Тяговое устройство (лебедка) с постоянным тяговым усилием, не меняющимся в зависимости от количества слоев намотки троса на барабан
Владельцы патента RU 2309891:
Музыкин Павел Евгеньевич (RU)
Изобретение относится к подъемно-тяговым устройствам. Конструкция состоит из двух барабанов: тягового и барабана намотки. Тяговый барабан (3) используется для обеспечения постоянного тягового усилия, а для намотки троса (1) используется барабан намотки (6), который связан с тяговым барабаном (3) через устройство (7) согласования угловых скоростей тягового и барабана намотки. Устройство (7) согласования угловых скоростей содержит повышающий редуктор и самоуправляемый фрикционный элемент с регулируемым моментом проскальзывания. Технический результат заключается в снижении энергопотребления и перемещении грузов с постоянной линейной скоростью. 2 ил.
Изобретение относится к подъемно-тяговым устройствам и может использоваться во всех областях, где необходимо перемещение грузов в пространстве.
В существующих лебедках, тяговых и подъемных устройствах для перемещения груза используется трос (цепь), наматываемый на барабан, который жестко через редуктор связан с приводом (Фиг.1). Барабан одновременно является и тяговым и служит для намотки (сбора) троса. Так, например, в существующих прототипах (например, Рег. Номер 5034555/11) (Фиг.1) трос (1), который перемещает груз (2), жестко закреплен на барабане (3), который в свою очередь через редуктор связан с приводом (4). Вся конструкция жестко стоит на шасси (5). По мере намотки троса (1) на барабан (3) с увеличением количества слоев увеличивается радиус приложения противодействующей силы, соответственно, и противодействующий момент. В результате этого при намотке каждого нового слоя тяговое усилие лебедки падает (как правило, используемые приводы имеют постоянный момент на выходном валу). В технических характеристиках существующих лебедок, как правило, указываются параметры потери тягового усилия в зависимости от слоя намотки:
на 2-м слое - до 8%, на 3-м - до 24%, на 4-м до 40% тягового усилия (общедоступная информация). Также следует отметить, что с каждым новым слоем намотки падает линейная скорость перемещения троса, а соответственно, и груза.
Для компенсации этих потерь требуется увеличение мощности привода, потребляемой энергии. Таким образом, с увеличением слоев намотки троса на барабан КПД лебедок и подъемно-тяговых механизмов существенно падает.
С целью устранения этих недостатков предлагается устройство (Фиг.2), состоящее из троса (1), двух барабанов - тягового (3) и барабана намотки (6), устройства согласования угловых скоростей тягового и барабана намотки (7) (например, повышающий редуктор с самоуправляемым фрикциионным элементом с регулируемым моментом проскальзывания) и привода (4). Вся конструкция жестко закреплена на шасси (5).
Принцип действия предлагаемой конструкции
В предлагаемой конструкции (Фиг.2) трос (1) жестко закрепляется на барабане намотки (6). Предварительно, на тяговом барабане (3) делается N витков, далее трос (1) идет к грузу (2). Количество (N) витков на тяговом барабане (3) подбирается таким образом, чтобы трос не соскальзывал с барабана, если приложить усилие к одному из концов, притом второй должен быть свободным. Привод (4) через вал (8) связан с тяговым барабаном (3), а с барабаном намотки (6) - через устройство согласования угловых скоростей (7), в основе которого лежит повышающий редуктор с самоуправляемым фрикционным элементом с регулируемым моментом проскальзывания. При работе привода (4) приходят в движение оба барабана. Тяговый барабан (3), вращаясь, наматывает трос (1) на себя, перемещая груз (2). Эквивалентное количество высвободившегося с тягового барабана троса наматывается на барабан для намотки троса (6). Таким образом, на вал привода (8) в процессе перемещения груза со стороны последнего действует постоянный противодействующий момент. Трос, сматываемый с тягового барабана, наматывается на барабан намотки слоями. Для устранения заклинивания, а также провисания троса, из-за разности угловых скоростей барабанов (за счет относительного изменения диаметра по мере сбора троса на барабан намотки), используется устройство согласования угловых скоростей тягового и барабана намотки (7), в основе которого лежит повышающий редуктор с самоуправляемым фрикционным элементом с регулируемым моментом проскальзывания.
Таким образом, при работе лебедки на вал привода (8) будет действовать постоянный противодействующий момент от перемещаемого груза, не меняющийся от количества наматываемого троса на тяговое устройство, точнее на барабан намотки, а значит на всей траектории перемещения груза лебедка (тяговое устройство) не потребует увеличения мощности и энергопотребления и КПД будет постоянен.
(Примечание: мы пренебрегаем противодействующей силой от работы устройства согласования угловых скоростей, т.е. силой трения скольжения самоуправляемого фрикционного элемента с регулируемым моментом проскальзывания и весом наматываемого троса, т.к. они незначительно влияют на КПД всего привода.)
Лебедка с постоянным тяговым усилием, не изменяющимся в зависимости от количества наматываемого троса, и состоящая из двух барабанов - одного тягового для обеспечения постоянного тягового усилия, связанного через редуктор с приводом, а другого - барабана намотки, связанного с приводом через устройство согласования угловых скоростей тягового барабана и барабана намотки, включающего повышающий редуктор и самоуправляемый фрикционный элемент с регулируемым моментом проскальзывания, при этом на тяговом барабане размещено несколько витков троса таким образом, чтобы трос не соскальзывал с него, при этом первый конец троса намотан на тяговый барабан и идет к грузу, а второй - к барабану намотки.
