Принцип действия
Лебедка с микроприводом и планетарной муфтой (рис. 4) имеет две скорости подъема: основную vПmax и установочную vПmin. Барабан вращается от главного двигателя D1 через редуктор Р1 или от вспомогательного двигателя D2, который соединен с валом главного двигателя посредством зубчатого или червячного редуктора Р2, зубчатой муфты МЗ и планетарной муфты. Каждый двигатель имеет свой тормоз (Т1,Т2). Тормоз Т3 установлен на обойме планетарной муфты.
При работе главного двигателя тормоз Т2 замкнут, Т1 и Т3 разомкнуты. Центральное колесо а неподвижно, сателлиты d и обойма b обкатываются вокруг него. При работе двигателя D2 тормоз Т3 замкнут, Т1 и Т2 разомкнуты. Центральное колесо приводит в движение сателлиты d, которые обкатываются по неподвижной обойме b. Водило h вращает двигатель D1 с уменьшенной скоростью.
Рис. 4. Двухскоростная лебедка с микроприводом
Если вместо планетарной муфты сделать прямое соединение редуктора Р2 с двигателем D1, то при работе двигателя D2 можно было получить малую скорость; при работе двигателя D1 груз имел бы большую скорость, но вращаемый двигателем D1 редуктор Р2, передаточное число которого не менее 40, вращал бы ротор двигателя D2 с недопустимой скоростью, что привело бы к его разрушению под действием центробежных сил. Планетарная муфта допускает вращение главного двигателя при неподвижном вспомогательном.
На рис.5 показана конструкция цилиндрической планетарной муфты АО”Подъемтрансмаш”. Водило 4 насажено на вал 5 главного двигателя. Обойма с тормозным шкивом 1 опирается на водило через подшипники 2,3. Подшипники 8,10 центрального вала-шестерни 9 закреплены в водиле 4. На обращенных один к другому торцах гайки 6 и вкладыша 7 имеются шлицы, которыми гайка 6 фиксируется от самоотвинчивания.
Определение мощности двигателей, момента тормоза и параметров передач
Число сателлитов t в цилиндрических планетарных муфтах берется не менее двух для уравновешенности вращающихся масс. Обычно t=2...3. Наиболее компактны конструкции при трех сателлитах. При t>3 затруднено выравнивание нагрузки между сателлитами; центральное колесо приходится делать самоустанавливающимся, опирающимся только на зубья сателлитов. При проектировании планетарных передач надо обеспечить зазор между сателлитами. Сумма чисел зубьев центрального колеса и обоймы должна быть кратна числу сателлитов (условие сборки).
Рис. 5. Планетарная муфта
Расчет на выносливость ведут в предположении о равномерном загружении сателлитов, а расчет на прочность – с учетом перегрузки, возможной, если один из сателлитов не работает из-за неточностей сборки. При назначении допускаемых напряжений для расчета на выносливость поверхностей зубьев надо принять условную частоту вращения центрального колеса nусл=tna, где nа – фактическая частота вращения; этим учитывают, что зуб центрального колеса за один его оборот входит в зацепление с t сателлитами.
При равномерном нагружении всех сателлитов, отстоящих друг от друга на угол 2p/t, окружные и радиальные усилия на центральном колесе, обойме или водиле уравновешены, и их подшипники не испытывают нагрузок от усилий в зацеплениях. Поэтому давления на подшипники находят в предположении о том, что один сателлит не работает.
Мощность главного двигателя D1 при подъеме груза весом G определяют по формуле: N1=GvПmax /h1, вспомогательного D2-N2=Gvпmin /h2, причем к.п.д. h1 ¹ h2. Передаточное число лебедки при основной скорости u1=uрд1 , при установочной скорости u2=uрд2uпмuрд1, где uрд1 и uрд2 передаточные числа редукторов Р1 и Р2, uпм – передаточное число планетарной муфты от центрального колеса а к водилу h (рис. 3) при неподвижной обойме b; uпм=|ubah|, где |ubah| определяется по выражению (3).
Рассмотрим равновесие окружных сил в планетарной муфте при движении с установочной скоростью vПmin и закрытом тормозе Т3 (ри с. 4, 6 , а, б), заменив действия соединенных с ней элементов моментами М1 и М2, действующими на валах, соединяющих соответственно двигатель D1 с водилом h (см. рис. 4) и редуктор Р2 с центральным колесом а. Направления моментов и окружных усилий при подъеме и спуске одинаково.
Момент М2 на центральном колесе а (рис. 4, 6, в) уравновешен силами F со стороны сателлитов (при равномерном распределении нагрузки между сателлитами значения сил F равны между собой). Окружное усилие, действующее на каждый сателлит (рис. 4, 6, г) со стороны центрального колеса, численно равно F и противоположно окружной силе центрального колеса.
Рис. 6. Равновесие окружных сил в планетарной муфте
Любой сателлит находится в равновесии под действием сил со стороны центрального колеса, обоймы и водила. Из уравнений равновесия сателлита получаем, что окружное усилие на сателлит в зацеплении с обоймой равно F и направлено в ту же сторону, что и сила F на сателлит в зацеплении с центральным колесом; обе эти силы уравновешены силой 2F, действующей на сателлит от водила. Противоположно направленные силы 2F действуют от каждого сателлита на водило (рис. 6, д), и их момент уравновешен внешним моментом М1. На обойму (рис. 6, е) действуют усилия F от сателлитов; их момент уравновешен моментом МT3 тормоза Т3. Таким образом, имеем уравнения равновесия центрального колеса (4), водила (5) и обоймы (6):
Ft × 0,5da=M2=Mд2uрд2hд2-а, (4)
(5)
Ft × 0,5db=MT3, (6)
где t – число сателлитов; Мд2 – момент, развиваемый двигателем D2; hд2-а и hгр-h – соответственно к.п.д. передач от двигателя D2 до центрального колеса а и от груза до водила h.
Найдя F из соотношения (5), можно вычислить тормозной момент МТ3 тормоза Т3 по (6). Тормоз Т3 выбирают по этому моменту при коэффициенте запаса кТ=1,25.