Рис. 93. Электрическая грузоподъемная лебедка ПЛ-5-61 с тяговым усилием 5 тс

Спуск грузов на таких лебедках производится принудительно (электродвигателем) приблизительно с той же скоростью, что и подъем. Направление вращения барабана изменяется при изменении направления вращения (реверсированием) вала электродвигателя.

Электролебедки оборудуются автоматически действующими тормозами закрытого типа. Передача вращения от электродвигателя к барабану осуществляется зубчатыми и червячными передачами. На рис. 93 показана электролебедка ПЛ-5-61 с зубчатыми передачами, заключенными в масляную ванну, на рис. 94 — электролебедка с червячным редуктором, а на рис. 95 — лебедка с червячным редуктором и открытой зубчатой передачей.

Наиболее распространены электролебедки с цилиндрическими зубчатыми передачами — редукторные (см. рис. 93), состоящие из барабана, зубчатого цилиндрического редуктора, соединительной эластичной или зубчато-подвижной муфты с тормозным диском, тормоза закрытого типа, электродвигателя и рамы.

Барабаны электролебедок обычно изготовляют литыми из серого чугуна марки СЧ15-32 или сварными из трубы и листов. Рабочие поверхности их чаще всего гладкие рассчитанные на многослойную (до пяти слоев) навивку каната, и реже с ручьями, нарезанными по винтовой линии. Гладкие барабаны по концам снабжают ребордами, превышающими последний слой навивки на 1,5—2 диаметра наматываемого каната. Барабаны с ручьями чаще всего рассчитаны на однослойную навивку каната, поэтому обладают меньшей канато-емкостью, чем гладкие.

Рис. 94. Электрическая грузоподъемная лебедка с тяговым усилием 2 тс с червячным редуктором
1 — барабан; 2 — подшипник; 3 — червячный редуктор; 4 — эластичная муфта; 5 — электромагнит; 6 — тормоз; 7 — электродвигатель; S — рамэ-

Канат (трос) хорошо укладывается на барабан с ручьями и поэтому подвергается меньшему износу.

Крепление каната на барабане осуществляется прижимными планками или клиновым зажимом (рис. 96). Надежность крепления обеспечивается при условии, если на барабане находится не менее двух витков каната, поэтому необходимо строго следить за тем, чтобы канат полностью не сматывался с барабана и на нем во всех случаях оставалось не менее двух витков каната.

Рис. 95. Электрическая грузоподъемная лебедка с тяговым усилием 3—5 тс с червячным редуктором и открытой зубчатой передачей

При назначении расстояния от барабана до ролика, с которого сбегает канат, следует иметь в виду, что для обеспечения правильной навивки каната это расстояние должно быть таким, чтобы тангенс угла между осью каната и плоскостью,перпендикулярной оси барабана, был не более 1 : 40 для гладких барабанов и 1 : 10 для барабанов с ручьями. Во избежание чрезмерных напряжений от изгиба, возникающих в канате при навивке, диаметр барабана принимается равным не менее 15 диаметров каната.

Рис. 96. Установка барабана

При расчете стенок барабана необходимо определять напряжения от сжатия, изгиба и кручения. Напряжение от сжатия является наибольшим. Коэффициент запаса прочности в материале стенки барабана должен быть не менее 2 относительно предела текучести для стальных барабанов и не менее 5 относительно предела прочности для чугунных барабанов.

Конструкция барабана во многом зависит от способа соединения его с приводом. Наиболее распространено жесткое неразъемное соединение барабана с приводом.

Все зубчатые колеса электролебедок изготовляют из стали. Они имеют фрезерованные зубья и при окружной скорости (на делительной окружности) более чем 1,5 м/сек помещаются в масляную ванну. Шестерни обычно изготовляют коваными; зубчатые колеса — литыми или сварными. Нарезку зубьев сварного колеса выполняют с таким расчетом, чтобы сварной шов обода располагался под впадиной зуба. Коэффициент запаса прочности в материале должен быть не менее 2 для кованых колес и не менее 2,5 для литых стальных колес относительно предела текучести.

Валы электролебедок с числом оборотов более 300 в 1 мин, как правило, устанавливаются на подшипниках качения, подбираемых так, чтобы их долговечность была не менее: 1000 ч для лебедки с легким режимом работы и 2000 ч для лебедки со средним режимом работы. Монтажные механизмы имеют, как правило, легкий режим работы.

Втулки и вкладыши подшипников скольжения изготовляют из бронзы. При расчете валов должны быть учтены напряжения от изгиба и кручения. Обязательный запас прочности в материале валов — 2 относительно предела усталости. Корпусы и крышки редукторов выполняют литыми из стали или из серого чугуна или сварными из листовой стали марки ВСт. 3. Последние более надежны в работе и менее тяжелы.

В современных конструкциях передача вращающих моментов от электродвигателя к барабану осуществляется цилиндрическими зубчатыми колесами с косыми зубьями, заключенными в масляную ванну. Применение колес с такими зубьями, установка всех валов на подшипниках качения, выполнение корпуса и крышки редуктора сварными из листовой стали, применение легированных сталей значительно сокращают размеры и вес лебедок, увеличивают их долговечность, повышают коэффициент полезного действия передач и тем самым сокращают потребную мощность электродвигателя.

На входном валу редуктора или — реже — на промежуточном валу передачи, жестко связанной с барабаном подъемной лебедки, устанавливают двухколодочные рычажно-грузовые или пружинные автоматически действующие тормоза закрытого типа (при включении электродвигателя тормоз размыкается, при выключении замыкается). Р-азмыкание (растормаживание) этих тормозов осуществляется тормозными электромагнитами (длинноходовыми типа КМТ и короткоходовыми типа МО) или гидротолкателями.

Редукторы с электродвигателем соединяются с помощью подвижных зубчатых или эластичных муфт. Последняя состоит из двух литых из стали полумуфт, соединенных стальными (Ст. 40) пальцами с надетыми на них эластичными кольцами из кожи или из резины. Подвижные зубчатые муфты долговечны и применяются в электролебедках последней конструкции.

На лебедках обычно устанавливают электродвигатели кранового типа с фазным ротором, управляемые контроллерами с пускорегу-лирующими сопротивлениями.
Тихоходные лебедки (со скоростью навивки каната до 15 м/лшн) снабжаются короткозамкнутыми электродвигателями общепромышленного назначения, допускающими небольшую перегрузку.

Это увеличение обычно не превышает 10—15% номинальной расчетной мощности. Так как при эксплуатации электродвигателей кранового типа можно допускать большую перегрузку, то мощность, подсчитанная по этой формуле, во всех случаях является достаточной. Учитывая это обстоятельство, а также большие перерывы в работе, мощность электродвигателей лебедок часто принимают на 10—20% ниже потребной, определенной для установившегося движения, а электродвигатели выбирают по эквивалентной мощности.

Рамы лебедок выполняют сварными из швеллеров и листов. Редуктор, подшипники, тормоз, электродвигатель устанавливают на строганые платики, приваренные к раме лебедки, и крепят болтами (против отрыва) и упорами (против сдвига).

К эксплуатации допускаются только лебедки (табл. 25), к которым прилагается паспорт завода-изготовителя. Подъемный механизм, на котором устанавливается лебедка, перед пуском должен пройти статические и динамические испытания. Рама лебедки заделывается либо в фундамент, либо в конструкцию подъемного устройства (крана). При подходе каната к барабану горизонтально достаточно крепить лебедку за якорь.

На барабане канат должен крепиться надежно с помощью приспособлений, предусмотренных в его конструкции. Во время работы необходимо следить за правильной навивкой каната на барабан: число слоев каната не должно превышать предусмотренного паспортом, а число витков в первом слое должно быть не менее двух.

Моторист обязан регулярно проверять уровень масла в редукторах и производить смазку подшипников в соответствии с инструкцией по эксплуатации лебедки.

Особое внимание следует уделять тормозам: следить за их исправностью и регулировать зазор между тормозными поверхностями по мере износа, не допуская, чтобы этот зазор был более 1 мм для колодочных и более 1,5 мм для ленточных тормозов. Перед началом работы лебедку и ее тормоз необходимо опробовать вхолостую.

При работе на открытом воздухе тормоз и электродвигатель должны быть закрыты кожухами, предохраняющими их от воды и снега. Необходимо следить за наличием ограждений на открытых зубчатых передачах и ящиках пускорегу-лирующего сопротивления, а также за их надежным креплением. Пуск электродвигателя контроллерами должен производиться плавно, без рывков.

Рис. 97. Дифференциальная передача

Кабель и провода должны быть защищены от механических повреждений (прокладкой в трубах). Сечение и разводка их должны соответствовать паспорту лебедок. Во всех случаях лебедка должна заземляться. При четырехпроводной системе питания для заземления используется нулевая жила питающего кабеля, присоединяемая с надежным контактом к раме лебедки. Все корпуса электрооборудования при этом должны иметь надежный контакт с рамой лебедки.
В настоящее время широко применяют (особенно на кранах) многоскоростные лебедки с двумя электродвигателями, соединенными цилиндрическими дифференциалами (дифференциальной передачей). Дифференциал лебедок (рис. 97), в отличие от конических дифференциалов автомобилей, состоит из цилиндрических зубчатых колес, смонтированных в цилиндрическом корпусе-водиле. Он имеет два входных приводных 1 и2 вала с зубчатыми (солнечными) колесами, соединенными между собой сателлитами (зубчатыми колесами) 3 и 4, валы которых установлены на подшипниках, заделанных в корпусе-водиле 5 (в целях балансировки применяют удвоенное количество сателлитов). Корпус-водило выполняется заодно с шестерней первой пары редуктора.

Скорость вращения водила и, следовательно, скорость навивки каната на барабан лебедки, зависят от скорости и направления вращения входных приводных валов дифференциала. Возможны четыре комбинации работы дифференциала: I — вращается только один правый входной вал; II — вращается только один левый входной вал; III — вращаются оба входных вала в одну сторону и IV — вращаются оба входных вала в разные стороны.

Изменение скоростей навивки каната производится без нарушения жесткой кинематической связи барабана лебедки с входными валами дифференциала, которые в свою очередь жестко связаны с электродвигателями и тормозами, что очень важно для обеспечения безопасной работы.

Рис. 98. Электрическая грузоподъемная лебедка СЛ-5001А с тяговым усилием 5 гс

На рис. 98 показана четырехскоростная лебедка СЛ-5001А. Она имеет два электродвигателя мощностью 22 и 16 кет, соединенных несимметричным дифференциалом, размещенным в корпусе цилиндрического двухпарного редуктора. Шестерня первой (быстроходной) пары зубчатых колес редуктора выполнена заодно с водилом дифференциала (см. рис. 97), Входные валы дифференциала непосредственно соединены зубчато-подвижными муфтами с валами электродвигателей. Соединительная муфта имеет тормозной шкив.

Максимальная скорость навивки каната (v — v1 -f v2) в этой лебедке достигается включением обоих электродвигателей в одну сторону (на подъем). Вторая по величине скорость навивки каната получается при включении электродвигателя мощностью 22 кет. Минимальная скорость получается при включении электродвигателей в разные стороны (v = vx — v2). Часто вал одного электродвигателя соединяют с валом дифференциала с помощью дополнительного редуктора, а вал второго электродвигателя — непосредственно со вторым валом дифференциала. Это позволяет оснащать лебедку электродвигателями, значительно отличающимися по мощности. В таком случае для получения минимальной скорости навивки каната включают один, меньший электродвигатель (а не пользуются включением электродвигателей в разные стороны), что значительно упрощает управление лебедкой. Описание конструкции такой лебедки приведено в главе VIII «Стреловые самоходные краны».

Для вращения строительно-монтажных кранов применяют поворотные электрические лебедки.

Поворотные лебедки отличаются от подъемных большими тяговыми усилиями (до 30 тс), меньшими скоростями навивки каната и меньшей канатоемкостью барабана. Передаточное число передач у них в 5—10 раз больше, чем у подъемных лебедок. Передача вращающего момента от двигателя к барабану осуществляется зубчатыми колесами, причем первые две-три скоростные зубчатые пары заключаются в масляную ванну.

Для предохранения лебедки и крана от перегрузки силами инерции и ветра на одном из валов лебедок (чаще всего на первом, считая от двигателя) устанавливают фрикционную муфту предельного момента. Барабаны поворотных лебедок имеют ручьи для укладки каната.

Расчет деталей поворотной лебедки на прочность производится дважды: по режиму установившегося движения и по пусковому режиму (с учетом инерционных усилий). Запасы прочности в материале деталей при режиме установившегося движения должны быть те же, что и для подъемных лебедок с машинным приводом. При пусковом режиме допускаемые напряжения в материале деталей могут быть повышены в 1,5 раза. На поворотных лебедках устанавливают электродвигатели кранового типа с фазным ротором. Потребная мощность определяется по установившемуся движению. Следует учитывать, что установка на этих лебедках двигателей завышенной мощности ведет к резким толчкам при пуске. Тормоза поворотных лебедок (двух колодочные электромагнитные закрытого или открытого типа) рассчитываются на тот же вращающий момент, что и муфта предельного момента, если они установлены с ней на одном валу.

Рис. 99. Лебедка однобарабанная фрикционная с тяговым усилием 1,25 тс

Для передвижения крановых тележек применяют специальные тяговые лебедки (см, табл. 26) с барабанами небольшой канатоемкости и тормозами, рассчитанными на удержание тележек на уклоне при действии на них ветра. Поворотные и тяговые лебедки для подъема груза не пригодны.

Фрикционные лебедки (рис. 99) отличаются от реверсивных (редукторных) наличием разъемной фрикционной связи барабана с двигателем, осуществляемой внутренними фрикционными конусными (чаще) или ленточными фрикционными муфтами.

Передача вращающего момента фрикционной муфтой осуществляется за счет сил трения, возникающих на рабочих поверхностях полумуфт. Применение фрикционных муфт включения в многобарабанной лебедке позволяет обслуживать ее с помощью одного двигателя (рис. 100).

Важным преимуществом фрикционных лебедок является возможность спуска груза или порожнего крюка на больших скоростях (свободный спуск), причем вал двигателя в это время может вращаться в сторону подъема. Однако фрикционная разъемная связь барабана с двигателем делает эти лебедки менее безопасными в эксплуатации, чем лебедки с жесткой неразъемной связью (редукторные).

Рис. 100. Многобарабанные фрикционные лебедки
а — с двумя раздельными и двумя спаренными (на одном валу) барабанами; б — с тремя раздельными и двумя спаренными (на одном валу) барабанами

В настоящее время фрикционные лебедки применяют для подтаскивания груза (скреперные установки) или для оборудования небольших временных подъемных устройств на строительных работах. Применение их на монтажных работах для подъема груза или стрелы крана не допускается. На рис. 101 показано соединение барабана с приводом с помошкю фрикционной муфты включения.

Рис. 101. Соединение барабана с’ приводом при помощи фрикционной муфты включения

На оси, закрепленной в раме лебедки, свободно установлены барабан и зубчатое колесо, несущее на себе конусные колодки фрикциона (чугунные с тормозной асбестовой лентой).

Барабан выполнен вместе с фрикционной полумуфтой, служащей также шкивом ленточного тормоза. С противоположной стороны барабана к его торцу болтами крепится храповое колесо останова. Ось в левой концевой части имеет обычно трехходовую винтовую резьбу с гайкой, упирающейся в подпятник барабана. При повороте рычага, связанного с гайкой, последняя, смещаясь вправо по резьбе, упирается в подпятник, передвигая при этом барабан в сторону зубчатого колеса с одновременным включением фрикционной муфты. Одновременно автоматически или нажимом ноги на педаль размыкается ленточный тормоз, и собачка останова выводится из зацепления с зубьями храпового колеса. При этом барабан лебедки начинает вращаться, канат навивается и поднимает или подтаскивает груз.

Для выключения барабана (прекращения подъема) рабочий переводит рычаг управления в исходное положение, отводя фрикционную муфту от колодок фрикциона и прекращая нажим на педаль оттормаживания тормоза. Удерживание поднятого груза обеспечивается храповым остановом.

Храповые колеса изготовляют литыми из стали, серого чугуна или коваными.

Спуск производится при выключенном барабане, скорость опускания регулируется ленточным тормозом.

На лебедках с фрикционными муфтами включения на барабане или на одном из валов, жестко связанном с ним, ставят ленточные управляемые тормоза замкнутого или открытого типа, причем в последнем случае с обязательной установкой надежно действующего стопорного механизма (обычно храпового останова). Управление муфтой включения и тормозом каждого барабана сблокировано и осуществляется отдельным рычагом.

Рис. 102. Наружная ленточная муфта включения
1 — зубчатое колесо; 2 — тяга; 3 — ведущий вал; 4 — нажимная втулка; 5 — коленчатый рычаг; 6 — крестовина

Для фрикционных лебедок кроме конусных фрикционных муфт включения применяют внутренние и наружные ленточные муфты включения (рис. 102). Ленточные муфты обеспечивают передачу сравнительно больших вращающих моментов при меньшем усилии на рычаге управления, чем конусные, и поэтому применяются во фрикционных лебедках с тяговыми усилиями 3 тс и более. Муфты включаются рычагами через нажимные втулки, перемещающиеся вдоль оси; усилия на ленту передаются нажимными коленчатыми рычагами.

Фрикционные ленточные муфты можно также включать с помощью пневматических, гидравлических и паровых устройств.