ЛЕБЕДКА Российский патент 1995 года по МПК B66D1/26 

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

Известна лебедка, содержащая 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.

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.

Эта цель достигается тем, что лебедка снабжена кривошипом, ось поворота которого установлена в корпусе, отклоняющим роликом, установленным на кривошипе и расположенным между барабанами, и пружиной растяжения, одним концом закрепленной на кривошипе, а другим на корпусе. Ось поворота кривошипа, ось отклоняющего ролика и точки закрепления пружины расположены на одной прямой. Расстояние между точками закрепления пружины больше плеча кривошипа. Кривошип снабжен ограничителями перемещения отклоняющего ролика относительно каната.

На фиг. 1 показана лебедка (разрез А-А на фиг. 2); на фиг. 2 лебедка, поперечное сечение в плоскости расположения каната; на фиг. 3 вид Б на фиг. 1; на фиг. 4 схема передачи волны с одного барабана на другой; на фиг. 5 схема работы отклоняющего ролика; на фиг. 6 схема сил, действующих на отклоняющий ролик.

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 1 и 2 барабана выполнены расположенные напротив друг друга наклонные поверхности 4, образующие между собой сквозные V-образные канавки 5, в которых размещен канат 6. Наклонные поверхности 4 представляют собой окружности. 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. Приводные валы 8 связаны между собой кинематически, посредством находящихся в зацеплении двух одинаковых зубчатых колес 11, что дает одинаковую частоту вращения обоих валов. Ширина роликов 9 меньше ширины канавок 5 и первые заходят в прорези канавок и контактируют с канатом 6.

Между барабанами расположен контактирующий с канатом 6 отклоняющий ролик 12, установленный на оси 13 кривошипа 14, оси 15 поворота которого установлены на корпусе 3. Ось 13 отклоняющего ролика 12 проходит наружу корпуса 3 через пазы 16, выполненные в корпусе 3 лебедки и выполняющие роль ограничителей перемещения отклоняющего ролика 12 относительно каната 6. Размеры и положение пазов 16 на корпусе 3 выбирают из условия обеспечения при крайних положениях в них кривошипа 14 возможности контакта отклоняющего ролика 12 с канатом 6 при его прямолинейном состоянии и отклоненном в сторону каната 6 на величину, равную S_ор(1,2-1,5) ˙ S_р, где S_р величина захода роликов 9 в канавку 5.

С наружной стороны корпуса 3 на оси отклоняющего ролика 12 закреплены пружины растяжения 17, которые своими вторыми концами зацеплены за выступы 18 на корпусе 3 лебедки. Ось 13 отклоняющего ролика 12, ось 15 поворота кривошипа 14 и выступы 18 закрепления пружины 17 на корпусе 3 лежат на одной прямой, а расстояние между точками закрепления пружин 17 на корпусе 3 и на кривошипе 14 Н больше плеча кривошипа 14 R.

Из сравнения геометрических фигур, образованных частью каната, отклоненной роликами 9 при передаче волны с одного барабана на другой (фиг. 4) и частью каната, отклоненной отклоняющим роликом 12 (фиг. 5) следует, что для равенства длин каната в обоих случаях должны быть равны ΔAOB и ΔOBC (фиг. 5) и ΔOEB и ΔOCF (фиг. 4). Из рассмотрения схем фиг. 4, 5 с учетом наличия на фиг. 4 дополнительных участков AB и CD, на которых канат также отклонен, ход отклоняющего ролика 12 S_ор должен быть равным 1,2-1,5 от величины отклонения S_р каната 6 роликами 9.

Необходимый закон изменения силы Р_ор, приложенной к отклоняющему ролику 12 для поддержания усилия натяжения в канате 6 при его отклонении постоянным, может быть определен исходя из условия равновесия отклоняющего ролика 12 под действием силы Р_ор и усилия в канате 6 Р_к. Из условия равновесия сил на схеме, приведенной на фиг. 5, имеем Р_ор 2Р_к˙ sin ˙α или из-за малости угла α и вследствие этого примерного равенства sinα tgα α имеем
P_oр≈ · S_ор где L длина каната 6 на участке между барабанами, т.е. для поддержания постоянного натяжения каната 6 Р_к сила, приложенная к отклоняющему ролику 12 Р_ор должна изменяться пропорционально отклонению каната 6 от прямолинейного положения.

Для определения возможности получения такого характера изменения силы Р_ор рассмотрим схему, приведенную на фиг. 6. Отклоняющий ролик 12 установлен на кривошипе 14, ось поворота которого находится на линии АВ. На той же линии расположена точка закрепления пружины растяжения 17, второй конец которой закреплен на оси отклоняющего ролика 12.

Рассматривая равновесие отклоняющего ролика 12 получим
Р_ор ˙ l₁ Р_пр ˙ l₂ (1) Из анализа геометрических фигур имеем
l₁ ≈ R, (2) где R плечо кривошипа;
l₂= (H-R)tgβ (3) После подстановки (2) и (3) в (1) и преобразований имеем
P_ор= ·S_ор (4) При примерном постоянстве Р_пр, что обеспечивается при превышении измерения длины пружины над ее начальной длиной, сила Р_ор, приложенная к отклоняющему ролику 12, пропорциональна его смещению, т. е. такое закрепление обеспечивает необходимый закон изменения силы Р_ор, приложенной к отклоняющему ролику 12.

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. Его длина 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 Δ l ˙ z ˙ n, м/мин, где Δ l 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 на различных барабанах. Кроме того, 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 (фиг. 4). Если бы канат на участке между барабанами не был отклонен отклоняющим роликом 12, это вызвало бы его проскальзывание по холостому барабану для компенсации разницы между требуемой и действительными длинами каната 6 на участке между барабанами. Отклоняющий ролик 12 отклоняет канат для образования запаса длины каната, равной разнице длин в процессе работы (фиг. 5). При переходе волны каната 6 с барабана на барабан ролик 12 под действием каната 6 отжимается и позволяет компенсировать требуемое увеличение длины каната 6 между барабанами. После передачи волны с барабана на барабан образуется излишек каната 6, который выбирается отклоняющим роликом 12 под действием пружины 17.

Расположение оси поворота кривошипа 14, оси 13 отклоняющего ролика 12 и точки закрепления пружины на корпусе 3 на одной прямой позволяет обеспечить подтверждаемый расчетной схемой, приведенной на фиг. 6 математическими зависимостями (1).(4) необходимый пропорциональный закон изменения силы Р_ор, приложенной к отклоняющему ролику 12. Теоретически при таком их расположении возможно расположение отклоняющего ролика 12 в мертвой точке, когда сила реакции пружины 17 не может вызвать бокового отклонения ролика 12, однако, такое положение кривошипа 14 с отклоняющим роликом 12 на нем является неустойчивым и будет нарушаться любым случайным возмущением, всегда имеющимся в работающем механизме. В результате этого кривошип 14 с отклоняющим роликом 12 будет стремиться уйти из этого положения в разрешаемую пазами 16 сторону в сторону каната 6 и фактически работать без возможности нахождения в мертвой точке.

Таким образом, в лебедке уменьшается проскальзывание каната в канавках барабана, что увеличивает коэффициент полезного действия лебедки.

Использование: в грузоподъемных механизмах. Лебедка содержит жестко смонтированные в корпусе два фрикционных цилиндрических барабана. В каждом из барабанов выполнена V-образная кольцевая канавка с расположенным в них канатом, имеющим грузовую и холостую ветви, последовательно охватывающим барабаны и запасованным на них S-образно. В корпусе смонтированы расположенные концентрично барабанам кинематически связанные между собой приводные валы с эксцентрично установленными на них роликами, расположенными в V-образных канавках, контактирующими с канатом и установленными на валах с возможностью расположения осей роликов на перпендикулярах, опущенных из осей приводных валов на ось каната между барабанами. Лебедка снабжена кривошипом, ось поворота которого установлена в корпусе, отклоняющим роликом, установленным на кривошипе и расположенным между барабанами и пружиной растяжения, одним концом закрепленной на кривошипе, а другим на корпусе. Расстояние между точками закрепления пружины больше плеча кривошипа. При переходе волны каната с барабана на барабан ролик под действием каната отжимается и позволяет компенсировать требуемое увеличение длины каната между барабанами. После передачи волны с барабана на барабан образуется излишек каната, который выбирается отклоняющим роликом под действием пружины. 6 ил.

ЛЕБЕДКА, содержащая смонтированные в корпусе основной и дополнительный приводные валы, кинематически связанные между собой 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 раположенные в V-образных канавках, отличающаяся тем, что лебедка снабжена кривошипом, ось поворота которого установлена в корпусе, отклоняющим роликом, установленным на кривошипе и расположенным между барабанами, и пружинами растяжения, одними концами закрепленными на кривошипе, а другими на выступе корпуса, при этом расстояние между осью ролика и осью выступов больше плеча кривошипа, а кривошип снабжен ограничителями перемещения отклоняющего ролика относительно каната.