Śruba rozporowa
Śruba rozporowa lub podnośnik śrubowy jest rodzajem podnośnika obsługiwanego przez obracanie śruby pociągowej . Jest powszechnie używany do podnoszenia średnich i ciężkich ciężarów, takich jak pojazdy; do podnoszenia i opuszczania stateczników poziomych samolotu; oraz jako regulowane podpory do dużych obciążeń, takich jak fundamenty domów. [ potrzebne źródło ]
Opis
Podnośnik śrubowy składa się z wytrzymałej pionowej śruby z zamontowaną na jej szczycie tabelą udźwigu, która wkręca się w gwintowany otwór w nieruchomej ramie nośnej z szeroką podstawą spoczywającą na podłożu. Obrotowy kołnierz na łbie wkrętu posiada otwory, w które wpasowuje się rękojeść, czyli metalowy pręt. Gdy uchwyt jest obracany zgodnie z ruchem wskazówek zegara, śruba wysuwa się dalej z podstawy, podnosząc ładunek spoczywający na stole obciążeniowym. Aby wytrzymać duże siły obciążenia, śruba jest zwykle formowana z gwintem Acme .
Zalety
Zaletą podnośników śrubowych w porównaniu z niektórymi innymi typami podnośników jest to, że są samoblokujące , co oznacza, że po usunięciu siły obrotowej działającej na śrubę pozostanie ona nieruchoma w miejscu, w którym została pozostawiona i nie będzie się obracać do tyłu, niezależnie od obciążenia wspiera. Dzięki temu są z natury bezpieczniejsze niż podnośniki hydrauliczne , które cofają się pod obciążeniem, jeśli siła działająca na siłownik hydrauliczny zostanie przypadkowo zwolniona.
Przewaga mechaniczna
Idealna mechaniczna zaleta podnośnika śrubowego, stosunek siły wywieranej przez podnośnik na ładunek do siły wejściowej działającej na dźwignię, z pominięciem tarcia, wynosi
Gdzie
- to siła wywierana przez podnośnik na ładunek.
- to siła obrotowa wywierana na uchwyt podnośnika
- to długość uchwytu podnośnika, od osi śruby do miejsca, w którym przykładana
- to skok .
Podnośnik śrubowy składa się z dwóch prostych maszyn połączonych szeregowo; długi uchwyt roboczy służy jako dźwignia , której siła wyjściowa obraca śrubę. Dzięki dłuższej rękojeści i drobniejszemu gwintowi zwiększa się przewaga mechaniczna. Jednak większość podnośników śrubowych ma duże tarcie, które zwiększa niezbędną siłę wejściową, więc rzeczywista przewaga mechaniczna wynosi często tylko 30% do 50% tej liczby.
Ograniczenia
Podnośniki śrubowe mają ograniczony udźwig. Zwiększenie obciążenia zwiększa tarcie w obrębie gwintu śruby. Gwint o drobnym skoku, który zwiększyłby zalety śruby, zmniejsza również prędkość, z jaką może działać podnośnik. Używanie dłuższej dźwigni roboczej szybko prowadzi do punktu, w którym dźwignia po prostu wygina się na swoim wewnętrznym końcu.
Podnośniki śrubowe zostały obecnie w dużej mierze zastąpione podnośnikami hydraulicznymi . Zostało to zachęcone w 1858 r., Kiedy podnośniki firmy Tangye do koncepcji prasy hydraulicznej Bramah zostały zastosowane do pomyślnego wodowania Brunela SS Great Eastern , po dwóch nieudanych próbach innymi środkami. Maksymalne korzyści mechaniczne możliwe dla podnośnika hydraulicznego nie są ograniczone ograniczeniami dotyczącymi podnośników śrubowych i mogą być znacznie większe. Po II wojnie światowej udoskonalenia szlifowania siłowników hydraulicznych i zastosowanie oringów uszczelki obniżyły cenę tanich podnośników hydraulicznych i stały się one powszechne w samochodach krajowych. Podnośniki śrubowe nadal służą do zastosowań o minimalnych kosztach, takich jak rzadko używane podnośniki do wymiany opon dostarczane z samochodami lub tam, gdzie ważna jest ich właściwość samoblokowania, na przykład w przypadku stabilizatorów poziomych w samolotach.
Aplikacje
Duży obszar styku ślizgowego między gwintami śrub oznacza, że śruby rozporowe mają wysokie tarcie i niską wydajność jako połączenia przenoszenia mocy, około 30–50%. Dlatego nie są często używane do ciągłej transmisji dużej mocy, ale częściej w przerywanych aplikacjach pozycjonowania.
W zastosowaniach wymagających dużych obciążeń, takich jak dźwigniki śrubowe, stosuje się gwint kwadratowy lub gwint podporowy , ponieważ ma on najniższe tarcie i zużycie.
Zastosowania przemysłowe i techniczne
W zastosowaniach technicznych, takich jak siłowniki , używany jest gwint Acme , chociaż ma on większe tarcie, ponieważ jest łatwy w produkcji, można zrekompensować zużycie, jest mocniejszy niż gwint kwadratowy o porównywalnej wielkości i zapewnia płynniejsze sprzęganie.
Śruba kulowa to bardziej zaawansowany typ śruby pociągowej , w której zastosowano nakrętkę kulową z recyrkulacją, aby zminimalizować tarcie i przedłużyć żywotność gwintów śrub. Profil gwintu takich śrub jest w przybliżeniu półkolisty (powszechnie profil „gotyckiego łuku”), aby prawidłowo pasował do kulek łożyska . Wadą tego typu śruby jest to, że nie jest samohamowna. Śruby kulowe są powszechne w napędzanych siłownikach śrubowych.
Lotnictwo
Śruby rozporowe są również szeroko stosowane w lotnictwie do podnoszenia i opuszczania stabilizatorów poziomych .
Awaria śruby napędowej w samolocie Jakowlew Jak-42 spowodowana wadami konstrukcyjnymi doprowadziła do katastrofy samolotu Aeroflot Flight 8641 w 1982 roku.
Awaria śruby napędowej w McDonnell Douglas MD-80 , wynikająca z braku smaru, doprowadziła do katastrofy samolotu Alaska Airlines Flight 261 w 2000 roku.
Zniszczenie śruby napędowej Boeinga 747-400BCF spowodowało katastrofę lotu National Airlines 102 w 2013 roku. Ten samolot właśnie opuścił lotnisko Bagram, kiedy pojazd opancerzony MRAP zerwał się i ześlizgnął przez tylną przegrodę, przecinając przewody hydrauliczne i, co najważniejsze, niszcząc śrubę napędową, przez co samolot staje się niekontrolowany.
Podnośniki maszynisty
Podnośnik mechanika to miniaturowy podnośnik śrubowy służący do podtrzymywania wystających części przedmiotu obrabianego lub do równoważenia sił zaciskania tego przedmiotu podczas operacji obróbki skrawaniem . Oprócz swoich rozmiarów często nie różnią się one wyglądem od podnośników śrubowych używanych do podnoszenia budynków z fundamentów. Podnośniki mechanika mogą być tak proste, jak gwintowana przekładka ze śrubą , która służy jako śruba rozporowa.
W złączach elektronicznych
Termin śruba rozporowa jest również używany w odniesieniu do śrub uwięzionych, które łączą ze sobą dwie części niektórych złączy elektrycznych i utrzymują je razem. Są one powszechnie spotykane w D-subminiaturowych , gdzie służą przede wszystkim do zapobiegania przypadkowemu rozłączeniu. W przypadku większych złączy, takich jak to pokazane, wkręty podnośnika pomagają również wyrównać złącza i przezwyciężyć duże siły tarcia związane z wkładaniem lub wyjmowaniem złącza. Po odkręceniu umożliwiają rozebranie połówek złącza. Wkręty rozporowe w złączach elektrycznych mogą mieć zwykłe łby śrub lub przedłużone łby zaprojektowane jako śruby skrzydełkowe .
Pomysł włączenia wkrętów do złączy elektrycznych nie był uważany za nowatorski w późnych latach pięćdziesiątych i wczesnych sześćdziesiątych. Niektóre patenty z tamtej epoki przedstawiają pary śrub rozporowych po przeciwnych stronach złącza wielostykowego. Inny pokazuje pojedynczą centralną śrubę rozporową. W tych patentach przypadkowo wspomina się o wyrażeniu „dźwignia śrubowa”, bez zgłaszania roszczeń do tego pomysłu.
Śruby z gniazdem mogą mieć gwinty męskie lub żeńskie, a w przypadku niektórych złączy rodzaje śrub oraz różne kołki ustalające mogą być mieszane, aby zapobiec podłączeniu niewłaściwego złącza do niewłaściwego gniazda.
Zobacz też
- Reynolds, Francis J., wyd. (1921). . Nowa encyklopedia Colliera . Nowy Jork: PF Collier & Son Company.