ВИНТОВОЙ ДОМКРАТ

Изобретение относится к силовым устройствам машиностроительных конструкций, используемым в качестве домкратов или линейных двигателей, в частности, может найти применение как силовой элемент в конструкциях аутригеров (выносных опор) для горизонтирования, повышения устойчивости и разгрузки ходовой части грузоподъемных машин или платформ с длительным режимом фиксации их положения.
Известна конструкция гидравлического домкрата, (SU 1694474 А2, 18.12.1989г.-2c.), содержащая корпус с размещенным в нем поршнем с полым штоком и механизм фиксации, выполненный в виде двухсоосных, связанных между собой винтовых пар равного шага с самотормозящейся и несамотормозящейся резьбами, дополнительный поршень, установленный в расточке гайки, с возможностью осевого перемещения относительно штока, причем гайка уплотнена относительно корпуса, а корпус снабжен подводящим и отводящим каналами, сообщенными с расточкой. В полом штоке установлена опора, которая взаимодействует с выходным элементом и имеет осевой люфт, величина которого меньше осевого люфта несамотормозящейся винтовой пары. Винт несамотормозящейся пары неподвижно укреплен в корпусе, а полый шток подвижно соединен посредством несамотормозящейся резьбы с этим винтом.
2 Данное устройство имеет ряд недостатков, а именно значительные габариты и открытую резьбу на корпусе, что затрудняет его использование в мобильных установках и в полевых условиях. Кроме того, как и всякому гидравлическому устройству, данному техническому решению присуща недостаточная надежность, связанная с наличием большого количества подвижных и неподвижных эластичных уплотнений, гибких шлангов, старением материалов уплотнений и рабочей жидкости, что может послужить причиной возникновения утечек, засорением гидравлических магистралей и выходом всей системы из строя.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к изобретению является техническое решение винтового домкрата по патенту RU 2268236 от 20.01.2006, принимаемое за прототип. Винтовой домкрат-прототип содержит корпус, на котором укреплены двигатель и двухскоростной редуктор со сцепной муфтой переключения скорости, содержит так же телескопически сопряженный с корпусом полый шток, шарнирно укреплений нижней своей частью на опорном башмаке. В верхней части полого штока укреплена гайка, сопрягающаяся с ходовым винтом, соединенным, в свою очередь, с выходным валом двухскоростного редуктора. Редуктор выполнен в виде дифференциально-планетарной передачи и двух червячных пар, червяки которых имеют возможность соединения с входным валом двухскоростного Редуктора. Первое центральное колесо дифференциально-планетарной передачи соединено с ходовым винтом, второе-с колесом второй червячной пары с возможностью вращения противоположно первому, а водило связано с колесом первой червячной пары. Червяк первой червячной пары установлен с возможностью осевого перемещения и соединен с полумуфтой сцепной муфты, вторая полумуфта которой установлена на входном валу двухскоростного редуктора. Данное техническое решение позволяет за счет снижения числа оборотов ходового винта, увеличить грузоподъемность без увеличения мощности двигателя. Как следует из описания и чертежа прототипа, наружная поверхность гайки имеет возможность перемещения, контактируя при этом своей внешней цилиндрической поверхностью с внутренней цилиндрической поверхностью телескопического участка корпуса, при этом обязательные технологические зазоры всех сопрягаемых подвижных деталей будут обеспечивать неизбежную чувствительность механической системы домкрата к радиальным нагрузкам, действующим на домкрат. Это будет выражаться в увеличении величины усилия трения в парах винт - гайка, наружная поверхность гайки - внутренняя поверхность телескопического участка корпуса. Указанный эффект приведет к неконтролируемому увеличению момента на валу приводного) электродвигателя, причем момент будет иметь гистерезисную характеристику. Данное обстоятельство затрудняет использование такой конструкции в следящих системах точного позиционирования, например, в аутригерах буровых или антенных платформ и является недостатком прототипа. Кроме того, регулярная радиальная нагрузка, имеющая место в большинстве реальных конструкций, обеспечит односторонний износ трущихся поверхностей, что может Иметь результатом заклинивание всего механизма.
Изобретение имеет своей целью усовершенствование конструкции винтового домкрата. При использовании изобретения достигаются следующие технические результаты:
1. Повышается коэффициент полезного действия винтового домкрата.
2. Уменьшается величина гистерезиса момента, приведенного к валу двигателя, при перемене направления движения домкрата под нагрузкой.
3. Обеспечивается надежная работа винтового домкрата в условиях радиальных нагрузок.
4. Повышается ресурс винтового домкрата.
5. Повышается точность относительного позиционирования опорного башмака и корпуса домкрата.
Сущность изобретения заключается в следующем: в винтовом домкрате, который включает в себя корпус, укрепленный на корпусе двигатель с редуктором, соединенный с выходным валом редуктора ходовой винт, полый шток, наружной своей поверхностью с зазором телескопически сопрягающийся с корпусом, нижняя часть полого штока через шарнир укреплена на опорном башмаке, а в верхней части полого штока выполнена внутренняя резьба, посредством которой полый шток сопрягается с ходовым винтом, профили поперечного сечения внутренней поверхности телескопического участка корпуса и телескопически сопрягающейся с нею наружной поверхности полого штока, выполнены в виде многоугольников, возможно со скругленными углами, причем наружная боковая поверхность полого штока, сопрягающаяся с корпусом, снабжена опорами качения.
Обозначенная сущность изобретения связана с заявленными техническими результатами следующим образом соответственно:
1. Применение опор качения уменьшает величину трения в механизме, что и обеспечивает увеличение его коэффициента полезного действия.
2. Применение опор качения уменьшает величину трения в механизме, следовательно, уменьшается и величина момента трения в механизме домкрата, приведенная к валу двигателя. Этот момент имеет гистерезисный характер и суммируется моментом сопротивления нагрузки, приведенным к валу двигателя. Уменьшение величины момента трения в механизме домкрата, приведенного к валу двигателя, обеспечивает уменьшение гистерезиса суммарного момента, приведенного к валу двигателя, при перемене направления движения домкрата под нагрузкой.
3. Радиальная нагрузка, вызываемая изгибными усилиями, при работе домкрата, например, в составе аутригера, будет восприниматься опорами качения, расположенными на наружной боковой поверхности полого штока, при этом исключается эффект «строганиям внутренней поверхности телескопического участка корпуса штоком, вследствие чего исключается повышенный износ и заклинивание механической системы домкрата под нагрузкой, имеющей значительную радиальную составляющую. Таким образом, обеспечивается надежная работа винтового домкрата в условиях радиальных нагрузок.
4. Уменьшение трения в механизме домкрата, его относительная нечувствительность к радиальным нагрузкам и изгибным усилиям, неизбежно возникающим в процессе эксплуатации, обеспечивают уменьшение износа трущихся поверхностей, стабильность конструкционных зазоров в подвижных соединениях, сохранение эксплуатационных характеристик в течение длительного времени, т.е. способствует увеличению ресурса устройства.
5. точность относительного позиционирования опорного башмака и корпуса домкрата повышается в связи с уменьшением величины гистерезиса момента, приведенного к валу двигателя, при перемене направления движения домкрата под нагрузкой (см. тех результат №2 по). Кроме того, этот технический результат обеспечивается уменьшением эксплуатационного износа подвижных соединений и стабильностью эксплуатационных характеристик устройства (см. тех результат №4)
На Фиг.1 изображен винтовой домкрат.
Винтовой домкрат (Фиг.1) включает в себя в себя корпус (1), укрепленный на корпусе двигатель (2) с редуктором (3), соединенный с выходным валом редуктора ходовой винт (4), полый шток (5), наружной своей поверхностью с зазором телескопически сопрягающийся с корпусом (1), нижняя часть полого штока через шарнир (6) укреплена на опорном башмаке (7), а в верхней части полого штока (5) выполнена внутренняя резьба, посредством которой полый шток сопрягается с ходовым винтом (4), профили поперечного сечения внутренней поверхности телескопического участка корпуса (1) и сопрягающейся с нею наружной поверхности полого штока (5), выполнены в виде многоугольников со скругленными углами, причем боковая поверхность полого штока (5), телескопически сопрягающаяся с корпусом (1), снабжена опорами качения (8).
Винтовой домкрат работает следующим образом. Вращающий момент от двигателя (2) через понижающий редуктор (3) передается на ходовой винт (4), который, вращаясь в резьбе полого штока (5), сообщает последнему поступательное движение. Профили поперечного сечения внутренней поверхности телескопического участка корпуса (1) и сопрягающейся с нею наружной поверхности полого штока (5), выполненные в виде многоугольников со скругленными углами препятствуют осевому вращению штока в шарнире (6). Полый шток (5), опираясь своей нижней частью через шарнир (6) на опорный башмак (7) передает усилие и движение на корпус (1), который связан с механической системой аутригера или другой механической конструкции. В том случае, если плоская опорная поверхность башмака (7) по каким-либо причинам оказывается неперпендикулярной оси домкрата, возникает изгибное усилие и поперечная сила в телескопическом сопряжении корпуса (1) и полого штока (5). Это усилие воспринимается опорами качения наружной боковой поверхности полого штока (5) и не приводит к значительному увеличению трения в этом сопряжении, что и обеспечивает всю совокупность заявленных технических результатов. В качестве профилей поперечного сечения внутренней поверхности телескопического участка корпуса (1) и сопрягающейся с нею наружной поверхности полого штока (5), наиболее рациональным, с точки зрения технологии, являются профили квадрата или прямоугольника со скругленными углами. Опорами качения могут служить ролики, в количестве достаточном для удерживания радиальной нагрузки полого штока (5). Для обеспечения плавности хода и плотности подвижного сопряжения корпуса (1) и полого штока (5), ролики могут быть укреплены в теле полого штока (5) с помощью подпружиненной постели (позиция не показана).