RU2099276C1

RU2099276C1 - Winch

Info

Publication number: RU2099276C1
Application number: RU95114690A
Authority: RU
Inventors: Фарит Киямович Низамов; Андрей Леонидович Шпади
Original assignee: Фарит Киямович Низамов; Андрей Леонидович Шпади
Priority date: 1995-08-15
Filing date: 1995-08-15
Publication date: 1997-12-20

Abstract

FIELD: hoisting operations; may be used for self-recovery of trucks. SUBSTANCE: winch has body 1 with rope guide and trunnion of rope guide 10.. The drum is kinematically linked with eccentric planetary drive through cardan joint. The eccentric is made in the form of oblique crank and the drive shaft rotates in radial thrust roller bearing, in which the generatrix of immovable race cone is situated in parallel with diametrically opposite generatrix of pitch cones of immovable gear and beveled eccentric satellite provided with precession shaft with flat disk-shaped axle of cardan joint formed by two L-shaped semi-cylindrical inserts. The inserts are disposed in overrunning clutch of the drum having riffled gradual function surface and associated with tapered flange. EFFECT: reliable and efficient operation of winch. 3, 2 dwg

Description

Изобретение относится к подъемно-тяговым устройствам и может быть использовано для самовытаскивания буксирующего автомобиля и грузоподъемных работ. The invention relates to hoisting devices and can be used for self-pulling a towing vehicle and lifting work.

Известна лебедка, содержащая фрикционный барабан с ребордой, установленный на валу в корпусе с клиновым копиром, контактирующим с подвижными штифтами, установленными в реборде барабана, которые замещают свободный конец гибкого троса [1]
При вращении фрикционного барабана такой лебедки происходит защемление и протягивание троса без проскальзывания, что затрудняет регулирование ее силы тяги при использовании неуправляемого электропривода.Known winch containing a friction drum with a flange mounted on a shaft in the housing with a wedge copier in contact with movable pins installed in the flange of the drum, which replace the free end of the flexible cable [1]
When the friction drum of such a winch rotates, the cable is pinched and pulled without slipping, which makes it difficult to regulate its traction when using an uncontrolled electric drive.

Наиболее близкой по конструкции к данному изобретению является лебедка, содержащая тросовый барабан, кинематически связанный с приводным валом через планетарную эксцентриковую передачу и крестовину с вилкой для шарнирного соединения двух ее концов с неподвижной рамой и шарнирного соединения двумя другими концами с шестерней планетарной передачи, а также стопорный механизм [2]
При работе такой лебедки под нагрузкой на концах крестовины кроме трения вращения возникает трение скольжения, обуславливающее появление изгибающих моментов, которые затрудняют нормальную работу эксцентриковой передачи и ограничивают возможности повышения коэффициента редукции лебедки, а также приводят к соответствующим механическим потерям при использовании высокооборотного электропривода и соответственно снижению КПД лебедки.Closest to the design of this invention is a winch containing a cable drum kinematically connected to the drive shaft through a planetary eccentric gear and a spider with a fork for articulating its two ends with a fixed frame and articulating with its other two ends with the planetary gear wheel, as well as a stop mechanism [2]
During the operation of such a winch under load at the ends of the crosspiece, in addition to rotation friction, sliding friction occurs, which causes the appearance of bending moments, which impede the normal operation of the eccentric gear and limit the possibility of increasing the winch reduction coefficient, and also lead to corresponding mechanical losses when using a high-speed electric drive and, accordingly, reducing efficiency winches.

Техническим результатом изобретения является повышение редукции и КПД лебедки, позволяющей для облегчения работы использовать неуправляемый электропривод. The technical result of the invention is to increase the reduction and efficiency of the winch, allowing to facilitate the use of uncontrolled electric drive.

Для достижения этого технического результата в лебедке, содержащей корпус с цапфой и тросовый барабан, соединенный с упомянутой цапфой и кинематически связанный посредством карданного шарнира с планетарной передачей внутреннего зацепления и приводимым валом с эксцентриком, последний выполнен в виде косого кривошипа, а приводной вал его установлен в радиально-упругом роликовом подшипнике, у которого образующая конуса неподвижной обоймы параллельна диаметрально противоположной образующей начальных конусов зубчатого зацепления неподвижной шестерни и конусного эксцентрикового сателлита этой передачи, снабженного прецессионным валом с плоской дискообразной осью карданного шарнира, образованного двумя Г-образными полуцилиндрическими вкладышами, при этом тросовый барабан снабжен обгонной муфтой свободного хода, в которой размещены упомянутые вкладыши, с профилированной по степенной функции поверхностью, сопряженной с ее конической ребордой, а лебедка снабжена связанным с корпусом тросоукладчиком. To achieve this technical result, in a winch containing a housing with a pin and a cable drum connected to the said pin and kinematically connected by means of a cardan joint with a planetary gear of internal gearing and a driven shaft with an eccentric, the latter is made in the form of an oblique crank, and its drive shaft is installed in a radial-elastic roller bearing, in which the generatrix of the cone of the stationary cage is parallel to the diametrically opposite generatrix of the initial cones of gear engagement a movable gear and a conical eccentric satellite of this transmission, equipped with a precession shaft with a flat disc-shaped axis of the universal joint, formed by two L-shaped half-cylindrical inserts, while the cable drum is equipped with an overrunning freewheel in which the said inserts are placed, with a surface shaped according to the power function, paired with its conical flange, and the winch is equipped with a wire-linker connected to the body.

Торцевая внешняя часть прецессионного вала выполнена с возможностью механического соединения с удлинителем ручного привода, например, посредством шлицевого соединения, а приводной вал снабжен пружинным тормозом обратного вращения. The end external part of the precession shaft is made with the possibility of mechanical connection with the extension of the manual drive, for example, by means of a spline connection, and the drive shaft is equipped with a spring-loaded reverse brake.

Все это позволяет уменьшить паразитное влияние изгибающих моментов в конструкции лебедки и осуществить управление ею только путем изменения натяжения свободного конца троса. All this allows you to reduce the parasitic effect of bending moments in the design of the winch and to manage it only by changing the tension of the free end of the cable.

Для пояснения сущности изобретения приведены фиг.1, на которой показан продольный разрез лебедки, и фиг.2, на которой показано поперечное сечение карданного шарнира и обгонной муфты свободного хода. To explain the essence of the invention, Fig. 1 is shown, which shows a longitudinal section of a winch, and Fig. 2, which shows a cross-section of a cardan joint and an overrunning freewheel.

Лебедка содержит неподвижный корпус 1 с щелевым клюзом тросоукладчика 2 и пристыкованным электродвигателем 3, который при помощи шлицевого соединения связан с приводным валом 4. Этот вал установлен в радиально-упорном подшипнике 5 и снабжен пружинным тормозом обратного вращения 6 и косым кривошипом 7 со своим подшипником, запрессованным в конусный эксцентриковый сателлит 8 так, что образующие начальных конусов зубчатого зацепления сателлита 8 и неподвижной шестерни 9 в точке a параллельны образующей неподвижной обоймы подшипника 5 в точке b, а их соответствующие нормали совпадают. The winch comprises a fixed housing 1 with a slotted claw of the cable-laying device 2 and a docked electric motor 3, which is connected to the drive shaft 4 by means of a spline connection. This shaft is mounted in an angular contact bearing 5 and is equipped with a spring-loaded reverse brake 6 and an oblique crank 7 with its bearing, pressed into a conical eccentric satellite 8 so that the generators of the initial gear cones of the satellite 8 and the stationary gear 9 at point a are parallel to the generatrix of the stationary bearing shell 5 at point b, and their respective normals are the same.

Передняя часть корпуса 1 выполнена в виде цапфы фрикционного барабана 10, профилированного по степенной образующей типа r=r₀+kxⁿ и сопряженного с торцевой конусной ребордой, изготовленной как единое целое с барабаном 10. Здесь r₀ начальный или минимальный радиус фрикционного барабана, n оптимальный показатель степенной функции, равный 3 5 единицам, k масштабный коэффициент, x координата продольной оси лебедки, начало которой совпадает с центром O плоской дискообразной оси карданного шарнира промежуточного прецессионного вала 11 эксцентрикового сателлита 8. Кроме дискообразной оси в состав карданного шарнира входят два Г-образных полуцилиндрических вкладыша 12, размещенных между внутренними половинками обгонной муфты 13 с подпружиненными роликами 14, контактирующими с волнообразной поверхностью реборды фрикционного барабана 10, на который уложено несколько витков троса 15. Общая сборка и регулировка лебедки осуществляются при помощи стопорных колец 16 и упорных шайб 17, а установка на автомобиле при помощи посадочных отверстий 18 и крепления типа "ласточкин хвост" 19.The front part of the housing 1 is made in the form of a trunnion of the friction drum 10, profiled by a power generatrix of the type r = r ₀ + kx ⁿ and mated with the end conical flange made as a unit with the drum 10. Here r _{0 is the} initial or minimum radius of the friction drum, n the optimal exponent of the power function, equal to 3 5 units, k scale factor, x coordinate of the longitudinal axis of the winch, the beginning of which coincides with the center O of the flat disk-shaped axis of the cardan joint of the intermediate precession shaft 11 of the eccentric satellite 8. In addition to the disk-shaped axis, the gimbal hinge includes two L-shaped semi-cylindrical liners 12 located between the inner halves of the overrunning clutch 13 with spring-loaded rollers 14 in contact with the wave-like surface of the flange of the friction drum 10, on which several turns of the cable 15 are laid. General assembly and adjustment of the winch is carried out using the lock rings 16 and thrust washers 17, and installation on the car with the help of the landing holes 18 and dovetail mounts 19.

Для обеспечения большого коэффициента редукции зубчатых зацеплений 8, 9 разница между ними должна составлять всего один зуб, что соответствует угловой конусности косого кривошипа 7 1:200 и более. Это позволяет сделать внутреннее зацепление неподвижной шестерни 9 бесконечно малой конусности, т.е. цилиндрическим, придав эксцентриковому сателлиту 8 небольшую обратную конусность с центром, расположенным по другую сторону зубчатого зацепления относительно центра O. Однако при стандартных размерах зуба обкатывание в таком зубчатом зацеплении невозможно, так как оно действует подобно шлицевому зацеплению. Поэтому необходима отрицательная коррекция зубчатого зацепления сателлита 8 на 1/3 модуля зуба, а при одновременной положительной коррекции неподвижной шестерни 9 на 1/4 модуля. Это позволяет значительно упростить изготовление вышеуказанных шестерен с использованием стандартного зубонарезного инструмента. To ensure a large reduction ratio of gears 8, 9, the difference between them should be only one tooth, which corresponds to the angular conicity of the oblique crank 7 1: 200 or more. This allows you to make the internal engagement of the stationary gear 9 of infinitely small taper, i.e. cylindrical, giving the eccentric satellite 8 a slight inverse taper with a center located on the other side of the gearing relative to the center O. However, with standard tooth sizes, rolling in such a gearing is impossible, since it acts like a splined gearing. Therefore, a negative correction of the gearing of the satellite 8 to 1/3 of the module of the tooth is necessary, and with a simultaneous positive correction of the stationary gear 9 to 1/4 of the module. This makes it possible to greatly simplify the manufacture of the above gears using a standard gear-cutting tool.

Кроме электропривода в конструкции лебедки предусмотрен ручной аварийный привод в виде ручки-удлинителя (на фигурах не показан), которая надевается на внешний шлицевой торец 20 прецессионного вала 11 и позволяет непосредственно ему сообщать угловое прецессионное движение. In addition to the electric drive, the winch design includes a manual emergency drive in the form of an extension handle (not shown in the figures), which is worn on the external splined end face 20 of the precession shaft 11 and allows direct angular precession movement to be communicated to it.

При использовании предлагаемой лебедки на автомобиле она устанавливается на бампере или тягово-сцепном устройстве (для прицепа) автомобиля при помощи съемного кронштейна с крепежными элементами 18, 19 и подключается к его бортсети, что обуславливает вращение электродвигателя 3 в режиме холостого хода с минимальным током потребления, так как подпружиненный конец проволочного тормоза 6 не препятствует свободному вращению приводного вала 4 в прямом направлении. Через косой кривошип 7 это вращение передается эксцентриковому сателлиту 8, который вместе с промежуточным валом 11 совершает прецессионное обкатывание по зубчатому зацеплению неподвижной шестерни 9, что вызывает медленное вращение прецессионного вала 11 с передаточным отношением c/c-s, где c число зубьев шестерни 9; s число зубьев сателлита 8. When using the proposed winch in a car, it is installed on the bumper or towing device (for a trailer) of the car using a removable bracket with fasteners 18, 19 and is connected to its electrical system, which causes the rotation of the electric motor 3 in idle mode with a minimum current consumption, since the spring-loaded end of the wire brake 6 does not interfere with the free rotation of the drive shaft 4 in the forward direction. Through the oblique crank 7, this rotation is transmitted to the eccentric satellite 8, which, together with the intermediate shaft 11, performs precession rolling on the gearing of the stationary gear 9, which causes a slow rotation of the precession shaft 11 with the gear ratio c / c-s, where c is the number of gear teeth 9; s the number of teeth of the satellite is 8.

При этом силовая реакция зубчатого зацепления в точке a полностью компенсируется аналогичной реакцией роликового подшипника в точке b так, что приводной вал 4 испытывает лишь косое сжатие без паразитных изгибающих моментов, действующих в плоскости, проходящей через ось X лебедки. Медленное вращение прецессионного вала 11 через упрощенный аналог карданного шарнира 12 и элементы обгонной муфты 13, 14 передается фрикционному барабану 10, на который водитель застрявшего автомобиля накладывает несколько витков синтетического (например, буксирного) троса, предварительно пропущенного через щелевой клюз 2 тросоукладчика и прикрепленного своим грузовым концом к соответствующему грунтозацепу, например дереву. Пока свободный конец троса 15 не натянут, его витки свободно проскальзывают по поверхности фрикционного барабана, не создавая никакой тяги на грузовом конце троса. При резком рывке за свободный конец троса повисание его грузового конца быстро ликвидируется, так как фрикционный барабан 10 может вращаться на обгонной муфте 13 гораздо быстрее прецессионного вала 11. В результате натяжения свободного конца троса на грузовом конце троса происходит фрикционное усилие силы тяги t в сотни раз, так как каждый последующий виток троса прижимает к профилирующей поверхности фрикционного барабана 10 сильнее предыдущего и в процессе перемотки троса смещается в сторону его меньшего диаметра к конической реборде, где происходит выход троса 15 из сцепления с фрикционным барабаном 10. Для уменьшения силы тяги грузового конца троса или полного прекращения его протяжки достаточно ослабить натяжение свободного конца троса 15 и тогда вращение фрикционного барабана 10 будет сопровождаться проскальзыванием витков троса по его профилированной поверхности, снабженной продольными насечками, облегчающими сползание витков троса к узкой части барабана 10. In this case, the force reaction of the gearing at the point a is completely compensated by the similar reaction of the roller bearing at the point b so that the drive shaft 4 experiences only oblique compression without parasitic bending moments acting in the plane passing through the winch X axis. Slow rotation of the precession shaft 11 through a simplified analog of the universal joint 12 and overrunning clutch elements 13, 14 is transmitted to the friction drum 10, on which the driver of the stuck car imposes several turns of a synthetic (for example, towing) cable, previously passed through the slotted lock 2 of the wire-laying machine and attached with its cargo end to the corresponding lug, for example a tree. Until the free end of the cable 15 is tensioned, its coils freely slide over the surface of the friction drum, without creating any traction on the cargo end of the cable. With a sharp jerk over the free end of the cable, the hanging of its cargo end is quickly eliminated, since the friction drum 10 can rotate on the overrunning clutch 13 much faster than the precession shaft 11. As a result of tensioning the free end of the cable at the cargo end of the cable, friction force t of the tensile force is hundreds of times , since each subsequent turn of the cable presses against the profiling surface of the friction drum 10 is stronger than the previous one and in the process of rewinding the cable is shifted towards its smaller diameter to the conical flange, where the cable 15 is released from the clutch with the friction drum 10. To reduce the traction force of the cargo end of the cable or completely stop drawing it, it is enough to loosen the tension of the free end of the cable 15 and then the rotation of the friction drum 10 will be accompanied by slipping of the turns of the cable along its profiled surface provided with longitudinal notches, facilitating the sliding of the coils of the cable to the narrow part of the drum 10.

Таким образом, все управление лебедкой сводится к соответствующему натяжению свободного конца троса относительно малой силы t, что существенно облегчает процесс самовытаскивания застрявшего автомобиля, по окончании которого лебедка отключается от бортсети и укладывается в багажник автомобиля вместе с буксирным тросом 15. Thus, the entire control of the winch is reduced to the corresponding tension of the free end of the cable with a relatively small force t, which greatly facilitates the process of self-extraction of a stuck car, after which the winch is disconnected from the aircraft network and fits into the trunk of the car along with the tow cable 15.

Claims

1. A winch comprising a housing with a pin and a cable drum connected to the said pin and kinematically connected by means of a cardan joint with a planetary gear of internal gearing and a drive shaft with an eccentric, characterized in that the eccentric of the drive shaft is made in the form of an oblique crank and the drive shaft is installed in a radial thrust roller bearing, in which the generatrix of the cone of the stationary cage is parallel to the diametrically opposite generatrix of the initial cones of gear engagement of the planet gear fixed gearbox and conical eccentric satellite of this gear, equipped with a precession shaft with a flat disc-shaped axis of the universal joint, formed by two L-shaped semi-cylindrical inserts, while the cable drum is equipped with a freewheel clutch of the drum in which the said inserts are placed, and made with a surface profiled in a power function that is conjugated to its conical flange, and the winch is equipped with a cable stacker connected to the body.

2. The winch according to claim 1, characterized in that the end outer part of the precession shaft is made with the possibility of mechanical connection, mainly spline, with an extension of the manual drive.

3. The winch according to claim 1, characterized in that its drive shaft is equipped with a spring-loaded reverse brake.