Реферат на тему домкрат
Обновлено: 08.07.2024
Гидравлический домкрат — это стационарное, переносное, передвижное механическое устройство для поднятия какого – либо объекта, располагается под ним, что позволяет обходиться без вспомогательных сооружений, талей. Механизм работает на минеральном масле, которое перемещая дифференциальный поршень насоса, поднимает груз. Является средством механизации работ в различных отраслях народного хозяйства.
Гидравлический домкрат отличается возможностью подъема большой массы груза (от двух до двухсот тонн), небольшим усилием работающего с ним, высоким коэффициентом полезного действия, плавностью подъема, крепостью конструкции. Недостатком мощных механизмов является большая масса, начальным расстоянием от уровня стоянки поднимаемого груза, медленное однократное перемещение поршня, высокая стоимость.
Виды домкратов
Выпускаются в различных модификациях: бутылочные, подкатные, ромбовые, двухуровневые, низкоподхватные зацепные. Различаются по конструкциям, по виду привода. Домкрат бутылочный используется в различных областях хозяйства, отличается простотой устройства, удобной эксплуатацией. Используется для подъема-опускания специальной техники, легкового, грузового автотранспорта. При строительстве возможно при его помощи поднять здание. Основное условие – вес поднимаемого груза должен соответствовать указанной в инструкции грузоподъемности механизма.
Домкрат подкатный работает по принципу бутылочного. Опорная площадь размещена на рычаге, который поднимается рабочим поршнем. Высота подхвата позволяет приподнимать автомобиль любой марки весом до трех тонн. Имеет разновидности: ножничный, с двухпоршневым вытеснителем цилиндрической формы, удлиненный.
Устройство домкрата
Основными деталями механизма, способного поднять-опустить груз, являются: рычаг – перекладина, вращающаяся вокруг оси, плунжер – полый цилиндрический стержень. Клапаны – запорно-регулирующая арматура для пропускания, перекрытия, регулирования потока гидравлического масла.
Хранилище масла, возвратно-поступательный механизм движения внутри цилиндра.
При работе насоса гидравлическая жидкость заполняет основание цилиндра, поднимает деталь цилиндрической формы вверх. В результате груз поднимается. Устройство, предназначенное для поддержания давления на необходимом уровне, состоит из всасывающего, нагнетательного клапанов. Всасывающий не дает возвращаться маслу из цилиндра в резервуар, нагнетательный — покинуть его. Откручивая винт, снижается давление, груз встает на заданное место.
Гидравлическое масло обладает свойством несжатия, что влияет на равномерность поднятия, снижения, закрепления объекта на нужной высоте.
Одновременно, подъемные механизмы имеют малую скорость работы, сложности при хранении, перемещении. Вертикальные, для предотвращения вытекания масла, перевозятся стоя. Требуют регулярного наблюдения за уровнем масла, состоянием сальников, клапанов (отсутствие протечки гидравлического масла).
Гидравлический домкрат в быту используют при всевозможных работах, когда необходимо приподнимать груз. Наиболее частое применение при профилактике, ремонте автомобильной техники. Пункты технического обслуживания в большинстве случаев снабжены подкатными домкратами. Часто используются при строительно-монтажных работах, прокладке газовых, нефтяных трубопроводов, незаменимый помощник при проведении спасательных работ. Универсальный механизм, может использоваться в любых жизненных ситуациях, когда необходимо поднятие груза.
Домкраты обычно предназначаются для подъема грузов на небольшую высоту и находят широкое применение на монтажных работах при подъемах и выверке как отдельных частей, так и целых сооружений. Домкрат устанавливают под грузом и упирают в него выдвижной частью. Высота рабочего хода домкрата невелика, поэтому подъем груза на высоту, превышающую ход домкрата, производят в несколько приемов. В этих случаях под груз подкладывают. например шпальные клетки, либо отдельные брусья или доски. Скорость подъема домкратами незначительна.
Домкраты выпускаются с различной грузоподъемностью - от 0.5 до 300 т и в большинстве своем имеют ручной привод.
По конструкции домкраты разделяются на реечные (рис.1), винтовые (рис.2) и гидравлические (рис.3). Целью настоящей работы является изучение устройства, принципа работы домкратов и расчета элементов винтового домкрата.
Реечный домкрат
Он состоит из корпуса / (рис. 1), в котором по направляющим перемещается рейка 2, имеющая поворотную головку 3 и лапу 4, Рейка с грузом поднимается или опускается вращением рукоятки 5 через зубчатые передачи 6. Для безопасной работы домкрат оборудован грузоупорным тормозом, который действует следующим образом. Вал 7 и зубчатое колесо 8 имеют винтовую нарезку. Между торцевыми поверхностями втулки и рукоятки расположено храповое колесо 9 с собачкой. При подъеме груза рукоятка перемещается по резьбе влево, заклинивает храповое колесо и через зубчатую передачу выдвигает рейку вверх, поднимая груз. По окончании подъема груза вал рукоятки фиксируется собачкой храпового колеса, препятствующей вращению вала в обратную сторону. При опускании груза рукоятка вращается в обратную сторону и одновременно перемещается по резьбе вправо, освобождая храповое колесо. Под действием момента от силы тяжести груза через зубчатую передачу втулка зубчатого колеса ввинчивается в рукоятку, зажимает храповое колесо и препятствует свободному падению груза.
Рис. 1. Реечный домкрат: а - общий вид; б - грузоупорный тормоз.
Процесс опускания груза состоит из чередующихся падений и остановок. В отрегулированном тормозе (минимальном зазоре между храповиком и рукояткой) неравномерность опускания груза практически не ощущается. Усилие Р .на рукоятке при подъеме груза 0(Н) определяется из уравнения моментов относительно оси шестерни, связанной с рейкой:
где - диаметр начальной окружности шестерни, м; - длина рукоятки, м; -общее передаточное число зубчатой передачи; = 0,65. 0.85 - КПД передачи.
При ручном приводе и кратковременной работе усилие на рукоятке допускается не более 200 Н, а при непрерывной - не более 80 Н. Грузоподъемность реечных домкратов - до 6 т., высота подъема - до 0,6 м.
Винтовой домкрат
Он состоит из корпуса 1 (рис. 2) с бронзовой гайкой 8, винта 2 с прямоугольной или трапецеидальной резьбой, грузовой головки 3 и рукоятки 6 с трещоткой. Рукоятка свободно надета на круглую часть винта. Трещотка представляет собой колесо 4 с зубьями, надетое на квадратную часть винта, и собачку 7, В зависимости от направления винта собачку поворачивают на оси 5 в одно из крайних положений, где собачка удерживается стопором 9 с пружиной 10. Винтовые домкраты не требуют дополнительных устройств для удержания груза, так как винтовая пара (винт - гайка) - самотормозящаяся. В самотормозящихся передачах( угол подъёма винтовой линии К меньше угла трения р) (обычно 4. 6). Это одновременно является и недостатком таких передач, так как у них КПД всегда меньше 0,5. Грузоподъёмность винтовых домкратов - до 50 т., высота подъёма до 0,35 м. При грузоподъёмности более 20 т. усилие на рукоятке становится значительным и поэтому рукоятка с трещоткой заменяется червячной передачей, а ручной привод - машинным.
Усилие Р(Н) на рукоятке при ручном вращении винта, нагруженного силой Q(H) при среднем радиусе винта г, длине рукоятки R и КПД домкрата определяется из выражения:
Гидравлический домкрат
Домкрат (рис.3) состоит из цилиндра 6, являющегося одновременно его корпусом, поршня 5, насоса 1, всасывающего 3, нагнетательного 4 и спускного 7 клапанов. При ручном приводе насос и бак 2 с жидкостью объединены с корпусом домкрата.
Рабочей жидкостью служит минеральное масло или незамерзающая смесь (вода, смешанная со спиртом или глицерином). Рукояткой 8 плунжеру насоса сообщается возвратно — поступательное движение. При движении плунжера вправо цилиндр насоса через всасывающий клапан заполняется жидкостью, а при движении влево жидкость под давлением через нагнетательный клапан поступает под поршень основного цилиндра.
Усилие на рукоятке (Р), необходимое для подъёма груза Q (рис. 3, а). Из формулы следует, что выигрыш в силе пропорционален соотношению квадратов диаметров поршней и плеч рукоятки. Гидравлические домкраты с ручным приводом имеют грузоподъемность до 200 т., и высоту подъема до 0,18 - 0.2 м. При машинном приводе жидкость в цилиндр домкрата подается от отдельного гидравлического насоса, а грузоподъемность одиночного домкрата может достигать 500 т. при машинном приводе несколько домкратов могут быть приведены в действие от одной насосной станции и осуществлять подъем крупных сооружений.
Для натяжения стержней или канатов при монтаже предварительно напряженных конструкций применяют тянущие домкраты (рис. 3, б). Такой домкрат состоит из цилиндра 11, штока 10 с поршнем 12, стоики 13 и упорной плиты 14. на конце штока имеется гайка 9 для соединения его со стержнем. Домкрат закрепляют в стойке, служащей упором. При подаче масла в домкрат шток вместе с поршнем перемещается, производя натяжение стержня. Тянущие домкраты развивают усилие 630 и 1000 кН при ходе штока 315 и 400 мм., и работают от насосной станции с рабочим давлением 40 Мпа.
Рис. 3. Гидравлический домкрат: а - с ручным приводом; б - тянущий для натяжения стержней.
Расчетные зависимости для винтового домкрата
домкрат монтажный груз сооружение
Винтовой домкрат (изображенный на рис.4), состоит из стального корпуса 1 с заделанной гайкой 5, в которую входит винт 2 домкрата. Для вращения винта имеется рычаг 4 с трещоткой (на рис.4 отсутствует), позволяющей работать домкратом в стесненных условиях. Вращение винта может производиться также при помощи ломика, вставляемого в отверстие головки 3. Винт домкрата имеет трапецеидальную или прямоугольную мелкую резьбу. Чем меньше ее шаг, тем больше подъемная сила домкрата.
Важнейшим достоинством винтового домкрата является свойство самоторможения, которое заключается в том, что под действием груза домкрат сам не опускается. Оно объясняется тем, что угол подъема винтовой линии меньше угла трения, т.е. меньше того угла, при котором груз, положенный на наклонную плоскость (которую и представляет собой винтовая линия), начинает скользить по ней под влиянием собственного веса.
Зависимость усилия Q развиваемого домкратом, от усилия Р, прилагаемого к рукоятке рычага, определяется по формуле:
где Q - усилие, развиваемое домкратом, в Н;
Р - усилие на рукоятке, в Н;
- длина рычага, в мм;
t - шаг резьбы, в мм;
- коэффициент полезного действия.
Формула полученная из предположения о равенстве работ силы, приложенной к рукоятке рычага домкрата, и силы, развиваемой его винтом.
В винтовых домкратах коэффициент полезного действия:
где а - угол подъема винтовой линии резьбы;
р - угол трения между материалом винта и материалом гайки.
При подъеме винта домкрата работает на сжатие от веса поднимаемого груза и на кручение от сил трения, возникающих между винтом и гайкой.
Сжимающее напряжение от осевой нагрузки в винте определяется формулой:
Н/мм
где Q - вес поднимаемого груза, в Н;
- внутренний диаметр винта, в мм.
Скручивающие напряжения от крутящего момента определяются по формуле:
Н/мм
- момент сопротивления кручению.
Где - крутящий момент, определяемый по формуле:
=Р1,
где - средний диаметр винта (см. рис.4), в мм.
Суммарное (эквивалентное) напряжение в винте от действия сжимающих и скалывающих (скручивающих) определится по формуле:
Грузовые винты, как правили, имеют угол подъема винтовой линии резьбы , угол трения (соответствует коэффициенту трения 0,1) и средний диаметр , при которых после преобразований расчетное уравнение для винта имеет вид:
,
где - коэффициент продольного изгиба принимается из таблицы в
зависимости от гибкости винта.
Винты домкрата рассчитываются только на сжатие от веса груза Q, а наличие скручивания учитывается коэффициентом 1,25.
Наружный диаметр винта d определяется по формуле:
,
где а - глубина нарезки, обычно:
мм;
мм
Высота гайки домкрата определяется из условия прочности резьбы гайки и винта на срез и изгиб, а также по величине среднего удельного давления между витками винта и гайки.
Удельное давление на виток определяется по формуле:
Н/мм
где - площадь поверхности соприкосновения винта с гайкой, в ММ ;
z - число витков резьбы гайки.
Из условия ограничения допускаемого давления необходимое число витков определяется по формуле:
.
Из условия прочности витков гайки на срез:
,
где b - ширина витка резьбы.
мм
Число витков z определяется по обеим формулам и для дальнейшего расчета принимается наибольшим из них. Высота гайки определяется по формуле:
где t - шаг резьбы, в мм.
При определении размеров винта по условиям прочности необходимо определить наибольшую высоту подъема по условиям устойчивости винта (учитывается коэффициентом ).
Проверка устойчивости винта производится по формуле:
Н/мм 2
На сегодняшний день автомобильное человечество располагает четырьмя базовыми видами домкратов: гидравлическими, пневматическими, винтовыми и реечными. Почему базовыми – потому что практически каждый вид предполагает несколько разновидностей.
Общепринятые характеристики домкратов:
* Грузоподъемность – характеризует максимально возможный вес поднимаемого груза.
* Высота подхвата –минимальное расстояние между опорной поверхностью (землей, полом) и подхватом (опорной точкой домкрата) в нижнем рабочем положении, соответственно - нижней кромкой груза. В автомобильном разрезе это клиренс.
* Высота подъема – максимальное расстояние от опорной поверхности до подхвата в верхнем рабочем положении.
* Рабочий ход – расстояние между нижним и верхним рабочим положением подхвата.
*Собственный вес – вес домкрата в рабочем состоянии.
Для некоторых видов домкратов актуальна так же характеристика передаточного числа – например соотношение площади плунжера гидравлического насоса с площадью подъемного плунжера в гидравлических домкратах. От него зависит усилие на рукоятке домкрата с ручной подкачкой или мощность двигателя электрического насоса.
Вооружившись этими знаниями, можнопристально рассмотреть все доступные типы домкратов. Итак, приступим.
Гидравлический домкрат.
Как следует из названия, принцип действия таких домкратов использует жидкость, а точнее – принцип сообщающихся сосудов. В качестве рабочей жидкости обычно используют гидравлическое масло.
Качая насос вручную или с помощью электричества, пользователь заполняет маслом нижнюю часть цилиндра и поднимает поршень вверх.Характерная и необходимая деталь такого домкрата - перепускной клапан, состоящий, в свою очередь, из всасывающего и нагнетательного клапанов. Именно они позволяют создавать и поддерживать давление в рабочем цилиндре. Всасывающий расположен на патрубке резервуара и препятствует возврату жидкости в резервуар при опускании плунжера насоса. Нагнетательный, соответственно – на патрубке цилиндра, он не даетгидравлической жидкости покинуть цилиндр при подъеме насосного плунжера. Открывая клапан с помощью винта можно сбросить давление и опустить груз на землю. Собственно – надежная и проверенная временем конструкция.
Достоинства.
Важная особенность гидравлики – несжимаемый рабочий материал, то есть жидкость. Отсюда – плавность подъема и опускания, фиксация груза на необходимой высоте и точность торможения.Кроме этого, гидравлические домкраты обладают высоким, до 80%, КПД и значительной, до 100 и более тонн, грузоподъемностью при относительно малом усилии на плунжере насоса.
* Устойчивость во время работы
* Плавность хода штока
* Точное торможение, обеспечивающее четкую фиксацию на заданной высоте
* Большая грузоподъемность* Небольшое усилие на рукоятке
* Высокий КПД (0,75-0,8)
Недостатки.
Как это обычно бывает, недостатки проистекают из достоинств. Гидравлические домкраты относительно медлительны – один рабочий цикл насоса соответствует небольшой высоте подъема. Еще один недостаток – сложность хранения и транспортировки. Вертикальный гидравлический домкрат можно хранить и перевозить только ввертикальном положении иначе рабочая жидкость может покинуть отведенный ей объем и произвольно растечься по окружающей действительности.
* Небольшая скорость и высота подъема
* Малый рабочий ход
* Необходимость перевозки и хранения только в вертикальном положении (в противном случае, гидравлическая жидкость может вытечь из резервуара)
Рис. 1. Домкрат механический
Риск прокола колеса есть всегда, даже при поездке на небольшие расстояния. Именно поэтому, домкрат всегда должен входить в аварийный комплект автомобилиста, поскольку без него даже такая простая операция, как замена колеса, может стать непосильной задачей. Домкраты бывают разные по конструкции и по назначению. И непосвященному автомобилисту крайне сложно ориентироваться в этом многообразии. О том, какие основные виды домкратов чаще всего можно встретить на рынке, а также где и в каких ситуациях их лучше использовать, пойдет речь в дальнейшем.
Основные виды ихарактеристики домкратов:
Сегодня на рынке автомобильных аксессуаров очень часто можно встретить большое количество подъемных устройств — домкратов. Все модели домкратов по типу привода в действие можно разделить на механические, гидравлические и пневматические. Домкраты механического действия являются одними из самых простых и недорогих подъемных устройств. Именно механическими домкратами комплектуются практически все легковые автомобили. Принцип их действия основан на приложении механических усилий по перемещению винтовой шпильки или специального механизма с фиксатором обратного хода. Все механические домкраты по способу действия подразделяются на ромбические (пантографные), винтовые и реечные домкраты. У каждого из них имеются свои характерные преимущества и недостатки, позволяющие применять их в тех или иных ситуациях. Самые простые — домкраты винтового типа. С помощью такого домкрата можно приподнять автомобиль массой до 2-х тонн. Конструктивно, он представляет собой подвижную шпильку с резьбовой насечкой, которая перемещается относительно упора. За счет ее выкручивания по резьбе происходит подъем автомобиля. Такая конструкция является самой простой, но не лишенной определенных недостатков. Высота подъема таким домкратом не превышает 200–300 мм. Это вполне достаточно лишь для замены колеса. Однако, даже для подъема кузова автомобиля на небольшую высоту, владельцу придется затратить значительные усилия. Это и является главным недостатком винтовых домкратов.
Другой вид механического домкрата — ромбический или пантографного типа. Это, пожалуй, наиболее распространенный вид домкратов. Принцип его действия основан на вращении резьбовой шпильки, которая смыкает подъемную часть. В результате, опора движется вверх и автомобиль приподнимается. Такой домкрат производительным назвать нельзя. Он предназначен только лишь для подъема автомобиля, которому необходимо сменить поврежденное колесо. Высота подъема ромбическим домкратом обычно не превышает 400 мм. Максимальная нагрузка 1,5 тонны, хотя в настоящее время на рынке можно встретить модели ромбических домкратов, рассчитанных на нагрузку до 2–2,5 тонн. Главным достоинством домкратов ромбического типа является их относительная легкость, компактность и простота использования. Эти качества позволяют перевозить домкрат в дополнение к аварийному набору инструментов.
Рис. 2. Ромбический домкрат
Домкраты реечного типа имеют несколько иной принцип действия. От длины их главного элемента — зубчатой рейки, напрямую зависит высота подъема кузова. Такой домкрат состоит из рейки, упоров и подъемного механизма, который перемещается непосредственно по рейке. Главным достоинством такого домкрата является возможность достаточно легко поставить упор под кузов в случае, если автомобиль глубоко застрял в снегу, грязи или провалился колесом в яму. Установить любой другой домкрат в этой ситуации практически невозможно, поскольку расстояние между землей и кузовом автомобиля в этом случае слишком малое. Именно поэтому, многие владельцы внедорожников обязательно комплектуют свои автомобили мощными реечными домкратами. Вместе с тем, они имеют один существенный недостаток. Автомобиль, установленный на реечный домкрат крайне неустойчив. Поэтому, при постановке автомобиля на реечный домкрат необходимо быть очень осторожным.
Рис. 3. Домкрат реечный
Если вес вашего автомобиля превышает 1,5–2 тонны, рекомендуется использовать домкрат гидравлического типа. Принцип действия такого подъемного устройства заключается в следующем. В рабочую полость домкрата вручную или при помощи электронасоса накачивается специальная жидкость, которая вытесняет шток. В результате, автомобиль постепенно поднимается. Обратному оттоку жидкости препятствует клапан. По своей конструкции гидравлические домкраты бывают переносные и профессиональные (подкатные). За свою форму, переносные домкраты также называют бутылочными. Гидравлические домкраты требуют гораздо меньше времени и усилий, необходимых для подъема оси автомобиля на необходимую высоту. Подкатные домкраты целесообразнее использовать на твердом и ровном покрытии. Обычно их используют на СТО и центрах шиномонтажа. Главными недостатками всех гидравлических домкратов являются их большая масса и относительно высокая стоимость. Впрочем, все это компенсируется их производительностью и удобством в эксплуатации.
Еще один вид подъемных устройств — пневматические. Они представляют собой мягкий воздушный резервуар, в который под давлением нагнетается воздух. Основные достоинства пневмодомкратов — это возможность установки не только в усиленных точках подъема, а практически в любом месте под днищем автомобиля. Также для приведения устройства в действие нет необходимости затрачивать физические усилия. Достаточно подключить пневмодомкрат к компрессору или даже к выхлопной трубе автомобиля. При помощи этого устройства можно не только произвести замену колеса, но и вызволить автомобиль из грязи или сугробов. Домкрат пневматического типа обладает небольшим весом и не займет в багажнике слишком много места. Вместе с тем, срок службы пневмодомкрата относительно невысок. Его можно легко порвать, случайно зацепив за острые или выступающие элементы под днищем автомобиля. При работе с ним следует соблюдать повышенные меры безопасности: категорически запрещается влезать под автомобиль, стоящий без упоров.
Рис. 4. Домкрат пневматический
«Наибольшую популярность получили винтовые и гидравлические домкраты в виду своей компактности. Нужно сказать, что гидравлические домкраты имеют преимущество над винтовыми в силу того, что они быстрее поднимают автомобиль и опускают его, а также требуют значительно меньших усилий, в этой связи в шиномонтажах используют гидравлические домкраты.
При правильном выборе этот инструмент непременно станет вашим помощником в трудной ситуации на дороге.
Основные термины (генерируются автоматически): домкрат, автомобиль, замена колеса, высота подъема, днище автомобиля, принцип действия, реечный домкрат, ромбический домкрат, усилие.
Читайте также: