Выпуск №77. Статья №1. ЛЕБЕДКИ:
|
||||||||||||||||||||
 Рис.1 Барабанная лебедка с ручным приводом |
Подъем и опускание груза производятся вращением вручную одной или двух рукояток, насаженных на приводной вал. Для ускоренного подъема легких грузов ручные лебедки выполняют двухскоростными. Изменение скорости подъема производится перемещением вдоль оси приводного вала блока шестерен.
Автоматический грузоупорный тормоз, состоящий из храпового останова и дискового тормоза, обеспечивает торможение барабана при опускании груза и мгновенную остановку его, если рабочий отпустит рукоятку привода лебедки. Так как грузоупорный тормоз расположен на втором валу, переключение скоростей возможно при поднятом грузе.
Лебедки выполняются в напольном и настенном вариантах.
 Рис.2 Ручная рычажная лебедка |
Данные механизмы характеризует высокая надежность и простота в эксплуатации, возможность работы в любом пространственном положении, небольшие габариты и масса, полная автономность и универсальность. Они могут функционировать в любых условиях и не требуют каких-либо подготовительных работ.
Принцип работы лебедки основывается на протягивании каната через тяговый механизм с помощью специальных сжимов, поочередно зажимающих канат и продвигающих его таким образом в соответствующем направлении.
Реверсивные лебедки
Лебедки этого типа с приводом от электродвигателя (электрореверсивные), питание которых осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 или 380 В, применяют в комбинации с полиспастами для подъема грузов.Реверсивными лебедками наиболее часто комплектуют строительные подъемники. В вариантах специального назначения они широко применяются в строительных машинах с индивидуальным электрическим приводом механизмов (кранах, экскаваторах и др.) для подъема и опускания рабочего органа, передвижения грузовых тележек, изменения угла наклона стрелы и т.п.
Механизмы упомянутого типа, с жесткой связью между двигателем и барабаном, обычно имеют сварную раму (или собранную на болтах), на которой установлены барабан, двухступенчатый зубчатый редуктор, тормоз и электродвигатель. Последний соединяется с редуктором упругой муфтой, одна из частей которой является одновременно тормозным шкивом. Тормоз обычно двухколодочный с короткоходовым электромагнитом или электрогидравлическим толкателем. Электрическая часть магнита или толкателя включена параллельно к электродвигателю привода. Изменение направления вращения барабана производится реверсированием электродвигателя. Опускание груза и порожнего крюка осуществляется принудительно (на режиме двигателя), что обеспечивает высокую безопасность выполнения работ. Скорость опускания равна скорости подъема или несколько превышает ее. Управление электродвигателем осуществляется барабанным контроллером, предназначенным для реверсирования электродвигателя и регулирования в определенном диапазоне скорости подъема, магнитными реверсивными пускателями (пускорегулирующие резисторы) или кнопками «Стоп» и «Пуск». Возможно также дистанционное управление лебедкой.
 Рис.3 Конструкция грузовой лебедки с планетарным редуктором: 1 - электродвигатель, 2 - уплотнение, 3 - зубчатая муфта, 4 - тормоз, 5 - вал, 6 - роликоподшипник, 7 - барабан, 8 - планетарный редуктор, 9 - шарикоподшипник  Рис.4 Устройство грузовой лебедки с гидроприводом: 1 - гидромотор, 2 - клин, 3 - вал, 4, 12 - валы-шестерни, 5 - тормоз, 6 - гидроцилиндр, 7 - регулировочный винт, 8 - канал, 9 - пружина, 10 - пробка, 11 - зубчатое колесо, 13 - венец, 14 - барабан, 15 - редуктор |
Регулирование скорости опускания груза при использовании электрореверсивных лебедок возможно в ограниченных пределах. При необходимости более глубокого регулирования скорости, что имеет место при их использовании в башенных кранах, применяют обычно расположенный соосно с валом электродвигателя тормозной генератор, создающий противодвижущий момент. Пределы регулирования при этом могут быть доведены до 1:4.
Для уменьшения размеров и массы лебедки ее оснащают соосными планетарными передачами (рис. 3) , встроенными в барабан. Довольно часто используется схема, когда вращение от двигателя передается размещенной внутри барабана планетарной передаче, состоящей из солнечного колеса, укрепленного внутри барабана венца, неподвижного венца и сателлитов. Барабан вращается венцом. Передаточное число этой планетарной передачи может быть достаточно большим - до 200.
Помимо рассмотренной передачи с тремя центральными колесами применяются и другие типы планетарных передач, например трехступенчатые с шестью центральными колесами. Передаточные числа этих передач также могут быть доведены до 200 при к.п.д. не меньше 0,85. Стопорение барабана обеспечивают тормоза.
Реверсивные лебедки с гидроприводом (рис. 4) применяют для плавной работы и бесступенчатого изменения скорости. Схемы барабанных лебедок с приводом от ротационного низко-моментного гидромотора подобны схемам лебедок с электроприводом; частота вращения барабана изменяется регулированием потока жидкости, поступающей в гидромотор с помощью насоса, имеющего регулируемую подачу.
Типична конструкция лебедки с гидроприводом, когда передача встроена в барабан и установлен соосный с валом двигателя замкнутый пружиной дисковый тормоз. Управляется последний штоком гидротолкателя, сжимающим пружину. Жидкость подается насосом одновременно в гидродвигатель и гидротолкатель тормоза, растормаживая последний. Регулируя поток жидкости дросселированием или другим способом, можно обеспечить в широких пределах бесступенчатое регулирование скорости. В таких лебедках применяются также и планетарные передачи.
Барабанные лебедки с приводом от ротационного высокомоментного гидромотора проще (нет редуктора), радиально-плунжерные гидромоторы (один или два) непосредственно соединяют с барабаном. Масса на единицу мощности высокомоментных гидромоторов 17-25 кг/кВт, а зубчатых редукторов - 40-50 кг/кВт; масса лебедки в целом на 15% меньше, чем при электроприводе. Тормоза лебедок с высокомоментными гидромоторами, как правило, ленточные, нормально замкнутые (пружиной) и растормаживаемые гидротолкателем.
С целью уменьшения габаритов при сохранении тягового усилия лебедки с гидроприводом в ряде случаев комплектуют червячными редукторами. Установка подобных устройств особенно оправдана на передвижных буровых установках, полуприцепах-тяжеловозах для затягивания на платформу различной дорожно-строительной техники и т.п.
Двухбарабанные лебедки общего назначения используют на погрузочно-разгрузочных участках прирельсовых складов, в копровых, буровых и скреперных установках.
Специальные двухбарабанные конструкции являются составной частью некоторых строительных машин с механическим приводом - самоходных стреловых кранов, одноковшовых экскаваторов, скреперов, бульдозеров, бурильно-крановых машин и т.п.
Привод лебедки во многих случаях осуществляется от редуктора отбора мощности и с помощью промежуточных механизмов.
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 |
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.
Фрикционные лебедки
Фрикционные лебедки, в отличие от реверсивных, имеют фрикционную (разъемную) связь между двигателем и барабаном (или барабанами), осуществляемую посредством конусных или ленточных фрикционных муфт. Вал двигателя лебедки вращается с постоянной скоростью в одном направлении (т.е. в процессе работы не реверсируется). Подъем груза производится на режиме двигателя при включенной муфте, опускание - под действием силы тяжести груза при выключенной муфте. Безопасная скорость вращения барабана при опускании груза обеспечивается управляемым ленточным тормозом. Наличие фрикционной связи в одномоторных подъемных механизмах позволяет осуществлять от одного двигателя привод двух и более барабанов, работающих независимо друг от друга и управляемых индивидуальными муфтами и тормозами. Такие лебедки используются только в самоходных кранах с групповым приводом механизмов.
 Рис.7 Фрикционная многобарабанная лебедка с групповым приводом |
Фрикционная муфта 13 состоит из шины 14, пневмокамеры 15 и устройств подачи воздуха 10, 11. К каждой муфте барабана воздух подводится через каналы, выполненные в валу лебедок. Принцип действия муфты заключается в расширении ее камеры при нагнетании в нее воздуха, благодаря чему шина прижимается к внутренней поверхности барабанов лебедок, происходит их сцепление и передача вращения.
К недостаткам фрикционных лебедок следует отнести сложность управления (требуется одновременное воздействие на рычаги включения тормоза и муфты) и недостаточную безопасность в работе ввиду отсутствия жесткой связи барабана с двигателем.
Канатные барабаны и канатоукладочные механизмы
 Рис.8 Канатный барабан с однослойной навивкой |
В гладких барабанах для многослойной навивки каната каждый последующий слой накладывается на предыдущий с противоположно направленным углом бокового отклонения, ввиду чего канаты в месте пересечения слоев имеют точечный контакт, что уменьшает их срок службы. Во избежание этого явления реализована система, при которой для многослойной навивки применяются барабаны с цилиндрической нарезкой, но с двух противоположных сторон борта канавок сфрезерованы, ввиду чего канат последующего слоя переходит во впадины между двумя канатами предыдущего слоя. Такое устройство обеспечивает лучшую укладку каната и повышение его срока службы, что позволяет применять барабаны в ряде конструкций самоходных кранов.
 Рис.9 Винтовой канатоукладчик |
При многослойной навивке каната на барабан и при большом угле отклонения каната для правильной его укладки применяют специальные устройства - канатоукладчики. Наиболее простым из них является подпружиненный прижимной ролик. Одна из типичных конструкций канатоукладчика показана на рис.9. Параллельно барабану лебедки расположен винт 7 с правой и левой резьбой. По этому винту, опираясь на направляющие 5, передвигается специальная каретка 2, штырь, которой скользит по впадине резьбы. На каретке на валиках 4 установлены ролики 6, между которыми проходит идущий с барабана канат 5. Винт вращается от вала барабана через цепную или зубчатую передачу 3. Дойдя до края винта, например, по правой резьбе, каретка по переходной канавке переходит на левую резьбу и начинает передвигаться в обратном направлении.
Лебедки со шпилевыми барабанами и с канатоведущими шкивами
Для производства маневровых и вспомогательных работ на строительных площадках (например, для подтягивания к месту разгрузки или тяжелых грузов в зону, обслуживаемую краном) применять барабанные лебедки неудобно, поскольку при большой длине каната его необходимо наматывать в несколько слоев, что усложняет разматывание каната и вызывает отклонение его в сторону.Наиболее оптимален шпилевой барабан, на который канат не навивается, а лишь охватывает его несколькими витками, а затем сходит с барабана и укладывается рядом в бухту. Барабан выполняется вогнутой формы, обеспечивающей размещение рабочих витков каната в средней его части. Тяговое усилие развивается за счет сил трения между канатом и барабаном.
Лебедки со шпилевыми барабанами используются только как тяговые, поскольку при отпускании сбегающего конца каната усилие на набегающем конце не действует. Для обеспечения работы шпилевых лебедок в качестве подъемных в них устанавливают канатоведущий шкив, и сбегающий канат навивается на специальный приводной барабан-бобину. Конструкции с таким устройством носят название лебедок с канатоведущими шкивами. Их целесообразно применять в кранах с большой высотой подъема (например, при строительстве высотных зданий) или в качестве специальных лебедок для особых условий эксплуатации.
Лебедки с канатоведущими шкивами нашли применение и как подъемные устройства подвесных подмостей, используемых при проведении ремонта фасадов зданий. Отличие этих конструкций заключается лишь в том, что сбегающий конец каната не навивается на бобину, а свисает под действием груза, оставаясь при любом положении по высоте на определенном уровне, поскольку при перемещении подмостей происходит лишь перематывание каната по канатоведущим шкивам.
Специальные тяговые лебедки
 Рис.10 Лебедка для протаскивания дюкеров |
Лебедка (рис.10) базируется па тяжеловозном прицепе 12, который буксируется автомобильным или тракторным тягачом. Тяговый барабан 6 лебедки приводится во вращение от дизельного двигателя 4 с помощью гидротрансформатора 14, цепной передачи 13, зубчатого редуктора 5 и открытой цилиндрической зубчатой передачи 7. Гидротрансформатор выполняет функции муфты сцепления и бесступенчатой коробки передач, автоматически изменяющей тяговоскоростную характеристику лебедки. На барабан лебедки навивается тяговый канат 8, огибающий блок 9 на оголовке дюкера 10 (при работе через полиспаст) и прикрепленный другим своим концом к раме прицепа. При работе без полиспаста тяговый канат закрепляют непосредственно на оголовке дюкера. Канатоемкость барабана -1000 и более метров. Средняя скорость движения дюкера - 0,1-0,5 м/с.
Усилие в тяговом канате при работе с полиспастом и без него контролируется гидравлическим устройством и фиксируется манометром. Тяговое усилие лебедки воспринимает инвентарный якорь 1, заложенный в специальную траншею и соединенный с прицепом при помощи якорного полиспаста 2. В транспортном положении лебедки якорный канат наматывается на барабан ручной лебедки 3, установленный в передней части прицепа. При протаскивании дюкера прицеп опирается через роликовые опоры 1 на металлические подставки, которые устанавливаются на специальные основания. Это позволяет разгрузить колеса прицепа от собственной силы тяжести и от вертикальной и горизонтальной составляющих усилия натяжения тягового каната. Управление двигателем, гидротрансформатором и тормозом осуществляется с выносного пульта.
Журнал "Строительная техника и технологии " №3/2007
"Надежные помощники строителей ",
автор статьи В. Васильев