Винтовой домкрат

Винтовой домкрат грузоподъемностью 2,5 тонны. Домкрат приводится в действие рычагом (лежит внизу слева), который вставляется в отверстия опоры.

Винтовой домкрат (англ. jackscrew) — грузоподъемный механизм, работающий по принципу передачи «винт — гайка», один из самых древних и самых распространённых сегодня типов домкратов. Винтовые домкраты обычно используются для развития небольшого толкающего или подъемного усилия в быту (автомобильный домкрат) или промышленности (линейный актуатор).

Деревянные домкраты прошлых веков (этнографический музей Елхово, Болгария)

Конструкция

Классический винтовой домкрат имеет в своей основе высокопрочный стержень с резьбой по всей длине. По стержню перемещается гайка, которая является опорой для перемещаемого груза. В случае с бытовым винтовым домкратом гайка приводится в движение мускульной силой пользователя (вращающие усилие на гайку передается через рычаг).

Типы винтовых домкратов

Винтовной ножничный (ромбовидный) домкрат.

Кроме классического винтового домкрата, существуют домкраты ножничного типа (также называемые ромбическими домкратами). Ромбический домкрат — наиболее распространённый тип винтового домкрата; именно такими домкратами комплектуются легковые автомобили. Преимущество ножничных винтовых домкратов в их легкости, компактности, удобстве использования и скорости работы.

Преимущество винтовых домкратов

Выигрыш в силе — определяющий фактор того, почему винтовой домкрат стал популярным инструментом и получил свое распространение. Для винтового домкрата суть выигрыша в силе заключается в выгодном отношении усилия оператора на рычаге домкрата и силы, которую этот домкрат развивает относительно поднимаемого груза.

Математически этот выигрыш описывается как

${\frac {F_{\text{подъема}}}{F_{\text{оператора}}}}={\frac {2\pi L}{S}}\,$

где

$F_{\text{подъема}}\,$ — сила которую домкрат должен развить для подъёма груза;

$F_{\text{оператора}}\,$ — вращающая сила, которую должен приложить оператор для того, чтобы домкрат развил силу $F_{\text{подъема}}\,$ ;

$L\,$ — длина рычага, при помощи которого оператор передает усилие на резьбу домкрата (длина считается от продольной оси резьбы домкрата);

$S\,$ — ход резьбы домкрата, то есть расстояние по резьбе, пройденное винтом за один полный оборот (360°);

Трение в данной формуле игнорируется, но на практике резьбовой механизм винтовых домкратов обнаруживает большое трение, которое соответственно увеличивает необходимое входное усилие, поэтому фактический выигрыш в силе у винтового домкрата составляет не более 50 % от расчетного, несмотря на то, что в современных винтовых домкратах используется специальная опорная резьба, имеющая минимальное трение.

Недостатки винтовых домкратов

Главный недостаток винтовых домкратов — ограниченность грузоподъемности. Этот недостаток связан с эффектом возрастания трения в резьбе домкрата вместе с ростом требуемой грузоподъемности, в результате чего выигрыш в силе для винтовой конструкции становится невыгодным. Различные улучшения, направленные на получение большего выигрыша в силе, также имеют свой предел.

Применение винтовых домкратов

Благодаря простой и надежной конструкции, винтовые домкраты широко применяются в различных сферах быта и промышленности. Самое распространенное сегодня применение винтовых домкратов — ручной подъём небольших грузов, когда домкрат приводится в действие мускульной силой оператора. Также винтовые домкраты широко применяются в качестве исполнительных устройств в различных бытовых и промышленных механизмах. Основной пример — это линейные приводы (актуаторы), которые конструкционно являются винтовыми домкратами с червячной или шестеренчатой передачей и широко применяются в современной механике и вариантов исполнения таких актуаторов — многие сотни (от устройств открытия ворот до механизмов перестановки стабилизаторов самолетов).

См. также

• Передача «винт — гайка»
• Грузоподъёмная машина