陶守凯
蓝创起重机械（江苏）有限公司江苏东台
摘要：环链电动葫芦是一种比钢丝绳电动葫芦体积小、质量轻的轻小型起重设备,在工厂、码头、仓储等生产现场应用广泛。环链电动葫芦比钢丝绳电动葫芦结构简单,安装操作方便、可靠性高、适用范围广。我们的环链电动葫芦是在手拉葫芦、钢丝绳电动葫芦的基础之上,设计出的一种更为轻便、实用的LCK系列和LCR系列轻型环链电动葫芦。此优化设计的显著特点在于结构合理和较高的稳定可靠性。
关键词：环链电动葫芦电动葫芦起重设备
1环链电动葫芦是在以国外进口环链电动葫芦为前提的情况下，进行改造升级后所形成的，那么新型电动葫芦主要有以下特点。
1.1采用盘式制动电动机替代手拉葫芦的手拉链部分及制动部分,制动灵敏、准确、可靠。
1.2利用行星齿轮减速器进行减速增矩,行星齿轮减速器传动比大,体积小,质量轻,稳定可靠。
1.3利用转矩限制器防止过载,保护盘式电动机和传动系统不受损坏,也保证起重的稳定可靠。图1是LCR系列环链电动葫芦装配图。
1.4蓝创起重环链电动葫芦的结构和产品类型
环链电动葫芦由电动机、传动机构和链轮组成,与钢丝绳电动葫芦的不同点是把钢丝绳换成了链条,弥补了钢丝绳电动葫芦体积较大、较笨重的缺点。起重量一般为0.5t-35t,起升高度为3～m。
目前,我们公司环链电动葫芦主要有LCR系列环链电动葫芦和LCK系列环链电动葫芦2种，在这两种系列中，也分快慢速环链电动葫芦。快速环链电动葫芦采用盘式制动电动机作为动力,摆线针轮减速器减速增矩。其结构紧凑、体积小、质量轻、效率高、使用方便、制动可靠、维护简单,但容易磨损、制造与装配比较复杂。少齿差减速器环链电动葫芦采用动轴轮系少齿差行星齿轮传动减速机构和由碟形弹簧调整的圆锥面摩擦传动副机构。
2环链电动葫芦的结构设计
2.1传动系统方案设计
LCR系列环链电动葫芦的主要传动结构由以下几部分组成,结构如图2所示。
1)电动机:设有热保护装置,可防止电动机因过热而烧坏。
2)制动器:采用机械式制动器,夹铜丝石棉基摩擦材料,一旦电动机停转,制动器能及稳定地支撑负载。
3)减速器:用于降低转速,变大扭矩,传递动力。
4)限位开关:采用上、下电子限位开关,可防止链条过度旋紧。
5)转矩限制器:可以在超载或过度旋紧时,使电动机空转,防止由于超载或过度旋紧而成电动机和机械传动系统的损坏。
6)吊钩和链条:吊钩采用合金钢锻造而成,并经过严格的热处理工艺,超载时不会断裂，只会缓慢地张开。链条经过热处理后,耐磨性好,耐腐蚀性好,使用寿命长。
2.2齿轮传动的几何参数设计
1)葫芦机体的齿轮传动几何参数设计
标准的环链电动葫芦一般采用螺旋齿轮提供可靠性,并可通过降低齿轮咬合影响及振动而延长寿命。齿轮的特殊设计增强了齿轮的耐用性,并且齿轮由合金钢制成,经过精细热处理,可获得较大强度。
葫芦机体的组件图样如图3所示,其中齿轮传动采用2组对称排列的二级直齿圆柱齿轮传动,Ⅰ级和Ⅱ级齿轮传动具有相同的实际距。
为使齿轮传动平稳,避免因系数小而产生冲击,本系列齿轮的小齿数为4,单对齿轮啮合的系数可达到0.～1.。
由于葫芦机体部分的齿轮传动属低速、重载传动,而小齿轮的齿数仅为4齿,为变大齿轮的承载能力,选用压力角为20°的渐开线圆柱直齿短齿齿轮。齿顶高0.8m,工作高1.6m,顶隙0.3m,齿根圆角半径0.m,单圆弧连接。该部分的齿轮总传动比为i=31/5×23/4=35.65。
2)行星减速器的行星齿轮传动几何参数设计计算
考虑到实际工况,行星减速器的行星齿轮传动几何参数设计计算如表1所示。
表1行星齿轮传动的几何参数设计计算
行星减速器行星轮A行星轮B太阳轮内齿圈
齿数
模数1..
分度圆压力角/(°)
齿顶高系数
全齿高/mm2..62..6
变位系数0...41
精度等级9FHGB-88
2.机体各传动轴的扭矩
起重链条承受的载荷选用Qmax=N,经计算,行星齿轮减速器的各传动轴所受的扭矩如表2所示。
表2各传动轴所受的扭矩代名称扭矩/N·mm
HDHZ五齿长轴
HDHZ连接轴
电动机轴
3.环链电动葫芦的可靠性分析
环链电动葫芦属于轻小型起重工具,它的基本要求是操作简单、传动平稳、稳定可靠。因此,对于这次的改进设计需要进行可靠性分析,以保证其充分的合理性和稳定可靠性。
3.1传动系统的可靠性
环链电动葫芦的传动部分经过验算是有强度保证的。为了防止严重超载造成传动系统损坏,在行星减速器与葫芦机体之间使用转矩限制器。没有超载情况下,转矩限制器在碟形弹簧力的作用下压紧,正常传递扭矩,传动系统稳定可靠,正常起升重物;若严重超载,转矩限制器的摩擦力矩不足以克服起重力矩,转矩限制器打滑,电动机空转,保护传动系统不受损坏,也保证了起重的稳定可靠。
3.2制动系统的可靠性
LCK系列和LCR系列环链电动葫芦的制动系统采用盘式制动电动机制动。盘式制动电动机通电时摩擦片在电磁力的作用下松开,可升降重物;断电时摩擦片在弹簧力的作用下压紧电动机外壳,产生制动力矩,避免重物下滑。制动灵敏、准确、可靠。
3.3起重链条的承载能力
起重链条材料是经过多次验证后选择的,其截面选择经过了严格的设计计算,符合标准ZBJ-89《手拉葫芦》中规定的Z级要求,强度条件和验收标准均能满足使用要求,其稳定系数可达到5倍以上,具有一定的先进性和可靠性。
4.蓝创起重LCK系列和LCR系列环链电动葫芦优化设计其他各方面的要求
1)为确保环链电动葫芦稳定可靠及耐用性,起重链条应采用别强度起重链,并进行表面硬化以防止链条破损及材料。
2)可考虑双刹车系统,结合盘式制动电动机的刹车系统反应快和机械刹车及时可靠地停止机器转动的优点,还需要对刹车系统进行正规的试验。
3)变速传动齿轮应该选择合金钢为材料制成,经严格热处理以获得较高的强度。
4)行星齿轮变速箱应采用油浴润滑,以减少齿面磨损。
5)环链电动葫芦采用电气自动保护,超载时可以减少超载对葫芦造成的损害。
6)由合金钢制成的导链机构再经过的热处理以提高其抗磨损能力,导链机构保证可靠地将链条嵌入到链轮中。
7)此次环链电动葫芦的起升规格设计为单速起升。
8)对于环链电动葫芦,可考虑再增加欠载保护功能,保护盘式制动电动机不受损坏。
5结语
LCK系列和LCR系列环链电动葫芦的设计采用高强度起重链条、T级强度吊钩、耐磨链轮。采用2组片齿轮与五齿短轴组成的齿轮组同时与齿轮啮合工作,增加了传动的可靠性、降低了轮齿载荷、缩小了机体尺寸,使产品具有体积小、质量轻、结构紧凑等优点。采用盘式制动电动机替代传统手拉葫芦的手拉链部分及制动部分,并且利用转矩限制器防止过载,以保持制动装置性能良好。外墙板与罩壳制成一体结构,大大增加葫芦抗跌落碰撞能力。
参考文献
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[2]余满东.刘吉彪.李玉林.轻型环链电动葫芦的结构设计新技术新工艺[9]
[3]张展.机械设计通用手册[M].北京:机械工业出版社..
[4]蓝创起重机械环链电动葫芦选型手册版