RU2778949C1

RU2778949C1 - Winch with improved rope tensioning mechanism

Info

Publication number: RU2778949C1
Application number: RU2022111810A
Authority: RU
Inventors: Валерий Николаевич Захаренков; Александр Ярославович Ляпунов; Владимир Израилевич Мафтер; Дмитрий Александрович Михеев; Валентин Александрович Паршин; Елена Юрьевна Духовная
Original assignee: Акционерное общество "Аэроэлектромаш"
Filing date: 2022-04-29
Publication date: 2022-08-29

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: invention relates to the field of mechanical engineering, in particular to winches. The winch contains a drum on which the rope is wound, an electric motor and the first and second rollers. The rollers are in contact with the rope and are located on both sides of it. The electric motor is capable of driving the first roller into rotation. A clutch is included in the kinematic chain between the electric motor and the first roller. The torque transmitted to it is limited to such a given value at which the interaction of the first roller with the rope occurs without slipping. The clutch contains a driving and driven shafts, as well as a spring, which has a frictional connection with one of the specified shafts and contacts its end section with the other of the specified shafts. In this case, the end section of the spring is able to perceive the force in that circumferential direction of the spring, in which the weakening of the said frictional connection is ensured.

EFFECT: reduced wear of rollers and rope.

10 cl, 5 dwg

Description

Область техникиTechnical field

[1] Изобретение относится к области подъемных механизмов, в частности к лебедкам, и может быть использовано на вертолетах, например в качестве спасательного оборудования.[1] The invention relates to the field of lifting mechanisms, in particular to winches, and can be used on helicopters, for example as rescue equipment.

Предпосылки к созданию изобретенияPrerequisites for the invention

[2] В лебедках, представляющих собой подъемные или буксировочные механизмы, в качестве каната обычно используется металлический трос, который в силу присущих металлу свойств обладает высокой упругостью и в отсутствие сдерживающей силы занимает положение в виде дуги большого радиуса. Данное обстоятельство создает риск нарушения плотной укладки каната на барабане при уборке или выпуске каната. В случае резкого снижения нагрузки, например при отрыве части поднимаемого груза, канат подается вверх и стремится раскрутиться на барабане. Аналогичный процесс происходит и тогда, когда опускаемый груз встречает препятствие, а барабан еще какое-то время продолжает выпускать канат.Раскрутка каната на барабане с последующим его запутыванием выводит лебедку из строя.[2] In winches, which are lifting or towing mechanisms, a metal cable is usually used as a rope, which, due to the inherent properties of metal, has high elasticity and, in the absence of a restraining force, takes up a position in the form of an arc of a large radius. This circumstance creates a risk of violation of the tight laying of the rope on the drum when cleaning or releasing the rope. In the event of a sharp decrease in load, for example, when part of the load being lifted is separated, the rope moves upward and tends to unwind on the drum. A similar process occurs when the lowered load encounters an obstacle, and the drum continues to release the rope for some time. The untwisting of the rope on the drum, followed by its entanglement, disables the winch.

[5] Патентная публикация DE3121733A1, 27.01.1983 раскрывает лебедку, в которой натяжение каната обеспечивается двумя вращающимися роликами, находящимися в контакте с канатом и имеющими привод от источника крутящего момента. Однако данная лебедка не позволяет выровнять линейную скорость роликов и скорость движения каната относительно роликов. В целях обеспечения гарантированного натяжения каната частота вращения роликов установлена так, чтобы линейная скорость роликов при выпуске каната была больше скорости движения каната. Аналогично при уборке каната частота вращения роликов поддерживается на величине, при которой линейная скорость роликов меньше скорости движения каната. Другими словами, натяжение каната обеспечивается за счет постоянного проскальзывания роликов по канату.[5] Patent publication DE3121733A1, 01/27/1983 discloses a winch in which the rope tension is provided by two rotating rollers in contact with the rope and driven by a torque source. However, this winch does not allow to equalize the linear speed of the rollers and the speed of the rope relative to the rollers. In order to ensure the guaranteed tension of the rope, the speed of the rollers is set so that the linear speed of the rollers when the rope is released is greater than the speed of the rope. Similarly, when cleaning the rope, the rotational speed of the rollers is maintained at a value at which the linear speed of the rollers is less than the speed of the rope. In other words, the tension of the rope is provided by the constant slipping of the rollers along the rope.

[3] Недостатки данной лебедки обусловлены тем, что канат, образованный скручиванием стальных проволок, имеет неровную и жесткую поверхность, постоянное трение которой по поверхности роликов приводит к интенсивному износу как роликов, так и самого каната. В результате этого прочность роликов и каната постепенно снижается, что отрицательно сказывается на надежности лебедки. Таким образом, безаварийное функционирование описанной лебедки, являющейся прототипом изобретения, может быть обеспечено только при достаточно частой замене роликов и каната.[3] The disadvantages of this winch are due to the fact that the rope formed by twisting steel wires has an uneven and hard surface, the constant friction of which on the surface of the rollers leads to intensive wear of both the rollers and the rope itself. As a result, the strength of the rollers and the rope is gradually reduced, which adversely affects the reliability of the winch. Thus, the trouble-free operation of the described winch, which is the prototype of the invention, can only be ensured with a sufficiently frequent replacement of rollers and rope.

[4] Техническая проблема, на решение которой направлено изобретение, состоит в существенном продлении срока службы лебедки, а по существу, в снижении интенсивности износа элементов, обеспечивающих натяжение каната.[4] The technical problem to be solved by the invention is to significantly extend the life of the winch, and in fact, to reduce the wear rate of the elements that provide the tension of the rope.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

[5] Для решения указанной технической проблемы в качестве изобретения предложена лебедка, содержащая барабан, на который намотан канат, первый и второй ролики, находящиеся в контакте с канатом и расположенные по обе стороны от него, и электродвигатель, способный приводить первый ролик во вращение. В кинематическую цепь между электродвигателем и первым роликом включена муфта, способная передавать крутящий момент, ограниченный такой заданной величиной, при которой взаимодействие первого ролика с канатом происходит без проскальзывания. Муфта содержит ведущий и ведомый валы, а также пружину, которая имеет фрикционную связь с одним из указанных валов и контактирует своим концевым участком с другим из указанных валов. Концевой участок пружины при этом способен воспринимать усилие в том ее окружном направлении, в котором обеспечивается ослабление упомянутой фрикционной связи.[5] To solve this technical problem, a winch is proposed as an invention, containing a drum on which a rope is wound, first and second rollers in contact with the rope and located on both sides of it, and an electric motor capable of driving the first roller into rotation. A clutch is included in the kinematic chain between the electric motor and the first roller, capable of transmitting a torque limited to such a given value at which the interaction of the first roller with the rope occurs without slipping. The clutch contains a driving and driven shafts, as well as a spring, which has a frictional connection with one of the specified shafts and contacts its end section with the other of the specified shafts. In this case, the end section of the spring is able to perceive the force in that circumferential direction of the spring, in which the weakening of the said frictional connection is ensured.

[6] Технический результат изобретения состоит в том, что первый ролик, получая крутящий момент от электродвигателя, способен при помощи второго ролика натягивать канат в направлении от барабана путем прокатывания по канату без проскальзывания, что предотвращает износ первого ролика и каната.[6] The technical result of the invention is that the first roller, receiving torque from the electric motor, is able to pull the rope in the direction away from the drum by means of the second roller by rolling along the rope without slipping, which prevents wear of the first roller and the rope.

[7] Причинно-следственная связь между признаками изобретения и техническим результатом заключается в следующем. Лебедка снабжена муфтой, представляющей собой муфту предельного момента. Муфта расположена в кинематической цепи между электродвигателем и первым роликом, при этом передаваемый электродвигателем избыточный крутящий момент, который мог бы вызвать проскальзывание первого ролика по канату, утилизируется в указанной муфте. Поверхности трения элементов, входящих в состав муфты и передающих крутящий момент посредством фрикционной связи, являются износостойкими и способны к длительному сроку службы.[7] The causal relationship between the features of the invention and the technical result is as follows. The winch is equipped with a clutch, which is a limiting torque clutch. The clutch is located in the kinematic chain between the electric motor and the first roller, while the excess torque transmitted by the electric motor, which could cause the first roller to slip along the rope, is utilized in the specified clutch. The friction surfaces of the elements that make up the coupling and transmit torque through frictional coupling are wear-resistant and capable of a long service life.

[8] В первом частном случае изобретения первый и второй ролики расположены относительно каната так, что плоскость в которой лежат оси вращения первого и второго роликов, проходит перпендикулярно оси каната. Данное исполнение обеспечивает фиксацию каната при помощи минимального числа роликов, которое равно двум. Первый и второй ролики фиксируют канат между собой с тем, чтобы обеспечить эффективную передачу подтягивающего усилия, а также воспрепятствовать неконтролируемому перемещению каната в сторону барабана при ослаблении усилия со стороны груза.[8] In the first particular case of the invention, the first and second rollers are located relative to the rope so that the plane in which the axes of rotation of the first and second rollers lie runs perpendicular to the axis of the rope. This version provides fixation of the rope with the help of a minimum number of rollers, which is equal to two. The first and second rollers fix the rope between themselves in order to ensure effective transmission of the pulling force, as well as to prevent uncontrolled movement of the rope towards the drum when the force from the load is weakened.

[9] В развитии первого частного случая изобретения лебедка содержит упругий элемент, воздействующий на первый и второй ролики в направлении друг друга. Данное исполнение повышает как эффективность фиксации каната между первым и вторым роликами, так и эффективность передачи канату усилия от первого ролика, которое действует в направлении натяжения каната.[9] In the development of the first particular case of the invention, the winch includes an elastic element acting on the first and second rollers in the direction of each other. This design improves both the efficiency of fixing the rope between the first and second rollers, and the efficiency of transferring the force from the first roller to the rope, which acts in the direction of the rope tension.

[10] Во втором частном случае изобретения ведомый вал муфты расположен внутри ведущего вала, при этом пружина через свою внешнюю окружную поверхность имеет фрикционную связь с внутренней поверхностью ведущего вала, и через свой концевой участок имеет зацепление с ведомым валом. Данное исполнение позволяет увеличить площадь контакта фрикционных поверхностей пружины и вала, что позволяет замедлить износ указанных элементов муфты.[10] In the second particular case of the invention, the driven shaft of the clutch is located inside the drive shaft, while the spring through its outer circumferential surface has a frictional connection with the inner surface of the drive shaft, and through its end section has engagement with the driven shaft. This design allows you to increase the contact area of the friction surfaces of the spring and the shaft, which makes it possible to slow down the wear of these coupling elements.

[11] В развитии второго частного случая концевой участок пружины снабжен упорным элементом, а ведомый вал снабжен выступом, создающим упор для упорного элемента, при этом усилие со стороны выступа действует на пружину в направлении ее закручивания. Выполнение упорного элемента на концевом участке пружины и выступа на элементе вала позволяет обеспечить тангенциальное направление усилия, действующего со стороны пружины на ведомый вал, что повышает эффективность передачи крутящего момента.[11] In the development of the second particular case, the end section of the spring is provided with a thrust element, and the driven shaft is provided with a protrusion that creates a stop for the thrust element, while the force from the protrusion acts on the spring in the direction of its twisting. The execution of the thrust element at the end section of the spring and the ledge on the shaft element makes it possible to provide a tangential direction of the force acting from the spring on the driven shaft, which increases the efficiency of torque transmission.

[12] В третьем частном случае изобретения упомянутый концевой участок пружины является первым концевым участком, при этом второй концевой участок пружины выполнен аналогично первому концевому участку. Данное исполнение позволяет обеспечить упор для второго концевого участка пружины, что способствует закручиванию пружины по всей ее длине. В результате этого повышается плавность работы муфты и достигается более точная работа фрикционной связи в части поддержания передаваемого крутящего момента на заданной величине.[12] In the third particular case of the invention, said end section of the spring is the first end section, while the second end section of the spring is similar to the first end section. This design makes it possible to provide a stop for the second end section of the spring, which contributes to the twisting of the spring along its entire length. As a result of this, the smoothness of the clutch operation is increased and a more accurate operation of the friction connection is achieved in terms of maintaining the transmitted torque at a given value.

[13] В четвертом частном случае изобретения при вращении ведомого вала в направлении, которое соответствует направлению уборки каната, ведущий вал муфты неподвижно заблокирован. Следует отметить, что в отличие от режима выпуска каната, когда при малом весе груза недостаток создаваемого им тягового усилия компенсируется подтягивающим усилием со стороны первого ролика, при уборке каната требуемое для натяжения каната тяговое усилие гарантированно создается барабаном. Функция муфты в режиме уборки каната состоит в создании противодействия указанному тяговому усилию, что обеспечивается проскальзыванием пружины по неподвижному ведущему валу. Тем не менее передаваемый первому ролику от каната крутящий момент, при котором пружина муфты начинает проскальзывать, меньше крутящего момента, способного преодолеть силу трения покоя между канатом и первым роликом. Таким образом, при уборке каната возможность проскальзывания каната по первому ролику исключена, в то время как надлежащее натяжение каната обеспечено за счет силы трения качения между канатом и роликами.[13] In the fourth particular case of the invention, when the driven shaft rotates in a direction that corresponds to the direction of the rope retraction, the clutch drive shaft is fixedly locked. It should be noted that, in contrast to the rope release mode, when, with a small weight of the load, the lack of traction force generated by it is compensated by the pulling force from the first roller, when the rope is removed, the traction force required to tension the rope is guaranteed to be created by the drum. The function of the clutch in the rope cleaning mode is to create a counteracting of the specified traction force, which is provided by the slipping of the spring along the stationary drive shaft. However, the torque transmitted to the first roller from the rope, at which the clutch spring begins to slip, is less than the torque that can overcome the static friction force between the rope and the first roller. Thus, when the rope is being retracted, the possibility of the rope slipping over the first roller is excluded, while the proper tension of the rope is ensured by the rolling friction force between the rope and the rollers.

[14] Следует отметить, что в контексте настоящего изложения сделано допущение, в котором что сила трения, препятствующая проскальзыванию каната по катящемуся по нему ролику, приравнена к силе трения покоя между канатом и неподвижным роликом.[14] It should be noted that in the context of this presentation, an assumption is made in which the friction force that prevents the rope from slipping along the roller rolling on it is equated to the static friction force between the rope and the stationary roller.

[15] В развитии четвертого частного случая упомянутая муфта является первой муфтой, при этом в кинематическую цепь между электродвигателем и первой муфтой включены вторая и третья муфты. Вторая муфта при уборке каната способна прерывать передачу крутящего момента от электродвигателя к ведущему валу первой муфты, а третья муфта при уборке каната способна неподвижно блокировать вращение ведущего вала первой муфты. Данное исполнение отражает вариант конфигурации кинематической цепи, позволяющий при уборке каната блокировать ведущий вал первой муфты, не создавая препятствия для вращения электродвигателя.[15] In the development of the fourth particular case, said clutch is the first clutch, while the second and third clutches are included in the kinematic chain between the electric motor and the first clutch. The second clutch, when the rope is being pulled, is capable of interrupting the transmission of torque from the electric motor to the drive shaft of the first clutch, and the third clutch, when the rope is being pulled, is able to block the rotation of the drive shaft of the first clutch. This version reflects the configuration of the kinematic chain, which allows blocking the drive shaft of the first clutch during rope removal, without creating an obstacle to the rotation of the electric motor.

[16] В пятом частном случае изобретения второй ролик приводится во вращение электродвигателем. В данном исполнении канат испытывает подтягивающее усилие как со стороны первого, так и со стороны второго роликов, что повышает эффективность натяжения каната.[16] In a fifth embodiment of the invention, the second roller is driven by an electric motor. In this version, the rope experiences a pulling force from both the first and second rollers, which increases the efficiency of the rope tension.

[17] В шестом частном случае изобретения первый и второй ролики размещены на каретке, способной к перемещению в осевом направлении барабана, при этом первый ролик выполнен с возможностью продольного перемещения по валу, приводящему первый ролик во вращение. Данное исполнение сокращает длину каната между роликами и барабаном, что способствует повышению эффективности натяжения каната.[17] In the sixth particular case of the invention, the first and second rollers are placed on a carriage capable of moving in the axial direction of the drum, while the first roller is configured to move longitudinally along a shaft that causes the first roller to rotate. This design reduces the length of the rope between the rollers and the drum, which improves the efficiency of the rope tension.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

[18] Осуществление изобретения будет пояснено ссылками на фигуры:[18] The implementation of the invention will be explained with reference to the figures:

Фиг. 1 - общий вид лебедки, выполненной согласно изобретению;Fig. 1 - General view of the winch, made according to the invention;

Фиг. 2 - вид лебедки в разрезе, показывающий структуру механизма натяжения каната;Fig. 2 is a sectional view of the winch showing the structure of the rope tensioning mechanism;

Фиг. 3 - кинематическая схема механизма натяжения каната;Fig. 3 - kinematic diagram of the rope tension mechanism;

Фиг. 4 - поэлементное изображение муфты предельного момента, вид справа;Fig. 4 - element-by-element image of the limiting torque clutch, right side view;

Фиг. 5 - поэлементное изображение муфты предельного момента, вид слева.Fig. 5 - element-by-element representation of the limit torque coupling, left view.

Следует отметить, что форма и размеры отдельных элементов, отображенных на фигурах, могут являться условными и могут быть показаны так, чтобы наиболее наглядно проиллюстрировать взаимное расположение элементов лебедки и их причинно-следственную связь с техническим результатом.It should be noted that the shape and dimensions of the individual elements shown in the figures may be conditional and may be shown in such a way as to most clearly illustrate the relative position of the winch elements and their causal relationship with the technical result.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

[19] Осуществление изобретения будет показано на наилучших известных авторам примерах реализации изобретения, которые не являются ограничениями в отношении объема охраняемых прав.[19] The implementation of the invention will be shown on the best examples of the invention known to the authors, which are not restrictions on the scope of protected rights.

[20] Лебедка 1, общий вид которой представлен на Фиг. 1, предназначена для установки на вертолете с тем, чтобы обеспечивать спускание и подъем груза при нахождении вертолета в воздухе, а также буксировку груза при загрузке вертолета через задний проем фюзеляжа.[20] The winch 1, the general view of which is shown in FIG. 1 is intended for installation on a helicopter in order to ensure the descent and recovery of cargo while the helicopter is in the air, as well as towing cargo when the helicopter is loaded through the rear fuselage opening.

[21] Лебедка 1 содержит корпус 20, основными силовыми элементами которого являются плиты 21 и 22. Корпус 20 образует отсеки 23 и 24, в которых размещены соответственно электродвигатель 30 и барабан 40 с намотанным на него канатом 41 (Фиг. 2 и 3). Канат 41 выполнен путем скручивания множества стальных проволок.[21] The winch 1 includes a housing 20, the main power elements of which are plates 21 and 22. The housing 20 forms compartments 23 and 24, in which the electric motor 30 and the drum 40 with the rope 41 wound on it are respectively located (Fig. 2 and 3). The rope 41 is made by twisting a plurality of steel wires.

[22] Электродвигатель 30 через редуктор 31 (Фиг. 3) приводит во вращение барабан 40, что позволяет производить выпуск каната 41 с барабана 40 и его уборку на барабан 40. В качестве электродвигателя 30 использован синхронный электродвигатель с постоянными магнитами. Блок векторного управления электродвигателем, расположенный в отсеке 25 (Фиг. 1), способен обеспечивать вращение электродвигателя 30 в прямом и обратном направлениях, которые соответствуют направлениям вращения барабана 40 на выпуск и уборку каната 41. Кроме того, блок векторного управления электродвигателем способен управлять частотой вращения электродвигателя 30 так, чтобы частота вращения барабана 40 могла изменяться в пределах заданного диапазона.[22] The electric motor 30 through the gearbox 31 (Fig. 3) rotates the drum 40, which allows the release of the rope 41 from the drum 40 and its cleaning on the drum 40. A synchronous electric motor with permanent magnets is used as the electric motor 30. The motor vector control unit, located in the compartment 25 (Fig. 1), is capable of providing rotation of the motor 30 in forward and reverse directions, which correspond to the directions of rotation of the drum 40 for the release and cleaning of the rope 41. In addition, the vector motor control unit is able to control the rotational speed motor 30 so that the speed of the drum 40 can be changed within a predetermined range.

[23] Во избежание запутывания, а также для минимизации радиального размера отсека 24, канат 41 уложен на барабан 40 ровными слоями, каждый из которых представляет собой горизонтальный ряд витков каната 41, расположенных бок о бок друг с другом. Укладка каната 41 ровными слоями обеспечивается при помощи каретки 50, через которую проходит канат 41. Заметим, что в лебедке 1 при полной уборке каната 41 на барабан 40 число слоев каната 41 равно шести. Каретка 50 имеет резьбовое зацепление с ходовым винтом 53, который через редуктор (не показан) имеет привод от электродвигателя 30. Вращение ходового винта 53 заставляет каретку 50 перемещаться в осевом направлении барабана 40 с опорой на направляющую 51 и подтягивающий вал 52, который будет подробно раскрыт ниже.[23] To avoid entanglement, as well as to minimize the radial size of the compartment 24, the rope 41 is laid on the drum 40 in even layers, each of which is a horizontal row of turns of the rope 41, located side by side with each other. The laying of the rope 41 in even layers is ensured by the carriage 50, through which the rope 41 passes. Note that in the winch 1, when the rope 41 is completely retracted onto the drum 40, the number of layers of the rope 41 is six. The carriage 50 is threadedly engaged with a lead screw 53 which is driven by an electric motor 30 via a gear (not shown). below.

[24] Частота вращения ходового винта 53 соответствующим образом синхронизирована с частотой вращения барабана 40 с учетом длины выпущенной части каната 41, благодаря чему при выпуске каната 41 каретка 50 всегда располагается в месте его схода с барабана 40. В свою очередь, при уборке каната 41 каретка 50 всегда располагается в месте его укладки на барабан 40 и способна направлять канат 41 так, чтобы каждый следующий виток каната 41 располагался рядом с предыдущим. Упомянутая синхронизация частоты вращения ходового винта 53 обеспечена при помощи кулачкового механизма, расположенного в отсеке 26. Конструкция кулачкового механизма, применяемого в лебедках для указанной цели, является известной специалисту в данной области техники.[24] The speed of the lead screw 53 is appropriately synchronized with the speed of the drum 40, taking into account the length of the released part of the rope 41, so that when the rope 41 is released, the carriage 50 is always located in the place where it leaves the drum 40. In turn, when the rope 41 is removed the carriage 50 is always located in the place of its laying on the drum 40 and is able to guide the rope 41 so that each next turn of the rope 41 is located next to the previous one. Said synchronization of the speed of rotation of the lead screw 53 is provided by means of a cam mechanism located in the compartment 26. The design of the cam mechanism used in winches for this purpose is known to a person skilled in the art.

[25] Каретка 50 снабжена направляющими роликами 61 и 62, которые способны к повороту относительно своих вертикально расположенных осей и предназначены для направления каната 41 к барабану 40 в плоскости, перпендикулярной продольной оси барабана 40. Данная функция направляющих роликов 61 и 62 позволяет укладывать канат на барабан 40 ровными витками независимо от положения каретки 50 или угла наклона каната 41 относительно указанной плоскости. Заметим, что вариативность упомянутого угла наклона каната 41 может быть вызвана раскачиванием груза или изменением положения вертолета по тангажу.[25] The carriage 50 is provided with guide rollers 61 and 62 which are rotatable about their vertical axes and are designed to guide the rope 41 towards the drum 40 in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the drum 40. This function of the guide rollers 61 and 62 allows the rope to be laid on drum 40 in even turns, regardless of the position of the carriage 50 or the angle of the rope 41 relative to the specified plane. Note that the variability of said angle of inclination of the rope 41 may be caused by the swaying of the load or the change in the pitch of the helicopter.

[26] Внешние окружные поверхности направляющих роликов 61 и 62 выполнены гладкими, что позволяет минимизировать силу трения скольжения каната 41 по направляющим роликами 61 и 62, например в случае крена вертолета. Оси направляющих роликов 61 и 62 имеют жесткую фиксацию на каретке 50, при этом одновременный контакт каната 41 с внешними окружными поверхностями обоих направляющих роликов 61 и 62 не является обязательным.[26] The outer circumferential surfaces of the guide rollers 61 and 62 are smooth, which minimizes the sliding friction force of the rope 41 on the guide rollers 61 and 62, for example, in the case of a helicopter roll. The axes of the guide rollers 61 and 62 are rigidly fixed on the carriage 50, while the simultaneous contact of the rope 41 with the outer circumferential surfaces of both guide rollers 61 and 62 is not necessary.

[27] На каретке 50 также установлены первый и второй подтягивающие ролики 63 и 64 (Фиг. 2 и 3), которые способны вращаться относительно своих горизонтально расположенных осей, и которые находятся в контакте с канатом 41, проходящим между ними. По существу, в области своего контакта с первым и вторым подтягивающими роликами 63 и 64 канат 41 проходит перпендикулярно плоскости, в которой лежат оси первого и второго подтягивающих роликов 63 и 64. Внешние окружные поверхности первого и второго подтягивающих роликов 63 и 64 имеют канавки, которые охватывают канат 41 с тем, чтобы зафиксировать канат 41 в осевом направлении и увеличить площадь контакта. Таким образом, канат 41 имеет возможность перемещения относительно первого и второго подтягивающих роликов 63 и 64 только в их тангенциальном направлении.[27] Carriage 50 also carries first and second pull-up rollers 63 and 64 (FIGS. 2 and 3) which are rotatable about their horizontal axes and which are in contact with rope 41 passing therebetween. As such, in its area of contact with the first and second pulleys 63 and 64, the rope 41 runs perpendicular to the plane in which the axes of the first and second pulleys 63 and 64 lie. The outer circumferential surfaces of the first and second pulleys 63 and 64 are grooved surround the rope 41 so as to fix the rope 41 in the axial direction and increase the contact area. Thus, the rope 41 is only able to move relative to the first and second pull-up rollers 63 and 64 in their tangential direction.

[28] Ось первого подтягивающего ролика 63 совпадает с осью упомянутого выше подтягивающего вала 52, который пролегает сквозь первый подтягивающий ролик 63 так, что внутренняя окружная поверхность первого подтягивающего ролика 63 контактирует с внешней поверхностью подтягивающего вала 52. При выпуске каната 41 подтягивающий вал 52 приводит первый подтягивающий ролик 63 во вращение в ту сторону, в которой направление вектора скорости первого подтягивающего ролика 40 на участке его контакта с канатом 7 совпадает с направлением движения каната 7. Одновременно с этим первый подтягивающий ролик 63 вместе с кареткой 50 способен совершать продольное перемещение по подтягивающему валу 52. В указанных целях на всей длине подтягивающего вала 52 выполнен паз (не показан), в который входит шип (не показан), выполненный на внутренней окружной поверхности первого подтягивающего ролика 63.[28] The axis of the first pull roll 63 is aligned with the axis of the pull roll 52 mentioned above, which extends through the first pull roll 63 so that the inner circumferential surface of the first pull roll 63 contacts the outer surface of the pull roll 52. When the rope 41 is released, the pull roll 52 drives the first pull-up roller 63 into rotation in the direction in which the direction of the velocity vector of the first pull-up roller 40 at the site of its contact with the rope 7 coincides with the direction of movement of the rope 7. At the same time, the first pull-up roller 63, together with the carriage 50, is capable of performing longitudinal movement along the shaft 52. For these purposes, a groove (not shown) is made along the entire length of the pull-up shaft 52, which includes a spike (not shown) made on the inner circumferential surface of the first pull-up roller 63.

[29] Ось второго подтягивающего ролика 64 совпадает с осью штифта 65, который проходит сквозь второй подтягивающий ролик 64 так, что второй подтягивающий ролик 64 имеет возможность вращаться вокруг своей оси. Штифт 65 прикреплен к первым концам правого и левого плеч 54 и 55, имеющих треугольную форму. Вторые концы правого и левого плеч 54 и 55 закреплены с возможностью поворота на стержне 66, установленном на каретке 50, а третьи концы правого и левого плеч 54 и 55 соединены между собой при помощи планки 56. Таким образом, поворот правого и левого плеч 54 и 55 относительно оси стержня 66 приводит к параллельному смещению штифта 65, а вместе с ним и второго подтягивающего ролика 64 в сторону первого подтягивающего ролика 63.[29] The axis of the second tightening roller 64 coincides with the axis of the pin 65, which passes through the second tightening roller 64 so that the second tightening roller 64 is able to rotate about its axis. The pin 65 is attached to the first ends of the right and left arms 54 and 55 having a triangular shape. The second ends of the right and left arms 54 and 55 are fixed with the possibility of rotation on the rod 66 mounted on the carriage 50, and the third ends of the right and left arms 54 and 55 are interconnected by means of a strap 56. Thus, the rotation of the right and left arms 54 and 55 relative to the axis of the rod 66 leads to a parallel displacement of the pin 65, and with it the second pull-up roller 64 towards the first pull-up roller 63.

[30] На стержень 66 надеты две пружины 67, которые своими первыми концами упираются в каретку 50, а своими вторыми концами - в упомянутую планку 56, соединяющую правое и левое плечи 54 и 55. Упругая сила пружин 67 через планку 56 воздействует на правое и левое плечи 54 и 55 так, что они стремятся к повороту, как было описано выше. Соответственно второй подтягивающий ролик 64 смещается в сторону первого подтягивающего ролика 63, в результате чего первый и второй подтягивающие ролики 63 и 64 обеспечивают совместный охват и зажим каната 41 между своими внешними окружными поверхностями. Специалисту в данной области понятно, что вместо двух пружин 67 может быть использована одна пружина или другой упругий элемент, способный исполнить описанную выше функцию.[30] Two springs 67 are put on the rod 66, which, with their first ends, abut against the carriage 50, and with their second ends against the said bar 56 connecting the right and left shoulders 54 and 55. The elastic force of the springs 67 through the bar 56 acts on the right and left shoulders 54 and 55 so that they tend to turn, as described above. Accordingly, the second traction roller 64 is biased towards the first traction roller 63, whereby the first and second traction rollers 63 and 64 co-engage and clamp the rope 41 between their outer circumferential surfaces. One skilled in the art will appreciate that instead of two springs 67, a single spring or other resilient element capable of performing the function described above can be used.

[31] Шестерни 68 и 69 (Фиг. 3), находящиеся в зацеплении друг с другом, жестко соединены соответственно с первым и со вторым подтягивающими роликами 63 и 64, благодаря чему крутящий момент от первого подтягивающего ролика 63 передается на второй подтягивающий ролик 64, изменяя свое направление на противоположное. При прохождении каната 41 между первым и вторым подтягивающими роликами 63 и 64, со стороны каждого из них на канат 41 действует сила трения качения, которая направлена в сторону, противоположную стороне расположения барабана 40. Таким образом, при выпуске каната 41 первый и второй подтягивающие ролики 63 и 64 оказывают на канат 41 подтягивающее усилие, которое обеспечивает натяжение каната 41.[31] The gears 68 and 69 (FIG. 3), which are engaged with each other, are rigidly connected to the first and second pull-up rollers 63 and 64, respectively, due to which the torque from the first pull-up roller 63 is transmitted to the second pull-up roller 64, changing its direction to the opposite. When the rope 41 passes between the first and second pull-up rollers 63 and 64, from the side of each of them, the rolling friction force acts on the rope 41, which is directed in the direction opposite to the side of the drum 40. Thus, when the rope 41 is released, the first and second pull-up rollers 63 and 64 exert a tightening force on the rope 41, which provides tension to the rope 41.

[32] Следует отметить, что передача крутящего момента на второй подтягивающий ролик 64 не является обязательной, и достаточный уровень подтягивающего усилия на канате 41 может быть обеспечен за счет крутящего момента от первого подтягивающего ролика 63 и упругой силы пружин 67, прижимающей первый и второй подтягивающие ролики 63 и 64 друг к другу.[32] It should be noted that the transmission of torque to the second pulley 64 is not necessary, and a sufficient level of pulling force on the rope 41 can be provided due to the torque from the first pulley 63 and the elastic force of the springs 67 pressing the first and second pulleys. rollers 63 and 64 to each other.

[33] Подтягивающий вал 52 является частью кинематической цепи, обеспечивающей передачу крутящего момента от электродвигателя 30 к первому подтягивающему ролику 63. Более точно, подтягивающий вал 52 является частью механизма натяжения каната (Фиг. 2 и 3), который представляет собой участок указанной кинематической цепи между редуктором 31 и первым подтягивающим роликом 63.[33] The pull-up shaft 52 is part of a kinematic chain that transfers torque from the electric motor 30 to the first pull-up roller 63. More specifically, the pull-up roll 52 is part of the rope tension mechanism (FIGS. 2 and 3), which is a portion of said kinematic chain between the gearbox 31 and the first pull-up roller 63.

[34] Здесь обратим внимание, что кинематическая цепь, которая обеспечивает передачу крутящего момента от электродвигателя 30 к первому подтягивающему ролику 63 через редуктор 31, отражает предпочтительный случай изобретения. Однако изобретение включает в себя случай, когда кинематическая цепь данного предназначения может быть выполнена непосредственно от вала электродвигателя 30, минуя редуктор 31. В этом случае понятия «кинематическая цепь, обеспечивающая передачу крутящего момента от электродвигателя 30 к первому подтягивающему ролику 63», и «механизм натяжения каната», по существу, становятся синонимами.[34] Here, note that the kinematic chain, which provides the transmission of torque from the motor 30 to the first pull-up roller 63 through the gearbox 31, reflects the preferred case of the invention. However, the invention includes the case when the kinematic chain for this purpose can be made directly from the shaft of the motor 30, bypassing the gearbox 31. In this case, the concepts of "kinematic chain that provides torque transmission from the motor 30 to the first pull-up roller 63", and rope tension”, essentially become synonymous.

[35] Механизм натяжения каната включает в себя ряд зубчатых передач, а также первую муфту 70, вторую муфту 45 и третью муфту 47, которые расположены между электродвигателем 30 и первым подтягивающим роликом 63 (Фиг. 2 и 3). В дальнейшем изложении направление вращения каждого элемента механизма натяжения каната, которое свойственно данному элементу при выпуске каната 41 с барабана 40, будет именоваться первым направлением вращения. Кроме того, направление вращения каждого элемента механизма натяжения каната, которое свойственно данному элементу при уборке каната 41 на барабан 40, будет именоваться вторым направлением вращения.[35] The rope tension mechanism includes a series of gears, as well as a first clutch 70, a second clutch 45 and a third clutch 47, which are located between the motor 30 and the first pull roller 63 (FIGS. 2 and 3). In the following, the direction of rotation of each element of the rope tension mechanism, which is characteristic of this element when the rope 41 is released from the drum 40, will be referred to as the first direction of rotation. In addition, the direction of rotation of each element of the rope tension mechanism, which is characteristic of this element when the rope 41 is retracted onto the drum 40, will be referred to as the second direction of rotation.

[36] Общее передаточное отношение механизма натяжения каната выбрано так, чтобы при гипотетически жесткой передаче крутящего момента по кинематической цепи между электродвигателем 30 и первым подтягивающим роликом 63 линейная скорость первого и второго подтягивающих роликов 63 и 64 была больше скорости каната 41, сходящего с самого верхнего слоя при полной укладке каната 41 на барабане 40. Следует также отметить, что выпуск каната 41 сопровождается уменьшением числа слоев каната 41 на барабане 40, в результате чего с увеличением длины выпущенной части каната 41 скорость его движения относительно первого и второго подтягивающих роликов 63 и 64 становится еще меньше. В случае жесткой связи между электродвигателем 30 и потягивающим валом 52 данное обстоятельство вызвало бы проскальзывание первого и второго подтягивающих роликов 63, 64 по канату 41 и обусловленные этим нежелательные эффекты, которые были описаны выше. Включение первой муфты 70 в кинематическую цепь между электродвигателем 30 и первым подтягивающим роликом 63 направлено на решение этой проблемы.[36] The overall gear ratio of the rope tension mechanism is chosen so that, with a hypothetically rigid transmission of torque along the kinematic chain between the electric motor 30 and the first pull-up roller 63, the linear speed of the first and second pull-up rollers 63 and 64 is greater than the speed of the rope 41 descending from the topmost layer when the rope 41 is fully laid on the drum 40. It should also be noted that the release of the rope 41 is accompanied by a decrease in the number of layers of the rope 41 on the drum 40, as a result of which, with an increase in the length of the released part of the rope 41, the speed of its movement relative to the first and second pull-up rollers 63 and 64 becomes even smaller. In the case of a rigid connection between the electric motor 30 and the pull roll 52, this circumstance would cause the first and second pull-up rollers 63, 64 to slip along the rope 41 and the resulting undesirable effects that have been described above. The inclusion of the first clutch 70 in the kinematic chain between the electric motor 30 and the first pull-up roller 63 aims to solve this problem.

[37] Первая муфта 70 (Фиг. 3) представляет собой муфту предельного момента и способна передавать крутящий момент, ограниченный такой заданной величиной, при которой взаимодействие первого и второго подтягивающих роликов 63 и 64 с канатом 41 происходит без проскальзывания. В этих целях первая муфта 70 снабжена пружиной 71, ведущим валом 80 и ведомым валом 90. Пружина 71 при этом имеет фрикционную связь с ведущим валом 80 и контактирует своим концевым участком с ведомым валом 90.[37] The first clutch 70 (FIG. 3) is a torque limit clutch and is capable of transmitting a torque limited to a predetermined value such that the interaction of the first and second pulleys 63 and 64 with the rope 41 occurs without slipping. For this purpose, the first clutch 70 is provided with a spring 71, a drive shaft 80 and a driven shaft 90. The spring 71 has a frictional connection with the drive shaft 80 and contacts its end section with the driven shaft 90.

[38] Ведущий вал 80 жестко соединен с шестерней 81, которая при выпуске каната 41 получает крутящий момент со стороны электродвигателя 30. Ведущий вал 80 включает в себя цилиндрический участок 82, в котором размещена пружина 71 (Фиг. 4). В ненагруженном состоянии пружины 71 ее внешний диаметр больше внутреннего диаметра цилиндрического участка 82, поэтому перед размещением в цилиндрическом участке 82 пружина 71 подвергается предварительному закручиванию. Стремясь раскрутиться, пружина своей внешней окружной поверхностью 72 прижимается к внутренней поверхности 83 цилиндрического участка 82 и образует с ним фрикционную связь. В контексте настоящего изложения под фрикционной связью вала и пружины понимается такое их соединение, при котором между валом и пружиной возникает тангенциально направленная сила трения покоя, способная передавать крутящий момент от одного из указанных элементов к другому.[38] The drive shaft 80 is rigidly connected to the gear 81, which, when the rope 41 is released, receives torque from the motor 30. The drive shaft 80 includes a cylindrical section 82 in which the spring 71 is placed (Fig. 4). In the unloaded state of the spring 71, its outer diameter is larger than the inner diameter of the cylindrical section 82, therefore, before being placed in the cylindrical section 82, the spring 71 is subjected to pre-twisting. In an effort to unwind, the spring with its outer circumferential surface 72 is pressed against the inner surface 83 of the cylindrical section 82 and forms a frictional connection with it. In the context of this presentation, the frictional connection of a shaft and a spring is understood as such a connection in which a tangentially directed static friction force arises between the shaft and the spring, capable of transmitting torque from one of these elements to another.

[39] На первом концевом участке 73 пружины 71, например посредством пайки или сварки, закреплен первый упорный элемент 74, представляющий собой отрезок проволоки, которая аналогична проволоке, использованной для изготовления пружины 71. Первый упорный элемент 74 имеет первую опорную поверхность 75, обращенную в сторону навивки пружины 71. Второй упорный элемент 77, аналогичный первому упорному элементу 74, закреплен на втором концевом участке 76 пружины 71 и имеет вторую опорную поверхность (не отображена).[39] On the first end section 73 of the spring 71, for example, by soldering or welding, the first stop element 74 is fixed, which is a piece of wire, which is similar to the wire used for the manufacture of the spring 71. The first stop element 74 has a first support surface 75 facing into the winding side of the spring 71. A second thrust member 77, similar to the first thrust member 74, is attached to the second end portion 76 of the spring 71 and has a second bearing surface (not shown).

[40] Ведомый вал 90 жестко соединен с шестерней 91, которая при выпуске каната 41 передает крутящий момент на сторону первого подтягивающего ролика 63. Ведомый вал 90 выполнен в виде стержня, на котором неподвижно закреплены первая шайба 92 и вторая шайба 93. Закрепление первой шайбы 92 на ведомом валу 90 реализовано при помощи штифта, проходящего в радиальном направлении через ступицу первой шайбы 92 и тело ведомого вала 90. В свою очередь, вторая шайба 93 закреплена на ведомом валу 90 посредством шлицевого соединения, позволяющего регулировать ориентацию второй шайбы 93 в окружном направлении. Далее, на первой шайбе 92 выполнен вырез, образующий первый выступ 94, при этом аналогично выполненным вырезом со вторым выступом 95 снабжена также и вторая шайба 93.[40] The driven shaft 90 is rigidly connected to the gear 91, which, when the rope 41 is released, transmits torque to the side of the first pull-up roller 63. The driven shaft 90 is made in the form of a rod, on which the first washer 92 and the second washer 93 are fixedly fixed. 92 on the driven shaft 90 is implemented by means of a pin passing in the radial direction through the hub of the first washer 92 and the body of the driven shaft 90. In turn, the second washer 93 is fixed to the driven shaft 90 by means of a splined connection, allowing you to adjust the orientation of the second washer 93 in the circumferential direction. . Further, on the first washer 92, a cutout is made, forming the first ledge 94, while the second washer 93 is also provided with a similarly made cutout with the second ledge 95.

[41] В ходе сборки первой муфты 70, после установки пружины 71 внутрь цилиндрического участка 82, посредством поворота ведомого вала 90 первая шайба 92 ориентируется так, чтобы первый выступ 94 упирался в первую опорную поверхность 75 первого упорного элемента 74. Обратим внимание, что окружная длина выреза на первой шайбе 92 больше окружной длины первого упорного элемента 74, т.е. своей торцевой поверхностью, которая противоположна первой опорной поверхности 75, первый упорный элемент 74 не касается первой шайбы 92.[41] During the assembly of the first clutch 70, after the spring 71 is installed inside the cylindrical section 82, by rotating the output shaft 90, the first washer 92 is oriented so that the first projection 94 abuts the first bearing surface 75 of the first thrust member 74. Note that the circumferential the length of the notch on the first washer 92 is greater than the circumferential length of the first thrust element 74, i. e. with its end surface, which is opposite to the first bearing surface 75, the first thrust element 74 does not touch the first washer 92.

[42] Далее, вторая шайба 93 устанавливается на шлицевой участок ведомого вала 90 так, чтобы второй выступ 95 упирался во вторую опорную поверхность второго упорного элемента 77. Аналогично описанному выше, окружная длина выреза на второй шайбе 93 больше окружной длины второго упорного элемента 77.[42] Next, the second washer 93 is mounted on the spline portion of the driven shaft 90 so that the second protrusion 95 abuts against the second bearing surface of the second thrust member 77. As described above, the circumferential length of the notch on the second washer 93 is greater than the circumferential length of the second thrust member 77.

[43] Ведущий вал 80 включает в себя торцевую шайбу 85 (Фиг. 5), при этом шестерня 81 жестко прикреплена к торцевой шайбе 85 или выполнена с ней заодно. Торцевая шайба 85 прикреплена к цилиндрическому участку 82 ведущего вала 80 при помощи множества штифтов. В свою очередь, шестерня 91 закреплена на ведомом валу 90 при помощи шпонки 98.[43] The drive shaft 80 includes an end washer 85 (FIG. 5), wherein the gear 81 is rigidly attached to or integral with the end washer 85. The end washer 85 is attached to the cylindrical portion 82 of the drive shaft 80 with a plurality of pins. In turn, the gear 91 is fixed on the driven shaft 90 with the key 98.

[44] Вторая муфта 45 (Фиг. 2 и 3) расположена между электродвигателем 30 и первой муфтой 70. Вторая муфта 45 представляет собой обгонную муфту, которая способна передавать крутящий момент от ее ведущего вала на ведомый вал, когда ведущий вал вращается в одном определенном направлении, и способна прерывать передачу крутящего момента от ее ведущего вала на ведомый вал, когда ведущий вал вращается в обратном направлении. Другими словами, когда ведущий вал обгонной муфты вращается в указанном обратном направлении, его вращение является холостым. Специалисту в данной области техники известно множество вариантов конструкции обгонных муфт, и вторая муфта 45 может быть выполнена согласно любому из вариантов, подходящих для данного случая.[44] The second clutch 45 (FIGS. 2 and 3) is located between the electric motor 30 and the first clutch 70. The second clutch 45 is an overrunning clutch that is capable of transmitting torque from its drive shaft to the driven shaft when the drive shaft rotates in one specific direction, and is capable of interrupting the transmission of torque from its drive shaft to the driven shaft when the drive shaft rotates in the reverse direction. In other words, when the freewheel drive shaft rotates in the indicated reverse direction, its rotation is idle. One of skill in the art is aware of many overrunning clutch designs, and the second clutch 45 can be configured to any one suitable for a given application.

[45] В частности, вторая муфта 45 передает крутящий момент от ее ведущего вала, находящегося на стороне электродвигателя 30, к управляемому валу 46 (Фиг. 3), находящемуся на стороне первой муфты 70, когда ведущий вал муфты 45 вращается в первом направлении, т.е. при выпуске каната 41. Если же ведущий вал второй муфты 45 вращается во втором направлении, что наблюдается при уборке каната 41, то крутящий момент на управляемый вал 46 не передается.[45] In particular, the second clutch 45 transmits torque from its drive shaft located on the motor 30 side to the driven shaft 46 (FIG. 3) located on the first clutch 70 side when the drive shaft of the clutch 45 rotates in the first direction, those. when the rope 41 is released. If, however, the drive shaft of the second clutch 45 rotates in the second direction, which is observed when the rope 41 is removed, then the torque is not transmitted to the controlled shaft 46.

[46] Далее, на управляемом валу 46 установлена третья муфта 47, которая представляет собой необратимую муфту, способную допускать вращение управляемого ей вала только в одном определенном направлении. Если же управляемый необратимой муфтой вал получает крутящий момент, побуждающий его вращаться в обратном направлении, то необратимая муфта неподвижно блокирует управляемый вал. Специалисту в данной области техники известно множество вариантов конструкции необратимых муфт, и третья муфта 47 может быть выполнена согласно любому из вариантов, подходящих для данного случая.[46] Further, on the driven shaft 46, a third clutch 47 is installed, which is an irreversible clutch capable of allowing rotation of the shaft driven by it in only one specific direction. If the shaft controlled by the irreversible clutch receives a torque that causes it to rotate in the opposite direction, then the irreversible clutch blocks the driven shaft motionlessly. A person skilled in the art is aware of many designs of irreversible clutches, and the third clutch 47 can be made according to any of the options suitable for this case.

[47] Обратим внимание, что используемый здесь и далее термин «неподвижно», указывающий на состояние тех или иных элементов конструкции лебедки 1, означает неподвижность данных элементов относительно корпуса 20, если не указано иное.[47] Note that the term "stationary" used hereinafter, indicating the state of certain structural elements of the winch 1, means the immobility of these elements relative to the housing 20, unless otherwise indicated.

[48] В частности, третья муфта 47 не препятствует вращению управляемого вала 46, когда он вращается в первом направлении, и неподвижно блокирует управляемый вал 46, когда он получает крутящий момент, действующий во втором направлении. Соответственно, при выпуске каната 41 крутящий момент от управляемого вала 46 передается далее по кинематической цепи в сторону подтягивающего вала 52. В результате этого первый и второй подтягивающие ролики 63 и 64, получая крутящий момент от подтягивающего вала 52, вращаются в первом направлении и создают подтягивающее усилие на канате 41.[48] In particular, the third clutch 47 does not prevent the rotation of the steerable shaft 46 when it rotates in the first direction, and immobilizes the steerable shaft 46 when it receives the torque acting in the second direction. Accordingly, when the rope 41 is released, the torque from the controlled shaft 46 is transmitted further along the kinematic chain towards the pull-up shaft 52. As a result, the first and second pull-up rollers 63 and 64, receiving torque from the pull-up shaft 52, rotate in the first direction and create a pull-up force on the rope 41.

[49] С другой стороны, при уборке каната 41 первый и второй подтягивающие ролики 63 и 64 осуществляют вращение во втором направлении, получая крутящий момент от проходящего по ним каната 41 и передавая его на подтягивающий вал 52, первую муфту 70 и, наконец, на управляемый вал 46. Поскольку третья муфта 47 не допускает вращение управляемого вала 46 во втором направлении, то она неподвижно блокирует управляемый вал 46, вызывая неподвижную блокировку и ведущего вала 80 первой муфты 70. Однако это не приводит к остановке вращения первого и второго подтягивающих роликов 63 и 64 благодаря проскальзыванию пружины 71 по цилиндрическом участку 82.[49] On the other hand, when the rope 41 is retracted, the first and second pull-up rollers 63 and 64 rotate in the second direction, receiving torque from the rope 41 passing through them and transmitting it to the pull-up shaft 52, the first clutch 70, and finally to driven shaft 46. Since the third clutch 47 does not allow rotation of the driven shaft 46 in the second direction, it immobilizes the driven shaft 46, causing the drive shaft 80 of the first clutch 70 to also immobilize. However, this does not stop the rotation of the first and second pull-up rollers 63 and 64 due to the slippage of the spring 71 along the cylindrical section 82.

[50] Лебедка 1 работает следующим образом.[50] Winch 1 operates as follows.

При вращении барабана 40 на выпуск каната 41, вторая муфта 45 передает крутящий момент от электродвигателя 30 на управляемый вал 46, а третья муфта 47 не препятствует передачи крутящего момента от управляемого вала 46 на ведущий вал 80 первой муфты 70. В результате этого ведущий вал 80 вращается в первом направлении, отмеченном стрелкой 87, а цилиндрический участок 82 ведущего вала 80 через описанную выше фрикционную связь увлекает за собой пружину 71. Посредством своего первого упорного элемента 73, находящегося в контакте с первым выступом 94, пружина 71 передает крутящий момент на первую шайбу 92, т.е. на ведомый вал 90.When the drum 40 rotates to release the rope 41, the second clutch 45 transmits torque from the motor 30 to the controlled shaft 46, and the third clutch 47 does not prevent the transmission of torque from the controlled shaft 46 to the drive shaft 80 of the first clutch 70. As a result, the drive shaft 80 rotates in the first direction, marked by arrow 87, and the cylindrical section 82 of the drive shaft 80, through the friction connection described above, carries along the spring 71. Through its first thrust element 73, which is in contact with the first protrusion 94, the spring 71 transmits a torque to the first washer 92, i.e. on the driven shaft 90.

[51] Однако при воздействии на первый выступ 94 первый упорный элемент 73, а вместе с ним и первый концевой участок 72, воспринимают силу реакции первого выступа 94, которая действует на первый концевой участок 72 в окружном направлении пружины 71, соответствующем направлению ее закручивания. Поскольку закручивание пружины 71 уменьшает ее внешний диаметр, то фрикционная связь пружины 71 с цилиндрическим участком 82 ослабляется. При увеличении силы реакции первого выступа 94 до расчетной величины, которая превышает заданную величину передаваемого крутящего момента, пружина 71 начинает проскальзывать по внутренней поверхности 83 цилиндрического участка 82. Таким образом, фрикционная связь пружины 71 с цилиндрическим участком 82 способна передавать крутящий момент, ограниченный заданной величиной.[51] However, when the first protrusion 94 is acted upon, the first thrust member 73, and with it the first end section 72, perceives the reaction force of the first protrusion 94, which acts on the first end section 72 in the circumferential direction of the spring 71, corresponding to the direction of its twisting. Since the twisting of the spring 71 reduces its outer diameter, the frictional connection of the spring 71 with the cylindrical section 82 is weakened. When the reaction force of the first protrusion 94 is increased to the calculated value, which exceeds the specified value of the transmitted torque, the spring 71 begins to slip along the inner surface 83 of the cylindrical section 82. Thus, the frictional connection of the spring 71 with the cylindrical section 82 is able to transmit a torque limited by the specified value .

[52] Одновременно с этим второй выступ 95 создает упор для второго упорного элемента 77, что предотвращает поворот второго концевого участка 76 относительно ведомого вала 90. В результате этого пружина 71 закручивается по всей ее длине, способствуя более плавной работе первой муфты 70.[52] At the same time, the second protrusion 95 creates a stop for the second thrust element 77, which prevents the second end portion 76 from rotating relative to the driven shaft 90. As a result, the spring 71 is twisted along its entire length, contributing to a smoother operation of the first clutch 70.

[53] От ведомого вала 90 первой муфты 70 крутящий момент через ряд зубчатых передач поступает на подтягивающий вал 52, а от него передается первому и второму подтягивающим роликам 63 и 64. Однако заданная величина крутящего момента, которая по существу является величиной предельного крутящего момента, передаваемого первой муфтой 70, установлена так, что взаимодействие первого и второго подтягивающих роликов 63 и 64 с канатом 41 происходит без проскальзывания. Другими словами, первый и второй подтягивающие ролики 63 и 64 получают такой крутящий момент, который меньше крутящего момента, необходимого для преодоления силы трения покоя между канатом 41 и подтягивающими роликами 63, 64. Весь избыточный крутящий момент, поступающий от электродвигателя 30, утилизируется в первой муфте 70.[53] From the driven shaft 90 of the first clutch 70, torque is supplied through a series of gears to the pull-up shaft 52, and from it is transmitted to the first and second pull-up rollers 63 and 64. However, the specified torque value, which is essentially the torque limit value, transmitted by the first clutch 70, is set so that the interaction of the first and second pull-up rollers 63 and 64 with the rope 41 occurs without slipping. In other words, the first and second pulleys 63 and 64 receive a torque that is less than the torque required to overcome the static friction force between the rope 41 and the pulleys 63,64. Any excess torque from the motor 30 is utilized in the first clutch 70.

[54] В результате этого первый и второй подтягивающие ролики 63 и 64, вращаясь в первом направлении, по существу прокатываются по канату 41, и тем самым создают на канате 41 подтягивающее усилие только за счет силы трения качения. Ввиду гарантированного отсутствия взаимного проскальзывания первый и второй подтягивающие ролики 63 и 64, а также канат 41 не подвержены износу в течение длительного времени.[54] As a result, the first and second traction rollers 63 and 64, while rotating in the first direction, are substantially rolled over the rope 41, and thus apply a traction force to the rope 41 by rolling friction alone. Due to the guaranteed absence of mutual slipping, the first and second pull-up rollers 63 and 64, as well as the rope 41, are not subject to wear for a long time.

[55] Следует отметить, что хотя проскальзывание пружины 71 по внутренней поверхности 83 цилиндрического участка 82 происходит непрерывно при выпуске всей длины каната 41, и как будет показано ниже - при уборке всей длины каната 41, это не приводит к заметному износу пружины 71 или цилиндрического участка 82. Данные элементы выполнены из твердой износостойкой стали, а их поверхности обработаны до минимального коэффициента трения. Заданная величина предельного крутящего момента, передаваемого первой муфтой 70, обеспечивается надлежаще подобранной упругой силой пружины 71, которая возникает в результате предварительного скручивания пружины 71 перед ее установкой в цилиндрический участок 82. Указанные факторы обеспечивает безотказную работу первой муфты 70 в течение всего срока службы лебедки 1.[55] It should be noted that although the slippage of the spring 71 along the inner surface 83 of the cylindrical section 82 occurs continuously during the release of the entire length of the rope 41, and as will be shown below, when the entire length of the rope 41 is retracted, this does not lead to noticeable wear of the spring 71 or the cylindrical section 82. These elements are made of hard wear-resistant steel, and their surfaces are treated to a minimum coefficient of friction. The specified value of the limiting torque transmitted by the first clutch 70 is provided by a properly selected elastic force of the spring 71, which occurs as a result of the preliminary twisting of the spring 71 before it is installed in the cylindrical section 82. These factors ensure the trouble-free operation of the first clutch 70 during the entire life of the winch 1 .

[56] При вращении барабана 40 на уборку каната 41, вторая муфта 45, осуществляет холостое движение. Первый и второй подтягивающие ролики 63 и 64 при этом вращаются во втором направлении, получая крутящий момент от проходящего по ним каната 41 и передавая крутящий момент на подтягивающий вал 52 и далее на ведомый вал 90. Через первый выступ 94, выполненный на первой шайбе 92 и находящийся в контакте со первым упорным элементом 74, ведомый вал 90 передает крутящий момент на пружину 71, в то время как второй выступ 95 обеспечивает упор для второго упорного элемента 77. Посредством фрикционной связи с цилиндрическим участком 82 пружина 71 передает крутящий момент на ведущий вал 80, который блокируется ввиду невозможности вращения управляемого вала 46 во втором направлении.[56] When the drum 40 rotates to clear the rope 41, the second clutch 45 performs an idle movement. The first and second pull-up rollers 63 and 64 rotate in the second direction, receiving torque from the rope 41 passing through them and transmitting torque to the pull-up shaft 52 and then to the driven shaft 90. Through the first protrusion 94, made on the first washer 92 and in contact with the first thrust member 74, the driven shaft 90 transmits torque to the spring 71, while the second protrusion 95 provides a stop to the second thrust member 77. Through frictional engagement with the cylindrical portion 82, the spring 71 transmits torque to the drive shaft 80 , which is blocked due to the impossibility of rotation of the controlled shaft 46 in the second direction.

[57] Однако заданная величина крутящего момента, т.е. предельный крутящий момент, который может быть передан за счет фрикционной связи пружины 71 и цилиндрического участка 82, меньше того крутящего момента, при котором первый и второй подтягивающие ролики 63, 64 могли бы преодолеть силу трения покоя с канатом 41 и начать проскальзывание.[57] However, the specified torque value, i. e. the limiting torque that can be transmitted due to the frictional connection of the spring 71 and the cylindrical section 82 is less than the torque at which the first and second pull-up rollers 63, 64 could overcome the static friction force with the rope 41 and start slipping.

[58] Когда крутящий момент на ведомом валу 90 превышает заданную величину, под действием усилия, оказываемого первым выступом 94 на первый упорный элемент 74, а вместе с ним и на первый концевой участок 73, пружина 71 начинает закручиваться. Поскольку закручивание пружины 71 уменьшает ее внешний диаметр, то фрикционная связь пружины 71 с цилиндрическим участком 82 ослабляется, и пружина начинает проскальзывать, обеспечивая первому и второму подтягивающим роликам 63 и 64 возможность продолжать вращение без проскальзывания по канату 41.[58] When the torque on the driven shaft 90 exceeds a predetermined value, under the force exerted by the first protrusion 94 on the first thrust member 74, and with it on the first end portion 73, the spring 71 begins to twist. Since the twisting of the spring 71 reduces its outer diameter, the frictional connection of the spring 71 with the cylindrical section 82 is weakened, and the spring begins to slip, allowing the first and second pull-up rollers 63 and 64 to continue to rotate without slipping along the rope 41.

[59] Соответственно, при уборке каната 41 муфта 70 создает противодействие тяговому усилию со стороны барабана 40, что обеспечивается передачей на первый и второй подтягивающие ролики 63 и 64 противодействующего их вращению крутящего момента. Данный крутящий момент создает усилие, преодолеваемое канатом 41 при его движении к барабану 40 и тем самым обеспечивающее натяжение каната 41. Первый и второй подтягивающие ролики 63 и 64 при этом обеспечивают натяжение каната 41 только за счет силы трения качения, возникающей в результате обжатия ими каната 41.[59] Accordingly, during the cleaning of the rope 41, the clutch 70 counteracts the traction force from the side of the drum 40, which is ensured by the transfer to the first and second pull-up rollers 63 and 64 of an opposing torque. This torque creates a force that is overcome by the rope 41 when it moves towards the drum 40 and thereby provides tension to the rope 41. The first and second pull-up rollers 63 and 64 provide tension to the rope 41 only due to the rolling friction force resulting from the compression of the rope by them. 41.

[60] Таким образом, как при выпуске, так и при уборке каната 41 первый и второй подтягивающие ролики 63, 64 обеспечивают натяжение каната 41, прокатываясь по нему без проскальзывания, что исключает износ первого и второго подтягивающих роликов 63, 64, а также и самого каната 41.[60] Thus, both during the release and retraction of the rope 41, the first and second pull-up rollers 63, 64 provide tension to the rope 41, rolling over it without slipping, which eliminates wear on the first and second pull-up rollers 63, 64, as well as the rope itself 41.

[61] В описанной выше конфигурации лебедки 1 блок векторного управления электродвигателем способен обеспечивать вращение электродвигателя 30 в первом и втором направлениях, которые соответствуют направлениям вращения барабана 40 на выпуск и уборку каната 41. Однако это не является обязательным, в других случаях электродвигатель 30 может вращаться только в одном направлении, а вращение барабана 40 в обратном направлении может быть обеспечено посредством соответствующего переключения в редукторе 31.[61] In the configuration of the winch 1 described above, the motor vector control unit is capable of rotating the motor 30 in the first and second directions, which correspond to the directions of rotation of the drum 40 for the release and retraction of the rope 41. However, this is not necessary, in other cases, the motor 30 can rotate only in one direction, and the rotation of the drum 40 in the opposite direction can be provided by a corresponding switch in the gearbox 31.

[62] В описанной выше конфигурации лебедки 1 в качестве электродвигателя, способного приводить первый и второй подтягивающие ролики 63 и 64 во вращение, выступает электродвигатель 30, обеспечивающий привод для барабана 40. Однако это не является обязательным, для генерации крутящего момента, передаваемого на механизм натяжения каната, лебедка 1 может содержать отдельный электродвигатель.[62] In the above-described configuration of the winch 1, as a motor capable of driving the first and second pull-up rollers 63 and 64, the motor 30 is used to drive the drum 40. However, this is not necessary to generate a torque transmitted to the mechanism. rope tension, the winch 1 may contain a separate electric motor.

[63] В описанной выше конфигурации лебедки 1 ведомый вал 90 муфты 70 расположен внутри ведущего вала 80, при этом пружина 71 через свою внешнюю окружную поверхность имеет фрикционную связь с внутренней поверхностью 83 ведущего вала 80. Однако это не является обязательным, например ведущий вал может быть расположен внутри ведомого вала, а фрикционная связь пружины с ведущим валом может быть обеспечена через внутреннюю окружную поверхность пружины и внешнюю поверхность ведущего вала.[63] In the winch 1 configuration described above, the driven shaft 90 of the clutch 70 is located inside the drive shaft 80, while the spring 71, through its outer circumferential surface, has frictional communication with the inner surface 83 of the drive shaft 80. However, this is not necessary, for example, the drive shaft can be located inside the driven shaft, and the frictional connection of the spring with the drive shaft can be provided through the inner circumferential surface of the spring and the outer surface of the drive shaft.

[64] В описанной выше конфигурации лебедки 1 контакт первого и второго подтягивающих роликов 63 и 64 с канатом 41 обеспечен путем такого взаимного расположения указанных элементов, когда канат 41 проходит перпендикулярно плоскости, в которой лежат оси первого и второго подтягивающих роликов 63. Однако это не является обязательным, в целях фиксации каната 41 может быть использована известная специалисту в данной области схема из множества роликов, которая обеспечивают фиксацию каната за счет многократного изменения направления движения каната и увеличения площади контакта каната с роликами. По меньшей мере часть данного множества могут составлять ролики, имеющие привод от электродвигателя.[64] In the configuration of the winch 1 described above, the contact of the first and second pulleys 63 and 64 with the rope 41 is ensured by such a mutual arrangement of these elements that the rope 41 runs perpendicular to the plane in which the axes of the first and second pulleys 63 lie. However, this is not is mandatory, in order to fix the rope 41, a multi-roller scheme known to a person skilled in the art can be used, which ensures the fixation of the rope by repeatedly changing the direction of the rope and increasing the area of contact between the rope and the rollers. At least part of this set may be rollers driven by an electric motor.

Claims

1. A winch containing a drum on which a rope is wound, first and second rollers in contact with the rope and located on both sides of it, and an electric motor capable of driving the first roller into rotation, while

a clutch is included in the kinematic chain between the electric motor and the first roller, capable of transmitting a torque limited to such a given value at which the interaction of the first roller with the rope occurs without slipping, and

the clutch contains a driving and a driven shaft, as well as a spring, which has a friction connection with one and contacts its end section with another of the specified shafts, while the end section of the spring is able to perceive the force in that circumferential direction in which the said friction connection is weakened.

2. The winch according to claim. 1, in which the first and second rollers are located relative to the rope so that the plane in which the axes of rotation of the first and second rollers lie is perpendicular to the axis of the rope.

3. The winch according to claim. 2, which contains an elastic element acting on the first and second rollers in the direction of each other.

4. The winch according to claim 1, in which the driven shaft of the coupling is located inside the drive shaft, while the spring through its outer circumferential surface has a frictional connection with the inner surface of the drive shaft and through its end section has engagement with the driven shaft.

5. The winch according to claim 4, in which the end section of the spring is provided with a thrust element, and the driven shaft is provided with a protrusion that creates a stop for the thrust element, while the force from the protrusion acts on the spring in the direction of its twisting.

6. The winch according to claim. 1 or 5, in which the said end section of the spring is the first end section, while the second end section of the spring is made similar to the first end section.

7. The winch according to claim. 1, in which when the driven shaft rotates in the direction that corresponds to the direction of the rope cleaning, the drive shaft of the coupling is fixedly blocked.

8. The winch according to claim 7, in which the said clutch is the first clutch, while the second and third clutches are included in the kinematic chain between the electric motor and the first clutch, and

the second clutch during rope retraction is capable of interrupting the transmission of torque from the electric motor to the drive shaft of the first clutch, and the third clutch is capable of immovably blocking the rotation of the drive shaft of the first clutch during rope retraction.

9. The winch according to claim. 1, in which the second roller is driven by an electric motor.

10. The winch according to claim 1, in which the first and second rollers are placed on a carriage capable of moving in the axial direction of the drum, while the first roller is made with the possibility of longitudinal movement along the shaft that causes the first roller to rotate.