卷扬式起升机构和起重机的制作方法

1.本发明涉及工程机械技术领域，具体地，涉及一种卷扬式起升机构和起重机。


背景技术：

2.现有汽车起重机中的卷扬式起升机构大多设置变量马达和定速比减速机配合使用的系统，若要调节卷筒组件的转速，在减速机的减速比恒定的情况下，必须通过调节变量马达的转速实现。
3.但变量马达需在运转过程中才能调速，因此在变量过程中，马达会形成较大惯性矩，且整体系统形式为欠阻尼二阶系统，存在一定超调量和响应时间。此外，在小负载情况下，减速机的性能未得到高效利用，存在能效过剩现象。在实际操作时，卷筒组件中的钢丝绳在马达调速时存在加速或减速过程，会导致起升机构操控性较差，只能凭借操作人员的经验调整，若对绳速有一定要求，马达调速时形成的超调量还会造成绳速波动，响应时间还会导致操作手感变差。


技术实现要素：

4.针对现有技术的上述至少一种缺陷或不足，本发明提供了一种卷扬式起升机构和起重机，可实现卷扬最大速度的提升，避免动力马达产生较大的转动惯量，彻底消除起升速度波动现象，提升对机构的操控性。
5.为实现上述目的，本发明第一方面提供了一种卷扬式起升机构，所述卷扬式起升机构包括依次传动连接的动力马达、变速比减速机和卷筒组件，所述动力马达包括马达转轴，所述变速比减速机包括减速机输出轴，所述变速比减速机的减速比可调节设置，使得所述减速机输出轴能够以可调节且低于所述马达转轴的转速转动。
6.可选地，所述动力马达为能够在所述卷筒组件的卷扬过程中保持转速恒定的定速马达。
7.可选地，所述卷扬式起升机构包括液压控制系统，所述定速马达为通过所述液压控制系统控制转速的定量马达。
8.可选地，所述卷扬式起升机构包括控制器，所述控制器配置为能够根据所述卷扬式起升机构当下的载荷重量获得所述变速比减速机的最佳减速比。
9.可选地，所述变速比减速机包括第一动力齿轮、第二动力齿轮、传动轴、多个传动齿轮和多个减速齿轮，所述第一动力齿轮套接于所述马达转轴且与所述第二动力齿轮啮合，所述第二动力齿轮和多个传动齿轮依次间隔套接在所述传动轴上，多个所述减速齿轮与多个所述传动齿轮一一对应啮合，所述减速机输出轴能够选择性地与其中一个所述减速齿轮固定连接以同步旋转。
10.可选地，所述传动齿轮和所述减速齿轮均设置有两个，所述减速机输出轴穿过两个所述减速齿轮的齿轮中心孔，所述减速机输出轴上套接有位于两个所述减速齿轮之间的同步器，所述减速机输出轴能够沿轴向移动以使得所述同步器与其中一个所述减速齿轮固
定连接。
11.可选地，所述卷扬式起升机构包括摆动控制杆以及连接在所述摆动控制杆和所述减速机输出轴之间的换挡连接件，所述换挡连接件能够通过控制所述摆动控制杆的摆动以驱动所述减速机输出轴移动至与其中一个所述减速齿轮固定连接。
12.可选地，所述摆动控制杆设置为通过手动和/或自动控制摆动。
13.可选地，所述卷扬式起升机构包括用于驱动所述摆动控制杆摆动的动力缸。
14.本发明第二方面提供了一种起重机，所述起重机包括上述的卷扬式起升机构。
15.在本发明中，由于卷扬式起升机构中设有变速比减速机，在需要调节卷筒组件的转速时，无须调节动力马达的转速，只要调节减速机的减速比即可实现，因此可避免动力马达因调速而产生较大的转动惯量，彻底消除起升速度波动现象，提升对机构的操控性。当动力马达的转速恒定时，通过调节减小减速比，还可实现卷扬最大速度的提升，充分利用减速机的能效，提升机构整体工作效率。
16.本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
17.附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
18.图1为本发明具体实施方式中的一种卷扬式起升机构的局部示意图；
19.图2为本发明具体实施方式中的一种变速比减速机及与之配合的马达转轴、摆动控制杆、换挡连接件和铰接座的示意图；
20.图3为本发明具体实施方式中的一种定量马达和液压控制系统的原理图。
21.附图标记说明：
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动力马达
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变速比减速机
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摆动控制杆
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换挡连接件
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铰接座
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动力缸
[0025]
11
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马达转轴
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减速机输出轴
[0026]
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第一动力齿轮
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第二动力齿轮
[0027]
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传动轴
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传动齿轮
[0028]
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减速齿轮
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27
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同步器
[0029]
41
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第一杆件
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42
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第二杆件
具体实施方式
[0030]
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
[0031]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0032]
在本发明实施例中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。
[0033]
下面将参考附图并结合示例性实施例来详细说明本发明。
[0034]
如图1至图3所示，本发明第一示例性实施例提供了一种卷扬式起升机构，其包括依次传动连接的动力马达1、变速比减速机2和卷筒组件。通过动力马达1输出一定的转速，经过变速比减速机2减速后，驱动卷筒组件中的卷筒以与变速比减速机2的输出转速相同的转速转动，从而实现机构的起升或降下重物功能。
[0035]
具体地，动力马达1包括马达转轴11，马达转轴11的转速即动力马达1的马达输出转速。变速比减速机2包括减速机输出轴21，减速机输出轴21的转速即变速比减速机2的减速机输出速度，马达输出转速通过变速比减速机2中与马达转轴11固定的轴或齿轮等旋转件为变速比减速机2提供减速机输入速度。
[0036]
与现有应用在起重机中的卷扬式起升机构的最大不同在于，本示例性实施例采用的是减速比可调节的变速比减速机2，而非定速比减速机。公知的是，减速比是指减速机构中瞬时输入速度与输出速度的比值，因此在本示例性实施例中，变速比减速机2的减速比即减速机输入速度与减速机输出速度的比值，也等同于马达输出转速与减速机输出速度的比值。由于变速比减速机2的减速比可调节，也就使得减速机输出轴21不仅能以低于马达转轴11的转速转动，还可在不调节马达转轴11转速的情况下调节减速机输出轴21的转速，此为本示例性实施例与现有技术的核心区别之一。
[0037]
由背景技术部分的描述可知，现有技术中采用变量马达+定速比减速机的起升机构至少存在以下缺陷：
[0038]
第一，变量马达需在运转过程中才能调速，因此在变量过程中，马达会形成较大惯性矩，且整体系统形式为欠阻尼二阶系统，存在一定超调量和响应时间。第二，在小负载情况下，减速机的性能未得到高效利用，存在能效过剩现象。第三，在实际操作时，卷筒组件中的钢丝绳在马达调速时存在加速或减速过程，会导致起升机构操控性较差，只能凭借操作人员的经验调整，若对绳速有一定要求，马达调速时形成的超调量还会造成绳速波动，响应时间还会导致操作手感变差。
[0039]
反观本示例性实施例，由于卷扬式起升机构中设有变速比减速机2，在需要调节卷筒组件的转速时，无须调节动力马达1的转速，只要调节减速机的减速比即可实现。而目前变量马达由于受到转动惯量限制，马达转速不可能很高，若本示例性实施例采用定速马达驱动，马达最高工作速度一定，可通过减小减速机速比，提高最大起升速度，充分利用减速机的能效，提升机构整体工作效率，且不受马达转动惯量影响，以及彻底消除起升速度波动现象，提升对机构的操控性。
[0040]
在一种实施例中，正如前述，动力马达1可以是定速马达，该马达能够在卷筒组件的卷扬过程中保持转速恒定，在需要调节减速机输出轴21的转速时，只需调节减速比即可。当然，本示例性实施例并不限制其他马达类型的选用，如变速马达，也同样可与变速比减速机2组合使用，如此还能为起升机构提供不同的调速方式选用。
[0041]
进一步地，由于现有技术中采用的变量马达为液压马达，在尽可能简化对现有马达控制方式的调整的情况下，可选用定量马达作为定速马达。如此，意味着本示例性实施例的卷扬式起升机构中还应设有液压控制系统，定量马达通过该液压控制系统控制转速，具体可参照图3。因此，本示例性实施例的液压控制系统可与现有技术保持一致，区别在于，将变量马达替换为定量马达。
[0042]
在一种实施例中，卷扬式起升机构可包括控制器，该控制器被配置为能够根据卷扬式起升机构当下的载荷重量获得变速比减速机2的最佳减速比。例如，可在该控制器中预先录入载荷重量与卷扬式起升机构需输出的最大工作力矩的计算关系，以及录入最大工作力矩与变速比减速机2的最佳减速比的计算关系，通过外部输入载荷重量与倍率，由控制器先计算出起升机构需输出的最大工作力矩，然后计算出此时需要的最佳减速比。至于后续如何执行对减速比的调节，可通过控制器自动控制实现，也可通过控制面板显示等方式提醒操作人员，然后由操作人员手动调节减速比。
[0043]
在一种实施例中，提供一种新型的变速比减速机2内部结构。参照图2，变速比减速机2包括第一动力齿轮22、第二动力齿轮23、传动轴24、多个传动齿轮25和多个减速齿轮26。其中，第一动力齿轮22套接于马达转轴11且与第二动力齿轮23啮合，第二动力齿轮23和多个传动齿轮25依次间隔套接在传动轴24上，多个减速齿轮26与多个传动齿轮25一一对应啮合，再通过设置合理结构，完全能够使减速机输出轴21选择性地与其中一个减速齿轮26固定连接，从而使减速机输出轴21跟随所连接的减速齿轮26同步旋转。
[0044]
基于上述设置可知，马达转轴11能够带动第一动力齿轮22旋转，从而通过与第一动力齿轮22啮合的第二动力齿轮23驱动传动轴24和套接在传动轴24上的多个传动齿轮25旋转，多个减速齿轮26由于与多个传动齿轮25一一对应啮合，均能够以低于马达转轴11的转速旋转。且各个减速齿轮26的转速互不相同，当减速机输出轴21与不同的减速齿轮26固定连接时，便能以不同的转速旋转，变速比减速机2的可调节减速比也正是由此实现。
[0045]
例如，可设置两个传动齿轮25和两个减速齿轮26，使减速机输出轴21穿过两个减速齿轮26的齿轮中心孔，且减速机输出轴21的外周壁与齿轮中心孔的内周壁互不接触，如此，当减速机输出轴21沿轴向位移时，也不会与减速齿轮26干涉。另外，减速机输出轴21上套接有位于两个减速齿轮26之间的同步器27，当通过合理设置的结构驱动减速机输出轴21沿轴向移动时，可带动同步器27与其中一个减速齿轮26固定连接，这样便实现减速机输出轴21与其中一个减速齿轮26的相互固定，并能够同步旋转。
[0046]
进一步地，卷扬式起升机构还可包括摆动控制杆3以及连接在摆动控制杆3和减速机输出轴21之间的换挡连接件4，通过控制摆动控制杆3的摆动，能够驱动换挡连接件4移动，进而驱动减速机输出轴21移动至与其中一个减速齿轮26固定连接。
[0047]
以图2为例，可将摆动控制杆3的杆身铰接于铰接座5，换挡连接件4包括第一杆件41和第二杆件42。其中，第一杆件41的一端抵接在同步器27的外周壁上以能够通过同步器27带动减速机输出轴21沿轴向位移，同时不影响同步器27的旋转，第一杆件41的另一端垂直连接于第二杆件42，第二杆件42的一端与摆动控制杆3铰接。在此结构下，通过控制摆动控制杆3以铰接座5为旋转中心摆动，可推动第二杆件42平移，并通过第一杆件41带动同步器27移动，最终驱动减速机输出轴21沿轴向位移。
[0048]
本实施例不限制摆动控制杆3的控制方式选用，摆动控制杆3可设置为通过手动控制摆动，或通过自动控制摆动，或通过手自一体的方式控制摆动。例如，可在卷扬式起升机构中设置动力缸6，如电动缸、液压缸等，用于驱动摆动控制杆3摆动。
[0049]
本发明第二示例性实施例提供了一种采用上述卷扬式起升机构的起重机，该起重机的类型不限，例如可以是汽车起重机等。显然，本示例性实施例的起重机具有由上述卷扬式起升机构带来的所有技术效果，故此处不再赘述。
[0050]
以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。
[0051]
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0052]
此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。