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.

ВАЖНО! При работе с подобным устройством, точками опоры является корпус и место крепления лебедки. Оба элемента должны быть надежными.

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.

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.

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.

Вес предметов бывает таким, что одному, а то и впятером, сдвинуть их с места вручную не получается, а надо. В таких случаях пригодится самодельное приспособление для подъема тяжестей или их перемещения. Ручная лебедка — самое востребованное устройство в таком деле. Для гаража ручную лебёдку своими руками сделать совсем нетрудно даже в домашних условиях. Но сначала нужен расчет и чертеж механизма.

Общим у блочка для подъема груза и строительного крана является использование идеи увеличения силы – правила рычага. Для того чтобы уравновесить груз на короткой стороне рычага, нужно приложить к длинной его стороне усилие меньше настолько, насколько короткое плечо меньше длинного. Соотношение сил на концах рычага называется передаточным числом.

Уравновесить и даже поднять тяжесть можно с усилием меньше его веса, но проделанный концом длинного рычага путь будет длиннее, чем у короткого, настолько же, насколько меньше сил для подъема было приложено. Выигрыша в работе (F1*L1=F2*L2) нет, но это и не требуется.

Использование закона Архимеда воплощается в разные подъемные механизмы, а как — зависит от назначения подъемника. Конструкции различаются по передаточному числу, принципу передачи усилия, мобильности, прочности, используемой энергии. Самые востребованные для самостоятельного изготовления виды:

• полиспасты;
• барабанные конструкции;
• рычажный механизм.

Чтобы выбрать вид устройства, необходимого для конкретных работ, стоит ознакомиться с их возможностями и ограничениями.

Проще этого устройства для перемещения тяжелых предметов есть только металлический лом. Главный элемент – колесо с фаской по середине внешней поверхности, ось которого закреплена на потолочной балке. Через него можно перекинуть таль, и подъемник с передаточным числом 1 к 1 готов. Для увеличения рычага пропустим таль еще через одно незакрепленное колесо, ось которого соединена с грузом, а таль закрепим наверху конструкции.

Передаточный коэффициент станет равен 2 . Теперь прикрепим к потолку еще одно колесо, а конец тали пропустим через него, закрепив на оси нижнего колеса. Передаточный коэффициент станет равным 3. И так далее, добавляя по одному колесу и меняя место крепления тали, можно увеличивать передаточное значение.

Расположение колес относительно друг друга может быть разным.

Наиболее компактны конструкции с одноосным расположением колес. В конструкции таких устройств две обоймы колес. Изучив чертежи полиспаста, своими руками собрать его не составит труда. Потребуются две обоймы:

Конец тали закрепляется на одной из обойм.

Есть у полиспастов и недостатки. Для увеличения передаточного числа на 1 нужно каждый раз добавлять одно колесо, в результате растет вес механизма. Кроме того, для сгибания троса на каждом колесе тратится сила, снижая КПД устройства. Можно снизить эти потери, увеличив диаметр колес, но одновременно произойдет увеличение веса и габаритов полиспаста. Этих недостатков нет у другого вида подъемников.

Принцип работы лебедок напоминает простейший рычаг, закрепленный в точке опоры. Если короткое плечо рычага будет поверхностью цилиндра, а груз будет прикреплен к нему тросом, получится лебедка с передаточным числом, равным соотношению длины рычага и радиуса цилиндра. Для исключения обратного вращения на ось ставят храповый механизм с подпружиненной собачкой — трещотка. Собрать такую ручную лебедку своими руками можно по чертежу:

Однако, для большого передаточного числа системы потребуется очень длинная рукоять, а это неудобно. Выход найден в двух разновидностях барабанных лебедок, увеличивающих передаточное число при помощи шестеренок или червячной передачи.

Как сделать лебедку своими руками, используя червячную передачу, можно посмотреть на чертеже:

Трещотка в такой конструкции не нужна, передаточное число, когда гребень червяка проходит по каждому зубу шестерни, равно количеству зубьев шестерни, умноженному на соотношение длины рукояти к радиусу червяка. Но существенным недостатком будет трение между зубцами и гребнем. Требуется постоянная смазка механизма.

С гораздо меньшим трением работает редуктор из шестеренок. При использовании принципа передачи силы парой шестеренок разного диаметра ручную барабанную лебедку своими руками проще всего сделать так:

Обратите внимание, что стопор в таких устройствах необходим. Такая конструкция применяется при небольшой высоте или длине перемещения груза. Увеличить расстояние перемещения поможет тросоукладчик, равномерно распределяющий трос по длине цилиндра. Проще всего результат получить, применяя подпружиненную пластину или стержень, прижимающие трос к барабану:

Самое популярное применение рычажных подъемных механизмов — это автомобильный домкрат. В качестве универсального устройства его применяют реже, так как высота подъема невелика и ограничена.

Подъем груза происходит в результате многократных небольших перемещений площадки между фиксированными позициями на рейке. В домашнем хозяйстве редко находит применение. Положительным качеством рычажных систем является надежность и долговечность.

В домашних условиях можно использовать подручные материалы и готовые передаточные узлы. Например, трещетка, используемая в автомобиле КАМАЗ для выравнивания тормозного усилия — это готовый червячный передаточный механизм.

Можно надолго избавиться от ручного поднятия тяжестей, если для работы один раз собрать систему мотолебедки своими руками. Для этого надо поставить на ось привода лебедки шестерню, соединив ее цепью с ведущей звездочкой бензопилы на жесткой конструкции корпуса.

Сочетая блоковые механизмы с барабанными лебедками, можно работать, компенсировав недостатки каждого вида подъемников. Например, в полиспастах не предусматривают фиксатор, исключающий обратное движение тали, а барабанные лебеди устраняют это очень просто. Зато угол между вектором подъемной силы и вектором веса у полиспаста может быть практически любым, чем не могут похвастать лебедки.

Можно использовать в хозяйстве покупные подъемники, но, как правило, лебедки нужны там, где магазины далеко — и всегда срочно. Стоит поискать в гараже какие-нибудь детали для выхода из ситуации.

В процессе строительства очень часто приходится перемещать всевозможные грузы, строительные материалы, детали и т.д. Самые трудоемкие из этих перемещений — по вертикали. Например подъем кирпичей, ведер с раствором, блоков на строительные леса или на перекрытия второго этажа. Такие перемещения требуют больших физических и временных затрат.

Разумеется — самое простое решение — пригласить на стройку подъемный кран. Но это и дорого, и не всегда решает проблему. Так, много кирпичей на леса не поднимешь, они просто не выдержат. А поднимать по малу — с учетом стоимости работы крана и скорости укладки этого кирпича — кирпичная стенка станет попросту золотой.

Этой статьей я хочу напомнить лишь простые и общеизвестные приемы быстрого и вобщем то не слишком трудоемкого способа перемещения строительных материалов на стройке.

Самый простой из них — блок. Как он выглядет знают все и я даже не привожу его фотографию, только схемы. Смысл блока — в изменении направления применения силы. Например для блока 1 на схеме (самый простой случай, именуемый неподвижным блоком), что бы поднять груз вверх, надо тянуть трос вниз. А это уже позволит использовать собственный вес рабочего для подъема груза. Например, можно сделать на тросе несколько петлей, тогда рабочий переступая по ним как по веревочной лестнице запросто поднимет вверх груз в 50-70 килограмм практически без усилий!

Блок 2 (на схеме, подвижный блок) имеет один конец троса закрепленным неподвижно и уже позволяет увеличить усилие в два раза, и рабочий используя такой блок уже сможет поднять груз в 100 килограммов. Недостаток тот, что и трос надо тянуть вверх. Но если сочетать блок 2 с блоком 1, то поднимаемый груз может достигать двойного веса рабочего, который опять теперь можно будет использовать!

Подобное сочетание нескольких блоков типа 1 и 2 называется полиспаст. Полиспаст дает выигрыш в силе равный количеству блоков. Т.е. что бы поднять груз весом в 1000 кг, имея полиспаст в 6 подвижных и 6 неподвижных блоков, потребуется усилие в всего 85 кг!

Полиспаст — устройство довольно сложное, поэтому зачастую используют блок с двумя шкивами разного диаметра или блок на толстой оси, которая служит вторым блоком.

Так блок типа 3 (на схеме) дает выигрыш в силе равный соотношению радиусов большого и малого блоков. Примерно так же устроен всем известный ворот в колодце. Вы помните, что бревно или труба, на которое наматывается цепь или веревка значительно меньше колеса (или радиуса ручки) с помощью которого ворот вращается. Это позволяет с легкостью поднимать из колодца полное ведро воды даже детям.

Блоки и полиспасты всех типов хороши в доступны. Однако у них есть один существенный недостаток — они перемещают грузы только по вертикали. Поэтому более ценным подъемно-транспортным механизмом следует признать так называемый журавль — коромысло.

Журавль представляет собой ни что иное как знаменитый рычаг Архимеда. Хотя известен он был куда как ранее Архимеда, еще в самом древнем Египте. С помощью журавлей рабочие Египта перекачивали воду Нила в каналы и арыки.

Прелесть журавля в его простоте, крайней дешевизне и очень высокой эффективности. Мне самому пришлось его использовать. Случилось так, что щебня в подвал засыпали значительно больше, чем требуется и необходимо было поднять лишнее. Как? Таскать ведрами по лестнице? Труд крайне непродуктивный, тяжелый и неблагодарный. Пришлось срочно сделать журавль из бросовых досок и жердины. Проще всего оказалось вывесить стрелу (коромысло) журавля на крепком тросе (для транспортировки автомобиля). Теперь подъем ведра со щебнем (более 20 кг!) занимал 2-3 секунды! (дольше было грузить).

Журавль так же использует вес самого рабочего. Кроме того, можно использовать противовесы, что также облегчает подъем тяжестей.

Но самое ценное качество — он еще и перемещает груз по горизонтали! В радиусе действия своей стрелы, разумеется. Поэтому иногда есть смысл использовать журавль не только для подъема, но и для того, что бы переместить груз с места на место.

Пригодится журавль и в том случае, если требуется поднять груз на достаточно большую высоту. В этом случае, стрелу журавля подвешивают достаточно высоко, а что бы рабочий внизу смог им оперировать — к комлю привязывают прочную веревку или небольшую жердь. На конец стрелы журавля устанавливают неподвижный блок с длинной веревкой. Это позволит 1 человеку совершенно свободно поднимать грузы, например, на второй этаж. И это вместо того, что бы таскать их по лестнице или мосткам.

Подобные простейшие подъемно — транспортные механизмы позволяют значительно ускорить и облегчить такелажные и строительные работы без особых дополнительных затрат на их организацию. Примените их на своем строительстве и вы почувствуете разницу!

Изготовление самодельного подъёмного механизма — это вынужденная мера, необходимая для решения какой-то острой сиюминутной задачи. С другой стороны, удачно построенный механизм продолжает дальнейшее существование, и выполняет свои рабочие функции. Поэтому, взвесив плюсы и минусы, возьмемся за работу.

Рассмотрим, когда возникает необходимость в таком устройстве:

• Во-первых, для поднятия и перемещения тяжестей, неподручных одному или двум человекам.
• Во-вторых, при ремонтных или строительных работах в гараже, дачном участке, частном доме.
• В-третьих, как передвижное мобильное устройство, установленное на автомобиле или тракторе.

Как сделать самодельную ручную лебёдку своими руками

До начала проектирования устройства необходимо осознать, для чего оно будет нужно, и как пригодится в последующем времени.

• Затем необходимо разработать компоновочный чертёж, пускай не с подробными размерами, но все основные узлы и детали должны быть указаны на схеме.
• Следующим этапом будет подбор необходимых деталей, узлов, материалов. Довольно часто самодеятельные изобретатели отталкиваются от того, что у них есть — лебёдка, трос, швеллер, труба, и начинают стройку именно с них. А дальнейшее строительство продолжается вокруг получившейся конструкции.
• Если с конструкцией опоры редко возникают проблемы, то с выбором подъёмной лебёдки они встречаются часто.
• Так, многих не устраивает качество покупных механизмов, или они просто отсутствуют в продаже, поэтому практикуется их самостоятельное изготовление.

Опять же, нужно сразу предупредить Эдисонов — изобретать велосипед стоит тогда, когда планируется строительство чего-то основательного, типа подъёмного крана или мачты. В остальных случаях проще купить готовое изделие, это будет выгоднее по деньгам и трудозатратам.

Инструкция по изготовлению

Разберемся, как сделать самодельную лебедку. Как известно, основным элементом ручной лебёдки является барабан и храповой механизм с ручным тормозом. В качестве барабана многие используют якорь электродвигателя. К нему достаточно прикрепить боковые щёки и шестерню. Кроме того, на роторе уже установлены два подшипника, которые пригодятся в дальнейшем. Вариантов крепления барабана к станине может быть множество, и самый рациональный будет у каждого свой.

Приводить барабан в действие можно ручным воротком или электродвигателем, вот только для понижения оборотов вала понадобится редуктор, а для торможения — электрический тормоз. Поэтому довольно часто изобретатели подъёмного крана предпочитают обойтись человеческой силой и прирождённой смекалкой, используя полиспасты.

Изготовленную лебёдку уже можно использовать в хозяйстве по назначению — поднимать груз на высоту, фиксировать и перемещать на нужное место. Но всё равно, это будет ещё не совсем удобно, так как не решён вопрос с её постоянным базированием — подъёмником на балке или кране.

Чертежи подъёмного крана своими руками

Наиболее распространённую схему крана можно найти в интернете. Она разработана в специальном КБ и прошла испытание временем. Основная идея такого крана — низкая поворотная платформа с мотолебёдкой и противовесом. К этой платформе прикреплена подъёмная стрела с блочком, через который пропускается трос с крюком. Подъём и опускание стрелы может производиться отдельной лебёдкой, но довольно часто она зафиксирована в неподвижном положении, потому что так надёжней от опрокидывания и переворота.

В таких конструкциях чем меньше подвижных узлов, тем лучше. Сама рама крана может стоять на треноге или иметь четыре точки опоры, если, конечно, не делалась мобильная версия.

К сожалению, большинство самодельных изобретателей мало знакомы с теорией сопротивления материалов и деталей машин. В силу объективных причин они работают интуитивно, что-то увидели по телевизору или интернету, а где-то подглядели у соседей. Поэтому создать шедевр у них вряд ли получится, но механического помощника — самодельный кран из лебёдки — да. Вот только не нужно забывать о собственной безопасности и своих помощников. Если уж взялись разрабатывать подъёмный механизм на 100 кг, то подъёмную таль нужно брать намного мощнее.

То же самое с подъёмной стрелой — не нужно использовать деревянный брус в качестве основы, ведь всё случается внезапно, и несчастные случаи в том числе. Если металл можно с большой уверенностью рассчитать на изгиб и усилить трубу уголком, то брус при перегрузе просто лопнет на щепки, а там уж последствия непредсказуемы.

Также с использованием тросов или канатов для поднятия груза. И здесь лишний запас не повредит, и если принято использовать металлический трос, не нужно менять его на синтетическую верёвку или стропу от парашюта, какими бы надёжными они ни казались. Поэтому самодельный кран для поднятия грузов нужно делать с огромным запасом на тонну грузоподъёмности.

Гордень - одношкивный блок с пропущенным через него тросом; для выигрыша в силе в такелажном деле используют хват-тали и гини (рис. 137).

Рис. 137. Простейшие механизмы для подъема груза:
а - гордень, б - хват-тали, в - гини

Тали - это полиспаст, т. е. система одношкивных блоков (двух и более) с одним тросом, предназначенных для совместной работы. Чаще всего применяют тали в виде двух блоков с одним-тремя шкивами в каждом. Наиболее широко используются хват-тали, имеющие один блок подвижной, а другой (верхний) блок в виде двойных талей.

Гинями называют тали, имеющие два блока с тремя и более шкивами в каждом. Многошкивные блоки (более трех) применяют редко, они имеют особую конструкцию и применяются лишь в специальных устройствах. Гини - самые большие тали, служащие для подъема больших тяжестей; они отличаются от обычных талей большими размерами блоков и толщиной каната-лопыря.

Трос, соединяющий два блока для совместной работы, называют лопарем талей. Конец, с помощью которого лопарь заделывают наглухо в обух верхнего или нижнего блока, называют коренным лопарем, а конец, выходящий из верхнего блока, за который тянут при подъеме груза или травят при его опускании, называют ходовым лопарем; остальные ветви троса талей называют ветвями лопаря, число которых равно числу шкивов обоих блоков.

Тали бывают с двумя одношкивными блоками, с одним одношкивным и одним двушкивным; с двумя двушкивными блоками, с одним двушкивным и одним трехшкивным и, наконец, с двумя трехшкивными блоками (гини). Следовательно, ветвей лопаря может быть от трех до семи.

Для талей применяют растительные канаты и стальные тросы, а также такелажные цепи.

Механические тали - тали, которые называют дифференциальными. Существуют также системы дифференциальных талей с винтовой передачей и тали с зубчатой передачей.

Для подъема грузов на небольшую высоту применяют ручные тали; по грузоподъемности тали выпускаются 1-10 т, их изготовляют зубчатыми с шестеренчатым и червячным приводами.

Ручные тали с червячным приводом состоят из крюка, на котором их подвешивают к конструкциям, верхнего стального неподвижного блока, на ободе которого нарезаны зубья для сцепления с элементами цепной передачи; этот приводной блок связан с червяком. Сварная калиброванная цепь, выполненная замкнутой бесконечной, перекинута через приводной блок, вращающийся от перебирания цепи руками. Во время вращения приводного блока с червяком вращается и червячная шестерня, соединенная со звездочкой. Если вручную перебирать цепь вращения приводного блока, червяк будет вращаться и передавать вращение верхнему блоку вместе с грузовой цепью, расположенной на гнездах звездочки. Через нижний блок (малого диаметра) талей и верхнюю звездочку проходит грузовая цепь. При вращении червячной шестерни со звездочкой грузовая цепь сокращается по длине и поднимает груз. Для подъема груза ручными талями необходимо приложить к цепи тяговое усилие в 33-68 кгс (в зависимости от поднимаемого груза).

Подъем груза с помощью механических талей с шестеренчатым приводом происходит так же, как и подъем груза талями с червячным приводом. Однако в первом случае подъем груза осуществляется в параллельной плоскости, в которой вращается приводной блок, а при червячной передаче во взаимно перпендикулярных плоскостях. Для уменьшения усилий подъема делают две шестеренчатые передачи (рис. 138).

Рис. 138. Дифференциальные (механические) тали

Ручные механические тали имеют ограниченный радиус действия, они могут поднимать груз только в месте закрепления.

Для расширения радиуса действия талей, их подвешивают к тележке, которая передвигается по путям, выполненным из двутавровых балок, подвешенных к перекрытиям цеха.

Более совершенным грузоподъемным приспособлением является тельфер - электрическая таль с тележкой, передвигающейся по монорельсу. Подъемным механизмом у тельфера служит электромотор, соединенный с барабаном, заменяющим верхний блок талей. Подъемом и перемещением тельфера управляют через пульт с кнопками на гибком проводе. Тельферы могут перемещаться и на значительные расстояния с помощью троллея - токонесущего провода, расположенного сбоку монорельсов или над ними.

В судостроении и судоремонте используют также шпили и лебедки. Они бывают ручные и электрические.

Ручная лебедка имеет прочное и массивное основание, станину, основной барабан (с горизонтальной осью), валы с шестернями для изменения скоростей, тормоз и рукоятки для приложения мускульной силы. Ручные лебедки изготовляют грузоподъемностью 0,5; 1,0; 3,0; 5 т. При работе с такими лебедками применяют канифос-блоки и тали. Канифос-блоки служат для отвода троса, идущего на барабан, а тали - для получения большего выигрыша в силе.

Шпиль, в отличие от лебедки, имеет вертикальную ось вращения. Шпили и лебедки работают обычно на малой скорости с большими тяговыми усилиями. При подъеме легких грузов пользуются одной ветвью троса (шкентелем), а при подъеме тяжелых грузов применяют тали.

Электрические шпили (рис. 139) и лебедки работают на берегу от электростанции или подстанции завода, а на судне - от генератора. Вал с барабаном на них приводится во вращение электродвигателем. Для управления ими применяют контроллеры и пусковые реостаты. Поворачивая рычаг пускового реостата в ту или другую сторону, механизмам сообщают нужный ход.

Рис. 139. Шпили и лебедки:
а - схема работы шпиля, б - схема работы лебедки, в - ручная такелажная лебедка; 1 - барабан, 2 - рукоятка, 3 - переставной вал рукоятки, 4, 5 - цилиндрическая зубчатая передача, ведущее колесо которой может быть включено и разобщено, 6, 7 - барабанная передача, 8 - запорный механизм для остановки вала, 9 - храповой тормоз, 10 - щиты из листовой стали, 11 - распорные болты

Перед подъемом грузов необходимо проверить правильность вращения лебедки (или шпиля), определить пригодность ее для данной работы. Особое внимание следует обратить на исправность стопора. При неисправности стопора и тормоза лебедка работать не может.

Для подъема тяжелых машин и агрегатов на небольшую высоту и передвижения их на незначительные расстояния, а также выполнения различных такелажных работ применяют домкраты. Их преимущества: малая масса, большая грузоподъемность, простота конструкции, легкость устройства торможения и удобство обращения.

Домкраты бывают: винтовые, гидравлические, воздушные и с зубчатой рейкой; их общим недостатком является сравнительно низкий к. п. д. Грузоподъемность домкратов достигает 20-25 т. Средняя высота подъема грузов 400 мм, масса реечных и винтовых домкратов колеблется в пределах от 5 до 120 кг.

В эксплуатации механизмов широко применяют канатно-веревочные изделия и такелажные цепи.