CN103910300A - 一种卷扬机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卷扬机构，属于起重机机械技术领域。所述卷扬机构包括液压马达、减速器、卷筒和制动器，该制动器包括逆止器、内摩擦片、外摩擦片、制动器壳体、弹簧和制动油缸；外摩擦片连接在制动器壳体的内壁上；该逆止器包括内花键套和外花键套，内花键套的两端分别与液压马达的输出轴和减速器的输入轴连接，外花键套套设在内花键套上，内花键套和外花键套之间设置有用于使其单方向自由旋转的逆止结构，内摩擦片连接在外花键套的外壁上；制动油缸滑动安装在制动器壳体的内壁上，制动油缸夹设于第一弹簧和外摩擦片之间。本发明通过增设逆止器，起重机起升时，制动器不用打开，避免了起重机空钩起升时，制动器动态摩擦而失效的问题。

Description

一种卷扬机构

技术领域

本发明涉及起重机机械技术领域，特别涉及一种卷扬机构。

背景技术

目前，起重机起升货物主要通过卷扬机构来实现。液压马达、减速器和卷筒共同组成了卷扬机构。具体地，液压马达的动力通过减速器作用在卷筒上，然后通过卷筒的卷入与卷出实现起吊货物的上升与下降。

现有的卷扬机构主要包括两种类型:单输入型和多输入型。单输入型只有单个用于驱动的液压马达，且通常采用内藏式减速器或平行轴减速器；多输入型至少有两个用于驱动的液压马达。在实际应用中，减速器和马达之间还会安装有制动器。

针对液压马达驱动的卷扬机构，其制动器通常为液压启闭多摩擦片式，即制动器的开启与闭合由液压系统主回路的压力来控制。当操纵起升控制手柄起升货物时，主回路（即液压马达控制回路）的压力逐渐升高，当该压力达到设定值以后，制动器就会完全打开。如果主回路压力尚未达到设定值，而是介于零压力值和设定值之间，则制动器的摩擦片就会处于半摩擦半运转的相对运动状态，这样的动态制动状态会使制动器的制动效果迅速减弱，直至失效。通常情况下，这种状态只有在吊钩不吊任何载荷（即空钩）的时候才会出现，这种空钩起升状态在起重机的整个工作循环中占的时间是非常少的，一般也不会持续长时间的空钩起升，因此在常规起重机中，这种设计并不存在问题。

但是，在深海作业的起重机中，特别是主动升沉补偿起重机的应用中，起重机的作业水深高达数千米，即起重机可能会从海底起升，在空钩状态下起升数千米。在这种情况下，制动器的摩擦片就会长达数小时处于动态制动状态，这会导致制动器的摩擦片迅速失效，使起重机的作业处于非常危险的状态。

发明内容

为了解决现有技术中深海作业主动升沉补偿起重机空钩起升动态制动导致制动器磨损而失效和多输入卷扬机构减速器负载不均衡导致减速器过载损坏的问题，本发明实施例提供了一种卷扬机构。所述技术方案如下：

本发明实施例提供了一种卷扬机构，所述卷扬机构包括液压马达、减速器、卷筒和设置在所述液压马达和所述减速器之间的制动器，所述制动器包括逆止器、内摩擦片、外摩擦片、制动器壳体、第一弹簧和制动油缸；

所述制动器壳体与所述液压马达连接，所述外摩擦片连接在所述制动器壳体的内壁上；

所述逆止器包括内花键套和外花键套，所述内花键套的两端分别与所述液压马达的输出轴和所述减速器的输入轴连接，所述外花键套套设在所述内花键套上且所述内花键套与所述外花键套同轴设置，所述内花键套和所述外花键套之间设置有用于使所述内花键套相对于所述外花键套可单方向自由旋转的逆止结构，所述内摩擦片连接在所述外花键套的外壁上；

所述制动油缸滑动安装在所述制动器壳体的内壁上，所述制动油缸夹设于所述第一弹簧和所述外摩擦片之间；

当所述制动油缸通入压力油时，所述内摩擦片和所述外摩擦片相互分离；当所述制动油缸未通入压力油时，所述内摩擦片和所述外摩擦片相互配合，使得所述外花键套相对所述制动器壳体静止。

进一步地，所述逆止结构包括多个第二弹簧和多个滚柱，所述第二弹簧和所述滚柱设于所述外花键套和所述内花键套之间，所述内花键套的外壁上均匀分布有多对凸起和凹槽，所述多对凸起和凹槽交替布置，每个所述凹槽内设有一个所述滚柱，所述第二弹簧连接在所述凸起和所述滚柱之间。

可选地，所述逆止器还包括设在所述内花键套和所述外花键套之间的第一滚动轴承。

可选地，所述制动器还包括设置在所述外花键套与所述制动器壳体之间的第二滚动轴承。

进一步地，所述制动油缸包括缸体、活塞和进油口，所述活塞位于所述缸体内，所述进油口设置所述缸体上。

优选地，所述制动油缸还包括设于所述进油口处的密封件。

进一步地，所述内摩擦片通过花键齿连接在所述外花键套的外壁上。

进一步地，所述外摩擦片通过花键齿连接在所述制动器壳体的内壁上。

可选地，所述卷扬机构为多个液压马达驱动的多输入型卷扬机构或单个液压马达驱动的单输入型卷扬机构。

所述多输入型卷扬机构为载荷量为10吨～5000吨的卷扬机构。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过在卷扬机构的制动器中增设包括内外花键套和逆止结构的逆止器，当起重机处于起升状态（即卷筒卷入）时，由于逆止器可以实现单方向的逆止功能，所以制动器不用打开，避免了深海作业的主动升沉补偿起重机空钩起升数千米时，制动器一直处于动态摩擦的状态而导致失效的问题，满足了深海作业主动升沉补偿起重机的设计要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种卷扬机构的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的卷扬机构的制动器的内部结构示意图；

图3是本发明实施例提供的制动器的侧视结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例

本发明实施例提供了一种卷扬机构，尤其适用于深海作业的主动升沉补偿起重机，参见图1、图2和图3，该卷扬机构包括：液压马达31、减速器32、卷筒（图未示）和设置在液压马达31和减速器32之间的制动器33。制动器33（见图2）包括逆止器11、内摩擦片12、外摩擦片13、制动器壳体14、第一弹簧15和制动油缸16，制动器壳体14与液压马达31连接，外摩擦片13连接在制动器壳体14的内壁上。逆止器11（见图2和图）包括内花键套111和外花键套112，内花键套111的两端分别与液压马达31的输出轴311和减速器32的输入轴321连接，外花键套112套设在内花键套111上且内花键套111与外花键套112同轴设置，内花键套111和外花键套112之间设置有用于使内花键套111相对于外花键套112可单方向自由旋转的逆止结构10，内摩擦片12连接在外花键套112的外壁上。第一弹簧15连接在制动器壳体14的内壁上，制动油缸16滑动连接在制动器壳体14的内壁上，制动油缸16夹设于第一弹簧15和外摩擦片13之间。

当制动油缸16通入压力油时，内摩擦片12和外摩擦片13相互分离；当制动油缸16未通入压力油时，内摩擦片12和外摩擦片13相互配合，使得外花键套112相对制动器壳体14静止。

具体地，内花键套111与液压马达31的输出轴311和减速器32的输入轴321通过花键连接，内花键套111、输出轴311和输入轴321在液压马达31的驱动下可以一起转动。

进一步地，内摩擦片12可以通过花键齿连接在外花键套112的外壁上。外摩擦片13也可以通过花键齿固定在制动器壳体14的内侧壁上。

参见图2，制动油缸16包括缸体161、活塞162和进油口163，活塞162位于缸体161内，进油口163设置缸体161上。实现时，活塞162固定连接在制动器壳体14上。缸体161与第一弹簧15直接接触，缸体16在第一弹簧15弹力的作用下可以向外摩擦片13的方向滑动，而在制动油缸16通入压力油后，缸体161也可以在压力的作用下向第一弹簧15的方向滑动，压缩第一弹簧15，以推开第一弹簧15，使内外摩擦片相互分离。

进一步地，制动油缸16还包括设于进油口163处的密封件19（例如O型密封圈），以防止压力油泄露。实现时，活塞162与缸体161连接的地方也设有密封件。

容易知道，制动器壳体14上与制动器油缸16的进油口163对应的开设有制动油缸进油口17，用于向制动油缸16提供压力油。当通过制动油缸进油口17通入压力油后，制动油缸14工作，推开第一弹簧15后，内摩擦片12和外摩擦片13之间失去正压力，制动力消除。

参见图3，逆止结构10包括多个第二弹簧115和多个滚柱114，第二弹簧115和滚柱114设于外花键套112和内花键套111之间，内花键套112的外壁上均匀分布有多对凸起112a和凹槽112b，多对凸起112a和凹槽112b交替布置，每个凹槽112b内设有一个滚柱114，第二弹簧115连接在凸起112a和滚柱114之间。具体地，凹槽112b的周向表面为一段弧面和一段斜面，第二弹簧115均位于弧面上，且弧面和斜面连接处为凹槽112b的最低点，自然状态下滚柱114处于凹槽112b的最低点。在制动油缸未通入压力油时，内花键套随着输入轴和输出轴一起转动，在第二弹簧被逐渐被拉伸的过程中，滚柱保持静止不动，则沿着内花键套周向上的斜面将卡住滚柱，使内花键套锁住不再转动，进而阻止液压马达的输出轴和减速器的输入轴的转动，从而实现单方向逆止。

在本实施例中，参见图2，逆止器11还可以包括设在内花键套111和外花键套112之间的第一滚动轴承113，用于保持内花键套111外花键套112的相对转动。第一滚动轴承113套设在内花键套111上。

在本实施例中，参见图2，制动器33还可以包括设置在外花键套113与制动器壳体114之间的第二滚动轴承18，用于使外花键套112与制动器壳14体保持相对转动。第二滚动轴承18位于与制动油缸16相对的外摩擦片13的另一侧，具体地，第二滚动轴承18的内圈套设在外花键套上，第二滚动轴承18的外圈直接与制动器壳体114接触。

下面简要介绍卷扬机构工作过程：

当液压马达带动卷筒卷入（即起重机处于起升状态）时，制动油缸内不通入压力油，内摩擦片和外摩擦片相互摩擦，使得外花键套相对制动器壳体静止；马达的输出轴转动，由于逆止器的单向作用，使得内外花键套相对于制动器壳体转动（即内外花键套转动、制动器壳体静止），从而通过内外花键套带动减速器的输入轴转动，也就是说，在制动状态下，减速器的输入轴可随马达的输出轴自由转动。

当液压马达带动卷筒卷出（即起重机处于下降状态）时，压力油通入制动油缸，制动油缸工作推开第一弹簧，内外摩擦片失去正压力，不再相互摩擦，制动力消失，减速器的输入轴可随马达的输出轴自由转动。

在实际应用中，本实施的卷扬机构可以是单个液压马达驱动的单输入型卷扬机构或者多个液压马达驱动的多输入型卷扬机构，尤其适用于载荷量很大的卷扬机构，比如，载荷量为10吨～5000吨的卷扬机构。实际应用中，载荷量比较大的卷扬机构通常会采用多个减速器，每个减速器上都设有本实施中的制动器，则当起重机起升时，制动器不用打开，液压马达的输出轴和减速器的输入轴可以自由转动，可以有效地避免当其中一个减速器上的制动器出现异常发生卡滞，不能正常开启时，由于各个减速器之间受力不均衡使所有的负载加载在该减速器上，而导致该减速器过载而发生损坏的问题。

本发明实施例通过在卷扬机构的制动器中增设包括内外花键套和逆止结构的逆止器，当起重机处于起升状态时，由于逆止器可以实现单方向的逆止功能，所以制动器不用打开，避免了深海作业的主动升沉补偿起重机空钩起升数千米时，制动器一直处于动态摩擦的状态而导致失效的问题，满足了深海作业主动升沉补偿起重机的设计要求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种卷扬机构，所述卷扬机构包括液压马达、减速器、卷筒和设置在所述液压马达和所述减速器之间的制动器，其特征在于，所述制动器包括逆止器、内摩擦片、外摩擦片、制动器壳体、第一弹簧和制动油缸；

所述制动器壳体与所述液压马达连接，所述外摩擦片连接在所述制动器壳体的内壁上；

所述逆止器包括内花键套和外花键套，所述内花键套的两端分别与所述液压马达的输出轴和所述减速器的输入轴连接，所述外花键套套设在所述内花键套上且所述内花键套与所述外花键套同轴设置，所述内花键套和所述外花键套之间设置有用于使所述内花键套相对于所述外花键套可单方向自由旋转的逆止结构，所述内摩擦片连接在所述外花键套的外壁上；

所述制动油缸滑动安装在所述制动器壳体的内壁上，所述制动油缸夹设于所述第一弹簧和所述外摩擦片之间；

当所述制动油缸通入压力油时，所述内摩擦片和所述外摩擦片相互分离；当所述制动油缸未通入压力油时，所述内摩擦片和所述外摩擦片相互配合，使得所述外花键套相对所述制动器壳体静止。

2.根据权利要求1所述的卷扬机构，其特征在于，所述逆止结构包括多个第二弹簧和多个滚柱，所述第二弹簧和所述滚柱设于所述外花键套和所述内花键套之间，所述内花键套的外壁上均匀分布有多对凸起和凹槽，所述多对凸起和凹槽交替布置，每个所述凹槽内设有一个所述滚柱，所述第二弹簧连接在所述凸起和所述滚柱之间。

3.根据权利要求1所述的卷扬机构，其特征在于，所述逆止器还包括设在所述内花键套和所述外花键套之间的第一滚动轴承。

4.根据权利要求1所述的卷扬机构，其特征在于，所述制动器还包括设置在所述外花键套与所述制动器壳体之间的第二滚动轴承。

5.根据权利要求1所述的卷扬机构，其特征在于，所述制动油缸包括缸体、活塞和进油口，所述活塞位于所述缸体内，所述进油口设置所述缸体上。

6.根据权利要求5所述的卷扬机构，其特征在于，所述制动油缸还包括设于所述进油口处的密封件。

7.根据权利要求1-6任一项所述的制动器，其特征在于，所述内摩擦片通过花键齿连接在所述外花键套的外壁上。

8.根据权利要求1-6任一项所述的卷扬机构，其特征在于，所述外摩擦片通过花键齿连接在所述制动器壳体的内壁上。

9.根据权利要求1-6任一项所述的卷扬机构，其特征在于，所述卷扬机构为多个液压马达驱动的多输入型卷扬机构或单个液压马达驱动的单输入型卷扬机构。

10.根据权利要求9所述的卷扬机构，其特征在于，所述多输入型卷扬机构为载荷量为10吨～5000吨的卷扬机构。