Анатомия лебедки
Тему этого материала подсказал короткий диалог, услышанный мною на одном любительском трофи. — Черт возьми (понятно, что было использовано более сочное выражение), лебедка отказала. Может, разберем — поглядим? — неуверенно предлагал штурман. — А ты знаешь, как она устроена? — возражал водитель. Над болотом повисла долгая пауза.
Несмотря на великое множество марок горизонтальных лебедок, а их использует подавляющее большинство джиперов, на нашем рынке их устройство практически одинаково. Мы разобрали до винтика изделие под названием Master Winch 8288. Эта лебедка позиционируется как спортивная, быстрая, поэтому и общее передаточное число ее редуктора сравнительно невелико. У туристических моделей оно заметно больше. В остальном же существенной разницы нет.
Посмотрите на препарированный для вас образец, и тогда, окажись вы на дружеской покатушке, вам все станет ясно с первого взгляда.
Ток к обмоткам якоря подводится через четыре медно-графитовые щетки, прижимающиеся пружинами к коллектору. На внутренней поверхности статора закреплены обмотки возбуждения, ток к которым подводится через пару контактов, закрепленных на корпусе через изолирующие втулки. Третий контакт подсоединен к двум щеткам, а две других «сидят» на корпусе.
Якорь вращается на двух шариковых подшипниках. Один запрессован в левой щеке лебедки, изготовленной из алюминиевого сплава, второй фиксируется в обойме крышки мотора. По нашему опыту, при снятии якоря можно обойтись без съемников. При этом один подшипник остается в щеке лебедки, а второй — на валу якоря.
Барабан стальной, толстостенный, полый. На одном из фланцев, в нашем случае левом, имеется прижимная планка, служащая для закрепления конца троса. Иногда трос фиксируют на цилиндрической части. Каким бы ни было закрепление, трос не соскочит с барабана только в том случае, когда на нем остается не менее пяти витков. Обычно количество троса, которое запрещается сматывать с барабана, отмечают на заводе красной краской.
Барабан вращается в щеках лебедки на подшипниках скольжения. На самом барабане надеты фторопластовые кольца, а в отверстия щек вставлены кольца с тефлоновым покрытием. Такие подшипники хорошо противостоят нагрузке даже в несколько тонн.
Со стороны мотора внутрь барабана вставляется тормозной механизм. В данном случае он состоит из двух конусов, которые, сдвигаясь под действием пружины, разжимают три накладки, а те прижимаются к внутренней поверхности барабана и тормозят его.
Момент от мотора к тормозу передается через специальный переходник, изготовленный из алюминиевого сплава. Когда якорь вращается, переходник своими внутренними выступами давит на кулачки, конусы расходятся и тормоз растормаживается.
От тормозного механизма крутящий момент передается к планетарному трехступенчатому редуктору лебедки при помощи длинного, тонкого стального вала. Солнечная шестерня первого планетарного ряда, жестко связанная с приводным валом, опирается на игольчатый подшипник, вставленный в крышку редуктора. Таким образом вал центрируется.
Солнечная шестерня передает вращение вала трем сателлитам, объединенным в сборку на водиле, состоящем из двух склепанных стальных пластин, между которыми зажаты оси сателлитов. В одной из пластин, более толстой, имеются шлицы, которые входят в зацепление со шлицами солнечной шестерни второго планетарного ряда.
Сателлиты, вращаясь, обкатываются по внутренним шлицам неподвижного коронного колеса. Это приводит к вращению водила в том же направлении, что и солнечная шестерня. При этом происходит увеличение крутящего момента.
Поскольку передаточное число планетарной передачи рассчитывается по формуле: i = 1 + Zk/Zc, где Zk — число зубьев коронного колеса, а Zc — число зубьев солнечной шестерни, то нетрудно определить степень редукции крутящего момента. В нашем случае для первой ступени i = 1 + 69/18 = 4,83.
Аналогично работает и вторая ступень редуктора. Ее солнечная шестерня жестко связана с водилом первой ступени, сателлиты обкатываются по коронному колесу, которое едино для обоих рядов. Передаточное число то же — 4,83. Однако второй ряд работает под большим входным крутящим моментом, поэтому «солнце» и «планеты» тут сделаны мощнее. На выходе второй ступени крутящий момент возрастает в квадрате: 4,83 х 4,83 = 23,3.
Работа третьей и последней ступени ничем не отличается. Разница лишь в том, что этот ряд имеет свое коронное колесо большего диаметра, чем предыдущее, а его водило связано с шестерней, входящей в зацепление с внутренним венцом на барабане. Все детали передачи тут еще более массивные и крепкие.
Передаточное число этого ряда: i = 1 + 70/14 = 6. Таким образом, общее расчетное передаточное число планетарного редуктора данной лебедки равно: 4,83 х 4,83 х 6 = 140.
Чтобы было возможным размотать трос вручную, потянув за крюк, предусмотрен простой механизм освобождения редуктора. Малое коронное колесо I и II ступени закреплено в крышке редуктора не жестко. Оно может проворачиваться относительно нее, если Г-образная ручка сверху находится в положении Freespool.
При этом эксцентрик отводит «корону» влево, и ее зубья выходят из зацепления с неподвижным венцом, отлитым внутри крышки. Если теперь потянуть за трос, то барабан, вращаясь вместе с приводным валом и якорем мотора, поскольку тормоз зажат, вызовет вращение первого и второго рядов вхолостую.
Электромоторы большинства лебедок имеют сириесное возбуждение. Это означает, что обмотки якоря и статора соединены последовательно и момент на валу мотора тем больше, чем меньше его обороты. Таким образом, при трогании или под значительной нагрузкой на тросе, стремящейся остановить барабан, мотор выдает максимальную тягу, что как раз и требуется. Такой же принцип возбуждения используется в стартерах автомобильных двигателей.
Автор статьи и фото: Андрей Фаробин
Материал напечатан в сентябрьском номере 2009 года журнала «Полный Привод 4х4».
