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千斤顶的原理西安市第三中学 谢晨日常生活中，我们发现有很多东西是不能轻易抬起来的，例如：汽车、建筑工地上几百公斤的钢板、港口码头搬运的大件货物仅靠人的力量是很难完成的这些大家伙的起重和搬运工作的。为了提高工作效率，人们发明了千斤顶，它既方便使用，又体积小，储存不占空间。可是我们只知道千斤顶的“力气”很大，但是它的具体结构是什么，是运用什么原理来发挥它的作用，有哪些种类的千斤顶，它们分别有什么特点，适用什么场合，对于这些问题我们都不是非常清楚，所以让我在这儿对千斤顶向大家做一个简单的介绍。一、千斤顶的种类千斤顶按其构造及工作原理的不同，通常分为机械式和液压式。机械式千斤顶最常见的是螺旋式，结构简单，起重量小，操作费力，一般只用于机械维修工作。而液压式千斤顶结构紧凑，工作平稳，有自锁作用，故使用广泛，但是有起重高度有限，起升速度慢缺点。二、千斤顶的工作原理1. 液压式千斤顶1.1 液压千斤顶主要运用的是“液压传动”原理。如图1，为“液压传动”的原理简化图。根据帕斯卡定律“平衡液体内某一点的液体压等值的传递到液体内各处”，即：P1=P2=P=F1/S1=F2/S2图1同样压强下，面积越大，则力越大。因此，我们给一个小的力就可以顶起非常重的物体。1.2 工作原理图图2液压千斤顶的工作原理如图2所示，大缸体3和大活塞4组成举升缸，杠杆手柄6、小缸体8、活塞7、单向阀5和9组成手动液压泵。当抬起手柄6，使小活塞7向上移动，活塞下腔密封容积增大形成局部真空时，单向阀9打开，油箱中的油在大气压力的作用下通过吸油管进入活塞下腔，完成一次吸油动作。当用力压下手柄时，活塞7下移，其下腔密封容积减小，油压升高，单向阀9关闭，单向阀5打开，油液进入举升缸下腔，驱动活塞4使重物G上升一段距离，完成一次压油动作。反复地抬、压手柄，就能使油液不断地被压入举升缸，使重物不断升高，达到起重的目的。如将放油阀2打开，活塞4可以在自重和外力的作用下实现回程。这就是液压千斤顶的工作过程。1.3 液压千斤顶的特点液压千斤顶是一种将密封在油缸中的液体作为介质，把液压能转换为机械能从而将重物向上顶起的千斤顶。它结构简单、体积小、重量轻、举升力大，易于维修，但同时制造精度要求较高,若出现泄漏现象将引起举升物体的下降,保险系数降低,在使用时易受操作环境的限制，而且效率较低。2. 螺旋式千斤顶2.1 螺旋式千斤顶的原理螺旋式千斤顶是通过螺旋传动来实现起重做东的。利用螺杆（丝杠）和螺母组成的螺旋副来实现传动要求的。它主要用于将回转运动转变为直线运动，同时传递运动和动力。按螺杆与螺母的相对运动方式，螺旋传动可以有以下四种运动方式：(a)螺母固定不动，螺杆转动并往复移动，这种结构以固定螺母为主要支承，结构简单，但占据空间大。常用于螺旋压力机、螺旋千斤顶等。如图（a）(a)(b)螺母转动，螺杆做直线移动，螺杆应设防转机构，螺母转动要设置轴承均使结构复杂，且螺杆行程占据尺寸故应用较少。如图（b）(b)(c)螺母旋转并沿直线移动，由于螺杆固定不动，因而二端支承结构较简单，但精度不高。有些钻床工作台采用了这种方式。如图（c）(c)(d)螺杆转动，螺母做直线运动，这种运动方式占据空间尺寸小，适用于长行程螺杆。螺杆两端的轴承和螺母防转机构使其结构较复杂。车床丝杠、刀架移动机构多采用这种运动方式。如图（d） (d)2.2 螺旋传动的计算在螺旋传动中，结构最简单应用最广泛的是滑动螺旋。为搞清楚不同的螺旋传动所具有的传动比和传动速度特点，通过计算可以清楚便得到结果。2.2.1 一般螺旋机构的计算一般螺旋机构当螺杆转角（rad）时，螺母轴向移动的位移L（mm）为: L=S/2 则式中S为螺旋线导程（mm）。如果螺杆的转速为n(r/min)时，则螺母移动速度v(mm/s)为:V=Sn/60 2.2.2 差动螺旋机构与复式螺旋机构的计算1-机架 2-螺杆 3-螺母 4-导向杆图3 差动螺旋机构图3的螺旋机构中，螺杆1上有A、B两段螺旋，A段螺旋导程为SA（mm），B段螺旋导程为SB（mm），两者旋向相同，则当螺杆转角（rad）时，螺母轴向移动的位移L（mm）为：L=（SA-SB）/2如果螺杆的转速为n(r/min)时，则螺母移动速度v(mm/s)为：L=（SA-SB）n/60由上式可知：当A、B两螺旋的导程SA、SB接近时，螺母可得到微小位移，这种螺旋机构称为差动螺旋机构（又称微动螺旋机构）。类似于，游标卡尺，它不同于米尺，游标卡尺可以精确到毫米，测量准确度比较高。而米尺只能精确到厘米，相比较游标卡尺测量精度比较差。对于精确度不一样的测量，我们可以采用不同的测量工具。所以，差动螺旋机构针对移动比较细微的物体。防止大范围移动物体而引起物体变形和损坏。如果两螺旋的旋向相反，则螺母轴向移动的位移L为：L=（SA-SB）/2移动速度为： V（SA+SB）n/60 这种螺旋机构称为复式螺旋机构。可见，复式螺旋机构，移动物体范围较大，且适合于快速靠近或离开的场合