可變角度千斤頂的設計

摘要：普通式小型液壓千斤頂只能在垂直方向上頂升重物的，但能使其在斜面存在的情況下依然能發揮其作用，我們將普通的小型液壓千斤頂的頂部裝上可以支撐斜面的支撐架，并在底部加裝上可以進行微調的裝置，通過改變支撐面的角度的變化，從而對有一定傾斜角度的斜面進行小范圍的頂升。

關鍵詞：液壓千斤頂 頂升斜面 受力

千斤頂在車輛的故障維修起重中充當著重要的角色。其實，在地震等生命援救過程中千斤頂也起到十分重要的作用。但是普通式小型液壓千斤頂只能在垂直方向上頂升重物的，而對于斜面的頂升就有了一定的局限性。

因此，我們通過一系列的構思，從而對普通型的液壓千斤頂進行了局部的改裝，使其能夠在狹小的范圍內對雜亂較重的殘垣進行頂升，以使施救人員能夠在一個比較寬敞的空間里進行有效的施救工作。

1 系統設計方案

在千斤頂柱塞上部加上一個可以進行角度變化、大小相等對稱的支撐板。當支撐板上的連桿角度變化后，可以用下面的小支撐桿扣進連桿的牙塊，目的是為了在支撐板上升的過程中，保持穩定，并且使支撐板不能繞著連桿的柱銷進行旋轉，提高穩定性。將兩根支撐架設計成在千斤頂底面可以用螺紋進行微調變化角度的支撐架。支撐板是可以在一定的角度下進行轉位的，柱塞是可以旋轉的，因此支撐板是可以在多個角度下進行工作的。當受力大小和方向在額定要求下，整個系統就可以在摩擦自鎖的條件下進行工作。

2 理論設計計算

當支撐板兩邊都有負載時，對其進行受力分析（內力）：

當千斤頂處于工作狀態時，對其進行受力分析，則有：

F1′=cosα·F1......................1F1″=sinα·F1........................2F2′=cosβ·F2........................3

F2″=sinβ·F2.........................4

圖2：F為柱塞受到液壓油的支持力，F1，F2為外界物體對支撐板的壓力；并且要使千斤頂能夠正常使用，α，β范圍需在0°~90°之間。

式中F1\"和F2\"是根據F1和F2的大小以及角度的變化而變化的，由于千斤頂主要是在斜面支撐下進行工作的，是受壓的。

當兩個支撐板所受的壓力不等時，即便是在兩個支撐板間的各分力不平衡，但只要這些分力小于底座在地面上的最大靜摩擦力，那么千斤頂就可以處于穩定狀態。

由此，將千斤頂上部分的系統內力忽略，只考慮底座與地面間的摩擦因數。經查表得，碳鋼的靜摩擦因數一般在0.15-0.19之間，根據斜面和夾角的關系如圖3：

為使整個系統在一定條件下能夠滿足靜摩擦要求，則需要有以下關系：

μ≥tanθ………………5

而由自鎖條件可知，無論力F多大，只要φ≤φf， 則總有一個力Fr與之相平衡，系統是保持靜止的。

由上面的（5）式可得出斜面與水平面的夾角θ一般在9°~11°，由于角度太小，為了能夠使其有較大角度的變動，我們在支撐座的底部想辦法增大其摩擦系數（可以在底座加上一層橡膠，橡膠的摩擦系數在0.4~0.7之間），使其角度在10~40度之間進行活動。

當支撐板中只有一個受負載時，對其進行受力分析：

F1′=cosα·F1=F...............6

F1″=sinα·F1......................7

在此處，支撐板的受力方向需要有一定的要求，當其中一個支撐板支撐的位置在如圖（1）所示的支撐板1的位置時，對于整個機構來說受力是可以滿足一定的要求的。但是如果其中的一個支撐板的位置在如圖（1）示的支撐板2的位置時，在此處，千斤頂的單個支撐板受力是難點，對于此支撐板受力圖（5） 種情況受力的方向是有一定的限制的。

經過以上各步驟的計算和構思，我們對千斤頂進行了選取，其各種參數如下：

型號：RC3-125；升力：3T；行程：90(mm)；最低高度：160(mm)；

油缸外徑：60(mm)；壓力：40(Mpa)；重量：3(kg)。

3 總結

經過了一系列的設計及實體的制作，并進行實驗，可變角度千斤頂對有一定傾斜角度的斜面可進行小范圍的頂升。即對普通型的液壓千斤頂進行了局部的改裝，在千斤頂柱塞上部加上一個可以進行角度變化、大小相等對稱的支撐板，并將小支撐桿扣進連桿的牙塊，改變用螺紋進行微調變化角度的支撐架的設計是可行的。