自由落钩卷扬机构及起重机的制作方法

1.本发明属于自由落钩技术领域，特别地，涉及自由落钩卷扬机构及起重机。


背景技术：

2.目前，起重机上的卷扬机构，起升状态和落钩状态均为马达驱动，起重机实际工作中，需将吊钩从高空中落下，吊钩挂住重物后，马达反转再进行起吊动作，吊钩下放过程缓慢、耗时、效率低，而且此过程始终通过马达驱动，浪费燃油，下落和起吊频繁，卷扬机经常性的正、反转，马达容易损坏，后来出现一种自由落钩式卷扬机。
3.自由落钩式卷扬机是让所吊重物做自由落体运动，实现卷扬机在没有任何驱动力作用下只依靠重物的自身重力带动其自由旋转，这样就需要卷扬机在带着载荷(以下简称带载)自由下放过程中制动，这种制动方式尤为困难，此时卷扬机上的重物载荷以高速度的自由落体向下运动，所需制动力要远超吊装重物的重力，现有技术中的自由落钩卷扬机构只能空载或者小载荷运行，才能确自由落钩制动安全性，但是这种带小载荷的卷扬机会限制起重机的吊装承重，另一方面这种卷扬机都采用的是接触式制动，接触式制动是通过产生摩擦阻力制动，时间长摩擦作用件会出现磨损，进而使得所产生的制动力不准确。


技术实现要素：

4.解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种自由落钩卷扬机构及起重机，能实现卷扬机自由落钩时非接触式带大载荷制动。
5.本发明的技术方案如下：
6.一种自由落钩卷扬机构，包括：联接轴；
7.卷筒，套设于所述联接轴上，且与所述联接轴同步转动；
8.制动器，位于所述联接轴的轴向方向上，所述制动器与所述联接轴同轴设置，所述制动器包括：定子，所述定子固定安装；转子，所述转子与所述联接轴同轴传动；线圈，所述线圈设于所述定子上，所述线圈与起重机上的供电系统电连接。
9.优选地，所述制动器包括壳体，所述联接轴贯穿所述壳体，所述定子、所述转子以及所述线圈均置于所述壳体内。
10.优选地，所述制动器包括冷却通道，所述冷却通道置于靠近所述联接轴处，所述冷却通道用于输送循环流动的冷却液，对所述定子、所述转子、所述线圈冷却。
11.优选地，所述壳体内部设有冷却通道，所述冷却通道用于输送循环流动的冷却液，对所述定子、所述转子、所述线圈冷却；
12.所述壳体上设有进液管和出液管，所述冷却通道分别与所述进液管、所述出液管连通。
13.优选地，所述定子与所述壳体内侧部固定连接。
14.优选地，所述自由落钩卷扬机构包括：
15.机架，所述联接轴贯穿所述机架，所述卷筒置于所述机架内侧；
16.减速机，所述减速机的输出端与所述机架连接；
17.离合器，所述离合器安装于所述联接轴的端部。
18.优选地，所述制动器与所述机架连接，且安装于所述机架内侧与所述卷筒端部之间，所述转子可随所述联接轴和/或所述卷筒转动。
19.优选地，所述制动器设于所述机架外侧端，与所述离合器排列放置，所述转子可随所述联接轴和/或所述卷筒转动。
20.优选地，所述自由落钩卷扬机构包括：
21.轴承，所述轴承套设在所述联接轴上，所述联接轴通过所述轴承与所述机架可转动连接；
22.马达，所述马达与所述减速机连接。
23.一种起重机，包括述的自由落钩卷扬机构，供电系统，所述供电系统与所述制动器电连接。
24.本发明提供的自由落钩卷扬机构，包括联接轴，以及套设在联接轴上的卷筒，卷筒上绕制有钢丝绳；当钢丝绳吊重载自由下放时，卷筒在重载拉动钢丝绳的作用下转动，此时如需要制动，对制动器中的线圈通电，转子在绕联接轴转动的过程中，产生感应电流，这种感应电流使得在联接轴内部自形成闭合回路，继而产生磁场，根据楞次定律，在联接轴和/或转子产生的磁场与定子线圈所产生的磁场相互作用，阻止、反抗转子和联接轴的转动，形成了迫使联接轴转动的制动力矩，可通过调整给线圈输送的励磁电流大小来调整制动力矩的大小。这样，卷扬机在带重载自由落钩时，只需要对应调整励磁电流大小就可达到卷扬机带重载自由落钩时制动目的，另一方面，在整个过程中，定子与转子是不接触的，较于传统技术中的接触式自由落钩制动，所产生的制动力精准，制动过程状态及结果更可控。
25.本发明提供的起重机，包括上述的自由落钩卷扬机构，同样能达到上述技术效果。
附图说明
26.附图是用来提供对本发明的理解，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：
27.图1为本发明提供的自由落钩卷扬机构的结构示意图；
28.图2为本发明提供的制动器的结构示意图；
29.图3为本发明提供的制动器的另一种结构示意图；
30.图4为本发明提供的自由落钩卷扬机构的另一种结构示意图。
31.附图标记说明
32.1、联接轴；2、卷筒；3、制动器；31、定子；32、转子；33、线圈；34、壳体；341、进液管；342、出液管；4、机架；5、减速机；6、离合器；7、马达；8、钢丝绳。
具体实施方式
33.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术中的技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都应当属于本技术保护
的范围。
34.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
35.现有技术中的卷扬机，如果要实现自由落钩，将吊装的载荷放在地面可实现自由落钩，或者对吊装载荷大小予以限制，尽量减小吊装载荷大小。针对卷扬机自由落钩时带载制动，市场上大致有三种行车制动机构，例如：扎带式制动、钳盘式制动，以及湿式多摩擦片制动，其中，扎带式制动和钳盘式制动为干式制动，均是通过设置摩擦片，使摩擦片与被制动对象间产生滑动，一旦卷扬机吊装负载过大，就会瞬间在摩擦面间积聚大量热量，导致摩擦面产生热变形继而出现摩擦面过热损坏，因此，扎带式制动、钳盘式制动只使用于空载落钩或者轻载落钩，且这两种制动机构的摩擦片会出现摩擦磨损，使用时间久后，这两种制动机构不仅不能对吊装重载卷扬机自由落钩时制动，还会出现所产生的制动力矩偏差较大，制动不可靠等问题。现有技术中另一种湿式多摩擦片制动机构，是通过多摩擦片与转动圆盘挤压，产生摩擦制动，摩擦片与转动圆盘安装在充满流动的冷却液封闭腔体内，湿式多摩擦片制动在原理上是通过滑动摩擦制动产生制动力矩，同样在摩擦面上产生大量热量，与扎带式制动和钳盘式制动不同的是：多摩擦片同时制动，接触面积大，制动力矩大，且通过流动冷却液带走摩擦热量，保护摩擦片过热损坏，但这种湿式多摩擦片制动机构的制造精度高，对摩擦片材料性能要求高，摩擦片需定期更换维护成本极高，另一方面，摩擦片在接触制动的过程中无可避免地会有磨损后产生的固体颗粒，这种固体颗粒将由冷却液带走，而冷却液在循环使用时会污染冷却液，会引起卷扬机甚至是起重机的故障。由此可见，现有技术中的自由落钩卷扬机都是接触式制动，这种制动方式，不仅限制卷扬机的最大吊装载荷，还会出现易损件，摩擦制动件磨损后还会出现制动力不准确，为卷扬机带重载自由落钩留下安全隐患。
36.本发明的核心在于，通过非接触式制动来实现提供一种带大载荷自由落钩卷扬机构，这种卷扬机构的制动力矩可根据实际工况来调整，且制动力矩精确受使用时间和/或制动环境影响小，制动状态稳定。
37.请如图1至图4所示，本发明提供一种自由落钩卷扬机构，包括联接轴1；卷筒2，套设于联接轴1上，且与联接轴1同步转动；制动器3，安装于联接轴1的轴向方向上，制动器3与联接轴1同轴设置，制动器3包括：定子31，定子31固定安装；转子32，转子32绕联接轴1的中心轴线转动；线圈33，线圈33设于定子31上，线圈33与起重机上的供电系统电连接。本发明提供的自由落钩卷扬机构，包括联接轴1，以及套设在联接轴1上的卷筒2，卷筒2上绕制有钢丝绳8；当钢丝绳8吊重载自由下放时，卷筒2在重载拉动钢丝绳8的作用下转动，此时如需要制动，对制动器3中的线圈33通电，转子32在绕联接轴1转动的过程中，产生感应电流，这种感应电流使得在联接轴1内部自形成闭合回路，继而产生磁场，根据楞次定律，在联接轴1和/或转子32产生的磁场与定子31线圈33所产生的磁场相互作用，阻止、反抗转子32和联接轴1的转动，形成了迫使联接轴1转动的制动力矩，可通过调整给线圈33输送的励磁电流大小来调整制动力矩的大小，这样卷扬机在带重载自由落钩时，只需要对应调整励磁电流大小就可达到卷扬机带重载自由落钩时制动目的，另一方面，在整个过程中，定子31与转子32是不接触的，较于传统技术中的接触式自由落钩制动，所产生的制动力精准，制动过程状态
及结果更可控。
38.其中，线圈33设于定子31上，可以理解为线圈33绕制不做具体的限定，只要是在给线圈33提供励磁电流继而产生新的磁场的任何的线圈33绕制结构都应当被理解为落入本发明的保护范围内，例如线圈33在定子31周向方向依次分布且极性相反。
39.本发明提供的实施例中，制动器3包括壳体34，联接轴1贯穿壳体34，定子31、转子32以及线圈33均置于所述壳体34内。壳体34的设置能防止外界不确定因素对壳体34内部的定子31、转子32以及线圈33使用的影响，例如水、杂物等。
40.请如图1、图2所示，本发明提供的实施例中，制动器3包括冷却通道，冷却通道置于靠近联接轴1处，冷却通道用于输送循环流动的冷却液，对定子31、转子32、线圈33冷却。卷扬机构在自由落钩时制动的过程中，将联接轴1转动的动能通过磁场转化为热能消耗掉，进而起到非接触减速作用，为了使得所产生的制动力矩更加稳定。为了减少卷扬机构在制动过程中所产生的热能，在制动器3的内部设置冷却通道，冷却通道置于靠近联接轴1处，例如，转子32、定子31以及线圈33之间，具体不做限定，可以根据联接轴1、定子31、转子32以及线圈33的绕制具体设定。通过不断地向冷却通道内输送冷却液，来实现对转子32、定子31以及线圈33各自的冷却。其中，可以将冷却通道与外置的冷却系统连接，外置的冷却系统可以是起重机上的发动机散热冷却系统，输送至冷却通道内的流动冷却液为发动机冷却液，又或者外置的冷却系统可以是起重机上的液压冷却散热系统，输送至冷却通道内的流动冷却液为液压油，又或者是其他独立设置的其他冷却系统。
41.本发明提供的另一种实施例中，针对制动器3上设置有壳体34的结构，这种结构具有较佳的防护性能的基础上，还能对制动器3的部分或全部工作部件进行降温冷却，这些工作部件主要指定子31、转子32以及线圈33，具体不做限定，可以根据联接轴1、定子31、转子32以及线圈33的绕制具体设定，冷却通道置于三者外侧或者内侧，又或者任意两者之间的间隙，又或者嵌设于任意一者内部。具体地壳体34内部设有冷却通道，冷却通道用于输送循环流动的冷却液，对定子31、转子32、线圈33冷却；壳体34上设有进液管341和出液，冷却通道分别与进液管341、出液管342连通。可以将进液管341与起重机上发动机散热冷却系统或者起重机上的液压冷却散热系统，在对定子31、转子32以及线圈33冷却后再通过出液管342返回至起重机上发动机散热冷却系统或者起重机上的液压冷却散热系统。这样能实现不增加额外冷却系统，充分利用起重机上的发动机散热冷却系统或液压冷却散热系统，使得整体的卷扬机构或者起重机的设计更加精简。另一方面，本发明中所提供的自由落钩卷扬机构，采用的是非接触式制动，在制动过程中不会产生磨损固体颗粒，能防止对冷却液体的污染，继而可以在不影响起重机原有的发动机散热冷却系统或液压冷却散热系统使用的情况下，还兼顾对制动器3的冷却降温。
42.其中，将定子31与壳体34内侧部固定连接，使得制动器3整体的结构强度更优，例如可以将定子31与壳体34设成一体成型结构，也可以采用其焊接将两者固定连接，又或者是通过螺钉、螺栓等连接件实现可拆卸的固定连接，其中，固定连接可以理解为自由落钩卷扬机构在带大载荷自由落钩制动时定子31与壳体34不会产生位移，使得联接轴1和/或转子32产生的磁场稳定，进而能制动器3的制动能力稳定。
43.本发明提供的实施例中，自由落钩卷扬机构包括：机架4，联接轴1贯穿机架4，卷筒2置于机架4内侧；减速机5，减速机5的输出端与机架4连接；离合器6，离合器6安装于联接轴
1的端部。其中，机架4可设有两个支撑件，联接轴1依次穿过支撑件，在两个支撑件之间形成容纳卷筒2以及部分联接轴1的空间，减速机5的输出端与其中任一支撑固定连接，例如可采用螺栓固定连接。
44.本发明提供的自由落钩卷扬机构的制动器3主要是通过在卷扬机构带大载荷自由落钩制动时，对线圈33通电，转子32在绕联接轴1转动的过程中，产生感应电流，这种感应电流使得在联接轴1内部自形成闭合的回路，继而产生磁场，根据楞次定律，在联接轴1和/或转子32产生的磁场与定子31线圈33所产生的磁场相互作用、阻止、反抗转子32和联接轴1的转动，形成了迫使联接轴1转动的制动力矩。同时，联接轴1转动动能通过新产生的磁场转化成热能消耗掉，进而起到非接触减速的作用，由此可见，制动器3的安装位置决定了联接轴1转动动能的转化，制动器3只要安装在联接轴1的轴向方向上即可，具体的安装位置存在多种实施例，为了更清楚的说明这一技术机理，现结合制动器3安装位置的实施例予以详细说明。
45.一种实施例为：请如图1、图2所示，将制动器3安装于联接轴1的轴向方向上包括：制动器3与机架4连接，且安装于机架4内侧与卷筒2端部之间，转子32可随联接轴1和/或卷筒2转动。例如，将壳体34固定安装在机架4的内壁侧上，联接轴1穿过壳体34，联接轴1带动转子32一起与壳体34、定子31以及线圈33做相对转动，继而实现切割磁场的目的。
46.第二种实施例为：请如图3所示，将转子32设置在卷筒2的端部上，使得转子32至少部分置于壳体34内部，但定子31、线圈33都设置在壳体34内部，这样壳体34牺牲些许防护性能，来换取转子32与卷筒2的整体性设置，这样转子32能获得更稳定的运动状态，继而使得制动器3所输出的制动力矩更加稳定。
47.第三种实施例为：请如图4所示，制动器3安装于联接轴1的轴向方向上包括：制动器3设于机架4外侧端，与离合器6排列放置，转子32可随联接轴1和/或卷筒2转动。将制动器3安装在机架4外侧，使得制动器3具有更广的安装拆卸空间，便于对制动器3的检修，同时在制动器3损坏时，也容易更换。
48.本发明提供的实施例中，自由落钩卷扬机构包括：轴承，轴承套设在联接轴1上，联接轴1通过轴承与机架4可转动连接；马达7，马达7与减速机5连接。为了更加清楚的了解本技术提供的自由落钩卷扬机构的工作原理，现结合较佳实施例，做详细说明：
49.当卷扬机构吊装较大载荷时正常进行吊装作业时，离合器6闭合，减速机5与卷筒2成为一体，减速机5输入端的驻车制动开始工作，马达7带动减速机5及卷筒2旋转，进而实现吊装负载的起升和下放，此时，制动器3内的线圈33并未通电流，对联接轴1及卷筒2并无制动。
50.当卷扬机构吊装较大载荷通过不卸载负载进行自由落钩时，离合器6打开，减速机5与卷筒2动力传动分离，卷筒2在卷筒2上缠绕的钢丝绳8作用下转动，卷筒2带动联接轴1一起转动，在带大载荷落钩时，制动器3的线圈33通电后，转子32在绕联接轴1转动的过程中，产生感应电流，这种感应电流使得在联接轴1内部自形成闭合的回路，继而产生磁场，根据楞次定律，在联接轴1和/或转子32产生的磁场与定子31线圈33所产生的磁场相互作用、阻止、反抗转子32和联接轴1的转动，形成了迫使联接轴1转动的制动力矩，可通过调整给线圈33输送的励磁电流大小来调整制动力矩的大小，这样卷扬机在带重载自由落钩时，只需要对应调整励磁电流大小就可达到卷扬机带重载自由落钩时制动的目的。
51.整个制动的过程中，定子31与转子32均不接触，不会产生固体颗粒，起重机的发动机散热冷却系统和/或液压冷却散热系统中的冷却液进入进液管341，流经冷却通道，从出液管342返回至发动机散热冷却系统和/或液压冷却散热系统，来实现对制动过程中产生了热能的部件(例如定子31、转子32以及线圈33其中任意组合，或单个部件)进行冷却，使得所产生的制动力矩稳定可控。
52.本发明提供一种起重机，包括上述的自由落钩卷扬机构，以及供电系统，供电系统与制动器电连接。
53.其中上述实施例提供的自由落钩卷扬机构，需要通过励磁电流大小来调整制动力矩的大小，尤其是在卷扬机构带大载荷自由落钩制动时，所需要的制动力矩就更大，这样对励磁电流的需求也越大，为了能实现更大载荷的自由落钩制动，可以根据需求配备独立的供电系统。由此可见，在将本发明提供的自由落钩卷扬机构应用在一些已知的起重机上，可根据需求配置供电系统。较佳地，本发明提供的起重机为新能源起重机，将上述实施例提供的自由落钩卷扬机构的制动器3的线圈33与新能源起重机的供电系统连接，自由落钩卷扬机构的供电与新能源起重器的工作供电系统共用，因此，本技术提供的自由落钩卷扬机构，抛弃了传统研发路径，例如接触式自由落钩制动，而通过为线圈33输送励磁电流来实现非接触制动，较于现有技术中的自由落钩卷扬机构，是技术机理、具体结构以及所能达到的技术效果完全不同的研发路径，进而能获得更加高效、节能、环保的起重机。该新能源起重机所能达到的其他技术效果，请参见上述自由落钩卷扬机构的实施例，在此不再赘述。
54.本说明书中各实施例采用递进方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。
55.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。