Расчет тягового усилия лебедки

Главным параметром лебедок является тяговое усилие S_б. Кроме того, лебедки характеризуются канатоемкостью барабана L и скоростью намотки каната V_К.

Лебедка позволяет преобразовать небольшой крутящий момент на приводном валу в значительный крутящий момент на барабане лебедки за счет снижения частоты вращения барабана по сравнению с частотой вращения приводного вала и таким образом получить большую величину тягового усилия на барабане,

В общем случае мощность связана с крутящим моментом и частотой вращения (угловой скоростью) соотношением

                                              (2.34)

Мощность, развиваемая на барабане N_б, равна

                                           (2.35)

где N _ДВ – мощность двигателя,  – к.п.д. передачи от приводного вала к барабану лебедки. К.п.д. принимают для лебедки с одиночной передачей =0,8–0,9; с двойной передачей =0,75–0,8 и с тройной передачей =0,65–0,75.

Тяговое усилие на барабане лебедки при ее работе определяется

                                          (2.36)

                                       (2.37)

Тогда

                                        (2.38)

где  – крутящий момент на барабане;  – угловая скорость барабана лебедки;  – радиус барабана лебедки;  – толщина навитых на барабан слоев каната.

Из выражения (2.38) следует, что тяговое усилие на барабане лебедки имеет максимальное значение только в начальный момент работы и уменьшается по мере заполнения барабана канатом. Это обстоятельство необходимо учитывать как при выборе типа лебедки, так и при выборе схемы оснастки всей такелажной системы.

Ручные барабанные лебедки, применяемые для монтажных работ, имеют грузоподъемность 0,5—10 т.

Для ручной барабанной лебедки выражение (2.38) запишется в виде

                                             (2.39)

где q – среднее усилие одного рабочего на рукоятке; m – число рабочих на приводной рукоятке; r – плечо рукоятки (обычно r = 0,4–0,5м);  – передаточное число механизма лебедки;  – угловая скорость приводного вала лебедки.

В зависимости от  и i можно рассчитать необходимое число рабочих. Максимальное усилие на рукоятке ручной лебедки, развиваемое одним человеком, не должно быть больше 120 Н при длительной работе и 250 Н при кратковременной (не более 5 мин.).

Рычажные ручные лебедки имеют грузоподъемность 1,5 и 3 т. Лебедка состоит из тягового устройства и троса с крюком на конце. С помощью второго крюка тяговый механизм закрепляют за надежные конструкции. При работе рукояткой специальный механизм протягивает трос двумя парами поочередно действующих сжимов. Рычажные лебедки имеют небольшую массу и малые габаритные размеры. Так, масса ручной рычажной лебедки на единицу тягового усилия составляет 1,7 – 1,85 кг/кН, а ручной барабанной лебедки равной грузоподъемности 11,3 кг/к Н.

 

 

Если принять шаг навивки каната на барабан 1,1 d, учесть запас по высоте реборд (борта барабана) не менее 3d и наличие двух первых витков каната на барабане, разматывать которые не разрешается, то канатоемкость лебедки в общем случае можно определить из следующего приближенного выражения

                    (2.40)

где L – канатоемкость лебедки;  – диаметр (конструктивный) барабана;

Н_р – высота реборд барабана; d – диаметр каната;
 – длина барабана.

 

 

а – барабанная лебедка с ручным приводом;

1 – сварная рама, 2 – ручной привод, 3 – 6 шестерни, 7 – барабан, 8 – храповое колесо, 9 – защелка, 10 –электродвигатель, 11 – барабан, 12 –редуктор, 13 –тормоз

 

 

б – барабанная лебедка с электрическим приводом;

 

 

в – схема сил, действующих на лебедку:

Рис. 2.15. Лебедки