ЛЕБЕДКА

Полезная модель относится к грузоподъемным механизмам, а именно к лебедкам с фрикционными цилиндрическими барабанами.
Известна классическая лебедка с защемленным концом каната в тяговом барабане, к которому через редуктор подводится вращающий момент от двигателя. Такая лебедка обладает следующими недостатками:
- число слоев навивки каната на барабане непостоянно в процессе работы
- непостоянное плечо момента силы, так как расстояние между осью вращения барабана и осью навиваемого каната тоже непостоянно
- это вызывает непостоянный эффективный момент развиваемый лебедкой и, соответственно, непостоянное усилие на канате
- канат под действием нагрузки может погрузиться вглубь ранее навитых слоев с вышеприведенными изменениями в процессе работы
- подобное решение вызывает ускоренный износ боковых поверхностей каната в процессе навивки на барабан
С целью устранения вышеприведенных недостатков разработаны конструкции лебедок, где число слоев навивки каната на барабан равно одному (См. Справочное пособие по строительным машинам под ред. С.П.
Епифанова; "Машины для монтажных работ и вертикального транспорта», В.И.Поляков, А.Н.Альперович, М.Д.Полосин, А.Т.Чистяков; Стройиздат; Москва; 1981 г.; стр.342; Табл.152). Но подобным конструкциям тоже присущи недостатки. Это ограниченная длина рабочего каната, которая определена длиной барабана и его диаметром из условия расположения на нем в один слой. А также величиной самого барабана, габаритная длина которого определена из условия расположения на нем всей рабочей части тягового каната.
Известны конструкции лебедок с фрикционными цилиндрическими барабанами в которых тяговое усилие передается канату за счет сил трения между барабанами и самим канатом, а укладка и/или хранение холостой ветви каната осуществляется в дополнительном устройстве. Такие лебедки обеспечивают постоянство тягового усилия, но должны обеспечивать надежное фрикционное сцепление между фрикционными барабанами и канатом.
7
Ближайшим аналогом к заявляемой полезной модели является лебедка (см. описание изобретения к патенту РФ №2016835, МПК B 66 D 1/26, опубл. 30.07.1994). В этой 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 является установление шестерен на валах с возможностью поворота и подпружинение их пружинами с предварительным напряжением.
Недостатком прототипа является сложность, выраженная в наличии дополнительных устройств для обеспечения фрикционного зацепления каната с барабанами - ролики, валы на подпружиненных приводах.
Задачей и техническим результатом данной полезной модели является упрощение конструкции при увеличении коэффициента полезного действия путем уменьшения проскальзывания.
Получение технического результата в заявляемой полезной модели достигается использованием нескольких кольцевых канавок на барабанах и, по меньшей мере, двух последовательных S-образных запасовок каната в этих канавках.
Данный результат достигается тем, что лебедка, включающая два вращающихся в опорах корпуса фрикционных барабана с V-образными кольцевыми канавками для каната, имеющего грузовую и холостую ветви и последовательно охватывающего оба барабана, приводы барабанов, причем, каждый из барабанов снабжен, по меньшей мере, двумя V-образными кольцевыми канавками для каната, а привод каждого барабана выполнен гидравлическим.
Кроме того, приводы могут быть снабжены гидромоторами, соединенными с ними гидравлическими линиями общим управляющим устройством, выполненным в виде соединенных между собой гидравлическими линиями гидрораспределителя и регулятора расхода рабочей жидкости, делителем расхода для синхронизации частот вращения гидромоторов, соединенным с ними гидравлическими линиями.
Кроме того, гидромоторы могут быть выполнены аксиально-поршневыми, гидравлические линии могут быть выполнены в виде трубопроводов высокого давления для рабочей жидкости, гидрораспределитель рабочей жидкости может быть выполнен в виде
направляющего золотника, регулятор расхода рабочей жидкости может быть выполнен в виде регулировочного золотника с перепуском рабочей жидкости, делитель расхода для синхронизации частот вращения гидромоторов может быть выполнен в виде распределительного золотника.
Кроме того, все V-образные кольцевые канавки одного фрикционного барабана могут быть смещены в осевом направлении относительно V-образных кольцевых канавок другого барабана.
Привод, согласно "Толковому словарю по машиностроению" (под ред. проф. А.М.Дальского; М; изд. "Русский язык"; 1987 г.), "устройство состоящее из двигателя, передающих механизмов и системы управления для приведения в движение машин и механизмов", а гидравлический привод, согласно тому же источнику, "привод, в котором энергия сжатых жидкостей преобразуется в механическую энергию при помощи гидродвигателей".
Гидромотор - это гидродвигатель с неограниченным ходом (вращательным) (Справочник "Приводы машин", Ленинград, изд. "Машиностроение", 1982 г., стр.82).
В данной конструкции невозможно применение спиралевидных ручьев-канавок для каната (троса). Для получения необходимых сил трения канат контактирует со всеми кольцевыми V-образными канавками. Следовательно, канат должен переходить с одной канавки на другую в процессе работы. Кольцевые канавки одного барабана могут быть смещены в осевом направлении относительно кольцевых канавок другого барабана. Запасованный канат (трос) контактирует со всеми канавками, и упомянутое смещение позволит снизить и выровнять паразитные истирающие нагрузки при переходе с одной канавки на другую и уложиться в соответствующие конструктивные нормы по углу перехода натянутого каната (троса) при выбранном межосевом расстоянии фрикционных барабанов.
Полезная модель иллюстрируется чертежами.
На фиг.1 изображен вид сверху общей схемы лебедки. На фиг.2 изображен местный разрез по А-А.
1
2
На фиг.1 изображено: корпус 1, опоры 2 вращающихся фрикционных барабанов, фрикционные барабаны 3, грузовая ветвь 5 каната, холостая ветвь 5 каната, гидромоторы 6, гидрораспределитель 7 рабочей жидкости, регулятор расхода 8 рабочей жидкости, гидравлические линии 10 рабочей жидкости, соединяющие гидромоторы, гидрораспределитель, регулятор, делитель, делитель расхода 9 рабочей жидкости, гидравлические линии 10 рабочей жидкости, соединяющие гидромоторы, гидрораспределитель, регулятор, делитель, гидравлическая линия 11 подвода рабочей жидкости, гидравлическая линия 12 обратного перепуска рабочей жидкости. Стрелками указано направление грузовой и холостой ветвей запасованного каната.
На фиг.2 изображено: фрикционный барабан 3, V-образные кольцевые канавки 4 для каната, канат 5, контактирующий с V-образные кольцевыми канавками 4.
Накопительное устройство для холостой ветви каната, устройство подачи рабочей жидкости, гидравлические линии для рабочей жидкости, отработавшей в гидромоторах, осевое смещение кольцевых канавок одного фрикционного барабана относительно канавок другого барабана - на чертежах условно не показаны.
Заявленное устройство может быть реализовано со следующими параметрами и техническими характеристиками.
По формуле Эйлера ("Подъемно-транспортные машины" М.П.Александрова; М; Высшая школа; 1985 г.; стр.130)
сбег
S=0,2 кН (натяжение сбегающей холостой ветви каната, обеспечивается вручную или принимающим механизмом);
е=2,7182818 основание натурального логарифма;
f - коэффициент трения каната по барабану (0,12...0,15 в случае стального барабана);
α - угол обхвата барабана канатом (в рад).
наб
S=400 кН
наб
сбег
S/S=400/0,2=2000
fα
е=2000.
Для определения показателя степени (fα) находится натуральный логарифм:
3
где ln 2=0.69315; ln 10=6,90776
7,6
проверка: 0,2·е=399,64 кН
fα=7,6→α=7,6/f; принимается f=0,12
α=63,33 рад
α=n·π→n=α/π=20,15
В результате получается:
при натяжении 400 кН угол обхвата барабана необходим 20π или 10 полных оборотов
С учетом следующих ограничений:
- выбор каната по нагрузке и конструкции
- вытекающий из диаметра выбранного каната минимальный радиус барабана, канат (трос) не должен заламываться в поперечном сечении
- вытекающие из наличия двух барабанов неполные обхваты тросов кольцевых канавок (т.к. последовательные S-образные или «восьмерки»)
- уточненный коэффициент трения между выбранными материалами каната и барабанов
- допустимые соотношения между размерами канавок и выбранного каната
- расчет шага канавок на барабанах и величина их относительного смещения
а также с учетом правил и требований по конструированию лебедок:
- "Расчеты крановых механизмов и их деталей ВНИИПТМАШ"
- "Монтаж технологического оборудования. Справочник строителя" под ред. В.З.Маршева; М; Стройиздат; 1983 г.
- канаты ГОСТ 7668-80
- "Подъемно-транспортные машины", М.П.Александров; М; Высшая школа; 1985 г.
были проведены конструкторские расчеты, разработана техническая документация и изготовлена лебедка двухбарабанная ЛБ2-40 со следующими эксплуатационными характеристиками:
Тяговое усилие (номинальное), кН
390
Скорость навивки каната, м/мин
0,5-2
Диаметр каната, мм
23-28,5
Барабан:
количество, шт
2
диаметр, мм
400
длина, мм
532
частота вращения, об/мин
0,398-1,592
Передаточное число цепной передачи
5
Редуктор (для данной модели в связи с выбранными гидромоторами)
Тип
ТГ502.01
количество, шт
2
передаточное число редуктора
35,26
Гидромотор
Гидромотор
тип
310.224-01
количество, шт
2
частота вращения, об/мин
70,2-280,7
Габаритные размеры лебедки
длина, мм
2400
ширина, мм
1145
высота, мм
1150
масса, кг
3350
Лебедка оборудуется гидростанцией для подачи рабочей жидкости под давлением, определяемым настройкой гидроклапана. Основные технические данные и характеристики гидростанции.
Вместимость гидробака, л
200
Встраиваемые насосы:
тип
НШ50У-3
количество, шт
2
подача насоса, л/мин
68,15×2
номинальное рабочее давление, Мпа
8,2
Мощность
электродвигателя, кВт
15×2
количество, шт
2
Габаритные размеры гидростанции:
длина, мм
1570
ширина, мм
750
высота, мм
990
В данном решении гидроприводы содержат промежуточные ступени в виде механических редукторов, однако могут быть подобраны высокомоментные гидромоторы, непосредственно вращающие барабаны (Справочник "Приводы машин", Ленинград, изд. "Машиностроение", 1982 г., стр.87).
Заявленное устройство работает следующим образом. Сначала канат запасовывается, заводится на первый ручей (V-образную канавку) первого барабана, далее восьмеркой канат заводят на первый ручей второго барабана. Затем последовательно на второй ручей (V-образную канавку) первого и второго барабанов и т.д. Запасовка представляет собой, таким образом, несколько последовательных S-образных запасовок прототипа или, что, тождественно, несколько последовательных "восьмерок", которые охватывают фрикционные барабаны по кольцевым канавкам. Управление лебедкой осуществляется гидрораспределителем и регулятором расхода. Регулятор расхода предназначен для поддержания установленной скорости вращения барабанов на прямом ходе, а прямое и обратное вращение барабанов устанавливается гидрораспределителем с ручным управлением золотника, в нейтральной позиции которого гидролиния соединена с баком гидростанции подачи рабочей жидкости. При обратном вращении барабанов (реверсе) регулятор расхода не работает. Синхронизация частот вращения гидромоторов и, связанных с ними, соответствующих барабанов осуществляется делителем расхода нагнетаемой жидкости, например золотникового типа. Холостая сбегающая ветвь троса может приниматься на принимающий накопительный механизм, обеспечивающий номинальное сбегающее натяжение. При нагрузках меньших максимальной, принятие, подтягивание и укладка холостой ветви каната (троса) может осуществляться вручную. Заявленное устройство может быть осуществлено с помощью известных в области техники средств и компонентов и соответствует условию "промышленная применимость".