РЕГУЛИРУЕМЫЙ ДОМКРАТ
ADJUSTABLE JACK

Изобретение относится к машиностроению, в частности к гидроприводу, и может быть использовано в грузоподъемных механизмах с фиксацией грузов, в том числе длинномерных грузов, при отсутствии рабочего давления, а также в качестве зажимного устройства в технологической оснастке.
Известен домкрат, содержащий корпус, в котором размещен поршень, зафиксированный от проворота. В поршне подвижно установлен винт с несамотормозящейся резьбой, имеющий пяту, взаимодействующую для торможения с корпусом, а для растормаживания - с приводом, установленным под пятой и взаимодействующим с торцом винта. Домкрат снабжен дополнительным поршнем, охватывающим корпус снаружи и неподвижно укрепленным на штоке первого поршня сверху. При этом на дополнительном поршне подвижно установлен выходной элемент, в котором размещен пакет тарельчатых пружин, а винт подпружинен к корпусу пружиной сжатия [1].
Недостатками известного домкрата являются недостаточная точность фиксации выходного элемента - штока домкрата, большие продольные габариты и масса.
Известен наиболее близкий к заявляемому домкрат, принятый в качестве прототипа, в состав которого входят корпус, труба, шток с закрепленными на нем шаровой пятой, втулкой и гайкой, винт, тормоз, крышка. Шток установлен в трубе и соединен с винтом через гайку. Винт и гайка образуют несамотормозящуюся винтовую пару. Осевые усилия, возникающие на винте при работе домкрата, воспринимаются упорным подшипником на винте. На шлицевом конце винта установлена ступица, на которой закреплены подвижные диски тормоза, служащего для торможения винта. В состав тормоза кроме подвижных дисков входят неподвижные диски, установленные в корпусе. Подвижные и неподвижные диски сжимаются диском под усилием пружин, установленных в гнездах диска, который жестко соединен с поршнем. Для передачи крутящего момента от винта на вал командного прибора, обеспечивающего остановку штока домкрата в требуемых положениях, служит валик, смонтированный во втулке крышки домкрата. Для выпуска воздуха при заправке полостей домкрата рабочей жидкостью имеются пробки. Герметичность полостей домкрата обеспечивается уплотнительными кольцами [2, с.24..26].
Недостатком конструкции домкрата является невысокая точность фиксации выходного элемента - штока домкрата, с закрепленной на нем шаровой пятой.
Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение точности фиксации выходного элемента, а именно штока домкрата.
Решение поставленной технической задачи достигается тем, что регулируемый домкрат, содержащий корпус с установленной с одной стороны крышкой, тормозное устройство, размещенное в корпусе и состоящее из поршня, имеющего рабочую полость, и жестко связанного с ним подпружиненного относительно корпуса диска, взаимодействующего с неподвижными тормозными дисками, которые закреплены на корпусе, установленные в корпусе винт с упорным подшипником и шток с рабочими полостями с закрепленными на нем пятой, втулкой и гайкой, взаимодействующей с винтом с образованием несамотормозящейся пары «винт-гайка», ступицу, установленную на шлицевом конце винта с выполненными на ней подвижными тормозными дисками с возможностью их фиксированного контакта с неподвижными тормозными дисками, валик, смонтированный во втулке крышки корпуса и связанный с одной стороны с винтом, а с другой стороны - с валом командного прибора системы управления с обеспечением фиксации штока в требуемых положениях, а также штуцеры для подачи (слива) рабочей жидкости в рабочие полости поршня и штока, технологические штуцеры и выпускные пробки, согласно изобретению выполнен с управляемыми магнитожидкостными узлами повышения вязкого трения, образованными парой «винт-гайка» и упорным подшипником с использованием в них в качестве смазки магнитной жидкости, а система управления снабжена усилителем-преобразователем и подключенной к нему парой электромагнитных соленоидных катушек, одна из которых установлена на упорном подшипнике винта, а другая - на винте, при этом усилитель-преобразователь подключен к командному прибору системы управления.
Достижение технического результата становится возможным благодаря тому, что процесс торможения штока и его фиксация в требуемых положениях происходят не только благодаря работе тормоза, предусмотренного в конструкции домкрата, но и дополнительно за счет формирования в зоне сопрягаемых поверхностей трения пары «винт-гайка» и упорного подшипника магнитожидкостных узлов повышения вязкого трения, в которых в качестве смазки используется магнитная жидкость. При этом в указанных зонах создается магнитное поле, значение характеристик которого регулируется благодаря электромагнитным соленоидным катушкам, установленным в зоне магнитожидкостных узлов и работающим от сигналов командного прибора системы управления посредством усилителя-преобразователя. При работе домкрата в период торможения магнитная жидкость притягивается к сопряженным поверхностям трения пары «винт-гайка» и в упорном подшипнике, увеличивая тем самым трение в них. Это позволяет быстрее остановить перемещение штока домкрата и уменьшить погрешности при его фиксации в требуемом положении.
Изобретение поясняется чертежом, где изображен общий вид регулируемого домкрата в разрезе. На чертеже приведены следующие обозначения: А - отверстие для подачи и слива рабочей жидкости; КП - командный прибор системы управления; УП - усилитель-преобразователь.
Регулируемый домкрат содержит корпус 1, который технологически может быть выполнен из двух частей - собственно корпуса 1 и совмещенной с ним герметично трубы 2. Со стороны корпуса 1 установлена крышка 3, а внутри корпуса 1 размещено тормозное устройство (на чертеже не обозначено), которое состоит из поршня 4, имеющего рабочую полость 5, и жестко связанного с ним диска 6, подпружиненного посредством пружин 7 относительно корпуса домкрата. Пружины 7 закреплены в предусмотренных гнездах (на чертеже не показаны) диска 6. Для осуществления процесса торможения при работе домкрата предусмотрены неподвижные тормозные диски 8, закрепленные на корпусе 1. В трубе 2 домкрата установлены винт 9 с упорным подшипником 10 и шток 11, который имеет рабочие полости 12 и 13. На штоке 11 закреплены шаровая пята 14, втулка 15 и гайка 16, взаимодействующая с винтом 9 с образованием несамотормозящейся пары «винт 9-гайка 16». На шлицевом конце винта 9 установлена ступица 17 с выполненными на ней подвижными тормозными дисками 18 тормозного устройства с возможностью их фиксированного контакта в режиме торможения с неподвижными тормозными дисками 8 под действием пружин 7. Во втулке 19 крышки 3 корпуса 1 смонтирован валик 20, связанный с одной стороны с винтом 9, а с другой стороны - с валом (на чертеже не показан) командного прибора 21 системы 22 управления для обеспечения фиксации штока 11 в требуемых положениях. Для подачи (слива) рабочей жидкости в рабочие полости 5, 12 и 13 поршня 4 и штока 11 соответственно предусмотрены штуцеры 23 и 24, а также отверстие А. Для выпуска воздуха при заправке рабочих полостей 5, 12 и 13 имеются технологические выпускные пробки 25 и 26. Для отбора проб рабочей жидкости в гидроприводе имеются технологические штуцеры 27 и 28 на корпусе 1 и трубе 2 соответственно. Согласно изобретению домкрат выполнен с управляемыми магнитожидкостными узлами повышения вязкого трения, которые включают пару «винт 9-гайка 16» и упорный подшипник 10, в качестве смазки которых использована магнитная жидкость. Последняя может представлять собой кремнийорганическую суспензию ПЭС-5, характеристики которой приведены в таблице 1.1 на странице 8 в [3]. При этом система 22 управления снабжена усилителем-преобразователем 29 и подключенной к нему парой электромагнитных соленоидных катушек 30 и 31. Причем катушка 30 установлена на упорном подшипнике 10 винта 9, а катушка 31 - на винте 9. Усилитель-преобразователь 29 подключен к командному прибору 21 системы 22 управления.
Регулируемый домкрат работает следующим образом.
Для выдвижения штока 11 рабочая жидкость подается одновременно в рабочую полость 12 домкрата через отверстие А и полость 5 тормозного устройства через штуцер 23. Под давлением рабочей жидкости поршень 4 с диском 6 перемещается, сжимая пружины 7, при этом подвижные и неподвижные диски 8 и 18 соответственно расходятся, обеспечивая свободное вращение винта 9. Одновременно под действием давления рабочей жидкости, подаваемой через отверстие А в поршневую полость 12, начинает перемещаться шток 11, вытесняя рабочую жидкость через штуцер 24 из рабочей полости 13, при этом гайка 16 штока 11, перемещаясь по резьбе винта 9, вращает винт 9, валик 20, смонтированный во втулке 19 крышки 3 домкрата, и валик 20 передает крутящий момент от винта 9 на вал командного прибора 21 системы 22 управления, обеспечивающего остановку штока 11 домкрата в требуемых положениях. При прекращении подачи рабочей жидкости в рабочую полость 12 домкрата перемещение штока 11 прекращается, а рабочая полость 5 через штуцер 23 соединяется с линией слива, и поршень 4 усилием пружин 7 начинает перемещаться, вытесняя рабочую жидкость, неподвижные и подвижные тормозные диски 8 и 18 соответственно сжимаются диском 6, затормаживая винт 9. Одновременно с прекращением подачи рабочей жидкости в рабочую полость 12 домкрата и затормаживанием винта 9 командным прибором 21 системы 22 управления кратковременно (в течение 1..3 секунд) формируется сигнал управления, который усиливается и преобразуется в усилителе-преобразователе 29 системы 22 управления и подается в пару электромагнитных соленоидных катушек 30 и 31, которые создают магнитное поле, увеличивающее «эффективную» вязкость магнитной жидкости в соответствии с формулой (1) [3]:
где τ - напряжение, возникающее в жидкости при сдвиговом течении, ;
э
η(H) - коэффициент «эффективной» вязкости как функция напряженности магнитного поля, ;
- скорость сдвигового течения жидкости, .
Для достижения требуемого эффекта от увеличения «эффективной» вязкости магнитной жидкости потребуется кратковременное (до 1 секунды) создание магнитного поля напряженностью до 100..500 кА/м. Электромагнитные соленоидные катушки, создающие магнитные поля с такой напряженностью, имеют небольшие габариты и массу и могут запитываться от источников постоянного тока мощностью до 20..100 Вт. Увеличение «эффективной» вязкости магнитной жидкости, используемой в качестве смазки упорного подшипника 10 и наносимой на поверхность трения пары «винт 9-гайка 16», повышает сопротивление выдвижению выходного элемента - штока 11 с шаровой пятой 14, сокращая, таким образом, период торможения до полной остановки и обеспечивая при этом более точную его фиксацию. Для втягивания штока 11 рабочая жидкость подается в рабочую полость 13 домкрата через штуцер 24 и в рабочую полость 5 через штуцер 23, винт 9 растормаживается, как было описано выше, и под давлением рабочей жидкости в рабочей полости 13 шток 11 втягивается в трубу 2 домкрата, а рабочая жидкость из рабочей полости 12 вытесняется в линию слива через отверстие А. При прекращении подачи рабочей жидкости в рабочие полости 5 и 13 домкрата винт 9 затормаживается и прекращает перемещение штока 11. Одновременно с прекращением подачи рабочей жидкости в рабочую полость 13 домкрата и затормаживанием винта 9 командным прибором 21 системы 22 управления кратковременно (в течение 1..3 секунд) формируется сигнал управления, который усиливается и преобразуется в усилителе-преобразователе 29 системы 22 управления и подается в пару электромагнитных соленоидных катушек 30 и 31, которые создают магнитное поле, увеличивающее в соответствии с формулой (1) «эффективную» вязкость магнитной жидкости [3], используемой в качестве смазки упорного подшипника 10 и нанесенной на поверхность трения пары «винт 9-гайка 16», и сопротивление выдвижению выходного элемента - штока 11 с шаровой пятой 14, сокращая, таким образом, период торможения до полной остановки и обеспечивая при этом более точную его фиксацию. Винт 9 в заторможенном состоянии не позволяет перемещаться штоку 11 даже при наличии осевого усилия, приложенного к штоку 11, и отсутствии рабочей жидкости в рабочих полостях домкрата.
Таким образом, изобретение позволяет повысить точность фиксации выходного элемента - штока домкрата.
Источники информации
1. Патент РФ №2311337, МПК B66F 1/08, B66F 3/24. Домкрат/ Евсин Е.А., Фридьев М.Я., Симанова И.М. Заявка №2006123597/11, 03.07.2006, опубл. 03.07.2006.
2. Гидропривод 15Г151. Техническое описание. - М.: ЦНИИ информации, 1987 г. - С.24-26, с.81, рис.10 (прототип).
3. Управляемые магнитожидкостные виброизоляторы / Рулев С.В., Савостьянов A.M., Самсонов В.Н., Шмырин Г.К. Под общей редакцией Шмырина Г.К. - М.: МО, 1988 г. - С.9.