Введение

Механическое подъемное устройство, приводимое в действие вращением трапецеидального винта.

Винтовой домкрат – это тип домкрата, работающий за счет вращения трапецеидального винта. Он широко используется для подъема умеренно тяжелых и тяжелых грузов, таких как транспортные средства; для подъема и опускания горизонтальных стабилизаторов самолетов; а также в качестве регулируемых опор для тяжелых нагрузок, например, фундаментов зданий.

Описание

Винтовой домкрат состоит из мощного вертикального винта с нагрузочной платформой, установленной на его верхней части, который ввинчивается в резьбовое отверстие в стационарной опорной раме с широким основанием, опирающимся на землю. Вращающийся воротник на головке винта имеет отверстия, в которые вставляется рукоятка – металлический стержень. При вращении рукоятки по часовой стрелке винт выдвигается из основания, поднимая груз, расположенный на нагрузочной платформе. Для поддержки больших нагрузок винт обычно изготавливается с трапецеидальной резьбой (Acme).

Преимущества

Преимущество домкратов с винтовым приводом перед некоторыми другими типами домкратов заключается в их самоблокирующейся конструкции. Это означает, что при снятии вращающего усилия с винта, он останется неподвижным в текущем положении и не будет вращаться в обратную сторону, независимо от величины нагрузки. Это делает их более безопасными по сравнению, например, с гидравлическими домкратами, которые могут откатиться назад под нагрузкой при случайном снятии усилия с гидравлического цилиндра.

Ограничения

Винтовые домкраты имеют ограниченную грузоподъемность. Увеличение нагрузки повышает трение в винтовой резьбе. Резьба с мелким шагом, которая увеличила бы преимущество домкрата, также снижает скорость его работы. Использование более длинного рабочего рычага вскоре приводит к тому, что рычаг просто изгибается на внутреннем конце. Винтовые домкраты в значительной степени заменены гидравлическими домкратами. Это было стимулировано в 1858 году, когда домкраты компании Tangye, основанные на концепции гидравлического пресса Брама, были успешно использованы при спуске на воду корабля Брунеля, после двух неудачных попыток другими способами. Максимальное механическое преимущество, достижимое для гидравлического домкрата, не ограничено недостатками винтовых домкратов и может быть значительно выше. После Второй мировой войны усовершенствования в шлифовке гидравлических цилиндров и использование уплотнительных колец типа "O" снизили стоимость недорогих гидравлических домкратов, и они стали широко использоваться для обслуживания автомобилей. Винтовые домкраты по-прежнему применяются в задачах, где важна минимальная стоимость, например, в малоиспользуемых домкратах для замены шин, поставляемых с автомобилями, или там, где их свойство самоблокировки является важным, например, в горизонтальных стабилизаторах самолетов.

Приложения

Большая площадь скользящего контакта между витками резьбы означает, что домкраты с винтовым приводом обладают высоким трением и низкой эффективностью в качестве силовых передаточных механизмов, составляющей примерно 30–50%. Поэтому они редко используются для непрерывной передачи большой мощности, но чаще – в приложениях для прерывистого позиционирования. В задачах с высокими нагрузками, таких как винтовые домкраты, применяется трапецеидальная или упорная резьба, поскольку она обеспечивает минимальное трение и износ.

Промышленные и технические применения

В технических приложениях, таких как исполнительные механизмы, используется трапецеидальная резьба, хотя она имеет более высокое трение, поскольку её легко изготавливать, износ можно компенсировать, она прочнее аналогичной по размеру квадратной резьбы и обеспечивает более плавное зацепление. Шариковый винт – это более совершенный тип винта, использующий гайку с шариковой рециркуляцией для минимизации трения и увеличения срока службы резьбы. Профиль резьбы таких винтов приблизительно полукруглый (обычно профиль "готического свода"), чтобы обеспечить правильное взаимодействие с подшипниковыми шариками. Недостатком этого типа винта является отсутствие самоблокировки. Шариковые винты широко используются в силовых исполнительных механизмах с винтовым приводом.

Авиация

Винты домкратов также широко используются в системах самолетов для подъема и опускания горизонтальных стабилизаторов. Отказ винта домкрата на самолете Як-42 из-за дефектов конструкции привел к катастрофе рейса 8641 авиакомпании "Аэрофлот" в 1982 году. Отказ винта домкрата на McDonnell Douglas MD 80 из-за недостаточного технического обслуживания привел к крушению рейса 261 авиакомпании Alaska Airlines в 2000 году. Бронированный автомобиль MRAP, перевозившийся на борту рейса 102 Национальных авиалиний в 2013 году, грузового самолета Boeing 747-400BCF, сорвался сразу после взлета и пробил заднюю переборку. Бортовые самописцы и данные о полете были отключены, гидравлические линии были повреждены, и, что наиболее критично, винт домкрата привода горизонтального стабилизатора был разрушен, что сделало управление самолетом невозможным.

Машинистские куртки

Машинистский домкрат – это миниатюрный винтовой домкрат, используемый для поддержки выступающих частей заготовки или для балансировки прижимных усилий на этой заготовке во время механической обработки. За исключением размера, они часто выглядят неотличимо от винтовых домкратов, используемых для подъема зданий с их фундаментов. Машинистские домкраты могут быть устроены максимально просто – как резьбовая втулка с болтом, выполняющим роль винта домкрата.

В электронных разъемах

Термин "винты-сцепки" также используется для фиксирующих винтов, которые соединяют две части некоторых электрических разъемов и удерживают их соединенными. Они часто встречаются на D-субминиатюрных разъемах, где они в основном служат для предотвращения случайного отсоединения. На более крупных разъемах, таких как показанный на иллюстрации, винты-сцепки также помогают выровнять разъемы и преодолеть большие силы трения, возникающие при вставке или извлечении разъема. В отвинченном состоянии они позволяют разъединить половинки разъема. Винты-сцепки в электрических разъемах могут иметь обычные головки винтов или увеличенные головки, выполненные в виде винтов с накатанной головкой. Идея использования винтов-сцепок в электрических разъемах не считалась новой в конце 1950-х и начале 1960-х годов. Некоторые патенты того времени демонстрируют пары винтов-сцепок на противоположных сторонах многоконтактного разъема. Другой патент показывает один центральный винт-сцепку. В этих патентах фраза "винты-сцепки" упоминается попутно, без заявления прав на эту идею. Винты-сцепки могут иметь как наружную, так и внутреннюю резьбу, а на некоторых разъемах пол винтов, а также различные направляющие штифты могут быть смешаны, чтобы предотвратить подключение неправильного разъема к неправильному гнезду.