千斤頂技術(shù)的研究現(xiàn)狀與展望

1、在90年代初國外絕大部分用戶已以臥式千斤頂替代了立式千斤頂。在90年代后期國外研制出了充氣千斤頂2和便攜式液壓千斤頂?shù)刃滦颓Ы镯敗３錃馇Ы镯斒怯杀＜永麃喴黄囘\(yùn)輸研究所發(fā)明的，它用有彈性而又非常堅(jiān)固的橡膠制成。使用時(shí)，用軟管將千斤頂連在汽車的排氣管上，經(jīng)過1520秒，汽車將千斤頂鼓起，成為圓柱體。這種千斤頂可以把115t重的汽車頂起70cm。Power_Riser?型便攜式液壓千斤頂3則可用于所有類型的鐵道車輛，包括裝運(yùn)三層汽車的貨車、聯(lián)運(yùn)車以及高車頂車輛。同時(shí)它具有一個(gè)將負(fù)載定位的機(jī)械鎖定環(huán)，一個(gè)三維機(jī)械手，一個(gè)全封閉構(gòu)架以及一個(gè)用于防止雜質(zhì)進(jìn)入液壓系統(tǒng)的外置過濾器。另外一種名為TruckJ

2、ack的便攜式液壓千斤頂4則可用于對已斷裂的貨車轉(zhuǎn)向架彈簧進(jìn)行快速的現(xiàn)場維修。該千斤頂能在現(xiàn)場從側(cè)面對裝有70125t級轉(zhuǎn)向架的大多數(shù)卸載貨車進(jìn)行維修，并能完全由轉(zhuǎn)向架側(cè)架支撐住。它適用于車間或軌道上無需使用鋼軌道硝或軌枕作承。312國內(nèi)發(fā)展情況我國千斤頂技術(shù)起步較晚，由于歷史的原因，直到1979年才接觸到類似于國外臥式千斤頂這樣的產(chǎn)品。但是經(jīng)過全面改進(jìn)和重新設(shè)計(jì)，在外形美觀，使用方便，承載力大，壽命長等方面，都超過了國外的同類產(chǎn)品并且迅速打入歐美市場。經(jīng)過多年設(shè)計(jì)與制造的實(shí)踐，除了臥室千斤頂以外，我國還研制出了新型折疊式液壓千斤頂、快速升降千斤頂?shù)榷喾N千斤頂。目前我國出口的千斤頂已達(dá)到門類、

3、規(guī)格齊全，形成系列產(chǎn)品。313千斤頂?shù)姆诸惣肮ぷ髟?1311立式千斤頂和臥式千斤頂從千斤頂?shù)耐庑慰?，可分為立式千斤頂和臥式千斤頂。傳統(tǒng)的手動立式千斤頂技術(shù)成熟且輕巧價(jià)廉，但在送入車下起頂部位和起頂時(shí)，操作不方便；臥式千斤頂則是一種油壓千斤頂，它可以讓用戶在車外方便地操作，同時(shí)它的起頂高度低，可達(dá)高度高上關(guān)鍵詞千斤頂分類應(yīng)用發(fā)展1引言在生產(chǎn)實(shí)踐中我們經(jīng)常會遇到一些將重物如機(jī)床、笨重的箱子、井下的軌道等在沒有起吊設(shè)備的情況下移動或抬起，僅靠人工操作是很困難的這就需要用到千斤頂來幫助我們。千斤頂與我們的生活密切相關(guān)，在建筑、鐵路、汽車維修等部門均得到廣泛的應(yīng)用，因此千斤頂技術(shù)的發(fā)展將直接或間接影響

4、到這些部門的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和工作。2千斤頂?shù)膽?yīng)用目前在生產(chǎn)實(shí)踐中使用著各種各樣的千斤頂：（a）.在建筑領(lǐng)域中應(yīng)用的千斤頂主要有鋼絞線千斤頂、松卡式千斤頂、穿心式千斤頂、掩護(hù)支架平衡千斤頂、預(yù)應(yīng)力前卡式千斤頂、預(yù)應(yīng)力張拉千斤頂、窄空間小噸位千斤頂?shù)鹊?；（b）.在汽車運(yùn)輸維修部門應(yīng)用的千斤頂有螺旋千斤頂、液壓千斤頂、充氣千斤頂?shù)仍S多種類；（c）.在醫(yī)療衛(wèi)生部門應(yīng)用的有X線刀機(jī)械微調(diào)千斤頂。（d）.除此以外還有應(yīng)用在其他領(lǐng)域的一些千斤頂。3汽車千斤頂?shù)膰鴥?nèi)外發(fā)展概況汽車千斤頂是汽車保養(yǎng)、維修不可缺少的主要舉升工具。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)和汽車工業(yè)的發(fā)展，小轎車的產(chǎn)量逐年遞增，轎車普遍進(jìn)入平民百姓的家庭生活將成為

5、社會發(fā)展的趨勢，這使得千斤頂?shù)男枨罅咳找嬖龃?。因此對千斤頂技術(shù)的進(jìn)一步研究，生產(chǎn)出外形美觀、安全可靠、使用方便的高性價(jià)比產(chǎn)品顯得尤為重要。311國外發(fā)展情況早在20世紀(jì)40年代，臥式千斤頂就已經(jīng)開始在國外的汽車維修部門使用1，但由于當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)和千斤頂技術(shù)的研究現(xiàn)狀與展望升速度較快。其組成為油泵、工作油缸、頂舉臂、承力盤、手柄、側(cè)板和輪子（如圖1）。使用時(shí)握住手柄，借助四只輪子將千斤頂推入車下，待承力盤對準(zhǔn)所頂部位后，即可上下掀動手柄，使液壓油進(jìn)入工作油缸，此時(shí)油缸活塞桿前伸，推動頂臂向上舉升而抬起汽車。陳燕歐陽加強(qiáng)#59#星減速機(jī)械和開式減速機(jī)構(gòu)組成。整個(gè)系統(tǒng)包括電機(jī)、減速機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)、輪子機(jī)

6、構(gòu)和機(jī)座。升降機(jī)構(gòu)的頂頭絲桿靠近頂頭一端設(shè)有手動扳手位，輪子機(jī)構(gòu)設(shè)在機(jī)座底部。工作時(shí)利用自備長手把千斤頂推至車底，把千斤頂插頭插在汽車吸煙點(diǎn)火器上，遙控操作使千斤頂升降，而操作者無需鉆進(jìn)汽車底進(jìn)行操作，因而自動化程度高，安全、可靠、方便。電動手動兩用千斤頂采用特殊的撥叉裝置來實(shí)現(xiàn)千斤頂電動與手動的轉(zhuǎn)換。整個(gè)系統(tǒng)由電機(jī)、減速箱、上下舉臂、定位板和底座組成。電動時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)動，通過一組外嚙合圓柱齒輪減速后帶動絲桿轉(zhuǎn)動，從而實(shí)現(xiàn)千斤頂?shù)捻斊稹⒒芈溥^程（此過程由電機(jī)的正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)）。手動時(shí)，用撥叉將小齒輪撥離嚙合，從而實(shí)現(xiàn)電動與手動的方便轉(zhuǎn)換。31313機(jī)械傳動千斤頂和液壓傳動千斤頂根據(jù)傳動類型的不同，可

7、分為機(jī)械傳動千斤頂和液壓傳動千斤頂。31312圖1電動千斤頂、手動千斤頂和電動手動兩用螺旋千斤頂作為一種傳統(tǒng)的機(jī)械式千斤頂（如圖2）,廣泛應(yīng)用于起重、運(yùn)輸、裝卸、安裝及某些特殊的工藝操作。它通過齒輪傳動，使螺桿旋轉(zhuǎn)，帶動套筒或舉臂升降，從而達(dá)到起重或頂壓的目的。其特點(diǎn)為：起重高度小，起重量大。例如錐齒輪螺旋千斤頂7,它打破了傳統(tǒng)的螺旋式機(jī)械千斤頂采用螺桿作螺旋運(yùn)動而螺母固定的傳統(tǒng)方式。在工彳時(shí)，手柄或手輪轉(zhuǎn)動，通過一對錐齒輪傳動，使螺母作水平轉(zhuǎn)動，帶動螺桿上下移動。由于螺母在垂直方向上受底座的定位限制，因此手輪或者手柄始終在垂直面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，且旋轉(zhuǎn)中心位置不隨螺桿上下而改變，從而保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性

8、。直接傳動式電動千斤頂也屬于機(jī)械傳動式千斤千斤頂根據(jù)動力裝置的不同，可分為電動千斤頂、手動千斤頂和電動手動兩用千斤頂。手動千斤頂制造簡單，價(jià)格低廉，但使用時(shí)必須用手不斷操作才能升降套筒或舉臂，所以費(fèi)時(shí)費(fèi)力，使用不方便；電動千斤頂相對提高了工作效率，避免了繁重的體力勞動，為司機(jī)創(chuàng)造出一種方便、高效、省力的修車環(huán)境和條件。因此現(xiàn)在用戶大多使用遙控電動或電動手動兩用千斤頂。遙控電動千斤頂可以實(shí)現(xiàn)一定距離內(nèi)的遙控操作5。整個(gè)系統(tǒng)由電機(jī)、電控裝置、紅外線接收器、減速箱、螺旋傳動離合裝置以及機(jī)座組成。其工作原理為用紅外線發(fā)射器和千斤頂上的接收裝置來控制千斤頂上的電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。電機(jī)轉(zhuǎn)動，通過一組外嚙合圓柱齒輪減

9、速后帶動兩級螺旋傳動機(jī)器上下運(yùn)動，從而安全迅速地將車輛或重物舉起。另一種遙控千斤頂?shù)臏p速裝置有所不同6,由行圖2圖311電機(jī)41下舉臂21上舉臂51底座31傳動螺桿61減速箱#60#現(xiàn)代機(jī)械2002年第4期頂,整個(gè)裝置包括一具有傳動螺桿的千斤頂、一配備減速齒輪箱的電動馬達(dá)、一套設(shè)于傳動螺桿上的軸承、一由操作者操作的電源開關(guān)8,其特征在于電動馬達(dá)與千斤頂之間設(shè)置一扭力釋除裝置，且它們的動力輸出軸位于同一中心線上。它能夠穩(wěn)定、安全、迅速的將車輛或重物舉起，尤其可讓女士單人使用與操作，可以作為各種車輛的修車必備工具而隨車攜帶（圖3）。液壓千斤頂是一種將密封在油缸中的液體作為介質(zhì)，把液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能

10、從而將重物向上頂起的千斤頂9。它結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕，舉升力大，易于維修，但同時(shí)制造精度要求較高，若出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象將引起舉升汽車的下降，保險(xiǎn)系數(shù)降低，使用其舉升時(shí)易受部位和地方的限制。傳統(tǒng)液壓千斤頂由于手柄、活塞、油缸、密封圈、調(diào)節(jié)螺桿、底座和液壓油組成。它利用了密閉容器中靜止?jié)L體的壓力以同樣大小向各個(gè)方向傳遞的特性。優(yōu)點(diǎn)：輸出推力大；缺點(diǎn)：效率低。對傳統(tǒng)液壓千斤頂作一些改造而成的新型液壓千斤頂（工作原理見圖4）,它與傳動液壓千斤頂?shù)牟煌幵谟谥麅?nèi)腔中還設(shè)計(jì)了一個(gè)空腔A,該空腔的截面積與柱塞的截面積相近，因此柱塞在空行程段作快速上升。而與此同時(shí)，柱塞的下部與B腔的工作容積擴(kuò)大，形成真空。

11、在大氣壓的作用下，油箱5中液體推開單向閥7流入缸9中。而當(dāng)柱塞10的頂部接觸到載荷后，A腔內(nèi)油液壓力升高，液體推開單向閥8,分兩路同時(shí)進(jìn)入A腔和缸9中，單向閥7被壓力油關(guān)閉。此時(shí)該千斤頂變成傳統(tǒng)千斤頂，與傳統(tǒng)千斤頂在克服重物做功的效果上一樣。液壓千斤頂?shù)募夹g(shù)發(fā)展十分迅速，目前已研制10一種多功能液壓千斤頂，它改用防傾單向閥，配用一套可在缸體外上下滑動離合的帶鉤復(fù)合杠桿，其結(jié)構(gòu)為短桿、長桿及至少一只圓環(huán)組成的活動銷體，調(diào)節(jié)桿頭制有兩面頂尖，配備一可套桿頂?shù)幕⌒谓遣垌旑^，能較圓滿地實(shí)現(xiàn)全方位定心推頂、系索吊拉、安全拉拔內(nèi)外圓輪盤、高質(zhì)無損彎管等多項(xiàng)功能，每一項(xiàng)功能都顯著超過原來的單項(xiàng)器具，分合自如

12、，靈巧多用，普通千斤頂也容易回收改造制成，是機(jī)械、修理等有關(guān)行業(yè)普遍適用、高效多能的輕便工具。除此之外，還有新型的折疊式液壓千斤頂，額定起重量1000kg,托盤高度135385mm,整機(jī)重量僅715kg,是轎車、吉普車、客貨兩用車的通用維護(hù)工具。其原材料主要是鋼鐵，由沖壓件、金加工件、密封圈等組裝而成。4千斤頂技術(shù)展望隨著我國汽車工業(yè)的快速發(fā)展，汽車隨車千斤頂?shù)囊笠苍絹碓礁?；同時(shí)隨著市場競爭的加劇，用戶要求的不斷變化，將迫使千斤頂?shù)脑O(shè)計(jì)質(zhì)量要不斷提高，以適應(yīng)用戶的需求。用戶喜歡的、市場需要的千斤頂將不僅要求重量輕，攜帶方便，外形美觀，使用可靠，還會對千斤頂?shù)倪M(jìn)一步自動化，甚至智能化都有所要求

13、。如何充分利用經(jīng)濟(jì)、情報(bào)、技術(shù)、生產(chǎn)等各類原理知識，使千斤頂?shù)脑O(shè)計(jì)工作真正優(yōu)化？如何在設(shè)計(jì)過程中充分發(fā)揮設(shè)計(jì)人員的創(chuàng)造性勞動和集體智慧，提高產(chǎn)品的使用價(jià)值及企業(yè)、社會的經(jīng)濟(jì)效益？如何在知識經(jīng)濟(jì)的時(shí)代充分利用各種有利因素，對資源進(jìn)行有效整合等等都將是我們面臨著又必須解決的重要的問題。所幸科技的進(jìn)步，知識的更新，尤其是當(dāng)今計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的日新月異為千斤頂設(shè)計(jì)質(zhì)量的進(jìn)一步完善和提高，甚至突破提供了有力的支持。如充分利用計(jì)算機(jī)資源，從系統(tǒng)優(yōu)化的角度進(jìn)行設(shè)計(jì)和價(jià)值分析，可以大大縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)性能，降低成本，取得顯著的經(jīng)濟(jì)技術(shù)效益。在設(shè)計(jì)過程中，為了使設(shè)計(jì)更直觀、更方便，不僅可以使用

14、AutoCAD技術(shù)輔助進(jìn)行設(shè)計(jì)，還可以結(jié)合功能強(qiáng)大的三維造型軟件Pro/ENGNEER來進(jìn)行實(shí)體建模和分析11;而針對千斤頂設(shè)計(jì)過程中所需要進(jìn)行的各種計(jì)算，可以考慮將有限元分析方法應(yīng)用到其元件和系統(tǒng)中；將系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)和價(jià)值分析等現(xiàn)圖411活塞61截止閥101柱塞21泵缸31單向閥41單向閥51油箱71單向閥81單向閥91柱塞缸代設(shè)計(jì)方法運(yùn)用到千斤頂?shù)拈_發(fā)當(dāng)中，也是今后在千斤頂?shù)脑O(shè)計(jì)中必須考慮的問題。總之，從發(fā)展的觀點(diǎn)看，我們應(yīng)充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)（下轉(zhuǎn)第50頁）#50#現(xiàn)代機(jī)械2002年第4期a=-0105RH=-0105790lim解：由文獻(xiàn)1中的表格、線圖及計(jì)算可得：KA=115、KV=11

15、23、KFB=1135KFA=111、YFS=4103、YEB=0163EH=2147、ZE=18918、ZEB=0176411齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的模糊可靠度計(jì)算（以小齒輪為例）將數(shù)據(jù)代入式（4）、（5）、（6）、（10）、（11）、（13）中進(jìn)行計(jì)算：RF=247N/mm21）=-3915N/mm2RH=018931若不考慮模糊性，貝U:LxRH=（）=018472Sx5總結(jié)由算例可知，漸開線齒輪傳動的模糊可靠度較非模糊可靠度要大，這是因?yàn)榭紤]了當(dāng)應(yīng)力稍大于CR=0113FSRF=RF1#CRF=271911N/mm1）2許用應(yīng)力時(shí)，傳動仍在一定程度上未發(fā)生失效所形成的。反之，若不考慮模糊性，

16、忽略了這一模糊事件，就體現(xiàn)不出從完好到失效之間的過渡過程，也就反映不出傳動的真實(shí)可靠度。因此，進(jìn)行傳動的模糊可靠度設(shè)計(jì)，更能進(jìn)一步體現(xiàn)實(shí)際情況，可靠度的計(jì)算結(jié)果，更趨合理。這種模糊可靠度計(jì)算方法，對其它類機(jī)構(gòu)零件的強(qiáng)度模糊可靠性設(shè)計(jì)計(jì)算同樣適用。參考文獻(xiàn)12徐激等.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊（第2冊）,北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991,9.徐激等.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊（第3冊）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991,9.3汪培莊等.應(yīng)用模糊數(shù)學(xué).北京：北京經(jīng)濟(jì)學(xué)院出版社，1989,10.Sx1=2S2R+SRFFlim1=2719112+362=451552a=-0105RFlim1=-0105640=32N/mm2RF1

17、=019989若不考慮模糊性，貝U:RF=（1LxSx1）=0199761412齒面接觸疲勞強(qiáng)度的模糊可靠度計(jì)算將數(shù)據(jù)代入式（7）、（8）、（10）、（11）、（13）得：RH=669N/mm21CRH=C=010612FSR=RH#CRH=66901061=401809N/mm2HLx=RHlim-RH=790-669=121N/mm2（上接第60頁）來促進(jìn)千斤頂技術(shù)的進(jìn)步，并合理運(yùn)用高科技、前沿知識使千斤頂技術(shù)更上一層樓。市專利事務(wù)所，98233672.1.6舒晉，張紹南，立國鑾，彭麗凡.一種電動千斤頂.廣州專利事務(wù)所，99236180.X.7劉平安.錐齒輪螺旋千斤頂設(shè)計(jì).機(jī)械設(shè)計(jì)與研究，1996,（2）:3536.8黃承梯.直接傳動式電動千斤頂.北京市專利事務(wù)所，992