降方向的转动被锁止，制动器控制油口的压力被释放、弹簧(18)在弹力会把外齿制动动片(14)和内齿制动定片(13)压在一起而使动力输入内花键轴(25)无法与从动齿轮(22)相对转动。