1、在 90 年代初国 外绝 大部 分用 户已 以卧 式 千斤 顶替 代 了立式千斤顶。 在 90 年代后 期国 外研 制出 了充 气千 斤顶 2 和 便携式液压千斤顶等新型千斤顶。充气千斤 顶是由 保加利亚一汽车运 输研究 所发 明的 , 它用 有弹 性而 又非常坚固的橡 胶制 成。使用 时 , 用软管 将千 斤顶 连在汽车的排气 管上 , 经 过 15 20 秒 , 汽 车将 千斤 顶鼓起 , 成为圆 柱体。这种 千斤顶 可以 把 11 5t 重的 汽车 顶 起 70cm 。 Power_Riser ? 型 便 携 式 液 压 千 斤 顶 3 则可用于所有 类型的 铁道 车辆 , 包括 装运
2、三层 汽车的货车、 联 运车 以及 高车顶 车辆。同 时它 具有 一个将负载定位的机械锁定环 , 一个三维机械手 , 一 个全封闭构架以及一个用于防止杂质进入液 压系统 的外置过滤器。另外 一种名 为 Truck Jack 的便 携式 液压千斤顶 4 则可用于对已断裂的货车转向 架弹簧 进行快速的现场维修。该千斤顶能在现场从 侧面对 装有 70 125t 级转 向架 的大 多数 卸载 货车 进行 维 修 , 并能完全由 转向 架侧 架支撑 住。它适 用于 车间 或轨道上无需使用钢轨道碴或轨枕作承。 31 2 国内发展情况 我国千斤顶技术起步较晚 , 由于历史的原因 , 直 到 1979 年才接
3、 触到 类似 于国 外卧 式千 斤 顶这 样的 产品。但是经过全面改进和重新设计 , 在外形美 观 , 使用方便 , 承载 力大 , 寿命 长等 方面 , 都超 过了 国外 的同类产品 , 并 且迅 速打 入欧美 市场。经 过多 年设 计与制造的实践 , 除了 卧室 千斤 顶以 外 , 我国 还研 制出了新型折叠式 液压千 斤顶、 快 速升降 千斤 顶等 多种千斤顶。目前 我国出 口的 千斤 顶已达 到门 类、 规格齐全 , 形成系列 产品。 31 3 千斤顶的分类及工作原理 31 31 1 立式千斤顶和卧式千斤顶 从千斤 顶的外 形看 , 可分 为立式千 斤顶和 卧式 千斤顶。 传统 的手动
4、立 式千斤 顶技术 成熟且 轻巧价 廉 , 但在送入车下起顶部位和起顶时 , 操作不方便 ; 卧式 千斤顶则是一种油 压千斤 顶 , 它可 以让用 户在 车外 方便地操作 , 同时它 的起顶高度低 , 可达高度高 , 上 关键词 千斤 顶 分类 应用 发展 1 引言 在生产实践中我们经常会遇到 一些将重物 如机 床、 笨重的箱子、 井下的轨道等在没 有起吊设备 的情 况下移动或抬起, 仅靠人工操 作是很困 难的, 这 就需 要用到千斤顶来帮助我们。千斤顶 与我们的生 活密 切相关, 在建筑、 铁路、 汽 车维 修等部 门均 得到广 泛 的应用, 因此千斤 顶技术 的发 展将直 接或 间接影 响
5、 到这些部门的正常运转和工作。 2 千斤顶的应用 目前在生产实践中使用着各种各样的千斤顶 : ( a) . 在建筑领域中应用的千斤顶 主要有钢 绞线 千斤顶、 松卡式千 斤顶、 穿 心式千 斤顶、 掩 护支架 平 衡千斤顶、 预应 力前 卡 式千 斤顶、 预应 力 张拉 千 斤 顶、 窄空间小吨位千斤顶等等 ; ( b) . 在汽车运输维修部门应用的 千斤顶有 螺旋 千斤顶、 液压千斤顶、 充气千斤顶等许多种类 ; ( c) . 在医疗卫生部门应用的有 X 线刀机械 微调 千斤顶。 ( d) . 除此以外还有应用在其他领域的一些千斤顶。 3 汽车千斤顶的国内外发展概况 汽车千斤 顶是汽 车保养
6、、 维 修不可 缺少的主 要 举升工具。随着我国 国民 经济和 汽车 工业的 发展 , 小轿车的产量逐 年递 增 , 轿车普 遍进 入平 民百姓 的 家庭生活将成为 社会 发展 的趋势 , 这 使得 千斤顶 的 需求量 日益 增 大。因 此对 千斤 顶 技术 的 进一 步 研 究 , 生产出外形美 观、 安全 可靠、 使用 方便 的高性 价 比产品显得尤为重要。 31 1 国外发展情况 早在 20 世 纪 40 年 代 , 卧式 千斤 顶就 已 经开 始 在国外的汽车 维修 部门使 用 1 , 但由 于当 时设计 和 千斤顶技术的研究现状与展望 升速度较快。其组 成为油 泵、 工作 油缸、 顶
7、举 臂、 承 力盘、 手柄、 侧 板 和 轮 子 ( 如 图 1) 。使 用 时 握 住 手 柄 , 借助四只轮子将千斤顶推入车下 , 待承力盘 对准 所顶部位后 , 即可上下掀动手柄 , 使液压油进入 工作 油缸 , 此时油缸活塞杆前伸 , 推动顶臂向上举升 而抬 起汽车。 陈燕 欧阳 加强 # 59 # 星减速机械和开式减速机构组成。整个系统 包括电 机、 减速机构、 升 降机 构、 轮 子机 构和机 座。升 降机 构的顶头丝杆靠近 顶头一 端设 有手动 扳手 位 , 轮子 机构设在机座底部。工作时利用自备长手把 千斤顶 推至车底 , 把千斤顶 插头插在汽车吸烟点火器上 , 遥 控操作使千
8、斤顶升 降 , 而操作 者无 需钻进 汽车 底进 行操作 , 因而自动化 程度高 , 安全、 可靠、 方便。 电动手动两用千斤顶采用特殊的拨叉装 置来实 现千斤顶电动与 手动 的转换。 整个系 统由 电机、 减 速箱、 上下举 臂、 定位 板和底 座组 成。电动 时 , 电机 转动 , 通过一组外 啮合 圆柱齿 轮减 速后带 动丝 杆转 动 , 从而实现千斤 顶的 顶起、 回落 过程 ( 此 过程 由电 机的正反转实现 ) 。手动时 , 用拨叉将小齿轮 拨离啮 合 , 从而实现电动与 手动的方便转换。 31 31 3 机械传动千斤顶和液压传 动千斤顶 根据传 动类型 的不同 , 可 分为机械
9、传动千 斤顶 和液压传动千斤顶。 31 31 2 图 1 电动千斤顶 、 手动千斤 顶和电 动手动两 用 螺旋千斤顶作为 一种传 统的 机械 式千斤 顶 ( 如 图 2) , 广泛应 用于 起重 、 运输、 装 卸、 安 装及 某些 特 殊的工艺操作。它通过齿轮传动 , 使螺 杆旋转 , 带动 套筒或举臂升降 , 从 而达 到起重 或顶 压的目 的。其 特点为 : 起重高度小 , 起重量大。 例如锥齿轮螺 旋千 斤顶 7 , 它打 破了 传统 的螺 旋式机械千斤顶采用螺杆作螺旋运动而螺母 固定的 传统方式。在工作时 , 手柄或手轮转动 , 通过 一对锥 齿轮传动 , 使螺 母作水 平转 动 ,
10、 带动 螺杆上 下移 动。 由于螺母在垂直方 向上受 底座 的定位 限制 , 因 此手 轮或者手柄始终在 垂直面 内旋 转 , 且旋转 中心 位置 不随螺杆上下而改变 , 从而保证了系统的稳定性。 直接传动式电动千斤顶也属于机械传动 式千斤 千斤顶 根据动力装置的不同 , 可分为电动千 斤顶、 手动 千斤顶和电动手动两用千斤顶。 手动千斤顶制造简单 , 价格低廉 , 但使用时 必须 用手不断操作才能升降套筒或举臂 , 所以 费时费力 , 使用不方便 ; 电动千斤顶相对提高了工作 效率 , 避免 了繁重的体力 劳动 , 为 司机创 造出 一种 方便、 高效、省力的修车环境和条件。因此现在用户大多
11、使 用遥 控电动或电动手动两用千斤顶。 遥控电动千斤顶可以实现一定距离内的遥 控操 作 5 。整个系统由电 机、 电 控装 置、 红 外 线接 收 器、 减 速箱、 螺旋传动离 合装置以 及机座 组 成。其 工 作 原理 为用 红外 线 发 射器 和 千斤 顶上 的接 收 装 置来 控 制千 斤顶上 的 电 机运 转。 电机 转动 , 通过一组外 啮合圆柱 齿轮 减速 后 带 动两 级 螺旋 传动机器上下运动 , 从而安 全迅 速地 将 车 辆或 重 物举 起。 另一种 遥 控 千 斤顶 的 减速装置有所不同 6 , 由行 图 2 图 3 1 1 电机 4 1 下举臂 2 1 上举臂 5 1
12、底座 3 1 传动螺杆 6 1 减速箱 # 60 # 现代机械 2002 年 第 4 期 顶 , 整个装置包括一具有传动螺杆的千斤 顶、 一 配备 减速齿轮箱的电 动马 达、 一套设 于传 动螺 杆上的 轴 承、 一由操作者操作的电源开关 8 , 其特征在于 电动 马达与千斤顶之 间设 置一 扭力释 除装 置 , 且它们 的 动力输出轴位于同一中心线上。它能够稳定、 安全、 迅速的将车辆或 重物 举起 , 尤其 可让 女士 单人使 用 与操作 , 可以作为各 种车 辆的修 车必 备工 具而随 车 携带 ( 图 3) 。 液压千斤顶是一种将密封在油缸中的液体 作为 介质 , 把液压能转换 为机
13、械能从 而将 重物 向上顶 起 的千斤顶 9 。它结构 简单 , 体积 小 , 重量 轻 , 举升 力 大 , 易于维修 , 但 同时 制造 精度要 求较 高 , 若出现 泄 漏现象将引起举升汽车的下降 , 保险系数 降低 , 使用 其举升时易受部位和地方的限制。 传统液压千斤顶由于手柄、 活塞、 油缸、 密封圈、 调节螺杆、 底座 和液压 油组 成。它利 用了 密闭容 器 中静止滚体的压力以同样大小向各个方向传递 的特 性。优点 : 输出推力大 ; 缺点 : 效率低。 对传统液压千斤顶作一些改造而成的新型 液压 千斤顶( 工作原理 见图 4) , 它 与传 动液 压千斤 顶 的不同之 处在于
14、 柱塞内 腔中还 设计了 一个空腔 A , 该空腔的截面积 与柱 塞的 截面积 相近 , 因 此柱塞 在 空行程段作快速上 升。而 与此同 时 , 柱塞 的下部 与 B 腔的工作容积扩 大 , 形成 真空。在 大气 压的作 用 下 , 油箱 5 中液体 推开 单向 阀 7 流 入缸 9 中。而 当 柱塞 10 的顶 部接 触 到载 荷后 , A 腔 内油 液压 力 升 高 , 液体推开单向阀 8, 分两路 同时进 入 A 腔 和缸 9 中 , 单向阀 7 被压 力油 关闭。此 时该千 斤顶 变成 传 统千斤顶 , 与传统千 斤顶 在克服 重物 做功 的效果 上 一样。 液压千斤 顶的技 术发展
15、 十分迅 速 , 目前已研 制 10 一种多功能液压千斤顶 , 它改用防倾单向阀 , 配用一 套可在缸体外上下 滑动离 合的 带钩复 合杠 杆 , 其结 构为短杆、 长杆及至 少一只圆环组成的活动销体 , 调 节杆头制有两面顶 尖 , 配备一 可套 杆顶的 弧形 角槽 顶头 , 能较圆满 地实现 全方 位定 心推顶、 系 索吊 拉、 安全拉拔内外圆轮盘、 高质无损弯管等多项功能 , 每 一项功能都显著超过原来的单项器具 , 分合自如 , 灵 巧多用 , 普通千 斤顶也 容易 回收 改造制 成 , 是机 械、 修理等有关行业普遍适用、 高效多能的轻便工具。 除此之外 , 还有 新型的折叠式液压千
16、斤顶 , 额定 起重量 1000kg, 托 盘高 度 135 385mm, 整机 重量 仅 71 5kg, 是轿 车、 吉 普 车、客 货 两 用 车 的通 用 维 护 工 具。其原材料主 要是钢 铁 , 由冲压 件、 金加 工件、 密 封圈等组装而成。 4 千斤顶技术展望 随着我 国汽车 工业的 快速发 展 , 汽 车随车 千斤 顶的要求也越来越高 ; 同时随着市场竞争的加剧 , 用 户要求的不断变化 , 将 迫使千 斤顶 的设计 质量 要不 断提高 , 以适应用户的需求。用户喜欢 的、 市 场需要 的千斤顶将不仅 要求重 量轻 , 携 带方便 , 外 形美 观 , 使用可靠 , 还会对千
17、斤顶的进一步自动化 , 甚 至智能 化都有所要求。 如何充 分利 用经济、 情 报、 技术、 生 产等各类原理知识 , 使千斤顶的设计工作真正优 化 ? 如何在设计过程中充分发挥设计人员的创造 性劳动 和集体智慧 , 提高产 品的使用价值及企业、 社 会的经 济效益 ? 如何在知识经济的时代充分利用各 种有利 因素 , 对资源进行 有效 整合等 等都 将是我 们面 临着 又必须解决的重要的问题。 所幸科技的进步 , 知识的更新 , 尤其是当 今计算 机技术发展的日新月异为千斤顶设计质量的 进一步 完善和提高 , 甚 至突 破提 供了有 力的 支持。如 充分 利用计算机资源 , 从系 统优化 的
18、角 度进行 设计 和价 值分析 , 可以大大缩 短产品设计周期 , 提高产 品质量 和技术性能 , 降 低成本 , 取 得显 著的 经济技 术效 益。 在设 计过程中 , 为了使 设计 更直观、 更 方便 , 不 仅可 以使用 AutoCAD 技术 辅助进 行设 计 , 还可 以结 合功 能强大的三 维造 型 软件 Pro/ ENGNEER 来进 行实 体 建模和分析 11 ; 而针对千斤顶 设计过程 中所需 要进 行的各种计算 , 可 以考 虑将有 限元 分析方 法应 用到 其元件和系统中 ; 将系 统优化 设计 和价值 分析 等现 图 4 11 活塞 61 截止阀 10 1 柱塞 21 泵
19、缸 31 单向阀 41 单向阀 51 油箱 71 单向阀 81 单向阀 91 柱塞缸 代设计方法运用到 千斤顶 的开 发当中 , 也 是今 后在 千斤顶的设计中 必须 考虑的 问题。总 之 , 从发 展的 观点看 , 我们应充分 利用计算机技术 ( 下转第 50 页 ) # 50 # 现代机械 2002 年 第 4 期 a = - 01 05RH = - 0 1 05 790 lim 解 : 由文献 1 中的表格、 线图及计算可得 : K A = 11 5 、 K V = 11 23 、 K FB= 11 35、 K F A= 11 1、 YFS = 41 03 、 YE B = 01 63、
20、 EH = 21 47、 ZE = 1891 8 、 ZEB= 01 76 41 1 齿根弯曲疲 劳强度的模糊可靠 度计算 ( 以小齿 轮为例 ) 将数据代入式 ( 4 ) 、 ( 5) 、 ( 6) 、 ( 10 ) 、 ( 11) 、 ( 13 ) 中 进行计算 : RF = 247N/ mm2 1 ) = - 391 5N/ mm2 RH = 01 8931 若不考虑模糊性 , 则 : Lx RH = ( ) = 01 8472 Sx 5 总结 由算例 可知 , 渐开 线齿轮 传动的模 糊可靠 度较 非模糊可靠度要大 , 这 是因为 考虑 了当应 力稍 大于 C R = 01 13 F
21、S RF = RF1 # CRF = 271 911N/ mm 1 ) 2 许用应力时 , 传动 仍在 一定程 度上 未发生 失效 所形 成的。反之 , 若不 考 虑模 糊 性 , 忽 略 了这 一 模糊 事 件 , 就体现不出从完 好到失效之间的过渡过程 , 也就 反映不出传动的 真实 可靠度。 因此 , 进行 传动 的模 糊可靠度设计 , 更能 进一步体现实际情况 , 可 靠度的 计算结果 , 更趋合理 。 这种模 糊可靠 度计算 方法 , 对其它 类机构 零件 的强度模糊可靠性设计计算同样适用。 参考文献 1 2 徐灏等 . 机械设 计手 册 ( 第 2 册 ) . 北 京 : 机械 工
22、业 出版 社 , 1991, 9. 徐灏等 . 机械设 计手 册 ( 第 3 册 ) . 北 京 : 机械 工业 出版 社 , 1991, 9. 3 汪培庄等 . 应用模糊 数学 . 北京 : 北京经济 学院出 版社 , 1989, 10. Sx 1 = 2 S2 R + S RF F lim1 = 271 9112+ 362 = 451 552 a = - 01 05 RF lim1 = - 01 05 640= 32N/ mm2 R F1 = 01 9989 若不考虑模糊性 , 则 : R F = ( 1 Lx Sx 1 ) = 01 9976 1 41 2 齿面接触疲劳强度的模糊可靠度计
23、算 将数据代入式 ( 7) 、 ( 8) 、 ( 10) 、 ( 11) 、 ( 13) 得 : RH = 669N/ mm2 1 C RH = C = 01 061 2 F S R = RH# CRH = 669 01 061= 401 809N/ mm2 H Lx = RH lim - RH = 790- 669= 121N/ mm 2 ( 上接第 60 页 ) 来促进千斤顶技术的进步 , 并合理运用高 科技、 前沿 知识使千斤顶技术更上一层楼。 市专利事务所 , 98233672. 1. 6 舒晋 , 张绍南 , 立国銮 , 彭丽凡 . 一种电动千斤 顶 . 广州专 利事务所 , 992
24、36180. X . 7 刘 平 安 . 锥 齿轮 螺 旋 千斤 顶 设计 . 机 械 设 计与 研 究 , 1996, ( 2) : 35 36. 8 黄承 梯 . 直接 传动式 电动千 斤顶 . 北京市 专利事 务所 , 99241854. 2. 9 李贤焱 . 液压传动及控制 . 重庆大学出版社 , 1993. 10 11 任海军 . 液 压千 斤 顶油 路系 统 的 改进 . 液 压 与气 动 , 1999, ( 3) : 15. 杜平安 . 建 立有 限 元模 型的 基 本 原则 . 机 械 与电 子 , 2001, ( 4) : 40 42. 参考文献 1 2 3 4 5 韩 凤 卿 . 卧式 千 斤 顶及 其 某些 设 计 问题 . 机 电 工 程 , 1990, ( 4) : 1 4. 张玲玲 . 充气千斤顶 . 国外机车车辆工艺 , 1998, ( 6) : 9. 张萍 . 液压千斤顶 . 国外机车车辆工艺 , 1999, ( 4) : 21. 徐网大 . 千斤顶 . 国外机车车辆工艺 , 1999, ( 2) ; 21. 钟书云 , 何础坚 , 詹欣纡 , 彭锡斌 . 电动遥控千斤顶 . 中山
