Как сделать храповик своими руками?

Как работает храповый механизм?

Храповик – одно из старейших механических изобретений человека. Конструкционная простота и функциональная эффективность позволили ему сохранять актуальность даже в эпоху цифровых технологий. Разумеется, и целевые системы, в которых применяется храповый механизм, сложно назвать технически высокоразвитыми, но это не отменяет эксплуатационные достоинства их устройства.

Сфера применения

На храповиках базируются и промышленные агрегаты с компонентами инженерных конструкций, и работа мелких фурнитурных элементов для инструмента. Это говорит об универсальности устройства и его гибкости с точки зрения технической интеграции. Например, простейший храповый механизм для касок позволяет осуществлять регулировку ремня оголовка через колесико, передающее движение системе фиксации.

В инструментах данное устройство служит как средство установки определенных рабочих параметров. В конструкции секатора, в частности храповик позволяет четко фиксировать шаг реза в рамках заданного диапазона. Если же говорить о более ответственных направлениях, то на первый план выйдет станочное производственное оборудование. Поперечно-строгальные агрегаты оснащаются наружными колесами храповиков, которые выдерживают большие физические нагрузки. В круглошлифовальных станках данное устройство задействуется в целях обеспечения радиальных подач – монтаж производится в комбинации с поршневыми приводами. Помимо этого, храповики используют в лебедочных системах, домкратах, стартерных и заводных механизмах.

Конструкционное исполнение

Функциональные части механизма работают на обеспечение прерывистого движения, требуемого для одностороннего смещения зубчатого колеса. Последнее выступает наиболее значимой частью системы и представляет собой металлический диск с зубцами. Для обеспечения надежности колесо изначально выполняется по технологии ковки или литьевым способом.

Количество зубцов может быть разным – это зависит от рабочего диапазона целевой конструкции. В типовых моделях возможность 30-градусного поворота обеспечивают 12 зубцов. Минимальное число переходных пазов достигает 6 – к примеру, такая конфигурация используется в храповых механизмах для стяжных ремней-рэчетов. Кроме рабочего колеса, в конструкцию также входит крепежная «собачка», стопорный механизм, вал и рычаг. Физические свойства элементов, схема расположения, наличие отдельных функциональных компонентов и размеры могут меняться в зависимости от модели и особенностей конструкции.

Как работает храповый механизм?

В каждом устройстве предусмотрен своего рода спусковой элемент (рычаг, привод, крюк), приводящий систему в действие. Изначально «собачка» находится в контакте с колесом, но после активации механизма начинается осевое вращение, влекущее за собой и смещение фиксатора.

Тяга может обеспечиваться разными источниками тяги. В том же секаторе пуску способствует ручной нажим, а в станках – электродвигатель. Так или иначе, в процессе движения колеса «собачка» начинает скольжение и последующее перемещение по внешним поверхностям зубцов. Важно подчеркнуть, что в этот момент она не оказывает никакого влияния на колесо. Но после остановки движения храповый механизм запирается посредством упора «собачки» в один из пазов. Данный цикл может повторяться до тех пор, пока не будет получен требуемый результат при осуществлении регулировки, подъема или настройки по определенным параметрам целевой системы.

Разновидности механизма

Существует множество классификаций, обусловливающих разнообразие храповиков. К примеру, профилированная поверхность может быть реечной или барабанной. Первый вариант используется в особых случаях, так как линейное размещение зубцов менее функционально и эргономично, чем по окружности. Барабанные же системы как раз и представляют собой устройства с рабочими колесами. Есть и классификация профиля основы, на которой располагаются пазы. Он может быть прямоугольным, радиальным и пологим. Чаще применяются радиальные системы как наиболее удобные в использовании, надежные и компактные. С прямоугольным профилем обычно выполняется храповый стяжной механизм, поскольку небольшие размеры регулирующей оснастки в данном случае не позволяют использовать зубцы с заостренными и наклонными гранями.

Особенности работы двунаправленных механизмов

Одной из ключевых черт классического храповика является вращение колеса или рейки только в одну сторону. Но есть также и отдельный класс механизмов, которые сохраняют тот же эксплуатационный эффект, но действуют иначе. Вращение у двунаправленных систем реализуется и влево, и вправо. Причем зубцы обязательно должны быть прямоугольными – только в этой конфигурации можно обеспечить равномерность смещения колеса. Главная же особенность храпового механизма двунаправленного типа заключается в системе перемещения «собачки». Она не переходит и не сползает по поверхности колеса, а перекидывается. Это расширяет возможности управления системой, но и усложняет ее, делая менее надежной.

Как самостоятельно изготовить храповик?

Техника выполнения конструкции будет зависеть от требований к системе, в которой она будет использоваться. За основу можно взять вал в виде отрезка металлической трубы, вырезку из стального листа и кусок профиля, который выполнит роль «собачки». Основная сложность будет заключаться в подгонке размеров этих компонентов, ведь только при условии оптимального схождения можно обеспечить стабильную работоспособность храпового механизма. Своими руками также следует изготовить несущую базу – для нее используют металлический каркас, собранный из тех же стальных листов. Посредством сварки к нему с двух сторон крепится вал, на который садится предварительно обработанный диск с вырезанными пазами. Для установки «собачки» следует предусмотреть ходовой зажим с пружинной системой. Инсталляция осуществляется метизами или сваркой.

В заключение

У храповиков немало преимуществ, но есть и слабые места, которые необходимо учитывать при покупке устройств с таким механизмом. В первую очередь, на систему ложится высокая ответственность, что обуславливает и повышенные требования к обслуживанию.

В тех же станках и грузоподъемных агрегатах обязательным условием является регулярная смазка колеса и пятен контакта с «собачкой». Использование храпового механизма в мелком инструменте и дополнительных приспособлениях тоже имеет свои недостатки, обусловленные заеданием небольших деталей. Но в каждом случае качество работы системы будет зависеть от характеристик изделия. Крупные производители применяют в конструкции храповиков долговечные компоненты с оптимальным сочетанием эксплуатационных свойств. Другое дело, что наличие такого механизма может существенно повышать ценник устройства.

СОВЕРШЕНСТВУЕМ ХРАПОВОЙ МЕХАНИЗМ

Опыт использования велосипедов моделей В-542 «Спорт» и В-555 «Старт-шоссе» завода имени Г.И. Петровского (г.Харьков) на протяжении более чем 20 лет непрерывной жесткой всепогодной и всесезонной эксплуатации позволил сделать заключение о том, что отказы трещотки (храпового механизма привода заднего колеса) занимают пятое место в общем объеме неполадок после выходцев из строя велорезины, ведомых звездочек, цепи и узла каретки. Причем отказы всегда внезапные, то есть наиболее чувствительные для пользователя, так как машина сразу теряет ход.

Характер неполадок всегда один и гот же: выход из строя пружинок собачек храпового механизма. При этом отмечена еще одна закономерность. Частота отказов возрастает по мере общего физического старения веломашины и практически не зависит от замены комплекта собачек и пружинок на новый, прилагаемый к велосипеду при продаже.

Проанализируем работу механизма и причины отказов. В конструкции базового варианта (рис. 1) конец пружинки при подъеме собачки описывает дугу окружности с центром в точке Оп. В свою очередь, собачка также поворачивается вокруг центра (оси) цапфы — точки Ос, а все ее точки описывают дуги окружностей соответствующих радиусов. Как видно выше, описанные повороты происходят на расходящихся курсах и всегда есть такое предельное угловое положение собачки и пружинки, когда их взаимодействие прекращается — они выходят из зацепления. Предельное положение характерезуется таким углом поворота опорной площадки собачки, когда она становится касательной к окружности, описываемой концом пружинки (предельная касательная). Такая ситуация часто возникает даже при сборке храпового механизма, создавая определенные неудобства.

Аналогичные явления происходят в ходе эксплуатации даже новой и правильно собранной трещотки (положение А собачки, рис.2). Причина — зазоры: трещотка всегда собирается с зазорами в насыпных подшипниках, благодаря чему собачки храпового механизма в начальный момент работают неравномерно (впрочем, благодаря этим же зазорам в установившемся режиме собачки самоустанавливаются), что и может быть причиной выхода пружинки из контакта с собачкой.

Рис.1. Схема механизма:

1 — пружина; 2 — собачка; 3 — площадка опорная.

Рис.2. Расположение зон износа элементов механизма:

А,Б – положения собачки; Δ1 – Δ3 – зазоры.

Рис.3. Схема сил, действующих на собачку.

Рис.4. Схема применения предварительно изогнутой пружины:

1 – пружина; 2 — основание цапфы собачки; 3 — собачка; 4 — ось пружины; 5 — корпус храпового механизма, внутренний.

Другая причина отказов — также зазоры, но не сборочные, а приобретенные в ходе износа механизма цапфы собачек и гнезда — Δ1, износа собачек по длине — Δ2 и износа зуба храпового колеса по высоте — Δ3. Безусловно, будет сказываться и износ дорожек качения подшипников трещотки.

Как видно, все три составляющих износа приводят к увеличению вероятности отказов по причине выхода опорной площадки собачки за положение предельной касательной.

При значительных износах цапфы собачки и гнезда внутреннего корпуса трещотки возникает еще одна форма отказа—выход собачки из гнезда корпуса трещотки (положение Б собачки). Конструкция же пружинки базового варианта не предусматривает никакого контроля и фиксации такого выхода собачки.

В базовом варианте конструкции пружинки (рис.3) практически всегда сумма проекций всех действующих на собачку сил (сила упругости пружинки F, сила вязкости смазки Fм, сила нормальных реакций N1, N2 и сила трения) совпадает с направлением вероятного выхода собачки из гнезда h, делая его еще более вероятным.

Идея же модернизации этого узла состоит в том, чтобы в конструкции базового варианта создать дополнительную внешнюю силу воздействия на собачку, которая бы обеспечила требуемый контроль ее положения во всех условиях ее работы, а также позволяла бы компенсировать износ элементов храпового механизма (цапф собачек и гнезд под них в корпусе трещотки) и (или) устранять влияние износа на безотказность механизма. Причем эта же сила должна обеспечивать штатный режим работы храпового механизма без каких бы то ни было переделок базовой конструкции.

С этой целью предлагается использовать силу упругости F предварительно деформированной пружины (рис.4), воздействующей на основание цапфы собачки. Сила F всегда имеет активное плечо lF относительно общей оси вращения цапфы и собачки, что обеспечивает штатный режим работы храпового механизма. При повороте собачки относительно оси цапфы происходит дополнительная деформация Δ пружины, так как ее положение задано положением собачки и оси поворота пружины относительно единого (с собачкой) корпуса храпового механизма. Следствием дополнительной деформации Δ пружины будет возникновение дополнительного крутящего момента, который и обеспечит возврат (подъем) собачки в исходное положение.

Аналогично сила F будет обеспечивать постоянный контроль положения собачки и компенсацию износа храпового механизма (рис.5). В предлагаемом варианте баланс проекций сил на направление вероятного выхода собачки существенно изменился «в пользу» проекции вектора F. Причем любая попытка перемещать собачку в направлении ее выхода из гнезда будет приводить к увеличению силы F и, как следствие, к практически полному исключению такой поломки.

Рис.5. Схема сил, действующих на собачку при использовании предварительно изогнутой пружины.

Рис.6. Сборная пружина:

1 — дуга; 2 — лопатка.

Рис.7. Схема установки сборной пружины:

1 — пружина; 2 — корпус механизма, наружный; 3 — собачка; 4 — корпус механизма, внутренний; 5 — ось пружины.

Рис.8. Пружина для велосипедов типа В-555 «Старт-шоссе».

Рис.9. Доработка внутреннего корпуса храпового механизма.

Для трещоток так называемого встроенного типа к велосипедам моделей В-39 (В-301) «Спутник», В-542 (153-424) «Спорт» и (153-421) «Турист» предлагается конструкция сборных пружинок, состоящих из дуги и лопатки (рис.6). Дуга согнута из пружинной стали диаметром 0,6 мм (седьмая струна от гитары без медной оплетки), лопатка— из отожженной (пластичной) латуни толщиной 0,5—0,7 мм. Детали между собой спаяны. Во внутреннем корпусе трещотки пружинка установлена на прежнее место с использованием штатной оси.

Окончательно размеры и форму пружинки можно определить только непосредственной подгонкой ее по месту во внутреннем корпусе трещотки. Подгонка сводится к последовательному изгибу дуги по радиусу и лопатки — по длине и по профилю дна выборки в корпусе под собачку и обращенной к пружинке поверхности самой собачки, а также к определению рациональной длины свободного конца пружинки.

Правильно подогнанные пружинки должны обеспечивать безотказный штатный режим собачек храпового механизма и препятствовать выходу собачек из гнезд корпуса трещотки (рис.7). При этом необходимо обратить особое внимание на величину дополнительного прогиба пружинок в серединах их дуг. Прогиб более 1,5 мм может привести к контакту пружинок с зубьями храповика, что затрудняет нормальный режим работы храпового механизма либо вообще нарушает его.

Лучше всего проверять трещотку, наблюдая работу пружинок и собачек без установки внешнего конуса. Если храповик (наружный корпус трещотки), прижатый рукой к нижнему насыпному «полуподшипнику», вращается легко, без рывков и заеданий, а пружинки и собачки срабатывают безотказно, то можно выполнить окончательную сборку. В противном случае необходимо еще раз повторить операции подгонки.

Храповой механизм трещотки с комплектом пружинок предложенной конструкции и комплектом собачек, которые отработали более десяти лет (износ собачек по длине около 1 мм, износ по диаметру цапфы около 0,4 мм), используются на веломашине модели В-542 «Спорт» образца 1974 года уже четвертый сезон. Общий пробег составил около 18 тыс. км. Один раз в год заменялась пластическая смазка (ЦИАТИМ-201,202,203,213 или ЛИТОЛ-24). Отказов зафиксировано не было.

Для велосипеда В-555 «Старт-шоссе» с так называемой навернутой трещоткой была разработана другая конструкция пружинки (рис.8), которая является лишь конструктивной вариацией главной идеи модернизации. Пружинку можно изготовить из бериллиевой бронзы толщиной 0,3—0,6 мм (например, пластинки контактной группы реле) либо из пружинной стали толщиной 0,2—0,4 мм (например, пружины от часового механизма или механической игрушки). Требуемая длина исходной заготовки 35—40 мм. На одном конце пружинки выполняется проушина с обязательной фиксацией пайкой. Окончательно форму и размеры пружинок следует определять подгонкой по месту в полной аналогии с технологией сборной конструкции.

Во всех отношениях предлагаемый вариант конструкции пружинки из одной пластины более технологичен, чем сборный. Но он требует доработки внутреннего корпуса трещотки. Ширину штатных пазов под пружинки размером около 1,2 мм необходимо увеличить до размера 3,1—3,2 мм. Несмотря на то, что этот корпус изготовлен из шарикоподшипниковой стали ШХ15, термообработан до твердости порядка HRC = 56…60, операция профильного шлифования вполне реализуема даже в условиях домашней мастерской. Для этого заточный станок (так называемый «наждак») следует оснастить узким абразивным кругом либо заправить круг имеющейся ширины в профиль паза.

Подобная конструкция использовалась на различных веломашинах при всепогодной эксплуатации с повышенной нагрузкой на цепной привод, и во всех случаях была зафиксирована стопроцентная безотказность пружинок при значительных (порядка десятков тысяч км) наработках.

КАК УСОВЕРШЕНСТВОВАТЬ ВЕЛОСИПЕДНЫЙ ХРАПОВЫЙ МЕХАНИЗМ

Опыт использования велосипедов моделей В-542 «Спорт» и В-555 «Старт-шоссе» завода имени Г.И. Петровского (г. Харьков) на протяжении более чем 20 лет непрерывной жесткой всепогодной и всесезонной эксплуатации позволил сделать заключение о том, что отказы трещотки (храпового механизма привода заднего колеса) занимают пятое место в общем объеме неполадок после выходцев из строя велорезины, ведомых звездочек, цепи и узла каретки.

Причем отказы всегда внезапные, то есть наиболее чувствительные для пользователя, так как машина сразу теряет ход. Характер неполадок всегда один и тот же: выход из строя пружинок собачек храпового механизма. При этом отмечена еще одна закономерность. Частота отказов возрастает по мере общего физического старения веломашины и практически не зависит от замены комплекта собачек и пружинок на новый, прилагаемый к велосипеду при продаже.

Проанализируем работу механизма и причины отказов. В конструкции базового варианта (рис. 1) конец пружинки при подъеме собачки описывает дугу окружности с центром в точке О п . В свою очередь, собачка также поворачивается вокруг центра (оси) цапфы — точки О , а все ее точки описывают дуги окружностей соответствующих радиусов.

Как видно выше, описанные повороты происходят на расходящихся курсах и всегда есть такое предельное угловое положение собачки и пружинки, когда их взаимодействие прекращается — они выходят из зацепления. Предельное положение характерезуется таким углом поворота опорной площадки собачки, когда она становится касательной к окружности, описываемой концом пружинки (предельная касательная).

Такая ситуация часто возникает даже при сборке храпового механизма, создавая определенные неудобства. Аналогичные явления происходят в ходе эксплуатации даже новой и правильно собранной трещотки (положение А собачки, рис.2). Причина — зазоры: трещотка всегда собирается с зазорами в насыпных подшипниках, благодаря чему собачки храпового механизма в начальный момент работают неравномерно (впрочем, благодаря этим же зазорам в установившемся режиме собачки самоустанавливаются), что и может быть причиной выхода пружинки из контакта с собачкой.

Другая причина отказов — также зазоры, но не сборочные, а приобретенные в ходе износа механизма цапфы собачек и гнезда — ∆ 1 износа собачек по длине — ∆ 2 и износа зуба храпового колеса по высоте — ∆ 3 . Безусловно, будет сказываться и износ дорожек качения подшипников трещотки. Как видно, все три составляющих износа приводят к увеличению вероятности отказов по причине выхода опорной площадки собачки за положение предельной касательной.

При значительных износах цапфы собачки и гнезда внутреннего корпуса трещотки возникает еще одна форма отказа—выход собачки из гнезда корпуса трещотки (положение Б собачки). Конструкция же пружинки базового варианта не предусматривает никакого контроля и фиксации такого выхода собачки.

В базовом варианте конструкции пружинки (рис.3) практически всегда сумма проекций всех действующих на собачку сил (сила упругости пружинки F, сила вязкости смазки F , сила нормальных реакций N 1 N 2 и сила трения) совпадает с направлением вероятного выхода собачки из гнезда h, делая его еще более вероятным.

Идея же модернизации этого узла состоит в том, чтобы в конструкции базового варианта создать дополнительную внешнюю силу воздействия на собачку, которая бы обеспечила требуемый контроль ее положения во всех условиях ее работы, а также позволяла бы компенсировать износ элементов храпового механизма (цапф собачек и гнезд под них в корпусе трещотки) и (или) устранять влияние износа на безотказность механизма.

Причем эта же сила должна обеспечивать штатный режим работы храпового механизма без каких бы то ни было переделок базовой конструкции. С этой целью предлагается использовать силу упругости F предварительно деформированной пружины (рис.4), воздействующей на основание цапфы собачки. Сила F всегда имеет активное плечо ɭ F относительно общей оси вращения цапфы и собачки, что обеспечивает штатный режим работы храпового механизма.

При повороте собачки относительно оси цапфы происходит дополнительная деформация ∆ пружины, так как ее положение задано положением собачки и оси поворота пружины относительно единого (с собачкой) корпуса храпового механизма. Следствием дополнительной деформации ι пружины будет возникновение дополнительного крутящего момента, который и обеспечит возврат (подъем) собачки в исходное положение.

Аналогично сила F будет обеспечивать постоянный контроль положения собачки и компенсацию износа храпового механизма (рис.5). В предлагаемом варианте баланс проекций сил на направление вероятного выхода собачки существенно изменился «в пользу» проекции вектора F. Причем любая попытка перемещать собачку в направлении ее выхода из гнезда будет приводить к увеличению силы F и, как следствие, к практически полному исключению такой поломки.

Для трещоток так называемого встроенного типа к велосипедам моделей В-39 (В-301) «Спутник», В-542 (153-424) «Спорт» и (153-421) «Турист» предлагается конструкция сборных пружинок, состоящих из дуги и лопатки (рис.6). Дуга согнута из пружинной стали диаметром 0,6 мм (седьмая струна от гитары без медной оплетки), лопатка— из отожженной (пластичной) латуни толщиной 0,5—0,7 мм. Детали между собой спаяны. Во внутреннем корпусе трещотки пружинка установлена на прежнее место с использованием штатной оси.

Окончательно размеры и форму пружинки можно определить только непосредственной подгонкой ее по месту во внутреннем корпусе трещотки. Подгонка сводится к последовательному изгибу дуги по радиусу и лопатки — по длине и по профилю дна выборки в корпусе под собачку и обращенной к пружинке поверхности самой собачки, а также к определению рациональной длины свободного конца пружинки.

Правильно подогнанные пружинки должны обеспечивать безотказный штатный режим собачек храпового механизма и препятствовать выходу собачек из гнезд корпуса трещотки (рис.7). При этом необходимо обратить особое внимание на величину дополнительного прогиба пружинок в серединах их дуг. Прогиб более 1,5 мм может привести к контакту пружинок с зубьями храповика, что затрудняет нормальный режим работы храпового механизма либо вообще нарушает его.

Лучше всего проверять трещотку, наблюдая работу пружинок и собачек без установки внешнего конуса. Если храповик (наружный корпус трещотки), прижатый рукой к нижнему насыпному «полуподшипнику», вращается легко, без рывков и заеданий, а пружинки и собачки срабатывают безотказно, то можно выполнить окончательную сборку.

В противном случае необходимо еще раз повторить операции подгонки. Храповой механизм трещотки с комплектом пружинок предложенной конструкции и комплектом собачек, которые отработали более десяти лет (износ собачек по длине около 1 мм, износ по диаметру цапфы около 0,4 мм), используются на веломашине модели В-542 «Спорт» образца 1974 года уже четвертый сезон. Общий пробег составил около 18 тыс. км. Один раз в год заменялась пластическая смазка (ЦИАТИМ-201,202,203,213 или ЛИТОЛ-24).

Отказов зафиксировано не было. Для велосипеда В-555 «Старт-шоссе» с так называемой навернутой трещоткой была разработана другая конструкция пружинки (рис.8), которая является лишь конструктивной вариацией главной идеи модернизации. Пружинку можно изготовить из бериллиевой бронзы толщиной 0,3—0,6 мм (например, пластинки контактной группы реле) либо из пружинной стали толщиной 0,2—0,4 мм (например, пружины от часового механизма или механической игрушки). Требуемая длина исходной заготовки 35—40 мм.

На одном конце пружинки выполняется проушина с обязательной фиксацией пайкой. Окончательно форму и размеры пружинок следует определять подгонкой по месту в полной аналогии с технологией сборной конструкции. Во всех отношениях предлагаемый вариант конструкции пружинки из одной пластины более технологичен, чем сборный. Но он требует доработки внутреннего корпуса трещотки.

Ширину штатных пазов под пружинки размером около 1,2 мм необходимо увеличить до размера 3,1—3.2 мм. Несмотря на то, что этот корпус изготовлен из шарикоподшипниковой стали ШХ15, термообработан до твердости порядка HRC = 56. 60, операция профильного шлифования вполне реализуема даже в условиях домашней мастерской.

Для этого заточный станок (так называемый «наждак») следует оснастить узким абразивным кругом либо заправить круг имеющейся ширины в профиль паза. Подобная конструкция использовалась на различных веломашинах при всепогодной эксплуатации с повышенной нагрузкой на цепной привод, и во всех случаях была зафиксирована стопроцентная безотказность пружинок при значительных (порядка десятков тысяч км) наработках.

(Автор: М.ПОПОВ, г. Йошкар-Ола)

Рис.1. Схема механизма: 1 — пружина; 2—собачка; 3 — площадка опорная.

Рис.2. Расположение зон износа элементов механизма: А,Б положения собачки; ∆1 ∆3 зазоры.

Рис.3. Схема сил, действующих на собачку.

Рис.4. Схема применения предварительно изогнутой пружины: 1 — пружина; 2 — основание цапфы собачки; 3 — собачка; 4 — ось пружины; 5 — корпус храпового механизма, внутренний.

Рис.5. Схема сил, действующих на собачку при использовании предварительно изогнутой пружины.

Рис.6. Сборная пружина: 1 —дуга; 2 -лопатка.

Рис.7. Схема установки сборной пружины: 1 — пружина; 2 — корпус механизма, наружный; 3 — собачка; 4 —корпус механизма, внутренний; 5 —ось пружины.

Рис.8. Пружина для велосипедов типа В-555 «Старт-шоссе».

Рис.9. Доработка внутреннего корпуса храпового механизма.

Лебедка своими руками – простые способы изготовления

Лебедка – незаменимое приспособление, как в домашнем хозяйстве, так и в гараже. Поднять на крышу рулон рубероида, забросить в окно второго этажа строящегося частного дома пару мешков цемента, вытащить двигатель из капотного пространства, да и затащить сам поломанный автомобиль в гараж… Это неполный перечень дел, которые можно запросто выполнить в одиночку с ее помощью.

Приспособления барабанного типа для подъема или перемещения тяжестей, отличаются способом передачи крутящего момента. Из школьного курса физики мы знаем, как работает плечо. Теряя в скорости или расстоянии – мы выигрываем в силе. Фраза Архимеда: «Дайте мне точку опоры, и я переверну Землю» как раз описывает принцип работы лебедки.

Ручная лебедка, при помощи приложенного плеча – увеличивает человеческие силы настолько, что один оператор может сдвигать с места автомобили или поднимать тяжести в несколько сот килограмм. При одинаковом (с точки зрения механики) принципе действия, эти приспособления имеют различные способы исполнения.

Ручная барабанная лебедка – разновидности

Ручная лебедка с барабаном – это классика жанра. Кроме общего элемента – шкива, на который наматывается трос, приспособления имеют различные типы привода.

Односкоростной шестеренчатый привод

К барабану прочно прикреплена большая, основная шестерня. На нее, и на крепление, ложится вся нагрузка. Поэтому надежность элементов должна быть на должном уровне. В зацеплении с основной, расположена ведущая маленькая шестеренка.

Соотношение количества зубьев и есть величина передаточного отношения. Проще говоря – коэффициент усиления. Ведущая шестерня составляет одно целое с приводным валом. Поскольку речь идет о ручном инструменте – на вал надета рукоятка для вращения.

Длина рычага также влияет на степень усиления. Чем плечо рукоятки больше – тем меньше усилия надо приложить.

С помощью подобных устройств можно в одиночку поднимать несколько центнеров груза или перемещать автомобиль весом 2-3 тонны. При этом скорость вращения барабана достаточно высокая.

Многоскоростной шестеренчатый привод

Конструкция состоит из двух или более пар шестерен, каждая из которых обладает коэффициентом усиления в десятки раз. При последовательном зацеплении эти коэффициенты складываются, многократно увеличивая усилие.

Обратная сторона медали – пропорциональное снижение скорости. Имея такую лебедку, вы можете осуществлять медленный вертикальный подъем грузов более тонны, но если вам придется работать с двумя мешками цемента – время подъема растянется на десятки минут.

Поэтому производители предоставили возможность использовать каждую пару шестерен в отдельности. Закрепив рукоятку на прямой паре – мы получаем среднее усилие с высокой скоростью. Перекинув ее на вторую пару – теряем в скорости, но увеличиваем силу в два раза.

Обязательным элементом всех лебедок с ручным приводом является стопор, или «собачка»

Работает он по принципу храпового механизма. После прекращения подачи усилия на рукоятку зубья звездочки упираются в стопор, предотвращая разматывание троса под тяжестью груза. Это повышает безопасность, но механизм имеет недостаток.

При подъеме он работает идеально, а вот при спуске совершенно бесполезен. Во время обратного вращения «собачку» просто откидывают в сторону, освобождая храповик.

Червячный привод

Для увеличения усилия применяется червячный механизм. Принцип расчета передаточной пары, по сравнению с плоскими шестернями несколько иной, но техника та же. Небольшая по диаметру винтовая шестерня вращает основную, закрепленную на барабане.

Преимущество конструкции – большой коэффициент усиления. Еще один плюс – конструкция самостопорящаяся. То есть, если не прикладывать усилие к рукояти – машина остановится. Это повышает безопасность и комфорт.

Ручку можно вращать в любую сторону, поднимать и опускать груз – не опасаясь за то, что он сорвется.

Серьезный недостаток конструкции – большое трение в червячной паре. Механизм нуждается в постоянной смазке, иначе износ будет просто катастрофическим. При работе «на сухую» пара может просто заклинить.

Учитывая механику процесса – есть ограничения по весу, с которым можно работать. Зато инструмент получается компактным, и часто применяется именно в домашнем хозяйстве.

Планетарный редуктор

При выдающейся компактности (механизм редуктора фактически находится внутри барабана), количество шестеренчатых пар может доходить до десяти. Усиление при такой конструкции может достигать сотен раз. Единственный недостаток – высокая стоимость изделия, поэтому в быту применяется редко.

Блок, необходимый для работы лебедки

Ручная лебедка, закрепленная на полу или верстаке, способна лишь перемещать предметы по горизонтали. Для подъема тяжестей на высоту необходимо дополнительное приспособление – блок. Представляет собой шкив с подвесом, через который перекидывается трос.

На чертеже изображен механизм действия комплекта из лебедки и блока.

Причем у этого приспособления есть дополнительные возможности. Каждый добавленный блок увеличивает силу на тросе – вдвое.

Это свойство блочных приводов широко применяется в такелажных работах. При компактном исполнении в помощь лебедке приходит блоковый усилитель.

Все перечисленные приспособления продаются за немалые деньги. И любое из этих изделий можно изготовить самостоятельно.

Самодельные лебедки

Трещотка от Камаза
Многие ли знают, как сделать лебедку из тормозной трещотки? И собственно, что представляет собой эта самая Трещотка?

Во многих грузовиках (у нас популярны изделия для Камаза) применяется самовыравнивающий механизм для регулировки тормозов, в простонародье – тормозная трещотка. Внутри приспособления расположен червячный редуктор.

Остается приспособить к концевику червячной пары рукоятку, а к основной оси барабан – и лебедка готова. Передаточное отношение 1:20. Барабан можно насадить на штатную тормозную ось, обрезав ее болгаркой. Если применить блочное соединение с одним коленом – мощность удвоится. Не забываем смазывать – и приспособление прослужит вам долгие годы.

Такая лебедка в гараже не поможет вам вытащить двигатель, но сэкономит массу сил при ремонте. Особенно полезно это приспособление для подъема тяжелых предметов из ямы.

Видео — как сделать своими руками лебедку из трещетки для Камаза.

Бензопила в лебедке
Если вы заняты строительством дачи, где пока нет электричества – можно соорудить лебедку из бензопилы своими руками. Изначально такое приспособление придумали лесорубы, для облегчения процедуры обвязки срубленных стволов.

На фото изображена классическая «Дружба» со снятым корпусом. К ведущей звездочке подсоединяется мотоциклетная цепь. Барабан изготовить не трудно. К нему крепится большая звездочка от колеса того же мотоцикла.

Получаем двойной редуктор – собственный на бензопиле, и цепной из двух звездочек с передаточным отношением порядка 1:10. Такая конструкция будет служить долгие годы, продлевая жизнь компонентам, из которых была сделана.

Ручная рычажная лебедка
Простейшим приспособлением для перемещения грузов является рычажная лебедка. С ее помощью можно затянуть груз в кузов, перетащить волоком тушу убитого на охоте зверя, вытащить застрявший автомобиль.

Приспособление не сильно дорогое, однако даже китайские образцы стоят определенных денег. Для любителей делать вещи своими руками, предлагаем чертеж рычажной лебедки, из которого предельно ясен принцип ее работы.

Внутри рамы закреплен барабан, со звездочкой храпового механизма. На рычаге расположен упор, который вращает звездочку. Чем длиннее рычаг – тем большее усилие вы прилагаете.
Это лишь малая часть конструкций, которые можно изготовить из подручных материалов. Возможно, вы придумаете что-то совершенно оригинальное.