Для чего служат редукторы лифтовых лебедок
128. Типы редукторов, применяемых в лифтостроении, их преимущества и недостатки
На лифтах в настоящее время применяют редукторы с цилиндрическим и глобальным червячным зацеплением. Наиболее распространены редукторы с одноходовым червяком (см. рис. 26). Обод червячного колеса, изготовленный из бронзы, не должен иметь трещин и раковин. Червяк выполнен из стали высокой твердости. Червяк и червячное колесо находятся в масляной ванне. Масло служит для уменьшения трения и отвода теплоты при работе передачи. Осевой люфт червяка регулируется планшайбой, расположенной на упорном подшипнике. Червичный редуктор состоит из червяка и червячного колеса, сидящего на выходном валу, который установлен в подшипниках в чугунном корпусе редуктора. Электродвигатель соединен с червяком с помощью муфты, выполняющей также роль тормозного шкива. На выходной вал редуктора насажен канатоведущий шив.
Изготовление глобоидного червяка сопряжено с применением специального оборудования и режущего инструмента, поэтому качество его изготовления и степень точности весьма невысоки, что приводит к низкому КПД передачи и значительным вибрациям в кабине лифта. Червячные колеса глобоидного и цилиндрического редукторов по форме одинаковы. Глобоидный червячный редуктор показан на рис. 27. Венец червячного колеса крепится к ступице болтами. Тихоходный вал установлен в корпусе редуктора на конических роликовых подшипниках. Наружное кольцо подшипника со стороны канатоведущего шкива упирается в крышку. Правильное положение средней плоскости червячного колеса относительно оси червячного вала достигается установкой прокладок между наружным кольцом подшипника и врезной крышкой. Табличка, укрепленная на редукторе заводом-изготовителем, должна иметь дату изготовления, тип редуктора, номинальный момент и передаточное число редуктора.
Лифтовая лебедка с червячным редуктором и канатоведущим шкивом.
На большинстве находящихся в эксплуатации типовых пассажирских лифтов используется лебедка с червячным редуктором и канатоведущим шкивом, конструкция которой представлена на рис. 2.7. Она состоит из высокооборотного электродвигателя переменного тока 11 с клеммной коробкой 10, который с помощью муфты 9 соединяется с ведомым (быстроходным) валом редуктора 1 (червяком). Полумуфта, надетая на вал червяка, выполнена в виде тормозного шкива. На корпусе редуктора установлен колодочный тормоз 12. На противоположный от электродвигателя конец ведомого (быстроходного) вала редуктора насажен штурвал 4 для подъема кабины вручную, закрепленный на валу с помощью закрытой колпаком 3 гайки. В одних случаях штурвал выполняет функции маховика, обеспечивая более плавный разгон и торможение подвижных частей лифта, в других его делают съемным, что позволяет уменьшать маховые массы быстроходного вала редуктора.
На ведущий (тихоходный) вал редуктора насажен канатоведущий шкив 2, закрепленный с помощью гайки. Лебедка устанавливается на раму 5 и крепится к ней с помощью болтов, гаек и шайб. Раму помещают на заделанный в строительные конструкции подрамник 6. Для уменьшения шума и вибрации между рамой и подрамником установлены упругий амортизатор 7 и чашка 8. Рама с подрамником соединяется шпильками и гайками.
В настоящее время также применяют лебедки с отклоняющим блоком (рис. 2.8), обеспечивающим существенное уменьшение диаметра и массы КВШ. Наличие отклоняющего блока позволяет проще приспосабливать лебедку к лифтам с различным соотношением размеров кабины в плане. В лебедке, изображенной на рис. 2.8, а, применяется редуктор с нижним расположением цилиндрического червяка. Заметному снижению массы и габаритных размеров лебедки способствует применение высокооборотных электродвигателей и системы мотор—червяк с верхним расположением червяка (рис. 2.8, б). В системе мотор—червяк ротор электродвигателя и червяк выполнены в виде одной сборочной единицы.
Компактную конструкцию имеет и лебедка фирмы «ОТИС» с вертикальным расположением червяка (рис. 2.9), которая производится организацией «Щербинка—ОТИС». Достоинствами этой лебедки кроме компактности являются хорошие условия смазы-вания червяка, предотвращение утечки масла через сальниковые уплотнения валов, снижение амплитуды колебаний, вызываемых эксцентриситетом центра масс ротора и двигателя.
При монтаже и эксплуатации лебедок соблюдаются следующие параметры (рис. 2.10):
• зазор между КВШ и ограничителем сбрасывания канатов не должен превышать (3+2) мм;
• боковой зазор в зацеплении червячного вала с червячным колесом — поворот червяка в пределах бокового зазора должен составлять не более 36° для лифтов Щербинского лифтостроительного завода (ЩЛЗ), Могилевского лифтостроительного завода (МЛЗ) и Саратовского лифтостроительного завода (СаЛСЗ) и не более 17° — для лифтов Карачаровского механического завода (КМЗ);
• отклонение канатоведущего шкива от вертикальной плоскости (на длине, равной диаметру шкива) под нагрузкой при пустой кабине должно быть не более 1 мм;
• отклонение по вертикали середины канатоведущего шкива или отводного блока от центра подвесок кабины и противовеса должно составлять не более 5 мм;
• отклонение лебедки от горизонтальной плоскости под нагрузкой при пустой кабине на длине 1000 мм не должно превышать 1 мм, а для 13VTR-M — 2 мм.
Рис. 2.7. Лебедка с канатоведущим шкивом:
1 — редуктор; 2 — канатоведущий шкив; 3 — колпак; 4 — штурвал; 5 — рама; 6 — подрамник; 7 — упругий амортизатор; 8 — чашка; 9 — муфта; 10 — клеммная коробка; 11 — электродвигатель переменного тока; 12 — колодочный тормоз
Рис. 2.8. Лебедки с отклоняющим блоком:
а — с нижним расположением цилиндрического червяка; б — с верхним расположением системы мотор—червяк; 1 — отклоняющий блок; 2 — чашка; 3 — амортизатор; 4 — скоба; 5 — рама; 6 — канатоведущий шкив; 7 — тормоз; 8 — муфта; 9 — штурвал; 10 — редуктор; 11 — электродвигатель; 12 — подрамник; 13 — вентилятор; — опорная стойка
Рис. 2.9. Лебедка с вертикальным расположением червяка:
1 — канатоведущий шкив; 2 — подрамник; 3 — пол машинного помещения
Рис. 2.10. Параметры, проверяемые при осмотре лебедок:
1 — подрамник; 2 — закладная деталь, 3 — опора-домкрат; 4 — рама; 5- ограничитель сбрасывания канатов
1. Для чего предназначена лебедка?
2. Какие требования предъявляют к кинематической связи между тормозным шкивом и канатоведущим органом лебедки?
3. Как различаются лебедки по типам приводов, канатоведущих органов, редукторов и по характеру кинематической связи?
4. Перечислите достоинства безредукторных лебедок. На каких лифтах они устанавливаются?
5. Какого типа лебедки получили наибольшее распространение на лифтах?
6. Опишите и сравните варианты установки КВШ на валу редуктора.
7. Опишите конструкцию червячной лебедки с КВШ. Какие функции выполняет штурвал?
8. Какие цели достигаются при применении в лебедках отклоняющего блока?
9. Как добиваются снижения массы и габаритных размеров лебедки?
10. Перечислите достоинства лебедки с вертикальным расположением червяка.
11. Какие параметры контролируют в лебедках с КВШ?
Редуктор лифта и его особенности
Редуктор лифта: особенности, применение
Все современные лифтовые устройства оснащены теми или иными моделями редукторов. Вызвано это тем, что применение редукторных передач позволяет значительно снизить нагрузку на моторы, обеспечить плавность и бесшумность хода, а также значительно снизить прикладываемое при подъеме/спуске усилие.
Наиболее подходящими под эти задачи оказались устройства червячного типа, именно поэтому они и составляют подавляющее большинство среди всех применяемых в лифтах редукторов. Еще одним их несомненным плюсом является и то, что агрегаты, имеющие высокую степень редукции (от 1:35 и выше) обладают эффектом самоблокирования (или необратимости), то есть движение в них может быть передано исключительно от червяка на шестерню, но никак не наоборот.
Подобное свойство гарантированно защищает подъемную систему от случайного смещения груза в вертикальной плоскости и позволяет в некоторых случаях не использовать дополнительные тормозные устройства.
Что же касается конструкции самой передачи, то в нашей стране наибольшее распространение получили редукторы, имеющие глобоидный червячный винт (в Европе и США наиболее применяемым является цилиндрический червячный винт).
Глобоидная конструкция имеет следующие преимущества:
Однако она гораздо сложнее в производстве и требует максимальной точности в изготовлении. В противном случае ее эффективность резко падает, а степень износа во время работы возрастает очень быстро.
Редуктор главного привода лифта
В качестве редуктора, устанавливаемого на главный привод лифта, используют устройства, имеющие передаточное число не менее 1:35 (основная масса таких редукторов, используемых в нашей стране, имеет передаточное число 1:40). Примерами таких агрегатов могут являться модели РЧ-160*40 И РЧ-180*45.
Редуктор ленточного конвейера
Для оптимальной работы (в частности, для обеспечения плавного хода с одинаковой скоростью) они оснащаются редукторами.
В зависимости от условий транспортировки и типов перемещаемых грузов, скорость транспортерной ленты может быть различной. Соответственно ее требуемым значениям и следует подбирать редукторы под имеющиеся электромоторы. Что же касается их размеров и нагрузки, то ее также следует подбирать, исходя из условий производства.
Небольшие линии (например, внутризаводские), могут оснащаться редукторами типа Ч-80.
Но для участков с большой протяженностью и имеющих высокую нагрузку следует выбирать агрегаты, у которых выше надежность и износостойкость – например, Ч-180 (правда, с возрастанием рабочих характеристик, внешние габариты и масса передаточных механизмов также резко возрастает, но при прокладке конвейерных линий этот факт, как правило, не играет какой-либо существенной роли).
Также при выборе передаточной величины редуктора, устанавливаемого на конвейеры, работающие на уклонах, следует выбирать модели, у которых она превышает 1:35. Это позволит избежать самопроизвольного сдвига ленты при выключенном двигателе благодаря явлению необратимости.
Редуктор лифтовой лебедки и его особенности
Редуктор – это устройство, преобразующее движение, изменяя частоту и грузовой момент. Этот механизм позволяет уменьшить угловую скорость выходного вала электродвигателя, с одновременным увеличением момента, передаваемого на исполнительный орган. На лифтовой лебедке этот механизм обеспечивает требуемую скорость вращения канатоведущего шкива, являющегося исполнительным органом, потому что для данного оборудования используется электродвигатель асинхронного типа, характеризующийся быстроходностью.
Что представляет собой редуктор?
Данный узел – это одна или несколько зубчатых передач, помещенных в закрытый корпус, из которого выходят ведущий (быстроходный) и ведомый (тихоходный) валы. Ведущий вал посредством муфты соединяется с электродвигателем. На ведомом валу устанавливается канатный шкив.
Какие редукторы используются для лифтовой лебедки?
Для лифтовой лебедки применяются редукторы червячного типа.
Они обеспечивают значительное передаточное отношение даже с использованием одной ступени, при относительно небольших размерах. Это позволяет максимально упростить конструкцию, одновременно сделав ее максимально надежной. Кроме того, этот вид редукторов позволяет передавать серьезные нагрузки.
Используемые виды червячного зацепления
В зависимости от формы различают червяки:
Это зависит от того, какая технология применялась для его изготовления.
Особенности изготовления деталей червячной передачи
Архимедовый профиль характеризуется простотой изготовления. В разрезе его виток выглядит как равнобокая трапеция. В качестве материала для изготовления применяется улучшенная углеродистая сталь, подвергаемая закалке и высокому отпуску. В большинстве случаев последующая шлифовка не производится по причине ее технологической сложности.
Профиль конволютного червяка также имеет вид равнобедренной трапеции, его сечение располагается под 90° к направлению вращения витков. Для обеспечения высокой износостойкости готовое изделие подвергается термической обработке или цементации, что позволяет увеличить твердость поверхностного слоя стали.
В этой цилиндрической червячной передаче чаще всего в зацеплении участвуют от полутора до двух зубьев. Это зависит от расстояния между осями и передаточного отношения. Кривизна поверхностей зубчатого колеса и червяка различна. Скользящая скорость направлена по касательной к линии смыкания зацепления, что не обеспечивает высокую нагрузку и затрудняет доступ смазки.
Это препятствие учтено в глобоидном зацеплении. В данном случае почти идентичная кривизна поверхностей, размещение осей по перпендикуляру позволяет увеличить число зубьев, входящих в одновременное зацепление. Этим достигается большая надежность.
В то же время, глобоидные передачи требуют высокой точности изготовления и правильной сборки. Если в ходе работы возникнет люфт по оси передачи, это вызовет уменьшение числа зубьев, участвующих в зацеплении, и, как следствие, снижение ее надежности.
Серии редукторов, применяющиеся в лифтовых лебедках
В лифтовых лебедках отечественного производства применяются редуктора двух серий:
Числа, приведенные после буквенного обозначения, указывают на величину межосевого расстояния входного и выходного валов в миллиметрах. Редуктора серии РГП оборудуются тормозным электромагнитным тормозным устройством длинноходового действия.
Редуктор состоит из:
Регулировка подшипников по оси осуществляется посредством дистанционных колец. Червячный вал фиксируется гайками и стопорными шайбами.
Отличие редукторов серии РГЛ весьма незначительно и состоит в наличии на корпусе фланца для монтажа электродвигателя. Регулировка червяка по отношению к зубчатому валу достигается с использованием пакета прокладок со стороны исполнительного органа, упирающихся во врезную крышку. С обратной стороны положение вала регулирует специальный винт и вкладыш, упирающийся в наружную обойму подшипника. Винт стопорится шплинтом.
Основные технические характеристики изделия, дату его изготовления, марку, передаточное отношение и другие параметры можно узнать по надписям на табличке, размещенной изготовителем на корпусе.
3.4. Редукторы лифтовых лебедок
В редукторах лифтовых лебедках преимущественное распространение получили червячные передачи (рис.3.16) в силу ряда очевидных преимуществ: возможность получения больших передаточных чисел в одной паре, плавность и бесшумность работы [3, 11, 24, 29].
Недостатком червячной передачи является сравнительно низкий КПД, повышенный износ в связи с большими скоростями скольжения в зацеплении, склонность к задирам и заеданию контактирующих поверхностей.
В зарубежных конструкциях лифтов преимущественно применяются редуктора с цилиндрическим червяком.
В нашей стране до недавнего времени отдавалось предпочтение глобоидным передачам.
Глобоидные червячные передачи обладают повышенной нагрузочной способностью, так как в зацеплении с зубом червяка одновременно находится несколько зубьев, и линии контакта зубьев с червяком располагаются практически перпендикулярно вектору скорости скольжения, что способствует образованию непрерывной масляной пленки на трущихся поверхностях.
Благоприятные условия смазки способствуют устранению заедания в червячном зацеплении.
Увеличение площади контактной поверхности позволяет использовать более дешевые сорта бронзы и дает некоторую экономию цветных металлов. Именно это обстоятельство предопределило предпочтительное применение глобоидных передач в лифтовых лебедках отечественного производства в послевоенный период. Наряду с очевидными достоинствами, глобоидные передачи имеют весьма существенные недостатки.
Значительно сложнее технология изготовления глобоидных передач. Практическое отсутствие оборудования для шлифовки глобоидного червяка исключило возможность его термической обработки, что в свою очередь, привело к снижению усталостной прочности, уменьшению КПД и повышенному износу зубьев колеса в связи с наличием существенных микронеровностей на поверхности червяка.
Отсутствие аналитической теории и использование экспериментальных зависимостей существенно усложняет процесс проектирования.
Глобоидные передачи весьма критичны к точности сборки и регулировке осевого положения червяка и колеса.
Снижение точности сборки и регулировки глобоидной передачи влечет за собой резкое снижение КПД и может вызвать заклинивание червячного зацепления. В связи с этим, исключалась возможность применения пролетной схемы установки КВШ с выносной опорой. Доминирующим решением стала консольная установка КВШ и, связанное с этим, увеличение габаритов подшипников выходного вала редуктора.
К недостатку глобоидной передачи следует отнести и наличие небольших кинематических колебаний окружной скорости червячного колеса, которые могут служить одной из причин вибрации кабины.
Длительный опыт эксплуатации отечественных лебедок с глобоидными передачами, а также опыт иностранных фирм убедительно свидетельствует о целесообразности возврата к, цилиндрическим червячным передачам.
Поэтому в последнее время в практике отечественного лифтостроения наметилась устойчивая тенденция применения цилиндрических червячных передач как при производстве лифтов, так и при модернизации действующего лифтового оборудования.
Червячные передачи с эвольвентным цилиндрическим червяком более технологичны и менее критичны к точности сборки. Хорошо отработана технология изготовления и термической обработки червяка.
Наличие аналитической теории расчета может служить основой оптимизации параметров этих передач.
К недостаткам цилиндрических передач следует отнести более высокий уровень контактных давлений, что делает необходимым использовать более дорогостоящие сорта бронзы для зубчатого венца червячного колеса. Несколько ухудшаются условия смазки в зацеплении (рис.3.17).
На рис.3.17 б показано применение радиальных подшипников скольжения в цилиндрической червячной передаче с целью снижения уровня шума. В качестве упорного подшипника применяется более компактный шариковый [29].
В лифтовых лебедках
применяют три способа расположения червяка редуктора: нижнее горизонтальное, верхнее горизонтальное и вертикальное.
Нижнее расположение червяка широко применяется в отечественной и зарубежной практике. Такое конструктивное решение имеет ряд преимуществ.
Прежде всего, обеспечиваются хорошие условия смазки червячного зацепления. Низкое расположение центра тяжести делает лебедку более устойчивой и компактной.
Основным недостатком является утечка масла через уплотнения червячного вала. Это требует постоянного внимания обслуживающего персонала и увеличивает расход масла. Возникают дополнительные гидродинамические сопротивления, связанные с перемешиванием масла вращающимся червяком.
Утечка масла полностью устраняется в лебедках с верхним и вертикальным расположением червяка.
Рис.3.18. Редуктор с верхним расположением цилиндрического червяка
Лебедки с верхним расположением цилиндрического червяка успешно применяются в лифтах зарубежного и отечественного производства. На рис.3.18 представлен фрагмент конструкции редуктора отечественного производства с верхним расположением червячного вала, который одновременно является валом ротора двигателя.
В редукторе с цилиндрической червячной передачей отсутствует регулировка осевого положения червяка, принципиально важная для глобоидной передачи.
Недостатком редуктора с верхним расположением червяка является ухудшение условий смазки зацепления после длительного простоя лифта.
Остаточная масляная пленка не гарантирует жидкостное трение в момент пуска двигателя.
Для компенсации этого недостатка и повышения несущей способности масляной пленки целесообразно увеличивать скорость скольжения контактирующих поверхностей червячного зацепления за счет применения двигателя с повышенной частотой вращения ротора.
Вертикальное расположение червяка позволяет заметно улучшить условия смазки червячного зацепления и исключит утечку масла так же, как и при верхнем горизонтальном расположении червяка (рис.3.5). При такой конструкции редуктора несколько увеличиваются потери энергии за счет перемешивания масла червяком, частично погруженным в масляную ванну.
В грузовых лифтах и в тех случаях, когда уровень шума не лимитирован, могут использоваться червячно-зубчатые передачи. При этом может использоваться открытая зубчатая передача с внутренним зацеплением колеса, встроенного в КВШ.
Специальные условия применения лифтов могут делать целесообразным применение более компактных планетарных передач. Однако, все альтернативные ре-шения являются всего лишь исключением из сложившейся практики преимущественного использования червячных передач.
Отечественные и зарубежные производители лифтового оборудования обычно располагают хорошо отработанным рядом лифтовых лебедок, поэтому проектирование механизмов подъема сводится к расчетному обоснованию параметров и выбору узлов из существующего набора конструкций [3].
Расчет червячных редукторов лифтовых лебедок не имеет особой специфики за исключением необходимости учета значительной консольной нагрузки на выходной вал при консольной установке КВШ. Специфичен и характер нагрузок, определяемый назначением и режимом работы лифта.