专利名称：机械调速提升绞车的制作方法
技术领域：
本实用新型属于绞车领域特别是矿用机械无级调速提升绞车或提升机。
背景技术：
矿用提升绞车必须有调速性能，在煤矿井下和其他有瓦斯煤尘爆炸危险的地点使用，还必须有防爆性能。有些矿用提升绞车采用防爆绕线式电机串防爆电阻调速，这有耗能发热，防爆电阻数量大，占地面积大，设备基建投资大等问题。小型矿用提升绞车上大都采用差动行星齿轮传动(简称行星差速器)来解决提升绞车的调速和防爆问题，但都拘泥于原型绞车的总体结构，保留了低效开式齿轮传动，结构不完善，使用性能不够理想。全液压传动防爆提升绞车调速运行性能好，但低效耗能、运行费用高、造价大。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是要针对现有技术的不足，提供一种结构简单、调速性能好、成本低的机械调速提升绞车。
解决本实用新型技术问题所采用的技术方案是该机械调速提升绞车，包括电机(48)、差动行星齿轮传动装置、调速闸(49)、调速闸轮(50)、制动闸(53)、卷筒(51)、主轴(52)，差动行星齿轮传动装置包括两级传动，一级传动为减速传动，另一级传动为差动行星齿轮传动，差动行星齿轮传动包括有机座(1)、齿轮轴(2)、中心齿轮(3)、行星齿轮(4)、行星架(5)、内齿轮(6)、内齿轮架(7)、内齿圈(8)、半齿联轴器(9)、输出轴(10)、外伸轴(11)，中心齿轮(3)紧固在齿轮轴(2)的端部与行星齿轮(4)啮合，行星齿轮(4)与固装在内齿轮架(7)上的内齿轮(6)啮合，与行星齿轮(4)连为一体的行星架(5)的输出端紧固着内齿圈(8)，有输出轴(10)穿过内齿轮架(7)尾部中空的外伸轴(11)，输出轴(10)的前端固装有半齿联轴器(9)，半齿联轴器(9)与内外齿套(37)、内齿圈(8)构成齿轮联轴器(12)，外伸轴(11)上固装有调速闸轮(50)，调速闸轮(50)外缘上有调速闸(49)。减速传动可以是圆锥齿轮传动或圆柱齿轮传动或行星齿轮传动或三平行轴式圆柱齿轮传动。差动行星齿轮传动装置的两级传动可以是第一级减速传动，第二级差动行星齿轮传动，也可以是第一级差动行星齿轮传动，第二级减速传动本实用新型可根据提升绞车的尺寸规格和使用要求，采用不同的结构。
本机械调速提升绞车具有高效节能，无级调速，结构简单等特点，既可用于矿井提升，也可用于其它的场合。
以下结合实施例附图对本实用新型作进一步的详细描述。
图1 为本实用新型采用锥齿—行星差速器的手控机械调速提升绞车I的结构原理图图2为本实用新型采用柱齿—行星差速器的手控机械调速提升绞车II的结构原理图图3为本实用新型采用后柱齿—行星差速器的手控机械调速提升绞车III的结构原理图图4为本实用新型采用行星—行星差速器的液控机械调速提升绞车的结构原理图图5为本实用新型采用液压行星差速器的液压机械调速提升绞车I的结构原理图图6为本实用新型采用液压行星差速器的液压机械调速提升绞车II的结构原理图图7为本实用新型采用液压行星差速器的液压机械调速双筒提升绞车的结构原理图图中1—机座2—齿轮轴3—中心齿轮4—行星齿轮5、128—行星架6—内齿轮7、125—内齿轮架8、132—内齿圈9、131—半齿联轴器10、87、98—输出轴11、75、105—外伸轴12、66、70、120、150—齿轮联轴器13—行星轴14—轴锥齿轮15—大锥齿轮16—圆柱齿轮17、41—大齿轮18、74—输入轴19—小内齿套20—小中心齿轮21—小行星齿轮22—小内齿轮23—小行星轴24—小行星架25—中内齿圈26—内外齿套27—箱体28—轴齿轮29—大齿轮30—大外齿轮31—差动大轴齿轮32—差动大齿轮33—差动轴齿轮95—高或中速油马达94、108—双向变量油泵48、62、76、93、83—电机37—内外齿套52、59、80、90、100、140—主轴47—锥齿—行星差速器49、56、77、85、96—调速闸50、57、78、97—调速闸轮51、81、99、107、113—卷筒64—前后内齿轮架53、60、88、82、101、110—制动闸61、91、109—轴承座55—柱齿—行星差速器79—后柱齿—行星齿轮差速器84—行星—行星齿轮差速器92—液压行星齿轮差速器106、151—低速大扭矩油马达111—活卷筒112—液动离合器121—三平行轴式圆柱齿轮传动122—差动行星齿轮传动123—尾轴124—传动轴126—调速闸盘具体实施方式
图1为为本实用新型采用锥齿—行星差速器的手控机械调速提升绞车I的结构原理图。第一级传动为圆锥齿轮传动，第二级传动为差动行星齿轮传动。由电机(48)驱动轴锥齿轮(14)，轴锥齿轮(14)与大锥齿轮(15)啮合，大锥齿轮(15)固装于齿轮轴(2)上，中心齿轮(3)紧固在齿轮轴(2)的端部与行星齿轮(4)啮合，行星齿轮(4)与固装在内齿轮架(7)上的内齿轮(6)啮合，行星齿轮(4)通过行星轴(13)与行星架(5)组合，与行星齿轮(4)连为一体的行星架(5)的输出端紧固着内齿圈(8)，有主轴(52)穿过内齿轮架(7)尾部中空的外伸轴(11)，主轴(52)的前端固装有半齿联轴器(9)，半齿联轴器(9)与内外齿套(37)、内齿圈(8)构成齿轮联轴器(12)。齿轮联轴器(12)除传输转矩运动外，还使行星架(5)随机浮动均载。外伸轴(11)上固装有调速闸轮(50)，调速闸轮(50)外缘有调速闸(49)，主轴(52)上有卷筒(51)，有制动闸(53)对卷筒(51)的启停进行控制。电机(48)垂直于主轴配置，这样能保持小的轴向长度便于在井下安装。矿用提升绞车运行时有四个运动过程，即空载启动、货载启动加速、匀速提升、减速停车。空载启动之初，主电机(48)通过联轴器带动轴锥齿轮(14)转动，经大锥齿轮(15)减速后，传动到差动行星齿轮的中心齿轮(3)、行星齿轮(4)和内齿轮(6)，此时调速闸(49)全开，制动闸(53)全闭，内齿轮(6)连同内齿轮架(7)及装在中空外伸轴(11)上的调速闸轮(50)全速转动，行星架(5)及主轴(52)不转，速度为零，行星轴(13)、行星齿轮(4)无周转运动，行星齿轮机构呈定轴轮系运转。手控制动闸(53)和调速闸(49)逐步开闭，协调动作，调速闸轮(50)、内齿轮(6)转速呈无级减速运转，行星架(5)连同主轴(52)和卷筒(51)呈无级加速运转，此为货载启动加速过程。直到内齿轮(6)最后被闸住不转，制动闸(53)全开，行星架(5)和主轴(52)、卷筒(51)以最大转速运转，差动传动结束，差动行星齿轮传动变为普通行星齿轮传动，此为匀速提升的过程。减速停车过程中，调速闸(49)逐步开启至全开，制动闸(53)逐步施闸至全闭，内齿轮(6)由零速逐步无级加速到最大速度运转，行星架(5)转速及主轴(52)、卷筒(51)转速由最大减速到零，货载定位，电机(48)停止转动。
图2为本实用新型采用柱齿—行星差速器的手控机械调速提升绞车II的结构原理图。第一级传动为圆柱齿轮传动，即由电机(62)驱动圆柱齿轮(16)，圆柱齿轮(16)与大齿轮(17)啮合，大齿轮(17)固装在齿轮轴(2)上。第二级传动结构为差动行星齿轮传动，其结构与图1中所述相同。本实施例中的传动原理、传动过程均与图1中所述相同，只是差动行星齿轮传动装置换成柱齿——行星差速器(55)，电机(62)平行于主轴(59)配置，绞车轴向长度加大。
图3为本实用新型采用后柱齿—行星差速器的手控机械调速提升绞车III的结构原理图。其结构与图2中所述结构类似，只是把差动行星齿轮传动作为一级传动，圆柱齿轮减速传动作为二级传动。图中，输入轴(74)装在电机(76)的轴上。输入轴(74)与内齿套、中心齿轮(3)左端构成齿轮联轴器(120)，传动中心齿轮(3)。外伸轴(75)上装有调速闸轮(78)。主轴(80)左端支承在行星差速器的后轴孔中，主轴(80)的轴端即是大齿轮(41)，主轴(80)上装有卷筒(81)。其传动原理和传动过程均与图2相同，这里不再重述。
由于手控调速制动能力有限，因此只适用于0.6、0.8、1.0米小型提升绞车。制动闸、调速闸可采用带式闸，也可采用瓦块闸。
图4为本实用新型采用行星—行星差速器的液控机械调速提升绞车的结构原理图。第一级传动为行星齿轮传动，装在电机轴上的输入轴(18)与小内齿套(19)、小中心齿轮(20)的左端构成齿轮联轴器，传动小中心齿轮(20)。小中心齿轮(20)与小行星齿轮(21)啮合，小行星齿轮(21)与小内齿轮(22)啮合，小内齿轮(22)固定在箱体(27)上。小行星架(24)与中内齿圈(25)连在一起，中内齿圈(25)通过内外齿套(26)与中心齿轮(3)的左端构成齿轮联轴器，传动中心齿轮(3)。第一级行星传动的箱体(27)是用法兰与第二级传动的机座(1)等径连接，第二级传动为差动行星齿轮传动，基本结构与图1所述相同，但输出轴(87)左端的半齿联轴器(131)与内齿圈(132)直连传动，输出轴(87)的右端与主轴(90)组成齿轮联轴器(150)。本实施例中的调速闸(85)采用液压调速闸。与通用液压制动闸不同，液压调速闸是常开闸，由弹簧或重锤开闸，液压施闸，当绞车运行时施闸，停车时开闸。液压制动闸、调速闸参与调速控制，其液控系统具有调压性能，按无级调速进程需要调控制动调速力矩。选用时要采用适当的闸面材质，尽量加大闸面面积确保施闸时的闸面摩擦发热不会产生火星。本绞车除了第一级传动采用行星齿轮减速传动外，其运行原理、传动过程均与手控机械调速提升绞车相同。
液压调速闸(85)和制动闸(88)可以采用液压盘形闸，也可采用液控瓦块闸。
这种结构的绞车适用于1.2、1.6米的矿用提升绞车和2米以上的所有提升机。
图5为本实用新型采用液压行星差速器的液压机械调速提升绞车I的结构原理图。液压行星差速器包括三平行轴式圆柱齿轮传动，差动行星齿轮传动和差动传动三部分。其减速传动为三平行轴式圆柱齿轮传动，大齿轮(29)及其两侧的轴齿轮(28)简支在机座的轴承孔中，互相啮合传动，大齿轮(29)的轴端是中心齿轮(3)。内齿轮(6)外固装有大外齿轮(30)，大外齿轮(30)与差动大轴齿轮(31)啮合，差动大齿轮(32)与差动大轴齿轮(31)在同一轴上，差动大齿轮(32)与差动轴齿轮(33)啮合。高速油马达(95)与差动轴齿轮(33)用联轴器连接，调控内齿轮(6)的转速，实现差动传动变速。电机(93)驱动大齿轮(29)一侧的轴齿轮(28)，另一侧的轴齿轮(28)驱动双向变量油泵(94)，双向变量油泵(94)与高速油马达(95)组成闭式循环系统，实行容积调速。第二级传动为差动行星齿轮传动，其结构与图1所述基本相同，只是内齿轮(6)由前后内齿轮架(64)筒支在机座(1)的轴孔中。液压行星差速器(92)中的输出轴(98)与主轴(100)通过齿轮联轴器(66)连接在一起。启动时，电机(93)带动轴齿轮(28)转动，经大齿轮(29)减速后，传动到中心齿轮(3)，再传动到内齿轮(6)，内齿轮(6)全速转动，与内齿轮(6)固结为一体的大外齿轮(30)跟着转动，传动高速油马达(95)运转，因高速油马达(95)与双向变量油泵(94)组成闭式循环系统，高速油马达(95)输出高压油，注入双向变量油泵(94)，使双向变量油泵(94)以高速油马达工况运转，反传给大齿轮(29)，形成逆向传动，功率反馈。操控双向变量油泵(94)的变量手柄，逐步无级地减小双向变量油泵(94)和高速油马达(95)间的循环油量，与此协调，使制动闸(101)逐步开启，当垂直下放时，内齿轮(6)逐步无级减速，输出轴(98)连同主轴(100)、卷筒(99)及负载由零速启动，无级加速。内齿轮(6)连同高速油马达(95)由最大速度无级减速到零，调速闸(96)施闸，内齿轮(6)停转，差动传动停止，差动行星齿轮传动变成普通行星齿轮减速传动，系统由电机(93)拖动进入匀速高效运行阶段，与普通电动绞车无异。此时双向变量油泵(94)旁通以微量油流空转。在减速停车阶段，操控双向变量油泵(94)的变量手柄，使其输出高压油注入高速油马达(95)，双向变量油泵(94)的输油量由零逐步无级加大，高速油马达(95)连同内齿轮(6)由零速启动，同时使调速闸(96)全开，内齿轮(6)逐步无级加速到最大速度运转，行星架(5)转速由额定转速逐步无级减速到零。绞车货载准确定位，制动闸(96)施闸，在货载过卷时，使双向变量油泵(94)加大供油，使高速油马达(95)微量超速运转，实现货载的反向微拖动。故此种液压机械调速提升机可实现货载的正反向微拖动，从而省出大型主井提升机的微拖动装置。本液压机械调速提升绞车的液压调速系统只是在加、减速段运行，故此种结构的绞车兼有全液压提升机和电动绞车的优点。
图6为本实用新型采用液压行星差速器的液压机械调速提升绞车II的结构原理图。本实施例中，差速行星齿轮传动装置的两级传动分开配置，减速传动即三平行轴式圆柱齿轮传动(121)置于主轴(140)的一端，差动行星齿轮传动(122)置于卷筒(107)的另一端，两者通过传动轴(124)连接，行星架(128)左端与卷筒(107)固结在一起，其右端有尾轴(123)，尾轴(123)支承于轴承座(109)内，故行星架构成卷筒(107)的右半轴。内齿轮架(125)的外缘有调速闸盘(126)，内齿轮架(125)的外伸轴(105)与低速大扭矩油马达(106)相连。低速大扭矩油马达(106)传动内齿轮架(125)及内齿轮。卷筒(107)左端用中空的左半轴支承在三平行轴圆柱齿轮传动部分(121)右端的轴孔中。低速大扭矩油马达(106)与双向变量油泵(108)组成闭式循环系统，双向变量油泵(108)设旁通回路。此种调速传动装置也可实现货载的正反向微拖动，其传动原理和传动过程均与图5所述相同。
图7为本实用新型采用液压行星差速器的液压机械调速双筒提升绞车的结构原理图。此种结构的绞车结构与图6中类似，只是在卷筒(113)左端增设一活卷简(111)。当卷筒(113)向上提升货载时，活卷筒(111)向下运送货载；当卷筒(113)向下运送货载时，活卷筒(111)向上提升货载，其传动效果正好相反。卷筒(113)和活卷筒(111)之间有液动离合器(112)，当向上提升和向下传动的位置不协调时，可制动活卷筒(111)，通油使液动离合器(112)离合，微动卷筒(113)调绳直至传送位置准确。此种调速传动装置可实现货载的正反向微拖动。本实施例中的传动原理和传动过程均与图5所述相同。
液压机械调速提升绞车实质上是用液压机械无级调速系统取代防爆电器调速装置用于煤矿井下主井提升，与全液压提升绞车相比，有高效、节能、运行费用低等优点。
权利要求1.一种机械调速提升绞车，包括电机(48)、差动行星齿轮传动装置、调速闸(49)、调速闸轮(50)、制动闸(53)、卷筒(51)、主轴(52)，其特征在于差动行星齿轮传动装置包括两级传动，一级是减速传动，另一级是差动行星齿轮传动，差动行星齿轮传动包括有机座(1)、齿轮轴(2)、中心齿轮(3)、行星齿轮(4)、行星架(5)、内齿轮(6)、内齿轮架(7)、内齿圈(8)、半齿联轴器(9)、输出轴(10)、外伸轴(11)，中心齿轮(3)紧固在齿轮轴(2)的端部与行星齿轮(4)啮合，行星齿轮(4)与固装在内齿轮架(7)上的内齿轮(6)啮合，与行星齿轮(4)连为一体的行星架(5)的输出端紧固着内齿圈(8)，有输出轴(10)穿过内齿轮架(7)尾部中空的外伸轴(11)，输出轴(10)的前端固装有半齿联轴器(9)，半齿联轴器(9)、内齿圈(8)与内外齿套(37)构成齿轮联轴器(12)，外伸轴(11)上固装有调速闸轮(50)，调速闸轮(50)外缘有调速闸(49)。
2.根据权利要求1所述的机械调速提升绞车，其特征在于差动行星齿轮传动装置的减速传动可以是圆锥齿轮传动，其中轴锥齿轮(14)与大锥齿轮(15)啮合，大锥齿轮(15)固装于齿轮轴上，中心齿轮(3)紧固在齿轮轴(2)的端部。
3.根据权利要求1所述的机械调速提升绞车，其特征在于差动行星齿轮传动装置的减速传动可以是圆柱齿轮传动，其中圆柱齿轮(16)与大齿轮(17)啮合，大齿轮(17)固装在齿轮轴(2)上。
4.根据权利要求1所述的机械调速提升绞车，其特征在于差动行星齿轮传动装置的减速传动可以是行星齿轮传动，装在电机轴上的输入轴(18)与小内齿套(19)、小中心齿轮(20)的左端构成齿轮联轴器，传动小中心齿轮(20)，小中心齿轮(20)与小行星齿轮(21)啮合，小行星齿轮(21)与小内齿轮(22)啮合，小内齿轮(22)固定在箱体(27)上，小行星架(24)与中内齿圈(25)连在一起，中内齿圈(25)通过内外齿套(26)与中心齿轮(3)的左端构成齿轮联轴器，传动中心齿轮(3)。
5.根据权利要求1所述的机械调速提升绞车，其特征在于差动行星齿轮传动装置的减速传动可以是三平行轴式圆柱齿轮传动，大齿轮(29)与两侧的轴齿轮(28)互相啮合，大齿轮(29)的轴端是中心齿轮(3)，内齿轮(6)外固装有大外齿轮(30)，大外齿轮(30)与差动大轴齿轮(31)啮合，差动大齿轮(32)与差动大轴齿轮(31)在同一轴上，差动大齿轮(32)与差动轴齿轮(33)啮合，高或中速油马达(34)与差动轴齿轮(33)连接，电机(93)驱动大齿轮(29)一侧的轴齿轮(28)，另一侧的轴齿轮(28)驱动双向变量油泵(35)，双向变量油泵(35)与高或中速油马达(34)组成闭式循环系统，双向变量油泵(35)设旁通油路。
6.根据权利要求1所述的机械调速提升绞车，其特征在于差速行星齿轮传动装置的两级传动可分开配置，减速传动(121)可置于主轴(140)的一端，差动行星齿轮传动(122)置于卷筒(107)的另一端，两者通过传动轴(124)连接，行星架(128)左端与卷筒(107)固结，其右端有尾轴(123)，内齿轮架(125)的外缘有调速闸盘(126)，内齿轮架(125)的外伸轴(105)与低速大扭矩油马达(106)相连。
7.根据权利要求1所述的机械调速提升绞车，其特征在于差动行星齿轮传动装置的两级传动可以是第一级减速传动，第二级差动行星齿轮传动，也可以是第一级差动行星齿轮传动，第二级减速传动。
专利摘要本实用新型涉及一种机械无级调速提升绞车或提升机。该机械调速提升绞车的差动行星齿轮传动装置包括两级传动，即减速传动和差动行星齿轮传动。减速传动可以是圆锥齿轮传动或圆柱齿轮传动或行星齿轮传动或三平行轴式圆柱齿轮传动，差动行星齿轮传动和减速传动可以合为一体，也可分开配置，当它们合为一体时，其位置可以互相调换。本实用新型有手控、液控、液压机械调速三种结构。配防爆电机和防爆电控可用于煤矿井下和其它有防爆要求的场合。本实用新型结构简单、有无级调速和防爆性能、成本低，且高效节能，既可用于矿井提升，也可用于其它场合。
文档编号B66D1/02GK2682053SQ20032012404
公开日2005年3月2日 申请日期2003年12月23日 优先权日2003年12月23日
发明者石世清, 石红 申请人:石世清, 石红