ЛЕБЕДКА Российский патент 1995 года по МПК B66D1/04 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для подъема и перемещения грузов в промышленности, быту и личном хозяйстве.

Известны конструкции лебедок и талей, где используется червячная передача (1). Несмотря на ряд преимуществ, эти лебедки имеют недостатки низкий КПД передачи, большую трудоемкость изготовления червячной передачи, требующей специального дорогостоящего оборудования.

Известен рычажно-зубчатый механизм с остановками (2), где имеется зубчатое колесо, два звена с прорезями, в которых находится палец, звенья заканчиваются зубьями, вал с двумя эксцентриками, шарнирно связанными со звеньями. При вращении эксцентрикового вала звенья своими зубьями поочередно входят в зацепление с зубчатым колесом. За один полный оборот эксцентрикового вала колесо проворачивается на угол α , где Z число зубьев колеса.

Известна лебедка (3), содержащая корпус, установленный в нем барабан с тросом, зубчатое колесо храповой механизм, крюк, закрепленный на корпусе и рукоятку, установленную на валу.

Лебедка имеет сложную конструкцию за счет наличия дополнительного храпового механизма.

Данная лебедка является наиболее близким по технической сущности к предложению, он принят в качестве прототипа.

В предложении решается задача упрощение конструкции и уменьшение габаритов, увеличение надежности лебедки введением новых признаков: вал рукоятки выполнен эксцентриковым и снабжен звеньями для кинематической связи с ведомым зубчатым колесом лебедки, причем каждое звено выполнено с зубом и пазом, а ось зуба звеньев смещена относительно оси паза на угол, равный 1/4 угла между осями зубьев зубчатого колеса, при этом упомянутые звенья установлены с возможностью горизонтального перемещения в пределах пазов относительно вала зубчатого колеса, а их зубья расположены по разные стороны от плоскости, проходящей через оси эксцентрикового вала и вала зубчатого колеса. Это позволяет уменьшить габариты и массу за счет того, что каждый зуб звеньев последовательно входит в зацепление со всеми зубьями колеса, что равносильно ведущему колесу с одним зубом, и это позволяет получить большее передаточное число, чем в прототипе. Угловое положение зубьев звеньев относительно зубьев колеса не изменяется, что упрощает профиль зубьев, повышает надежность механизма.

Вновь введенные признаки являются существенными, так как позволяют упростить конструкцию за счет применения простых профилей в зацеплении, увеличить надежность работы лебедки.

На фиг.1 показан разрез лебедки; на фиг.2 вид по стрелке А на фиг.1; на фиг.3-5 показана схема зацепления зуба звена и зубчатого колеса.

Лебедка состоит из корпуса 1, который имеет открытую и закрытую полости. В открытой полости расположен барабан 4 с тросом 5 и крюком 6, храповой механизм 7 для аварийного останова поднимаемого груза. Храповик может быть отключен поворотом рычага 8 в противоположное крайнее положение, где удерживается пружиной 9. Одна из щек барабана является колесом храповика. В закрытой полости 3 корпуса лебедки расположен механизм привода, который состоит из зубчатого колеса 10, расположенного на одной оси 11 с барабаном 4, параллельно расположен вал 12, на эксцентриках 13 которого шарнирно закреплены звенья 14 с пазами 15, перемещающиеся относительно вала 11, а зубья 16 входят в зацепление с колесом 10. На продолжении оси 12 закреплена рукоятка 17. Оси валов 11 и 12 лежат в плоскости 1-1 на расстоянии Н между собой.

Общий вид звена 14 показан на фиг.3.5. В лебедке имеется два одинаковых звена. Звено состоит из втулки 18, на внешней поверхности которого выполнен зуб 16, торцевая поверхность втулки переходит в щеку 19, в которой выполнен паз 15 с параллельными полками, переходящими в цилиндрическую поверхность радиусом R. Ось симметрии паза пересекает ось втулки 18 в точке О₁, ось симметрии зуба 16 Л₁-Л₁ пересекает ось паза в точке О₃ на межосевом расстоянии Н от точки О₁ и образует с последней угол равный
α/4, где α 360/Z,
Z число зубьев колеса 10.

Для второго звена точки соответственно О₂ и О₄, ось зуба Л₂-Л₂.

Вал 12 с эксцентриками 13 является единой неделимой деталью. Каждый эксцентрик 13 со втулкой 18 звена 14 образует шарнирное соединение. Эксцентрики выполнены с обращением в разные стороны от оси вала 1, оси вала 12 и эксцентриков 13 лежат в одной плоскости.

Устройство работает следующим образом. При вращении рукоятки 17 вращается эксцентриковый вал 12 и приводит в движение звенья 14, другим концом паз 15 каждого звена 14 охватывает вал 11. Зубья 16 поочередно входят в зацепление с зубьями колеса 10 и поворачивают его на 1/2 угла между осями зубьев ( α/2), при этом вал 12 проворачивается на 1/2 оборота. Зацепление зуба первого звена с колесом начинается, когда оси эксцентриков наиболее удалены от плоскости 1-1. В этом случае оси зубьев звеньев отклоняются от плоскости 1-1 на угол 1/2. При вращении вала 12 зуб первого звена 14 входит в пространство между зубьями колеса и при повороте вала 1 на 1/4 оборота занимает наиболее близкое к оси вала 11 положение. При этом оси эксцентриков лежат в плоскости 1-1, колесо 10 повернуто на угол, равный 1/4 α, зуб другого звена при этом описывает кривую, близкую к эллипсу, удаляясь от зубьев колеса и находится в положении наибольшего удаления от оси вала 11.

Далее зуб первого звена выходит из пространства между зубьями, а зуб второго звена приближается к зубьям колеса. При повороте вала 12 на 1/2 оборота колесо 10 проворачивается на угол равный 1/2 α зуб первого звена выходит, а зуб второго колеса входит в зацепление с колесом 10. При этом оси эксцентриков находятся на наибольшем удалении от плоскости 1-1. Далее процесс повторяется, при этом зубья звеньев 14 меняются своими функциями. При повороте вала 12 на один оборот колесо 10 проворачивается на один зуб.

На фиг. 3 показано положение, когда звено 14 находится в наибольшем удалении от колеса 10, а второе в наибольшем приближении к оси 11 колеса 10. Первое звено показано сплошной линией, второе штрихпунктирной. Точки Б и С лежат на кромках зубьев на их оси симметрии соответственно первого и второго звеньев, перемещаются по траекториям, близким к эллипсам соответственно ВГДЕ и РЕТУ, соприкасающимся в точке Е. Точка Б находится в точке В траектории и при повороте оси 12 по стрелке 20 точка Б переходит по "воздуху" в точку Г. Одновременно точка С второго звена из точки Т перемещается в точку У. При этом колесо 10, увлекаемое зубом 16, поворачивается по стрелке 21. В точке У зуб 16 второго звена выходит из зацепления с зубом колеса 10, а зуб первого звена входит в зацепление в точке Г (фиг.4). Далее первое звено находится в зацепление с колесом 10 и при повороте вала 12 поворачивает колесо 10 по стрелке 21, точка Б перемещается по кривой ГД, зуб 16 входит в пространство между зубьями колеса 10. Одновременно точка С второго звена перемещается по кривой УР по "воздуху" и в точке Р находится в наибольшем удалении от колеса 10. Далее точка Б перемещается по дуге ДЕ, продолжая поворачивать колесо 10, в точке Е первое звено выходит из зацепления с колесом 10. Одновременно точка С перемещается по кривой РЕ по "воздуху" и в точке Е входит в зацепление с колесом 10. Далее точка Б перемещается по кривой ЕВ по "воздуху", а точка С по кривой ЕТ, поворачивая колесо 10 по стрелке 21. Общий поворот колеса 10 одним звеном за одно зацепление составляет угол α/2, колесо поворачивается на один зуб. Передаточное число равно числу зубьев колеса. Для предотвращения заедания угол профиля может составлять от 5 до 30^оС, при этом в зацеплении образуется зазор между зубьями звена и колеса. Поэтому зацепление может иметь перекрытие, зацепление звеньев и колеса осуществляется раньше точек Г и Е, а выход из зацепления несколько позже точек К и У, что обеспечивает постоянное зацепление и плавное перецепление зубьев с колесом.

В процессе работы точка О₁ перемещается по радиусу "е", точка Б перемещается по линии ВГДЕ, точка О₃ движется по линии И через точку М до точки О₄ (см. фиг.3). Точка М лежит на оси 11. Перемещение точки М равно двойной величине эксцентриситета, ограничено и определяется эксцентриком 13, поэтому сход звена с вала 11 невозможен.

Звенья выполнены одинаковыми и установлены в разные стороны от колеса, при этом ось зуба повернута относительно паза и зубья расположены с разных сторон и под одинаковым углом к плоскости 1-1.

Ось зубьев Л₁-Л₁ и ось паза О₁О₃ образует угол О₁О₃Л₁ угол смещения для первого звена, для второго звена угол О₂О₄Л₂. Угол между осями зубьев колеса α угол ГМУ.

Вращение зубчатого колеса передается на барабан 4 лебедки на барабан наматывается трос 5 и осуществляется подъем или перемещение груза крюком 6. Когда угол между осью зубьев звена и плоскостью 1-1 1/4 α скорость зубчатого колеса максимальная, когда зубья перецепляются, скорость вращения зубчатого колеса равна нулю. В этом положении проявляется эффект самоторможения, что предотвращает обратное вращение под нагрузкой. Угол самоторможения составляет ±15.30^о в зависимости от состояния трущихся поверхностей. Однако вне зоны самоторможения под нагрузкой может произойти раскручивание троса лебедки, поэтому предусмотрен храповой механизм 7.

Таким образом предложение имеет ряд преимуществ более простая конструкция, меньшие габариты, большая надежность и безопасность в эксплуатации.

Использование: изобретение относится к области машиностроения и может бить использовано для поднятия и перемещения грузов в промышленности, быту и в личном хозяйстве. Сущность изобретения: лебедка содержит корпус 1, в котором установлен барабан 4 с тросом 5, и крюком 6, зубчатое колесо 10, крановой механизм и рукоятку. Вал рукоятки выполнен эксцентриковым и снабжен звеньями 14, кинематически связанными с зубчатым колесом. Для этого звенья выполнены с зубом и пазом на каждом из них. Ось зуба каждого звена смещена относительно оси паза на угол, равный 1/4 угла между осями зубчатого колеса. Упомянутые звенья установлены с возможностью горизонтального перемещения в пределах пазов относительно вала зубчатого колеса, а их зубья расположены по разные стороны от плоскости, проходящей через оси эксцентрикового вала и вала зубчатого колеса. 5 ил.

ЛЕБЕДКА, содержащая корпус, установленный на нем барабан с тросом, зубчатое колесо, храповой механизм, крюк и рукоятку, установленную на валу, отличающаяся тем, что вал рукоятки выполнен эксцентриковым и снабжен звеньями для кинематической связи с упомянутым зубчатым колесом, причем каждое звено выполнено с зубом и пазом, ось зуба каждого звена смещена относительно оси паза на угол, равный 1/4 угла между осями зубьев зубчатого колеса, при этом упомянутые звенья установлены с возможностью горизонтального перемещения в пределах пазов относительно вала зубчатого колеса, а их зубья расположены по разные стороны от плоскости, проходящей через оси эксцентрикового вала и вала зубчатого колеса.