„Домкраты”

Домкра́т (от нидерл. Dommekracht; нем. Daumkraft, Wagenwinde, Hebe-winde) – механизм для подъёма и опускания опирающегося на него груза (конструкций и оборудования), на небольшую высоту (200-500мм), а также для сдвигания или передвижения груза на незначительные расстояния, выверке конструкций при их установке.

Домкрат незаменим в тех случаях, когда нужно получить большое усилие, в основном используемое для поднятия грузов различных весовых категорий.

Интересные факты

Существует легенда, что домкрат в древности использовался в военных действиях в качестве инструмента, которым ломали ворота в осаждённый город. По этой причине конструкция домкрата была засекречена. Если верить легенде, конструкция домкрата была продана (один из первых случаев шпионажа, который известен истории). По другой версии, бродячий художник написал портрет дворянина, который опирался на домкрат. После чего художник воспроизвел рисунок и передал (или продал) его враждующей стороне.

Идея создания первого в мире автомобильного гидравлического подъёмника родилась случайно. Её автор — Питер Лунати, занимавшийся ремонтом автомобилей, во время посещения парикмахерской увидел, как мастер легко зафиксировал кресло на нужной высоте. Не прошло и года, как в 1925 году Лунати изготовил автомобильный платформенный подъёмник с центральной гидравлической стойкой, запитывающейся от гидроагрегата с ручным насосом.

Домкраты испытывают не реже одного раз в год.

Применение. Домкраты незаменимы:

▬ в быте автолюбителей и автомастерских,

▬ в работе складов и производств различных уровней.

В строительном производстве домкраты используются:

▬ при выполнении вспомогательных работ, на основных монтаж-

ных и ремонтных работах, когда надо поднять груз массой 1000 т

и более на небольшую высоту, обычно до 0,6÷0,6м;

▬ также для перемещения грузов по горизонтали и выверке конст-

рукций при их установке;

▬ домкрат может быть также составной частью строительных

машин и приспособлений.

Достоинства домкратов:

- имеют небольшой вес и легко переносятся с места на место;

Классификация домкратов. Домкраты различают:

а). По назначению:

●- выверочные - для небольших перемещений оборудования

(10-40мм) в проектное положение, которые выполняются

обычно винтовыми и реже гидравлическими;

● грузоподъемные - для значительных перемещений

оборудования (50-350мм);

б). По конструктивному исполнению (в зависимости от специфики примене-

ния – те, где в основном упор делается на механику, и в которых приме-

няются различные жидкости или сжатый воздух в качестве подъемной

силы):

а б в г д

Рис.1. Домкраты (по назначению):

а – реечный; б – винтовой; в – винтовой ромбовый;

г – гидравлический; д – пневматический.

■ реечные,

■ винтовые,

■ гидравлические.

■ пневматические;

Наиболее распространены: винтовые, реечные и гидравлические домкраты.

в). По мобильности:

◙ стационарный,

◙ переносной,

◙ передвижной.

а

б в

Рис.2. Домкраты (по мобильности):

а – стационарный; б – переносной; в – передвижной.

Общепринятые характеристики домкратов:

- грузоподъемность - характеризует максимально возможный вес поднимае-

мого 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 раз-

резе 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 переда-

точного числа - например, соотношение площади плунжера гидравлическо-

го 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, можно пристально рассмотреть все доступные типы домкратов.

Общее устройство домкратов.

Реечные домкраты

В основе такого устройства - вертикальная рейка с зубцами или, как показано на иллюстрации - отверстиями.

Рис.3. Реечный домкрат.

Подхват реечного домкрата перемещается в вертикальной плоскости либо с помощью качающегося рычага, либо вращающейся зубчатой шестерни - тогда вместо рычага у домкрата ручка вращения.

Реечные домкраты нашли свое применение главным образом в грузовом автотранспорте. Причин этому несколько - в первую очередь большая грузоподъемность и рабочий ход. Не последнее место занимает и высокий КПД устройства, достигающий 85%. Однако конструкция реечного домкрата несет и ряд недостатков, наиболее значимым из которых является размер домкрата - в багажнике легковой машины ему будет явно тесно.

Реечные домкраты в строительстве применяются для правки стальных конструкций, выверки колонн, подъёма грузов при погрузочно-разгрузочных, монтажных и ремонтных работах.

Рис.4. Приспособление для выверки колонн реечным домкратом.

Реечный домкрат состоит из стального корпуса, в направляющих которого перемещается односторонняя зубчатая рейка. В верхней части рейки расположена грузовая головка, а внизу - лапа для подъема низкорасположенных грузов. Для подъема и опускания рейки вращают рукоятку, которая с рейкой соединена системой шестерен. На высоте груз удерживается с помощью грузоподъемного тормоза, установленного на одной из шестерен. Реечными домкратами можно поднимать грузы массой до 10т на высоту до 0,4м. Реечный домкрат изготовляют грузоподъемностью до 3÷5т с высотой подъема 0,3-0,6м с ручным приводом.

Особенность домкратов реечных состоит в низком расположении подъемной площадки - 9см от пола, пошаговое опускание под нагрузкой. Данная конструкция домкратов реечных и их большой ход делают возможным применение их в качестве ручной лебедки - достаточно дополнить домкрат тросом либо цепью с крюками.

Рис.5. Реечный домкрат:

а – схема; б – конструкция: 1 – рукоятка; 2 – стальная зубчатая рейка;

3 – приводной вал; 4 – храповое колесо; 5 – собачка;

6 – зубчатая передача; 7 – вращающаяся головка;

в – грузоупорный тормоз: 3 – рукоятка; 5 - собачка; 9 – втулка

с винтовой нарезкой (закреплена шпонкой на приводном

валу механизма); 10 – храповое колесо (служащее

тормозным диском); 11 – фрикционные накладки.

Грузоупорный тормоз представляет собой комбинацию из храпового останова и дискового тормоза. На приводном валу механизма закреплена шпонкой втулка 9 с винтовой нарезкой, на которую навинчена рукоятка 3. Между заплечиками втулки и рукоятки свободно насажено храповое колесо 10, служащее тормозным диском. При вращении рукоятки в сторону подъёма груза она навинчивается на втулку и с помощью фрикционных накладок 11 зажимает храповое колесо между заплечиками втулки и рукоятки. Возникающая на рабочих поверхностях диска и заплечиков сила трения используется для передачи крутящего момента приводному валу 12, а собачка 5 свободно проскальзывает по зубьям вращающегося храпового колеса.

При прекращении подъёма собачка упирается в зубья храповика и удерживает груз. Для опускания груза рукоятку следует вращать в обратную сторону. В этом случае рукоятка , смещаясь по резьбе вправо, ослабляет зажатое храповое колесо и даёт возможность грузу опускаться, т.к. связь вала (через втулку и тормозные поверхности храпового колеса) с удерживающей собачкой прекращается. Как только скорость вращения вала под воздействием груза превысит скорость вращения рукоятки, последняя снова станет навинчиваться на втулку, зажмёт храповое колесо, восстановит связь с неподвижной собачкой, и опускание груза прекратится. Т.о. применение грузоупорного тормоза обеспечивает автоматическое стопорение груза при неподвижной рукоятке и ограничивает скорость его опускания при вращении рукоятки.

В корпусе домкрата перемещается стальная зубчатая рейка 2, на верхнем конце которой 7 установлена вращающаяся головка - подхват, а нижний конец загнут и образует лапу, что допускает захват груза на малой высоте. Грузоподъемность на лапе равна половине основной грузоподъемности домкрата. Рейка поднимается и опускается вращением рукоятки 1, которая связана с рейкой зубчатой передачей 6. На приводном валу 3 имеется храповое колесо 4, а на корпусе - собачка 5, которая, упираясь в зубья храпового колеса, препятствует опусканию рейки. Поднимать груз реечным домкратом с откинутой собачкой запрещается. Все реечные домкраты по правилам Госгортехнадзора Украины оборудуются устройствами, предотвращающими произвольное опускание груза. КПД реечных домкратов 0,6-0,8.

Рис.6. Домкрат реечный для подъёмки ж/д пути.

Таблица 1

Характеристики реечных домкратов

Модель	Грузоподъемность т	Высота подъема мм	Масса кг
Др-8 (Россия)	8,0	350	37,0
15-00 (Brano, Чехия)	5,0	360	22,0
Z23 (Brano, Чехия)	20,0	300	89,0
HVS3 (КНР)	3,0	330	20,0
HVS20 (КНР)	20,0	300	63,0
3/380 (Torin Jack, ША)	3,0	380	12,0
3/1350 (Torin Jack, США)	3,0	1350	15,0
Hi-Lift HL-484 (США)	2,11	946	12,6

Усилие, необходимое для подъёма груза

кг, (1)

где Q – вес поднимаемого груза, кг;

d_ш – диаметр начальной окружности ведущей шестерни, связанной

с рейкой, м;

r – длина плеча рукоятки, м;

i – передаточное число зубчатой передачи;

η – к.п.д. механизма домкрата, равный 0,80÷0,85 при непосредст-

венном зацеплении ведущей шестерни с рейкой и 0,65÷0,67 при

наличии промежуточных шестерён.

Винтовые домкраты

Принцип действия таких подъемных устройств известен человечеству еще со времен Архимеда. В частности с помощью архимедова винта поднимали воду. Винтовой домкрат использует тот же принцип - на винте шарнирно закреплено плечо подхвата, при вращении винта плечо перемещается по нему вверх или вниз, в зависимости от направления вращения.

Различают:

- вертикальные домкраты;

- горизонтальные (ромбовые) винтовые домкраты.

а б

Рис.7. Винтовые домкраты:

а - вертикальные; б – горизонтальный (ромбовый).

Вертикальный домкрат знаком нам как часть штатного ремонтного набора автомобиля ВАЗ - Г-образная штанга с ручкой сверху. Подхват такого домкрата был закреплен шарнирно и вставлялся в специальный паз в днище Жигулей. Несущими частями такого домкрата являются корпус и винт. В целом охарактеризовать такую конструкцию довольно сложно, тем более в прошлые годы ему практически не было альтернативы. Огромным минусом, безусловно, была необходимость крепления такого домкрата исключительно в предназначенном для этого месте. Место же это имело свойство забиваться грязью и всячески деформироваться. Поднять этим домкратом что либо отличное от классики автопрома или ту же классику, но в непредусмотренном конструкторами месте нельзя, так что вертикальный винтовой домкрат как то выпал из рынка устройств для подъема автомобилей.

Совсем другое дело - ромбовый винтовой домкрат. Именно такими домкратами комплектуются практически все современные автомобили. Действует он до смешного просто - фактически это струбцина, сжимающая два шарнирно закрепленных плеча. Излом и соответствующее противоположное движение пары плеч относительно друг друга и является собственно полезным действием домкрата.

Достоинство такой конструкции - малая высота подхвата, то есть машина с низким клиренсом и пробитым колесом может быть поднята таким домкратом без особых проблем.

Недостатки:

- наличие трущихся силовых сочленений. Поясню - шарнир, передвигающийся по винту, его резьба и резьба самого винта подвергаются значительным механическим нагрузкам. Степень подгонки пары шарнир-винт должна быть очень точной во избежание перекосов и заклинивания, что, в свою очередь, делает эту пару крайне чувствительной к посторонним частицам и предметам, а так же к наличию смазки.

- малый поднимаемый вес. Штатный домкрат чаще всего предназначен для поднятия груза весом до полутора тонн, весом больше этого можно сорвать резьбу винта или шарнира.

- если добавить сюда низкий (30-40%) КПД и значительное усилие на рукоятке, то станет понятно - большому весу ромбовый домкрат не товарищ.

- низкая устойчивость такого домкрата. Для его использования категорически необходимы колесные упоры, а сам автомобиль должен стоять на максимально горизонтальной поверхности. Кроме того, сама поверхность должна быть очень твердой иначе при малейшем перекосе установки домкрат сам себя укладывает набок, продавливая то, на чем он стоит гранями опоры.

Фаркопфы. По принципу винтовых домкратов устроены винтовые стяжки (фаркопфы) и распорные домкраты. Фаркопфы служат для изменения положения конструкции в процессе их установки в проектное положение, а распорные домкраты — для горизонтального перемещения грузов и конструкций на расстояние до 130 мм. В корпусе такого домкрата размещены два винта: один с левой, другой с правой резьбой. Винты выдвигаются вращением рукоятки. Отличительной особенностью распорных домкратов является одновременное выдвижение левого и правого винтов.

Талрепы (винтовые стяжки) обычно широко применяются для регулирования или натягивания проводов, тросов, распорок и т.п. Талрепы рассчитаны только на линейное (осевое) регулирование, натяжение или увязывание.

Рис.8. Талрепы.

Винтовой домкрат состоит из металлического корпуса, винта с грузовой головкой и рукоятки с трещоткой. Вверху корпуса находится гайка с нарезкой, по которой при вращении перемещается винт.

Рис.9. Принципиальная схема винтового домкрата:

1 – корпус; 2 – гайка; 3 – стальной винт; 4 – опорная рифлёная головка;

5 – рукоять с двухсторонней трещёткой.

а б

Рис.10. Винтовой домкрат:

а - вид с разрезом; б –рукоять с трещёткой; 1 – корпус; 2 – винт; 3 – головка; 4 – колесо с зубьями; 5 - ось; 6 – приводная рукоятка; 7 – двухсторонняя трещётка; 8 – гайка; 9 – кулачок; 10 – пружина.

Корпус домкрата в нижней части имеет опорную плиту(в некоторых конструкциях винтовых домкратов перемещающуюся в горизонтальном направлении при вращении винта, что облегчает точную установку домкрата под грузом).

Рис.11. Винтовой домкрат с плитой.

Винтовые грузоподъемные домкраты наиболее простые по конструкции. Домкрат состоит из корпуса 1 с закрепленной в нем бронзовой гайкой 8, в которую ввернут стальной или чугунный винт 2 с прямоугольной или трапецеидальной резьбой. На верхней части винта свободно установлена опорная рифленая головка 3, которая, упираясь в поднимаемый груз, остаётся во время вращения винта неподвижной относительно винта. Вращение винта 2 производится приводной рукояткой 6 с двусторонней трещоткой 7. В зависимости от положения трещотки, фиксируемой кулачком 9, осуществляют вращение винта 2 в одну или другую сторону, а следовательно, подъем или опускание оборудования.

На квадратной части винта 2 закрепляется колесо с зубьями 4. Рукоятка 6, свободно одетая на круглую часть винта, при возвратно-поступательных движениях цепляет концом собачки 7 за зубья колеса 4 и поворачивает колесо вместе с винтом. В зависимости от направления вращения винта собачку поворачивают на оси 5 в одно из крайних положений, где собачка удерживается стопором 9 с пружиной 10.

Окружное усилие Р, необходимое для вращения винта, нагруженного силой Q, определяется по формулам, известным из курса деталей машин

при подъёме груза, кг (2)

при опускании груза, кг (3)

где ρ – угол трения;

α – угол подъёма винтовой линии (в винтовых домкратах принима-

ется меньше угла трения: обычно 4÷6⁰).

Грузоподъемность винтовых домкратов составляет от 20 до 200кН. Применение винтовой пары с самотормозящейся резьбой обеспечивает удержание поднятого груза при коэффициенте полезного действия 0,3-0,4.

Таблица 2