Лебедка

 

Использование: в грузоподъемных механизмах. Лебедка содержит жестко смонтированные в корпусе два фрикционных цилиндрических барабана с запасованным на них канатом. В барабанах расположены концентрические валы с установленными на них роликами, кинематически связанные между собой зубчатыми колесами. Зубчатые колеса установлены на валах с возможностью поворота и подпружинены относительно последних в одинаковом направлении пружинами с предварительным напряжением. Канат запасован таким образом, что при обходе барабанов вдоль каната на первом по направлению обхода барабане вал подпружинен против направления обхода, а на втором - по направлению обхода. При упоре ролика, установленного на валу второго барабана, в натянутый канат на участке между барабанами он останавливается в своем вращении, сжимая пружину и поддерживая канат в натянутом постоянном натяжением состоянии. Лебедка имеет шестерню для кинематической связи зубчатых колес с приводом. 1 з.п.ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к грузоподъемным механизмам, а именно к лебедкам с фрикционными цилиндрическими барабанами.

Известна лебедка, содержащая размещенные в корпусе два приводных канатоведущих шкива с V-образными кольцевыми канавками, в которых расположен канат с холостой и грузовой ветвями и контактирующие с витками каната ролики механизма натяжения холостой ветви каната.

Недостаток этой лебедки - большие габариты и масса.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является лебедка, содержащая смонтированные в корпусе два фрикционных цилиндрических барабана, в каждом из которых выполнена V-образная сквозная кольцевая канавка с расположенными в ней канатом, запасованным на барабанах S-образно, расположенные в V-образных канавках и установленные с возможностью вращения приводные ролики, контактирующие с канатом.

Недостаток этой лебедки - низкий КПД, связанный с трудностью получения на канате волн одинакового размера на обоих барабанах, что вызывает проскальзывание каната в момент передачи волны с одного барабана на другой.

Цель изобретения - увеличение коэффициента полезного действия лебедки путем уменьшения проскальзывания каната в канавках барабанов.

Поставленная цель достигается тем, что в лебедке, содержащей смонтированные в корпусе два фрикционных цилиндрических барабана, в каждом из которых выполнена V-образная сквозная кольцевая канавка с расположенным в ней канатом, запасованным на барабанах S-образно, расположенные в V-образных канавках и установленные с возможностью вращения приводные ролики, контактирующие с канатом, одна из шестерен состоит в зацеплении с третьей шестерней, соединенной с источником вращательного движения. Шестерни установлены на валах с возможностью поворота и подпружинены относительно последних пружинами с предварительным напряжением. Канат запасован таким образом, что при обходе барабанов вдоль каната на первом по направлению обхода барабане вал подпружинен против направления обхода, а на втором - по направлению обхода.

Отличием конструкции предлагаемой лебедки от прототипа является установление шестерен на валах с возможностью поворота и подпружинение их пружинами с предварительным напряжением.

На фиг.1 показана лебедка, вид спереди; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг. 3 - разрезы Б-Б и В-В на фиг.2; на фиг.4 - схема перемещения волны каната по барабану; на фиг.5 - схема передачи волны каната с барабана на барабан.

Лебедка содержит два состоящих из двух частей 1 и 2, расположенных в одной плоскости фрикционных барабана. Обе части жестко закреплены с корпусом 3 лебедки. На частях барабана 1 и 2 выполнены расположенные напротив друг друга наклонные поверхности 4, образующие между собой сквозные V-образные канавки 5, в которых размещен канат 6. В плане наклонные поверхности 4 представляют собой части окружностей. Канат 6 расположен в канавках 5 с образованием S-образного охвата барабанов. Внутри барабанов размещены установленные по их осям в подшипниковых узлах 7 приводные валы 8 с роликами 9, установленными на них эксцентрично с возможностью вращения в подшипниковых узлах 10. Ширина роликов 9 меньше ширины канавок 5, и первые заходят в прорези канавок и контактируют с канатом 6. Приводные валы 8 связаны между собой кинематически посредством находящихся в зацеплении двух одинаковых зубчатых колес 11, одно из которых соединено с ведущей шестерней 12, соединенной с валом электродвигателя (не показан). Зубчатые колеса установлены на валах 8 в подшипниках скольжения 13 с возможностью поворота в пределах угла ϕ , ограниченного пазом 14 в зубчатых колесах 11. Шпонка 15 закреплена в теле вала 8. Размеры пазов выбирают из условия возможности компенсирования изменения длины каната 6 путем обеспечения необходимого отставания вала 8 с роликом 9, принимающим волну каната 6, от вала 8 с роликом 9, передающего волну.

Из сравнения длин каната, необходимых для образования волны каната 6 (фиг. 4) и для передачи новой волны с барабана на барабан (фиг.5), следует, что они отличаются участком каната ВС на фиг.5. Длина участка ВС каната 6 больше отрезка EF на величину Δl = 2S_p˙ tgα , где S_p - величина выступания ролика 9 из канавки барабана, tgα= Подставляя tgα в выражение Δl, имеем Δl= .

Для компенсации этой разницы длин каната 6, возникающей при передаче волны каната 6 с барабана на барабан, центральный угол на зазор между шпонкой и стенкой шпоночного паза должен быть равным ϕ= , где R - радиус расположения каната на барабанах.

На валах 8 закреплены пластинчатые пружины 16, заведенные за штифты 17 и имеющие при этом предварительное напряжение. Штифты 17 на обоих зубчатых колесах 11 расположены одинаково по отношению пластинчатых пружин 16, т.е. на обоих, если двигаться по окружности - по часовой стрелке или против нее. Канат 6 запасован таким образом, чтобы при обходе барабанов вдоль каната 6 на первом по направлению обхода барабане вал 8 был подпружинен против направления обхода, а на втором - по направлению обхода. Для этого при обходе вдоль каната 6 на первом барабане вначале расположена пружина 16, а потом - штифт 17, а на втором - наоборот, вначале - штифт 17, а потом - пружина 16. Такая запасовка каната 6 обеспечивает на первом по ходу движения каната 6 жесткое соединение вала 8 с зубчатым колесом 11 за счет упора зубчатого колеса 11 стенкой ее паза 14 в шпонку 15, а на втором - упругое соединение за счет упора штифта 17 зубчатого колеса 11 в пружину 16, закрепленную на валу 8. Привод зубчатых колес 11 от ведущей шестерни 12, находящейся в зацеплении с одним из зубчатых колес 11, позволяет подпружинить по отношению к зубчатым колесам 11 оба вала 8, в то время как если бы, как в прототипе, один из валов 8 был приводным, его подпружинение было бы затруднительно.

Лебедка работает следующим образом. Вследствие натяжения его рабочей и холостой ветвей полезным и натяжным грузом (не показаны) канат 6 плотно прилегает к поверхности канавок 5 барабанов за исключением участков, напротив которых расположены ролики 9, где из каната 6 образована поперечная волна.

Ролики 9 отклоняют канат 6 в сторону наружной поверхности барабанов, и он на участках контакта с роликами теряет контакт с барабаном 4. Длина каната на участке отхода от барабанов больше, нежели на равных ему по дуге участках барабанов, на которых канат 6 плотно облегает его. При вращении приводных валов 8 ролики 9 перемещают участки каната 6 с поперечной волной вдоль по канавке 5, в результате чего канат 6 перемещается вдоль по канавке 5 барабана со скоростью V = Δl˙ Z ˙n , м/мин, где Δl - превышение длины каната 6 на участке его отхода от барабана и образования поперечной волны над его длиной, на равном по дуге участке, на котором канат 6 плотно облегает барабан, Z - число роликов 9, n - число оборотов приводных валов 8 в мин.

Однако вследствие разницы натяжения грузовой и холостой ветвей неизбежно появление разницы в размерах волн каната 6 на различных барабанах. В момент перехода волны каната 6 с одного барабана на другой его требуемая длина между барабанами больше той же длины каната, когда ролики 9 не отклоняют его на участке между барабанами.

Вследствие того, что на первом по ходу движения каната 6 барабане крутящий момент передается с зубчатого колеса на вал 8 непосредственно через шпонку 15, вал 8 имеет жесткую кинематическую связь со своим зубчатым колесом 11 и вращается вместе с ним.

Если бы шестерня 11 второго по ходу движения каната 6 также имела жесткую связь с валом 8, на котором она установлена в момент передачи волны каната 6 с одного барабана на другой, вследствие разницы длин каната 6 на участке между барабанами при его прямолинейном расположении и отклонении роликами 9 неизбежно происходило бы проскальзывание каната 6. Вследствие того, что вал 8 второго барабана подпружинен относительно зубчатого колеса 11 в направлении вращения, при упоре ролика 9, установленного на нем в натянутый канат 6 на участке между барабанами, он останавливается в своем вращении, сжимая пружину 16 и поддерживая канат 6 в натянутом постоянным натяжением состоянии. После схода волны каната 6 с первого по ходу движения каната 6 барабана и поворота вала 8 второго барабана до упора шпонки 15 в стенку паза 14 волна каната 6 перемещается по следующему барабану. После схода волны каната 6 со второго барабана вал 8 этого барабана под действием пружины 16 поворачивается в исходное положение.

По сравнению с прототипом предлагаемая лебедка имеет меньшее проскальзывание каната и, соответственно, больший коэффициент полезного действия, поскольку в ней отсутствует проскальзывание каната, связанное с изменением его потребной длины на участке между барабанами. Экспериментами установлено, что величина этого буксования на лебедке без подпружинения валов с роликами составляет до 50% от полезного перемещения. Соответственно коэффициент полезного действия может быть повышен в 1,5 раза.

Формула изобретения

1. ЛЕБЕДКА, содержащая смонтированные в корпусе основной и дополнительный приводные валы, кинематически связанные между собой посредством двух находящихся в зацеплении зубчатых колес и концентрично расположенные соответственно в двух фрикционных цилиндрических барабанах, жестко связанных с корпусом, причем в каждом барабане выполнена сквозная V-образная кольцевая канавка для каната, имеющего грузовую и холостую ветви и последовательно охватывающего оба барабана, и установленные с возможностью вращения эксцентрично на приводных валах ролики, контактирующие с канатом и расположенные в V-образной канавке, отличающаяся тем, что упомянутые зубчатые колеса установлены на валах с возможностью взаимного поворота и снабжены упорами и предварительно напряженными пружинами для ограничения их поворота.

2. Лебедка по п. 1, отличающаяся тем, что она снабжена шестерней для кинематической связи зубчатых колес с приводом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5