RU2016835C1

RU2016835C1 - Winch

Info

Publication number: RU2016835C1
Authority: RU
Inventors: А.А. Головнин
Original assignee: Головнин Алексей Алексеевич
Priority date: 1991-04-16
Filing date: 1991-04-16
Publication date: 1994-07-30

Abstract

FIELD: load lifting mechanisms. SUBSTANCE: winch has housing accommodating two rigidly mounted cylindrical barrels with rope reeved in them. Located in barrels are concentric shafts carrying rollers kinematically connected with each other by gear wheels. Gear wheels are rotatably seated on shafts and are loaded relative to the latter by preliminarily tensioned springs. Rope is reeved and passed round barrels in such a way that shaft of first barrel is spring-loaded in direction opposite to rope coiling and shaft of second barrel in direction of coiling. When roller seated on shaft of second barrel thrusts against tensioned rope in section between barrels, it stops to rotate, compresses spring and thus keeps rope constantly tensioned. Winch is provided with special gear intended to ensure kinematic connection of gear wheels with drive. EFFECT: improved reliability of winch operation. 2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к грузоподъемным механизмам, а именно к лебедкам с фрикционными цилиндрическими барабанами. The invention relates to lifting mechanisms, namely to winches with friction cylindrical drums.

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. A known winch containing two driven traction sheaves with V-shaped annular grooves located in the housing, in which a rope with idle and load branches is located and rollers of the idler rope tensioning mechanism in contact with the turns of the rope.

Недостаток этой лебедки - большие габариты и масса. The disadvantage of this winch is its large size and weight.

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. The closest in technical essence to the proposed one is a winch containing two friction cylindrical drums mounted in the housing, each of which has a V-shaped through ring groove with a rope located in it stored on the drums in an S-shape, located in V-shaped grooves and rotary drive rollers in contact with the rope.

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. The disadvantage of this winch is its low efficiency, which is associated with the difficulty of receiving waves of the same size on both drums on the rope, which causes the rope to slip when the wave is transmitted from one drum to another.

Цель изобретения - увеличение коэффициента полезного действия лебедки путем уменьшения проскальзывания каната в канавках барабанов. The purpose of the invention is to increase the efficiency of the winch by reducing the slippage of the rope in the grooves of the drums.

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. This goal is achieved in that in a winch containing two friction cylindrical drums mounted in the housing, each of which has a V-shaped through ring groove with a rope located in it, stored on the drums in an S-shape, located in V-shaped grooves and installed rotatable drive rollers in contact with the rope, one of the gears is engaged with a third gear connected to a source of rotational motion. The gears are mounted on the shafts with the possibility of rotation and are spring-loaded relative to the latter by prestressing springs. The rope is stocked in such a way that when walking around the drums along the rope, on the first drum in the direction of walking around, the shaft is spring loaded against the walking direction, and on the second - in the walking direction.

Отличием конструкции предлагаемой лебедки от прототипа является установление шестерен на валах с возможностью поворота и подпружинение их пружинами с предварительным напряжением. The difference between the design of the proposed winch from the prototype is the installation of gears on the shafts with the possibility of rotation and springing them with springs with prestressing.

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. Figure 1 shows a winch, front view; figure 2 is a section aa in figure 1; in FIG. 3 - sections BB and BB in figure 2; figure 4 - diagram of the movement of the wave of the rope along the drum; figure 5 - diagram of the transmission of the wave of the rope from the drum to the drum.

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. The winch contains two two-part 1 and 2 located in the same plane of the friction drum. Both parts are rigidly fixed to the winch body 3. On the parts of the drum 1 and 2 there are made inclined surfaces 4 opposite to each other, forming between themselves through V-shaped grooves 5, in which the rope 6 is placed. In plan, the inclined surfaces 4 are parts of circles. The rope 6 is located in the grooves 5 with the formation of an S-shaped coverage of the drums. Inside the drums, drive shafts 8 installed along their axes in the bearing assemblies 7 are placed with rollers 9 mounted eccentrically on them to rotate in the bearing assemblies 10. The width of the rollers 9 is less than the width of the grooves 5, and the first go into the grooves of the grooves and are in contact with the rope 6. The drive shafts 8 are kinematically connected to each other by means of two identical gears 11 engaged, one of which is connected to the drive gear 12 connected to the shaft of an electric motor (not shown). The gears are mounted on the shafts 8 in the bearings 13 with the possibility of rotation within the angle φ limited by the groove 14 in the gears 11. The key 15 is fixed in the body of the shaft 8. The dimensions of the grooves are selected from the condition of the possibility of compensating for the change in the length of the rope 6 by ensuring the necessary lag of the shaft 8 with a roller 9 receiving a wave of a rope 6 from a shaft 8 with a roller 9 transmitting a wave.

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=

.From a comparison of the rope lengths necessary for the formation of the wave of the rope 6 (Fig. 4) and for transmitting a new wave from drum to drum (Fig. 5), it follows that they differ in the portion of the rope of the aircraft in Fig. 5. The length of the segment BC of rope 6 is greater than the segment EF by Δl = 2S _p ˙ tgα, where S _p is the protrusion of the roller 9 from the groove of the drum, tgα =

Substituting tgα into the expression Δl, we have
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.To compensate for this difference in the length of the rope 6 that occurs when the wave of the rope 6 is transmitted from drum to drum, the central angle to the gap between the key and the wall of the keyway must be equal
φ =

where R is the radius of the location of the rope on the drums.

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. On the shafts 8 are fixed leaf springs 16, wound behind the pins 17 and having a preliminary voltage. The pins 17 on both gears 11 are located equally with respect to the leaf springs 16, i.e. on both, if you move around the circle - clockwise or counterclockwise. The rope 6 is stocked in such a way that when the drums go around the rope 6 on the first drum in the direction of bypass, the shaft 8 is spring loaded against the bypass direction, and on the second - in the bypass direction. To do this, when walking along the rope 6 on the first drum, first there is a spring 16, and then a pin 17, and on the second, on the contrary, at first a pin 17, and then a spring 16. Such a reserve of rope 6 provides for the first along the movement of the rope 6 a rigid connection of the shaft 8 with the gear 11 due to the stop of the gear 11 by the wall of its groove 14 in the key 15, and on the second - the elastic connection due to the stop of the pin 17 of the gear 11 in the spring 16, mounted on the shaft 8. The gears 11 from pinion gear 12 engaged with one of the gears 11, allows the spring-elasticity with respect to the gears 11, both shafts 8, while if, as in the prior art, one of the shafts 8 has been driven, spring-loaded it would be difficult.

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. The winch operates as follows. Due to the tension of its working and idle branches with a useful and tension load (not shown), the rope 6 fits snugly to the surface of the grooves 5 of the reels, with the exception of sections opposite which the rollers 9 are located, where a transverse wave is formed from the rope 6.

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.The rollers 9 deflect the rope 6 towards the outer surface of the drums, and it loses contact with the drum 4 in the contact areas with the rollers. The length of the rope in the section away from the drums is longer than in the equal sections of the drums in which the rope 6 fits tightly around it. When the drive shafts 8 rotate, the rollers 9 move sections of the shear wave rope 6 along the groove 5, as a result of which the rope 6 moves along the drum groove 5 at a speed
V = Δl˙ Z ˙n, m / min, where Δl is the excess of the length of the rope 6 in the section of its departure from the drum and the formation of a shear wave over its length, in the same section along the arc in which the rope 6 fits the drum tightly, Z is the number rollers 9, n - the number of revolutions of the drive shafts 8 in min.

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. However, due to the difference in tension of the cargo and idle branches, the difference in the wave sizes of the rope 6 on different drums is inevitable. At the moment of transition of the wave of the rope 6 from one drum to another, its required length between the drums is greater than the same length of the rope when the rollers 9 do not deflect it in the area between the drums.

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. Due to the fact that on the first drum along the rope 6, the torque is transmitted from the gear to the shaft 8 directly through the key 15, the shaft 8 has a rigid kinematic connection with its gear 11 and rotates with it.

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. If the gear 11 of the second rope 6 in the direction of travel also had a rigid connection with the shaft 8, on which it was installed at the time of transfer of the wave of the rope 6 from one drum to another, due to the difference in the length of the rope 6 in the section between the drums when it is straight-line and deflected by rollers 9, rope 6 would inevitably slip. Due to the fact that the shaft 8 of the second drum is spring-loaded relative to the gear 11 in the direction of rotation, with the stop of the roller 9 mounted on it in the tensioned rope 6 in the area between the drum and it stops in its rotation, compressing the spring 16 and keeping the rope taut 6 constant state of tension. After the descent of the wave of the rope 6 from the first along the movement of the rope 6 of the drum and the rotation of the shaft 8 of the second drum to the stop of the dowel 15 in the wall of the groove 14, the wave of the rope 6 moves along the next drum. After the descent of the wave of the rope 6 from the second drum, the shaft 8 of this drum under the action of the spring 16 is rotated to its original position.

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. Compared with the prototype of the proposed winch has less slippage of the rope and, accordingly, a greater coefficient of performance, since it does not slip the rope associated with a change in its required length in the area between the reels. The experiments established that the value of this slipping on a winch without springing the shafts with rollers is up to 50% of the useful displacement. Accordingly, the efficiency can be increased by 1.5 times.

Claims

1. A WINCH containing the main and additional drive shafts mounted in the housing kinematically connected to each other by means of two engaged gears and concentrically arranged respectively in two friction cylindrical drums rigidly connected to the housing, wherein a through V-ring ring is made in each drum groove for a rope having load and idle branches and sequentially covering both drums, and mounted rotatably eccentrically on the drive shaft x rollers in contact with the rope and located in the V-shaped groove, characterized in that the said gears are mounted on the shafts with the possibility of mutual rotation and equipped with stops and prestressed springs to limit their rotation.

2. The winch according to claim 1, characterized in that it is equipped with a gear for kinematic connection of the gears with the drive.