一种减速机安全装置及具有该装置的减速机的制作方法

本实用新型涉及减速机领域，具体涉及一种减速机安全装置。

背景技术：

蜗轮蜗杆减速机具有结构紧凑，传动比大，啮合的齿对数多，重合度大，传动平稳，噪声小，在蜗杆的导程角小于啮合齿面的当量摩擦角时，蜗杆传动具有自锁性。所以蜗轮蜗杆传动已普遍应用于各类运动与动力传动装置中。

但是蜗轮蜗杆传动也存在缺点：传动时齿面滑动速度大，摩擦磨损严重，传动效率低，当传动具有自锁性时，效率低于0.5，因此不宜用于大功率的传动。蜗轮在润滑不畅的情况，会加速其齿面磨损，降低其使用寿命。

蜗杆蜗杆传动，蜗轮作为输出端，一旦蜗轮出现问题，将会导致整个减速减失速，从而导致事故的发生。现在的减速机大部分都是在电机输出端增加制动装置。但是对于一些要求比较高的场合，比如核电站的揭盖、加料起重机、载人缆车和提升机等，需要进行末端制动，也叫低速轴制动。目前低速轴制动装置主要为液压钳式制动，还有少量的液压带式制动。但是这两者制动装置本身体积比较大，而且如果整车没有其他的液压装置，还需要配备液压泵站。

采用液压的反应时间比较长，从检测到反馈再到执行，仅液压系统建立足够的压力都需要数秒。而重物在失速情况下做自由落体运动，每秒钟下降距离约5米，还没等压力建立起来，起吊的重物就落地了。这种不适合吊装距离比较短的工况。

技术实现要素：

根据现有技术的不足，本实用新型提供一种减速机安全装置，主要解决的就是在有限的空间内（尤其是车载龙门起重机之类的），没有外部的液压泵站情况进行低速轴快速制动问题。

本实用新型按以下技术方案实现：

一种减速机安全装置，在减速机的滚筒轴向面上间隔设有多个支架；在减速机的蜗轮蜗杆减速器下面设置有气缸，且该气缸通过导气管与储气罐相连，在导气管中串接有电磁阀；在减速机的输出轴上安装有编码器，当编码器超出设定的值，编码器将滚筒失速的信号传递给上位机，上位机给电磁阀指令，电磁阀迅速开启，将储气罐中高压气体输入到气缸内，推动气缸的活塞杆向外侧运动顶在滚筒的支架上，从而达到阻止滚筒旋转的目的。

进一步，气缸的数量为至少两个，且每一个气缸均通过导气管与储气罐相连，在每一个导气管中均串接有电磁阀。

进一步，所述气缸包括气缸缸筒、活塞杆ⅰ和活塞杆ⅱ；在所述气缸缸筒的两个轴向面上各设有一个端盖，所述活塞杆ⅰ和活塞杆ⅱ安装在气缸缸筒中，且活塞杆ⅰ和活塞杆ⅱ均能从端盖中穿出；在所述气缸缸筒的中部设有进气接头，活塞杆ⅰ和活塞杆ⅱ非工作时，两者之间留有预定的空间，便于高压气体顺利进入气缸；所述活塞杆ⅰ和活塞杆ⅱ的端部伸出一个凸台，用以抵在端盖处，防止从气缸缸筒中弹出。

进一步，所述活塞杆ⅰ和活塞杆ⅱ的凸台上设有一圈凹槽，在该凹槽中设有密封圈。

进一步，所述端盖上设有多个排气孔，用以减少排气阻力，提高活塞杆运动速度。

进一步，所述端盖上设有活塞杆挡板，该活塞杆挡板采用脆性材料，在活塞杆的推动下，瞬间破坏掉。

进一步，每一个端盖上均设有两个活塞杆挡板，且该两个活塞杆挡板成180°分布。

进一步，所述滚筒上的支架设为比活塞杆的直径略大的圆弧形状，使得二者在接触时，接触应力远小于圆柱与平面的接触应力。

进一步，还包括蓄电池，所述蓄电池通过无源开关与气动回路相连，断电时，无源开关自动合上，蓄电池开始供电；所述上位机由ups电源供电，断电情况下，上位机仍能够发信号给电磁阀，实现气路的连通。

一种减速机，包括蜗轮蜗杆减速器和两个双少齿差减速器，还包括上述的减速机安全装置，在减速机在传动装置失效时，能有效阻止重物的瞬间坠落。

本实用新型有益效果：本实用新型作用是减速机在传动装置失效时，能有效阻止重物的瞬间坠落。从检测到反馈再到执行，速度要快；空间占用较小；管路走线灵活，并且不会影响其它元器件。

附图说明

图1为本实用新型的减速机安全装置结构图；

图2为本实用新型的气控原理图；

图3为本实用新型的气缸剖视图；

图4为本实用新型的气缸侧视图；

图5为本实用新型的滚筒结构图。

具体实施方式

为使本实用新型实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。

如图1所示，本实用新型主要是基于这种蜗轮蜗杆减速器和两个少齿差减速器（行星减速器）组成的双输出绳的减速机的基础上，增加一套安全装置。当蜗轮失效时候，驱动力变成了重物的自重及其惯性力之和，这时候重物近似于自由落体运动。滚筒4的转速加开，并通过一定的加速传动比，传递到原蜗轮的输出轴上，输出轴上的编码器8检测到其转速超出了设定值，就会向上位机发出报警的指令，上位机接到指令后，迅速发指令给气路上的电磁阀，电磁阀瞬间开启，将储气罐7中的高压气体释放到气缸5，推动活塞杆向外侧运动，从而达到阻止滚筒4旋转的目的。具体实施方案如下：

在减速机的滚筒4轴向面上间隔设有多个支架3；在减速机的蜗轮蜗杆减速器2下面设置有气缸5，且该气缸5通过导气管6与储气罐7相连，在导气管6中串接有电磁阀；在减速机的输出轴上安装有编码器8，当编码器8超出设定的值，编码器8将滚筒4失速的信号传递给上位机，上位机给电磁阀指令，电磁阀迅速开启，将储气罐7中高压气体输入到气缸5内，推动气缸5的活塞杆向外侧运动顶在滚筒4的支架3上，从而达到阻止滚筒4旋转的目的。

如图2所示，考虑到一个气缸活塞杆在动作过程有可能直接顶到滚筒4的支架3上，从而失去阻止滚筒4旋转的作用，采用两组气缸并联（即图2中的气缸ⅰ、气缸ⅱ），即在滚筒4失速的情况下，一定有一组气缸5的活塞杆能够阻止滚筒4的旋转，从而有效遏制吊装物体的下落。每一个气缸5均与一个电磁阀相连，通过电磁阀来控制该气路的通断，以此实现气缸5的伸缩。

需要说明的是，气缸5为单作用气缸，只是在失速时，气体推动活塞杆运动向两侧运动，这样无需关心气缸的气密性。

以下给出上述气缸一优选实施例：

如图3、图4所示，气缸5包括气缸缸筒5.1、活塞杆ⅰ5.2和活塞杆ⅱ5.4；在气缸缸筒5.1的两个轴向面上各设有一个端盖5.5，活塞杆ⅰ5.2和活塞杆ⅱ5.4安装在气缸缸筒5.1中，且活塞杆ⅰ5.2和活塞杆ⅱ5.4均能从端盖5.5中穿出；在气缸缸筒5.1的中部设有进气接头5.7，活塞杆ⅰ5.2和活塞杆ⅱ5.4非工作时，两者之间留有预定的空间，便于高压气体顺利进入气缸5；活塞杆ⅰ5.2和活塞杆ⅱ5.4的端部伸出一个凸台，用以抵在端盖5.5处，防止从气缸缸筒5.1中弹出。

需要说明的是，端盖5.5通过多个端盖螺钉5.6固定在气缸缸筒5.1上。

端盖5.5上设有多个排气孔5.10，用以减少排气阻力，提高活塞杆运动速度。

活塞杆ⅰ5.2和活塞杆ⅱ5.4的凸台上设有一圈凹槽，在该凹槽中设有密封圈5.3。

端盖5.5上设有活塞杆挡板5.8，该活塞杆挡板5.8通过活塞杆挡板螺钉5.9固定在端盖5.5上，该活塞杆挡板5.8采用脆性材料，在活塞杆的推动下，瞬间破坏掉。

进一步方案：每一个端盖5.5上均设有两个活塞杆挡板5.8，且该两个活塞杆挡板5.8成180°分布。

如图5所示，为改善结构的局部受力，滚筒4失速时，不能因为自身的强度不足，而发生二次破坏，将滚筒4的支架3做成比气缸活塞杆的直径略大的圆弧形状，使得二者在接触时，接触应力远小于圆柱与平面的接触应力。

以下给出上述实施例进一步的优选方案：

为了防止蜗轮失效时候，整个电控系统断电，气动控制回路增设了蓄电池。蓄电池设置了欠压保护装置，开机自检，电压过低，系统供电系统负责向其充电。另外整个气动回路中设置了无源开关，断电时，无源开关自动合上，蓄电池开始供电。上位机由ups电源供电，断电情况下，上位机仍可以发信号给电磁阀，实现气路的连通。同时为确保气路的可靠性，配备了两个电磁控制阀，并联在管路中，确保电磁控制阀在得电的情况下，至少有一个阀能打开。同样编码器也设置了两个，其中一个也作为安全冗余设计。

综上，在蜗轮损坏的情况下，可以抱紧输出轴，也可以抱紧滚筒来阻止，直接抱紧输出轴的优势是扭矩小，但是直接阻止滚筒是最直接的。抱紧输出轴有电磁制动器，但是占用的空间比较大，所以不能满足空间上的要求。

常用的执行机构有电动、液压、气压三种。本次技术方案主要考核的是反应和执行的速度。所以本次技术方案综合考虑选择气动。电动和液压动作均不够迅速。为提高介质的稳定性，我们选择像氮气这样的惰性气体。同时还考虑到气动占用的空间小，管路走线灵活，并且不会影响其它元器件。

本次技术方案还有很多保护措施，比如：系统断电、活塞杆弹出正好顶到滚筒支架上、电磁阀关键时候打不开、编码器失效等。系统中均做了备份。

本实用新型还提供一种减速机，包括安装在支座9上的蜗轮蜗杆减速器2和两个双少齿差减速器1，还包括上述的减速机安全装置，在减速机在传动装置失效时，能有效阻止重物的瞬间坠落。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。