Как работает рычажная лебедка

Барабанное чудо техники

Внешне данное устройство для автомобиля напоминает те лебедки, которые устанавливаются на спецтранспорт и эвакуаторы. Компонентами выступают барабан и редуктор. Причем редуктор бывает шестеренчатый и червячный. Соответственно, червячная лебедка — это один из вариантов выбора. Барабан же служит для того, чтобы тросовая, цепная или ленточная составляющая механизма наматывалась и разматывалась постепенно по мере вращения.

Червячные

Начнем с червячного типа. Они имеют очень весомое преимущество — редуктор позволяет намного проще организовать систему застопоривания лебедки. То есть уровень безопасности очень высокий. Не забываем про такие качества работы как надежность и разнообразие способов фиксации. Но и недостатков червячный механизм не лишен.

Размеры. Механическая червячная лебедка достаточно крупная. Ее в багажнике обычной легковушки хранить проблематично. Преимущественно используют в гараже или частном доме.
Возможности. Механизм не рассчитан на вытягивание большой массы. Потому для тяжеловесных авто этот вариант не подходит.
Сложная конструкция и обслуживание. Плюс ко всему, «червяк» не любит грязь.

Как вы видите, замечания достаточно критичные. Если вам нужна лебедка, чтобы вытаскивать машину из грязи и болота, тогда червячный вариант вам скорее всего не подходит.

Шестеренчатые

Теперь что касается шестеренчатых моделей барабанных лебедок. Они состоит из:

редуктора;
рычага;
барабана.

Такие модели для авто более привлекательные за счет простой конструкции, элементарной эксплуатации и такого же обслуживания. Да и цена отличается порой в несколько раз в пользу шестеренок. Фиксация троса осуществляется храповиком, потому к нему предъявляют повышенные требования по качеству и надежности.

Однако недостатки шестеренчатый механизм имеет. Для некоторых из вас они могут оказаться критичными.

Размеры барабана. Они ограничиваются размерами самого устройства. Потому трос можно использовать только определенной длины.
Незначительный внутренний диаметр барабана. При наматывании троса из стали он будет сильно изгибаться, что быстро приведет к износу.
Укладка троса. Считается слабым местом, поскольку порой не выдерживает нагрузки и перестает работать. Что за этим последует? Трос попросту будет попадать на шестерни, из-за чего вы лишь зря потратите свои нервы и силы.

Что можно сказать о барабанных лебедках? С точки зрения их эксплуатации в условиях экстремальных ситуациях (таких, когда я застрял посреди проселочной дороги), они не являются оптимальным решением. Все же лучше их эксплуатировать в условиях гаража.

Многоскоростные лебедки

Рис.5 Лебедка с двумя приводными электродвигателями, которые расположенны соосно по одну сторону с входным валом редуктора Рис.6 Подъемная двухдвигательная лебедка с дифференциалом

Условия монтажа строительных конструкций предопределяют необходимость иметь в лебедках несколько различных скоростей перемещения каната. Номинальная скорость используется для подъема номинальных грузов, более высокая — для опускания порожних крюков и для подъема груза малой массы. Низкие скорости эффективны как «посадочные» при установке грузов. Получить несколько скоростей можно, применив многоскоростные электродвигатели, однако такие двигатели имеют малую мощность, а крановые двигатели выпускают только в двухскоростном исполнении. Распространение получили лебедки с двумя приводными электродвигателями, расположенными соосно с входным валом редуктора — по разные его стороны или по одну сторону.

Работают эти лебедки по следующей схеме (рис. 5). Для подъема и опускания номинального груза с номинальной скоростью применяют основной двигатель 3 при не включенном, но с вращающимся валом вспомогательном двигателе 1. Малые грузы и крюк без груза поднимают и опускают вспомогательным двухскоростным двигателем, имеющим номинальную частоту вращения вала более высокую, чем у вала основного двигателя. Посадочная скорость обеспечивается при совместной работе основного двигателя в режиме динамического торможения и вспомогательного двигателя на малой скорости. Изменение скорости в широком диапазоне при использовании электродвигателей возможно при тиристорном приводе с импульсным или частотным регулированием. Эти приводы сложны конструктивно, более дороги и требуют квалифицированного обслуживания.

Вот почему в конструкции ряда стреловых самоходных кранов получили применение лебедки с двумя электродвигателями трехфазного тока, кранового типа, с встроенным в редуктор цилиндрическим дифференциалом планетарного типа ( рис.6). Дифференциал размещен в корпусе основного редуктора и приводится с одной стороны основным двигателем 7, а с другой — с помощью редуктора 1 вторым двигателем 2. Каждый из двигателей снабжен собственными тормозами 6 и 4. Водило дифференциала 3 выполнено в виде закрытой коробки и приводит ведущую шестерню 5 основного редуктора 10, выходной вал которого приводит барабан 8 лебедки; канат прижимается к барабану подпружиненным роликом 9. Внутри коробки дифференциала 3 размещаются ведущие шестерни 11 и 15, промежуточная шестерня 12 и сателлиты 13 и 14. В лебедке такой конструкции можно получить четыре скорости в каждом направлении. Многоскоростные лебедки являются принадлежностью строительных монтажных и башенных, а также портальных кранов.

Тонкости работы рычажной лебёдкой

В грузоподъёмных ручных механизмах рычажного типа главным фактором для достижения требуемого значения крутящего момента является наибольшее рабочее усилие на рукоятку. Оно определяется продолжительностью непрерывной эксплуатации рычажной лебёдки. Если рычажная лебёдка эксплуатируется в длительном режиме, то усилие на рукоятке не может превышать 10 кг. При кратковременной работе (5 минут и меньше) такое усилие может составлять 16 кг.

Если ручная рычажная лебёдка оснащена полиспастом, то усилие на рукоятке снижается, но одновременно увеличивается количество оборотов рукоятки, которое необходимо выполнить для перемещения груза на такое же расстояние.

В современных конструкциях данных механизмов проверочное усилие на рукоятку обычно составляет не менее 80 кг, что должно указываться производителем в паспорте на лебёдку.

От усилия на рукоятке зависят и размеры ручной тросовой лебёдки. Основными из них являются:

Плечо (радиус вращения) рукоятки, которое не должно быть меньше 400 мм.
Центр вращения рукоятки должен располагаться на высоте, удобной для работы с рычажной лебёдкой.
Длина управляющей ручки для лебёдок сравнительно небольшой грузоподъёмности (до 2 т) должна быть не менее 300 мм, если механизм большей мощности (4 т и более), то длина рукоятки увеличивается до 350…400 мм. Особо мощные исполнения рычажных лебёдок могут оснащаться удлинёнными до 600 мм рукоятками, в этом случае механизм управляется двумя работающими. Вместе с тем для удобства эксплуатации длину рукоятки более 800 мм не предусматривают.
Средняя рабочая скорость движения руки пользователя на рукоятке не должна превосходить 1 м/с, что соответствует угловой скорости вращения троса на оси в 60 м/мин.

Действующими правилами эксплуатации ручных грузоподъёмных механизмов установлено, что при работе на одной лебёдке двух человек учитывается неодновременность приложения ими рабочего усилия. Нормативный коэффициент неравномерности φ равен 0,8. Таким образом, момент на входном валу может быть рассчитан по зависимости M_вх = P×φ×l×m×n, где Р – усилие, развиваемое пользователем, l – длина рукоятки, m-количество рабочих, n – количество полиспастных блоков.

С учётом того, что практически любая рычажная лебёдка имеет зубчатую передачу или полиспастный блок, выходной крутящий момент будет выше: М_вых = М_вх×i×η, где i – передаточное число блока/передачи, а η – суммарный КПД привода механизма.

Иногда для правильного выбора типоразмера ручной рычажной лебёдки необходимо знать скорость перемещения груза v. Её можно вычислить по зависимости:

v = v_p×D/(2×а×i×l), где v_p – скорость качательного движения руки работающего, D — диаметр наматываемого троса, а – кратность полиспаста (если данное устройство отсутствует, то а = 1)

Правила безопасной эксплуатации

Чтобы избежать неприятностей при использовании ручной лебедки, необходимо придерживаться некоторых правил:

новый трос перед первым использованием рекомендуется предварительно размотать – это обеспечит снятие статического напряжения;
нельзя прикасаться к тросу или крюку, а также находиться в непосредственной близости или перешагивать через них в момент действия растягивающей нагрузки;
чтобы избежать срыва с крепления, не стоит нагружать лебедку, если на барабане осталось пять и менее витков троса;
следует учитывать, что тяговое усилие напрямую зависит от количества каната – чем меньше его остается, тем большим становиться усилие;
чтобы избежать пластической деформации троса, при его наматывании необходимо следить, чтобы витки ложились ровно и с натяжкой;
запрещено крепить трос к сухому дереву, поскольку оно может попросту упасть на авто;
чтобы не испортить дерево или столб тросом, необходимо пользоваться корозащитной стропой и шаклом, которые есть в комплекте;
запрещается соединение стального каната с удлинителями, изготовленными из других материалов, поскольку это может привести к обрыву;
в запасе у автомобилиста должны быть двухслойные рукавицы, которые пригодятся при эксплуатации лебедки, а также тросогаситель или, на крайний случай, старая куртка.

Выбор качественной и надежной конструкции, а также соблюдение правил эксплуатации и безопасности станет залогом долговечности и идеального выполнения лебедкой своих функций.

Барабанное чудо техники

Червячные

Размеры. Механическая червячная лебедка достаточно крупная. Ее в багажнике обычной легковушки хранить проблематично. Преимущественно используют в гараже или частном доме.
Возможности. Механизм не рассчитан на вытягивание большой массы. Потому для тяжеловесных авто этот вариант не подходит.
Сложная конструкция и обслуживание. Плюс ко всему, «червяк» не любит грязь.

Шестеренчатые

Теперь что касается шестеренчатых моделей барабанных лебедок. Они состоит из:

Однако недостатки шестеренчатый механизм имеет. Для некоторых из вас они могут оказаться критичными.

Размеры барабана. Они ограничиваются размерами самого устройства. Потому трос можно использовать только определенной длины.
Незначительный внутренний диаметр барабана. При наматывании троса из стали он будет сильно изгибаться, что быстро приведет к износу.
Укладка троса. Считается слабым местом, поскольку порой не выдерживает нагрузки и перестает работать. Что за этим последует? Трос попросту будет попадать на шестерни, из-за чего вы лишь зря потратите свои нервы и силы.

Тонкости работы рычажной лебёдкой

От усилия на рукоятке зависят и размеры ручной тросовой лебёдки. Основными из них являются:

Плечо (радиус вращения) рукоятки, которое не должно быть меньше 400 мм.
Центр вращения рукоятки должен располагаться на высоте, удобной для работы с рычажной лебёдкой.
Длина управляющей ручки для лебёдок сравнительно небольшой грузоподъёмности (до 2 т) должна быть не менее 300 мм, если механизм большей мощности (4 т и более), то длина рукоятки увеличивается до 350…400 мм. Особо мощные исполнения рычажных лебёдок могут оснащаться удлинёнными до 600 мм рукоятками, в этом случае механизм управляется двумя работающими. Вместе с тем для удобства эксплуатации длину рукоятки более 800 мм не предусматривают.
Средняя рабочая скорость движения руки пользователя на рукоятке не должна превосходить 1 м/с, что соответствует угловой скорости вращения троса на оси в 60 м/мин.

Виды ручных лебедок

По сути, деление моделей на самодельные и заводские, импортные и отечественные – это классификации лебедок. Разделить их можно и по типу крепления.

Есть аппараты, фиксирующиеся на стенах, на земле и комбинированные. Но, основная классификация связана со строением, типом механизма лебедок:

№1 Рычажный механизм может работать без фиксации. Соответственно, не нужно искать основание, способное, как и лебедка, выдержать солидную нагрузку.

Плюсом, свободное крепление позволяет применять аппарат и по горизонтали, и по вертикали. Главный в конструкции рычаг. Он, запускает храповый механизм, вращающий вал лишь в одну сторону.

Минус конструкции – малая намотка троса на барабан. Более 6-ти метров в моделях класса не встретить. Зато, лебедка ручная рычажная – рекордсмен грузоподъемности. Именно среди аппаратов с рычагами встречаются тягающие по 10 тонн.

Такие лебедки солидны в размерах, применяются в промышленности, на стройках. Большинство же рычажных образцов миниатюрны, закупаются для бытовых нужд.

Подвидом рычажной лебедки считается монтажно-тяговая. В ней отсутствует барабан. Это делает модели компактными и снимает ограничение по длине каната. Встречаются предложения с 20-25-метровыми тросами.

Зажимаются они кулачками на корпусе. Расположены зажимы друг напротив друга, обеспечивая равномерную нагрузку на трос. Тот, в итоге, дольше служит. К тому же, есть функция блокировки кулачков рычагом.

Последний защищен срезным штифтом. Устройство совершеннее прочих рычажных лебедок, набирает популярность.

№2 Барабанный механизм работает только от опоры. Рассчитан на горизонтальное передвижение грузов. Если переместить их нужно под углом в 45 градусов, лебедка ручная барабанная крепится на высоте 15 сантиметров от земли.

Это минимум. Если передвигать груз предстоит под большим углом, аппарат поднимают на 65 сантиметров. Кроме опоры, работают рукоять, редуктор и барабан.

На последнем, как правило, десятки метров троса. Поэтому модели серии еще называют тросовыми. Вместо рычага движение задает вращающаяся рукоять.

Через редуктор она передает импульс на барабан, а тот задает тяговую силу. Если она чрезмерна, срабатывает стопор. Это обезопасит в моменты внезапного падения грузов. Они могут весить от 250-ти кило до 5 тонн.

Подклассификации лебедка ручная тросовая обязана разным типам привода. Наименее надежным считается :

-Червячный. В нем есть винтовая шестерня и основная. Последняя закреплена на барабане, вращается винтом. Механизм имеет автостоп и позволяет двигать груз в любом направлении, проще говоря, работает на реверсное движение. Радует и сила привода, компактность механизма. Но, плюсы перекрывает быстрый износ за счет активного трения в червячной паре. Снижая нагрузку, приходится постоянно смазывать ее. Без смазки червячные приводы часто клинет.

-Односкоростной шестеренчатый привод представляет большую шестеренку на барабане и рядом с ней малую передающую. Конструкцию еще именую зубчатой. Передаточное отношение высчитывается от количества зубцов на шестеренках. Ведущая из них монолитно скреплена с валом, а к нему фиксируется рукоять.

Если ее плечо длинное, для тяги нужно приложить минимальное усилие. Короткие рукояти заставляют попотеть. Зато, механизм надежен и долговечен, в горизонтали тягает по 2-3 тонны, а в вертикали несколько центнеров.

-Многоскоростной шестеренчатый привод. В таком несколько пар шестеренок. Учитывая, что каждая увеличивает коэффициент усилия в десятки раз, привод самый мощный. Но, скорость вращения барабана, свойственная при 1-ой паре шестерней, теряется.

Приемлемый ритм набирается с тяжелыми грузами от тонны весом. Если же задумано поднять ведро с гравием, процесс будет затяжным. Выручает функция блокировки шестерней. Можно застопорить определенные пары. Учитывая сие, цепная лебедка ручная с многоскоростным приводом – верх совершенства в своем классе.

Как видно, от нюансов строения лебедки зависит сфера ее применения. Есть даже отдельная классификация по назначению установок. Ее рассмотрим в отдельной главе.

Назначение лебедок

Разные виды лебедок применяют во многих отраслях человеческой деятельности. Это специальный механизм, назначение которого – подъем груза по вертикали или его передвижения по горизонтали за счет передачи усилия от привода барабана до гибкого тягового элемента, например, троса или цепи.

В зависимости от вида лебедки с ее помощью можно выполнять следующие операции:

Перемещать автомобиль. Тут механизм чаще всего используется, чтобы подтянуть транспортное средство к какому-либо статическому объекту, в случаях, когда машина не способна самостоятельно передвигаться, например, «села» в песок. При помощи лебедки машина может подтягиваться сама, либо подтягивать другие ТС. Вообще лебедка, установленная на любом транспорте, особенно предназначенном для езды по пересеченной местности, включая снегоход и квадроцикл, используется для высвобождения застрявшей техники.
Поднимать грузы. Самый типичный способ использования механизма. Так, лебедки представляют собой основу подъемных систем различных кранов, включая автомобильные и башенные. Также специальные ручные лебедки автолюбители и мастера покупают в гараж, как альтернативу тали. Кстати говоря, сами тали, равно как и кран-балки, которые используются практически в каждой крупной мастерской, также построены на основе лебедочного механизма.
Использоваться на судах. На воде лебедки используются в составе якорного, швартовного устройства как небольшой лодки, так и огромных судов.

Следует сразу отметить, что несмотря на схожий принцип работы, каждый вид лебедок предназначен для выполнения вполне конкретной операции. Поэтому не существует универсальных видов лебедок.

Самый же простой вариант конструкции лебедки устанавливается на колодце для спуска и подъема ведра с водой.

Лебедка ручная барабанная

Эти механизмы даже внешне похожи на автомобильные лебедки, установленные на спецтранспорте. Они состоят из барабана и редуктора. Последний, применительно к ручным лебедкам, может быть шестеренчатым или червячным. Барабан служит для наматывания стального троса или ленты.

Червячные ручные лебедки обладают одним неоспоримым преимуществом. На редукторе такого типа гораздо проще реализуется система, позволяющая в нужный момент застопорить лебедку. Это значительно повышает безопасность ее использования. Кроме того, червячная ручная лебедка обладает большой надежностью и многообразием способов крепления. Правда такой механизм не лишен и недостатков:

Приличные габариты. Отзывы владельцев свидетельствуют, что червячная лебедка больше подходит для использования в гараже;
Относительно небольшая масса, которую способен тянуть такой механизм;
Червячный редуктор достаточно сложен, требует постоянного обслуживания и очень критичен к грязи.

Все вышеперечисленное свидетельствует о том, что лебедка этого типа — не самый лучший вариант для мобильного устройства.

Шестеренчатые ручные лебедки также состоят из барабана и редуктора с ручкой. Они более просты в изготовлении, а потому при прочих равных несколько дешевле червячных. Трос здесь фиксируется с помощью храповика, который должен обладать достаточной надежностью. Редуктор гораздо проще в обслуживание, наличие пары шестерен, предъявляет особые требования к качеству металла, из которого они изготовлены. Поэтому лучше брать изделия известных производителей и не гнаться за дешевизной.

Независимо от конструкции все барабанные лебедки обладают следующими недостатками:

Размер барабана ограничен габаритами механизма. Это ограничивает длину троса;
Внутренний диаметр барабана очень мал. Если применяется стальной трос, то при наматывании он подвергается сильному изгибу. Поэтому, при интенсивном использовании, быстро выходит из строя;
Еще одно слабое место – механизм укладки троса. Он, часто не выдерживает нагрузок и перестает выполнять свои функции. Как результат, трос начинает попадать в шестерни редуктора, а это потеря времени и нервов.

Вывод: Ручные лебедки барабанного типа не всегда удобны для использования в полевых условиях. Эксперты рекомендуют приобретать их для гаражной эксплуатации.

Рычажные ручные лебедки

Именно эту разновидность ручных лебедок водители чаще всего используют для вызволения своих автомобилей. Стандартная конструкция включает в себя металлическую раму с расположенным внутри ее механизмом.

Хотите экономить и не платить за глушитель? Смотрите, насколько просто самостоятельное изготовление прямоточного глушителя.

Покрытие автомобиля жидкой резиной: в ногу со временем?

Он приводится в действие с помощью рычага на корпусе лебедки. Благодаря тому, что к рычагу можно приложить большее усилие, такие механизмы способны помочь в более сложных ситуациях, чем барабанные. Тяговое усилие ручных рычажных лебедок достигает нескольких тонн. И это со стандартным рычагом. Если его усилить, то вытащить автомобиль можно быстрее, потратив на это меньше усилий. Некоторые уважающие себя производители включают такой усилитель в комплект поставки или делают рычаг телескопическим.

Одним из основных элементов рычажного механизма является так называемый храповик. Он фиксирует трос в натянутом состоянии. Храповик представляет собой колесо с расположенными на нем упорными зубьями. В каждый из них, поочередно, упирается специальный штырь – фиксатор, не давая колесу крутиться в обратную сторону, обеспечивая тем самым натяжку троса.

Естественно, что вся нагрузка ложиться на раму лебедки. Поэтому она должна быть изготовлена из металла соответствующей толщины и качества. В противном случае, она просто деформируется. Не стоит покупать рычажную лебедку, если ее рама сделана из металла толщиной менее 3-мм.

Благодаря небольшим габаритам работать механизмом можно даже в самом неудобном месте. Кроме того, в отличие от барабанной, рычажная лебедка не требует обязательного крепления корпуса. Но нужно иметь в виду, что чем меньше намоточный барабан, тем большее усилие придется прилагать. Поэтому внутренний диаметр барабана должен быть не меньше 45 мм.