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能把汽车顶起来的千斤顶工作原理是怎样的?

时间:2019-08-10 来源:上卿臻盏现炖燕窝

我们常常看见汽车抛锚时,人们修理汽车需要修车者用一个工具将汽车顶起来,这个工具是什么呢?它就是千斤顶(见图1)。一辆汽车里会标配很多常用的随车工具,其中千斤顶是一件比较重要的工具,一般来说在车辆更换轮胎、初步检查车辆底盘情况的时候会使用到它。噢!是千斤顶吗?我们常用的汽车机械千斤顶都有哪几种?它们是怎样工作的?用到哪些机械传动原理呢?


图1 能把汽车顶起来的千斤顶


什么是千斤顶


如图2所示,千斤顶是一种起重高度小的最简单的起重设备,是用钢性顶举件作为工作装置,通过顶部托座或底部托爪在行程内顶升重物的轻小起重设备。千斤顶分机械式和液压式两种,主要用于厂矿、交通运输等部门作为车辆修理及其他起重、支撑等工作。


千斤顶的类型很多,常见的有齿条千斤顶、螺旋千斤顶、液压千斤顶。齿条千斤顶由人力通过杠杆和齿轮带动齿条顶举重物,这类千斤顶有两种造型,一种是“人”字形,如图3所示,通过摇动摇杆,使齿条收紧,从而将车辆举升离地。另一种是菱形千斤顶,如图4所示。图7-5所示为液压千斤顶。


图 2 螺旋千斤顶


图 3 “人”字形千斤顶


图 4 菱形千斤顶


图 5 液压千斤顶


什么是齿条千斤顶


齿条千斤顶,也叫齿条顶升器,是采用齿条作为刚性顶举件的千斤顶。


齿条式千斤顶由齿条、齿轮、手柄等组成,在承载齿条的上方有一转动头,用来放置被举升的载荷。使用时,只要摇动手柄,齿轮便带动齿条上升或下降,从而实现重物的上升或下降。有时被举升的载荷也可以放在侧面的凸耳上,但在此情况下,由于齿条受着偏心载荷,所以其允许的举重量只能是额定举重量的一半。为了支持其所举起的载荷,防止由于自重的降落应装有安全摇柄装置。


齿条千斤顶中有以下机构:


1、什么是齿轮齿条传动机构?


齿轮、齿条是能相互啮合有齿的机械零件。齿轮齿条传动机构可将齿轮的回转运动转变为齿条的往复直线运动,或将齿条的往复直线运动转变为齿轮的回转运动。齿轮齿条传动(见图6、图7)机构可视为一小齿轮与一直径无穷大的齿轮传动。


图6 齿轮齿条传动


图7 可拐弯的导轨(齿轮齿条传动)


齿轮齿条传动机构是一种在工业上广泛使用的将旋转运动转换为直线运动的机构,它具有高精度、高负荷、高刚性、高速度等特点,常在各类机床以及需要快速精确定位的全自动输送线中使用。自动化输送线设备中的齿轮齿条传动机构如图8所示。


图8 自动化输送线设备中的齿轮齿条传动机构


2、什么是单动式棘轮机构?


棘轮机构主要由摇杆、棘爪、棘轮、止动爪和棘轮等组成,如图9所示,弹簧用来使止动爪和棘轮保持接触。


同样也可在摇杆与棘爪之间设置弹簧,以维持棘爪与棘轮的接触。棘轮固装在机构的传动轴上,而摇杆则空套在传动轴上。当主动摇杆逆时针摆动时,摇杆上铰接的棘爪插入棘轮的齿间,推动棘轮同向转动一定角度。当主动摇杆顺时针摆动时,止动爪阻止棘轮反向转动,此时棘爪在棘轮的齿背上滑回原位,棘轮静止不动。


图9 棘轮机构的基本组成


3、什么是齿条千斤顶棘轮杠杆机构?


齿条千斤顶由棘轮和两个棘爪加一套杠杆机构构成,其中,一个棘爪是负责“止动”的,也就是将升上去的齿条固定住,让齿条不能往下垮,另外一个棘爪与一套杠杆机构连接,负责往上顶升齿条。其工作原理:当用手压下杠杆,杠杆前端的棘爪将顶住齿条上的一个齿往上举升齿条,直至“止动”棘爪嵌入齿条中的下一个齿,抬起杠杆,让前端的棘爪卡于下一个齿。再次压下杠杆,再次顶起齿条。


什么是螺旋千斤顶


螺旋千斤顶又称机械式千斤顶,是由人力通过螺旋副传动,螺杆或螺母套筒作为顶举件。螺旋千斤顶能长期支持重物,最大起重量已达100t,应用较广泛。其结构紧凑,可合理地利用摇杆的摆动,使小齿轮转动,经一对圆锥齿轮运转,带动螺杆旋转,推动升降套筒,从而使重物上升或下降。


普通螺旋千斤顶(见图10)靠螺纹自锁作用支持重物,构造简单,但传动效率低,返程慢。自降螺旋千斤顶(见图11)的螺纹无自锁作用,装有制动器。放松制动器,重物即可自行快速下降,缩短返程时间,但这种千斤顶构造较复杂。

图10 普通螺旋千斤顶


图11 自降螺旋千斤顶


螺旋传动是利用螺杆和螺母组成的螺旋副来实现传动要求的,根据螺杆和螺母的相对运动关系,螺旋传动的常用运动形式即变回转运动为直线运动、变直线运动为回转运动,同时传递运动和动力。


螺旋传动很好理解,也很常见,例如日常我们拧螺杆的时候,旋转螺杆时,螺杆会在螺纹中前进或者后退,这也是一种把回转运动转化为直线运动的装置,即旋转螺杆驱动螺母做直线运动,如图12所示。前面提到的齿轮齿条传动也能够将齿轮的旋转运动转化为齿条的直线运动。相对于齿轮齿条传动,螺旋传动更加精确,即可以很精确地控制直线运动的速度和位移。螺旋传动还有自锁的性质。常见的螺旋千斤顶就是个螺旋传动的好例子,靠人的力量就可以将汽车顶起来,而人松手后螺旋千斤顶又不会滑下来。


图12 螺钉、螺母

传力螺旋


以传递动力为主,要求以较小的转矩产生较大的轴向推力,用于克服工作阻力。如各种起重或加压装置的螺旋。这种传力螺旋主要是承受很大的轴向力,一般速度较低,大多间歇工作,通常要求自锁。如图13所示,压力螺旋或起重螺旋,都是用较小的驱动力矩产生很大的轴向载荷。


图13 压力螺旋和起重螺旋


螺母和螺杆相对运动方式


螺母位移:如图14(a)所示,螺杆转动,螺母移动。这种机构占据空间尺寸,用于长行程螺杆,结构较复杂,车床丝杠、刀架移动装置等多采用这种运动方式。


如图14(b)所示,螺杆不动,螺母旋转并移动。由于螺杆固定不转,因而两端支承结构简单,但精度不高,常应用于某些钻床工作台的升降。


图14 螺母平移螺杆旋转和螺杆不动螺母旋转并位移


螺杆位移:此种结构应用在台式虎钳上,如图15(a)所示,当转动手柄时,螺杆相对螺母作螺旋运动,产生的位移带动活动钳口一起移动,这样,活动钳口相对固定钳口之间可作合拢或张开的运动,从而可以夹紧或松开工件。


图15 螺母转动螺杆位移


图15(b)中,螺母转动,螺杆移动。这种结构复杂,且螺杆运动时占据空间尺寸大,故很少应用。


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