Лебедка. Конструкция и принцип работы

Лебедка предназначена для преодоления транспортным средством (ТС) труднопроходимых участков пути, самовытаскивания и вытаскивания застрявших ТС, а также подтягивания грузов.

Лебедки состоят из следующих основных механизмов:

• тяговый барабан, на который наматывается трос
• понижающий редуктор
• предохранительное устройство
• тормозное устройство

В некоторых лебедках при больших тяговых усилиях на тросе с целью уменьшения ее габаритных размеров вместо тягового барабана применяют тяговые ролики.

Тяговые барабаны располагают чаще всего горизонтально и поперек продольной оси ТС, реже — вертикально. На барабане размещается запас троса длиной 50… 100 м. Трос укладывают на барабан вручную или тросоукладчиком. Вертикально расположенные барабаны имеют меньшую длину, но больший диаметр по сравнению с горизонтально расположенными барабанами. Увеличенный диаметр барабана способствует большему сроку службы троса, так как в этом случае он подвержен меньшим деформациям при наматывании и сматывании, а уменьшенная длина предохраняет трос от спутывания. Это позволяет не применять тросо-укладчиков.

В качестве понижающего редуктора используют преимущественно червячный редуктор с большим передаточным числом, что обеспечивает при его небольших размерах высокие значения тяговых усилий на тросе.

Рис. Лебедка с горизонтальным барабаном:
1 — передняя поперечина; 2 — скоба крепления троса; 3 — барабан; 4 — трос; 5 — крюк; 6 — редуктор; 7 — задняя поперечина; 8 — тормозная колодка барабана; 9 — ось рычага включения; 10 — траверса вала барабана; 11 — муфта включения барабана; 12 — рычаг включения муфты; 13 — рукоятка рычага

Предохранительное устройство предназначено для ограничения максимального тягового усилия лебедок, которое обычно составляет 0,5 — 0,8 полного веса машины. Роль такого устройства выполняет предохранительный штифт или предохранительная муфта. При возникновении на тросе лебедки усилия, превышающего допустимое, штифт срезается (или муфта выключается), и лебедка перестает действовать.

Автоматическое тормозное устройство предназначено для исключения возможности сматывания троса с барабана под нагрузкой при отключенном приводе лебедки. На колесных ТС для этой цели используются ленточные тормозные механизмы, на гусеничных — как ленточные, так и винтовые тормозные механизмы дискового типа.

Привод лебедок осуществляется карданными валами от коробок отбора мощности ТС. Обычно лебедки имеют две скорости движения троса: высокую — при сматывании троса с барабана и низкую — при наматывании. Это достигается за счет различных значений передаточных чисел в приводе лебедки.

На колесных ТС чаще всего применяют лебедки с горизонтальными барабанами, которые устанавливают в передней, задней и средней частях несущих систем машин.

При переднем расположении лебедки с ручной укладкой троса обеспечивается хороший доступ к ней и упрощается ее привод. Недостатком такого расположения лебедки является увеличение длины ТС и уменьшение переднего угла свеса. Кроме того, при этом перегружается передняя ось, что приводит к ухудшению проходимости ТС.

Если лебедка расположена в средней части ТС (между кабиной и грузовой платформой), то можно использовать барабан большой длины с тросоукладчиком. Подача троса может осуществляться вперед и назад. Однако при таком расположении лебедки ее привод усложняется, сокращается длина грузовой платформы, а масса лебедки возрастает.

Лебедки, расположенные в задней части колесного ТС, оснащены тросоукладчиком и обеспечивают подачу троса назад. Недостатками такого размещения лебедки являются длинные карданные валы привода, трудность доступа к лебедке и наблюдения водителя за ее работой.

Лебедки колесных транспортных средств в основном сходны между собой. Разницу обусловливают их габаритные размеры, характеристики и некоторые конструктивные особенности.

На рисунке представлена лебедка с горизонтальным барабаном, устанавливаемая в передней части колесного ТС. Она смонтирована на двух поперечинах — 1 и 7, прикрепленных к лонжеронам рамы и переднему бамперу машины. Лебедка состоит из барабана, червячного редуктора, механизма включения барабана и тормоза. Вращающий момент от коробки отбора мощности передается через карданную передачу на редуктор лебедки, представляющий собой червячную глобоидальную пару, состоящую из однозаходного червяка и червячного колеса с бронзовым венцом. Затем вращающий момент передается через механизм включения с оси червячного колеса на барабан и преобразуется на нем в тяговое усилие на тросе.

Соединение барабана с валом червячного колеса осуществляется муфтой 11 с торцевыми кулачками, которые входят в зацепление с кулачками на торцевой части барабана. Муфта перемещается с помощью рычага 12 при повороте его рукоятки 13. В рукоятке имеется палец-фиксатор с пружиной, который удерживает рычаг в одном из двух положений: барабан включен или выключен. При выводе муфты из зацепления с барабаном колодка тормоза барабана, установленная шарнирно на оси 9, прижимается с помощью пружины коротким плечом рычага к обработанной наружной торцевой поверхности барабана и притормаживает его. Предохранительным устройством в лебедке служит штифт, установленный в карданной передаче привода.

Рис. Редуктор лебедки с тормозным устройством:
1 — червячное колесо; 2 — вал червячного колеса; 3 — лента тормоза; 4 — пружина тормоза; 5 — барабан тормоза; 6 — фланец крепления карданной передачи привода; 7 — червяк

В качестве тормозного устройства применяется тормоз червяка редуктора ленточного типа. Барабан 5 тормоза установлен на ведущем валу редуктора. Его охватывает стальная лента 3 с фрикционной накладкой, один конец которой закреплен на картере редуктора жестко, а другой оттягивается пружиной 4, прижимающей ленту к барабану.

Тормоз червяка работает следующим образом. При наматывании троса на барабан ведущий вал редуктора вращается по часовой стрелке. Лента тормоза, увлекаемая силой трения, сжимает пружину и отходит от большей части барабана тормоза. Сила трения между лентой и барабаном при этом небольшая, и вал редуктора легко вращается.

При срезании предохранительного штифта ведущий вал редуктора начнет вращаться в обратную сторону с большой скоростью. Лента тормоза, жестко прикрепленная одним концом к картеру, под действием силы трения затянется, вал редуктора затормозится, и сматывание троса с барабана лебедки прекратится. При небольшой частоте вращения вала редуктора незначительное усилие торможения, создаваемое автоматическим тормозом, не препятствует разматыванию троса, которое можно осуществлять как вручную, так и при включенной передаче в коробке отбора мощности на разматывание. Для разматывания вручную нужно выключить муфту включения барабана.

На гусеничных ТС лебедки размещаются, как правило, в средней или задней части корпуса. В качестве редукторов наряду с червячными используются зубчатые передачи.

Рассмотрим устройство лебедки, установленной в средней части гусеничной машины. Отбор мощности на лебедку осуществляется от промежуточного редуктора, выполняющего функции коробки отбора мощности и установленного между главным фрикционом и главной передачей ТС. В одном корпусе с коническим редуктором размещены электромагнитная муфта, выполняющая роль предохранительного устройства, и автоматическое тормозное устройство. После тормозного устройства вращающий момент через карданную передачу передается на редуктор лебедки. Выходной вал редуктора через механизм включения соединен с барабаном лебедки, имеющим вертикальную ось вращения. Трос, сходя с барабана, проходит через датчик перегрузки, а также выводные направляющие ролики и выходит наружу к буксируемому объекту. Ролики вращаются вокруг своих осей и оси троса и самоустанавливаются в плоскости действия силы его натяжения. Это позволяет производить буксировочные работы при значительных углах отклонения троса от продольной оси ТС в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

Рис. Конструкция конического редуктора, электромагнитной муфты и тормозного устройства:
1 — ведомый диск; 2 — защелка; 3 — ведущий вал с конической шестерней; 4 — ведущая полумуфта; 5 — ведущий диск; 6 — вал электромагнитной муфты; 7— нажимной диск; 8 — пружина; 9 — упругая соединительная муфта; 10 — ведомый вал; 11 — корпус электромагнитной муфты; 12 — катушка; 13 — ведомые диски муфты; 14 — ведущие диски муфты; 15 — якорь; 16 — выходной вал редуктора; 17 — ведомые конические шестерни; 18 — зубчатая муфта; 19 — вилка включения муфты; 20 — валик включения

Рис. Редуктор лебедки с вертикальным барабаном:
1 — червячное колесо; 2 — ограничитель троса; 3 — трос; 4 — барабан; 5 — тормоз; 6 — вилка переключения; 7 — подвижная муфта; 8 — вал барабана; 9 — неподвижная муфта; 10 — червяк

Рассмотрим конструкцию конического редуктора, расположенного в одном корпусе с электромагнитной муфтой и тормозным устройством. Редуктор состоит из ведущего вала 3 с конической шестерней, двух ведомых шестерен 17, установленных свободно на втулках на выходном валу 16 редуктора, и зубчатой муфты 18, расположенной на шлицах выходного вала. Зубчатая муфта перемещается с помощью вилки 19 включения вдоль вала и имеет три фиксированных положения. В среднем положении муфты редуктор выключен. В крайнем левом (правом) положении наружные зубья муфты входят в зацепление с внутренними зубьями левой (правой) ведомой шестерни, и вращающий момент передается с ведущего вала на выходной, увеличиваясь на величину передаточного числа редуктора. В зависимости от того, какое крайнее положение занимает муфта, определяют направление вращения выходного вала редуктора. Вилка включения муфты закреплена на валике 20, соединенном через систему тяг с рычагом управления редуктора, расположенным в кабине.

Электромагнитная муфта состоит из пакета ведущих 14 и ведомых 13 дисков, катушки 12, расположенной в корпусе 11 муфты, и якоря 15. При подаче электрического напряжения на катушку создается магнитный поток, который, проходя через пакет дисков и якорь, прижимает их к; корпусу муфты. Муфта включается, и вращающий момент передается от выходного вала конического редуктора на вал 6 электромагнитной муфты.

В качестве автоматического тормозного устройства в данной лебедке использован винтовой тормоз дискового типа. Он состоит из ведущего 5, ведомого 1 и нажимного 7 дисков, защелки 2 и пружин 8. Ведущий диск с фрикционными накладками установлен на шлицах вала муфты, ведомый расположен свободно на ступице нажимного диска, имеющего фрикционные накладки. Нажимной диск установлен на резьбе на валу муфты и на шлицах ведомого вала 10, один конец которого надет на вал муфты, а другой связан с упругой соединительной муфтой 9. Пружины расположенные между нажимным и ведомым дисками, препятствуют их сближению.

При отключенном приводе лебедки и наличии нагрузки на тросе ведущий диск не вращается, а нажимной диск, поворачиваясь, перемещается в осевом направлении влево и прижимается к ведомому диску, увлекая его за собой. Вращению ведомого диска препятствует защелка: включается тормоз, и прекращается сматывание троса с барабана.

Редуктор лебедки состоит из глобоидального червяка 10 и червячного колеса 7, на ступице которого имеются наружные шлицы. Барабан 4 расположен над редуктором и соединен с ним с помощью механизма включения. Последний состоит из неподвижной муфты 9 с наружными шлицами, закрепленной на шлицевом конце вала 8 барабана, и подвижной зубчатой муфты 7, имеющей два фиксированных положения. Шариковый фиксатор с пружиной расположен в неподвижной муфте. В верхнем положении подвижная муфта соединяет шлицы неподвижной муфты и червячного колеса и включает барабан. В нижнем положении муфты барабан выключен. Муфта перемещается вилкой 6 переключения, соединенной с рычагом управления механизма включения барабана, расположенным в кабине.

Рис. Лебедка с тяговыми роликами:
1 — зубчатые венцы; 2 — редуктор; 3 — труба тросоукладчика; 4 — каретка тросоукладчика; 5 — шестерня тросоукладчика; 6 — опорный фланец; 7 — нажимной диск; 8 — фланец; 9 — диск; 10 — промежуточная ступица; 11 — ось; 12 — собачка; 13 — обод; 14 — втулки; 15 — ступица; 16 — сальник; 17 — храповик; 18 — муфта; 19 — вал редуктора; 20 — штифт; 21 — оси тяговых роликов; 22 — роликоподшипники; 23 — тяговые ролики; 24 — рама лебедки; 25 — шарикоподшипник; 26 — ведущая шестерня

Между корпусом барабана и картером редуктора расположены два постоянно действующих тормоза, притормаживающих барабан при сматывании троса вручную. Для исключения спадания троса через реборду барабана на корпусе редуктора закреплены четыре ограничителя.

На рисунке представлена конструкция лебедки с тяговыми роликами 25. Привод лебедки осуществляется от коробки отбора мощности, установленной на картере раздаточной коробки. Тяговые ролики предназначены для создания тяговых усилий на тросе лебедки за счет сил трения, возникающих при перематывании троса по их клиновидным канавкам. Тяговые ролики приводятся во вращение от ведущей шестерни 26, которая соединена с валом 19 редуктора 2 лебедки. Трос с помощью тросоукладчика наматывается на барабан, представляющий собой сварную конструкцию, внутри которой установлен фрикцион с краевым механизмом. Фрикцион барабана обеспечивает постоянное натяжение троса на барабане и тяговых роликах. Храповой механизм служит для затормаживания фрикциона. В период выдачи троса лебедкой храповой механизм затормаживает барабан, а в период приема троса — растормаживает.