一种电动可调式千斤顶的制作方法

本发明涉及一种可调式千斤顶，属于起重装置领域。

背景技术：

现有技术中，广泛应用于顶升、调整设备的起重装置是电动剪式千斤顶。传统的电动剪式千斤顶一般由顶头、一对上举臂、一对下托臂、底座和动力传输组件组成，其中动力传输组件主要包括电机、电机安装板和丝杠，而上举臂与下托臂都被设计成直杆形状；一对上举臂和一对下托臂通过前、后销轴连接，上举臂的关节处安装有顶头组件，下托臂的关节处安装有底座，丝杠穿越前、后销轴，穿越处的前销轴和丝杠之间螺纹连接，丝杠的后端连接电机的输出轴。使用时由电机驱动丝杠旋转，旋转的丝杠将带动前、后销轴在丝杠的轴线方向上作轴向运动，如此则上举臂和下托臂在前销轴的作用下绕前、后销轴屈张，以实现对物体的升降。该方法存在以下问题：由于传统剪式千斤顶的上举臂和下托臂都被设计成固定的直杆形状，在上举臂与下托臂不崩断的前提下，剪式千斤顶的顶升能力取决于千斤顶上电机所能提供给丝杠的扭矩大小，在剪式千斤顶的应用过程中，当需要顶升大质量物体时，便要求电机提供更多的扭矩来增大顶升力，但由于电机所能提供的扭矩范围都是固定的，此时千斤顶所需要的扭矩时常会超出电机所能提供的最大扭矩，从而导致千斤顶上的电机不能满足顶升需要，出于安全考虑，工作人员往往需要另外购置新的千斤顶，从而造成经济上的浪费；当千斤顶处于狭窄的工作环境，需要将重物从低矮的位置顶升时，比起一般情况，千斤顶要求电机输出更多的扭矩以增大顶升力。传统的剪式千斤顶，由于其自带电机所能提供的扭矩限制，往往不能满足顶升需求，这就大大降低了千斤顶的顶升范围，使千斤顶不能适应狭窄的工作环境；传统的剪式千斤顶仅仅安装有一个丝杠螺母，在剪式千斤顶的工作过程中，千斤顶的上举臂与下托臂同时对丝杠螺母和电机安装板产生横向推力，丝杠螺母轴向移动将横向力传递给丝杠，由于电机安装板与丝杆的位置固定，此时电机安装板亦受到丝杠的横向拉力，来自丝杠的横向拉力与重物传递给电机安装板的推力共同作用，使二者相接处的摩擦力大大增加，这就导致千斤顶在顶升重物时需要额外的扭矩来克服摩擦力，从而要求电机输出更多的扭矩。

中国专利cn200610050473.8公开了一种结构优化的新型剪式千斤顶，包括两个左右对称于中心线的托举组件、提升平台、底座、传动螺杆和减速电机，传动螺杆与减速电机的输出轴连接，上举臂的上端铰接有上举副臂，下托臂的下端铰接有下托副臂，上举副臂与传动螺杆之间的夹角大于上举臂与传动螺杆之间的夹角，下托副臂与传动螺杆之间的夹角大于下托臂与传动螺杆之间的夹角。上举臂上设有上举副臂的旋转限位机构，下托臂上设有下托副臂的旋转限位机构。相比于传统的电动剪式千斤顶，其上举副臂、下托副臂与传动螺杆之间可产生角度较大的夹角，加长了起顶阶段的力臂，使得在起顶阶段施加在传动螺杆上的转矩不需要很大，减速电机就可以做得小一些，从而使得整个千斤顶的重量和体积大大减小。此结构相对于传统的千斤顶性能有所提高，但存在以下问题：在上举副臂、下托副臂被各自的旋转限位机构限位后，上举副臂与上举臂之间、下托臂与下托副臂之间的角度被锁死，整个托举组件被固定，当千斤顶所需要的扭矩仍旧超出电机所能提供的扭矩范围时，无法通过调节上举臂与上举副臂之间、下托臂与下托副臂之间的角度来继续降低千斤顶的扭矩需求，从而限制了千斤顶顶升能力的进一步提升；此发明只安装有一个丝杠螺母，工作时，电机安装板与丝杠之间产生摩擦，要求电机输出更多扭矩来克服摩擦力。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术中存在不足，提供一种可调式千斤顶。

本发明是通过以下技术方案实现上述技术目的的。

一种电动可调式千斤顶包括顶板、托举组件、自动卡锁组件、动力传输组件与底座板，每组托举组件包括两条轴对称布置的运动支链，所述运动支链包括上举副臂与上托臂，所述顶板设置在所述上举副臂的端部，所述运动支链还包括下举副臂与下托臂，所述底座板设置在下举副臂的端部，上托臂与下托臂转动连接，所述动力传输组件设置于所述上托臂与下托臂的连接位置，其特征在于，所述托举组件设置为关于顶板对称布置，并且两组托举组件结构相同；所述上举副臂与上托臂通过所述自动卡锁组件连接，所述下举副臂与下托臂通过自动卡锁组件连接，所述自动卡锁组件具有打开与锁紧状态，当自动卡索组件处于打开状态时，与其相连两臂的夹角能够调整，当自动卡索组件处于锁紧状态时，与其相连两臂的夹角固定。

进一步的，上举副臂与顶板连接的一端设置有齿轮端面，所述上举副臂与上托臂连接的一端设有凹部，所述下举副臂与底座板连接的一端设置有齿轮端面，所述下举副臂与下托臂连接的一端设有凹部，所述上举副臂与下举副臂的凹部内进一步设有齿轮座安装部。

进一步的，所述上托臂与上举副臂连接的一端设有凹部，所述下托臂与下举副臂连接的一端设有凹部，所述上托臂与下托臂的凹部内设有内齿轮面。

进一步的，所述上举副臂与下举副臂的结构相同，所述上托臂与下托臂的结构相同。

进一步的，所述自动卡锁组件包括传动齿轮、齿轮座与铰接轴，所述齿轮座固定安装在齿轮座安装部内，所述齿轮座沿面向内齿轮面的方向设置有牙型齿面；所述传动齿轮的外齿面与内齿轮面啮合，所述传动齿轮沿面向齿轮座安装部的方向设有牙型齿面，所述齿轮座与传动齿轮通过牙型齿面啮合连接；所述铰接轴穿过传动齿轮、齿轮座的中心安装孔，并且所述铰接轴的台阶面与传动齿轮抵接，当铰接轴受到轴向外力朝向内齿轮面平移时，铰接轴能够推动所述传动齿轮与齿轮座分离，此时能够调整自动卡锁组件相连两臂的夹角。

进一步的，所述自动卡锁组件还包括弹性件，所述弹性件抵接传动齿轮的端面，所述弹性件的弹性力与轴向外力方向相反，当铰接轴没有收到外力作用时，弹性件保持传动齿轮与齿轮座啮合。

进一步的，所述自动卡锁组件还包括安装端盖，所述安装端盖固定安装在上举副臂与下举副臂与凹部相反的平面，安装端盖沿铰接轴的轴向向外设有按钮安装部，所述按钮安装部为圆柱形凸台，所述按钮安装部的端面设有端盖。

进一步的，所述自动卡锁组件还包括按钮开关，所述按钮开关包括金属按钮、按钮弹簧与曲形钩，所述曲形钩的端部外平面与所述金属按钮固定连接，所述曲形钩的端部内平面设有凸起，所述按钮弹簧卡接固定在曲形钩的凸起上；曲形钩从端部向钩体延伸的连接杆上设有一凹进，所述凹进设置于端部平面与钩体的中间位置；按钮安装部的端部圆周面设有金属按钮定位孔，所述金属按钮凸出于端盖圆周面；按钮安装部的内壁面进一步设置有凸起，所述凸起与连接杆的凹进配合抵接，所述铰接轴朝向安装端盖的端部设置有卡槽，所述卡槽能够与曲形钩的构体卡合，所述构体为与铰接轴卡槽相配的曲面构体；当铰接轴受轴向外力作用并克服弹性件的弹性力轴向移动时，铰接轴端部向按钮开关平移，直至铰接轴的卡槽与曲形钩卡接以实现铰接轴的轴向位置固定；当撤去轴向外力时，按压金属按钮，所述曲形钩张开并与铰接轴的卡槽脱开，所述铰接轴在弹性件弹性力的作用下复位

进一步的，所述动力传输组件包括电机、电机螺母、端部螺母与丝杠，所述电机螺母与端部螺母固定安装于上托臂与下托臂的连接位置，所述丝杠设置有旋向相反的螺纹段，电机螺母与端部螺母分别与其旋向对应的丝杠的螺纹段螺旋连接；与电机螺母相近的丝杠的一端连接有电机，当所述电机开启时，电机驱动丝杠旋转，所述丝杠能够使得电机螺母与端部螺母相互靠近或远离，从而实现顶板的上升或下降。

进一步的，上托臂通过销轴与下托臂转动连接，所述销轴上固定有螺母安装座，所述电机螺母与端部螺母分别固定安装在螺母安装座内，其中，安装有电机螺母的螺母安装座上同时设有电机安装板，所述电机安装板上固定连接电机。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：(1)降低自身扭矩需求：比起传统剪式千斤顶直杆形状的托举组件，这种具有折弯姿态的托举组件在将同一物体顶升至相同高度时，所需电机输出的扭矩更小，从而在一定的顶升行程内降低了千斤顶对扭矩的要求；本发明所用丝杠为两端旋向相反的丝杠，丝杠两端分别配一个与之旋向相同的丝杠螺母；工作时，丝杠螺母与丝杠螺母产生的沿丝杠的轴向力方向相反，相互抵消；而现有千斤顶则是普遍安装一个丝杠螺母，没有安装丝杠螺母的一端则会产生很大的轴向力进而带来很大的摩擦力，这种摩擦力需要通过更大扭矩的电机来克服。本发明则避免了沿丝杠轴向摩擦力产生，从而进一步减小了千斤顶所用电机的扭矩需求，与此同时，丝杠旋转一周，则前进两个导程，提升了千斤顶的上升速度。

(2)顶升能力可以灵活调节：在千斤顶工作前，由于本发明的上举副臂与上举臂之间、下托副臂与下托臂之间的角度可以根据需要自由调节，当千斤顶的扭矩需求仍旧超出电机所能提供的扭矩范围时，只需利用自动卡锁组件，灵活改变上举副臂与上举臂之间、下托副臂与下托臂之间的角度，即灵活改变托举组件整体的折弯姿态，便可进一步降低千斤顶的扭矩需求，进而提升千斤顶的顶升能力；

(3)适应狭窄工作环境：当剪式千斤顶处于狭窄的工作环境，需要将物体从低矮的位置顶升起来时，往往需要电机提供更多的扭矩来增大顶升力，传统的做法是立即更换新的顶升能力更强的千斤顶，而如果运用本发明，工作人员只需将托举组件调整至理想姿态，降低千斤顶对电机输出扭矩的要求，便可临时提高千斤顶的顶升能力，从而使千斤顶适应更加狭窄的工作环境，同时大大拓展了千斤顶的顶升范围。

附图说明

图1为本发明的右视结构示意图；

图2为本发明的左视结构示意图；

图3为本发明的结构剖切示意图；

图4为本发明的局部放大图；

图5为本发明的自动卡锁组件爆炸图；

图6为本发明的上举副臂结构示意图；

图7为本发明的上托臂结构示意图；

图8为与本发明相关的现有技术；

图9为本发明与现有技术相对比的力矩折线示意图。

附图标记说明如下：

1-顶头组件，1.1-顶板，1.2-顶头销轴，1.3-顶头轴套，2-托举组件，2.1-运动支链，2.2-上举副臂，2.3-上托臂，2.4-下托副臂，2.5-下托臂，2.6-旋转轴，220-齿轮端部，221-凹陷部，222-齿轮座安装部，231-凹陷部，232-内齿轮面，3-自动卡锁组件，3.6-传动齿轮、3.8-齿轮座，3.9-铰接轴，330-凸起，331-凹进，350-按钮安装部，351-凸起，390-卡槽，4-动力传输组件包括电机，4.1-电机，4.2-电机安装板，4.3-电机螺母，4.4-端部螺母，4.5-丝杠、430-电机螺母安装座，440-端部螺母安装座，5.1-底座板，5.2-底座销轴，5.3-底座轴套。

具体实施方式

下面详细讨论实施例的实施和使用。然而，应当理解，所讨论的具体实施例仅仅示范性地说明实施和使用本发明的特定方式，而非限制本发明的范围。在描述时各个部件的结构位置例如上、下、顶部、底部等方向的表述不是绝对的，而是相对的。当各个部件如图中所示布置时，这些方向表述是恰当的，但图中各个部件的位置改变时，这些方向表述也相应改变。

如图1-2所示，一种承载范围可调的电动剪式千斤顶，其结构包括：顶头组件1、托举组件2、自动卡锁组件3、动力传输组件4、底座组件5。

如图1所示，顶头组件1主要包括顶板1.1、顶头销轴1.2和顶头轴套1.3。顶板1.1包括举顶平台与侧壁，在举顶平台的两侧壁分别开有两个对称的圆孔。两个顶头销轴1.2均为光轴，轴部靠近两端的位置加工有锁簧夹槽，顶头轴套1.3为一空心圆柱。顶头销轴1.2插入至顶板1.1两侧的圆孔中穿过顶板1.1的两侧壁。顶头销轴1.2两端的凹槽伸出顶板1.1侧壁的外壁面，四个锁簧卡在顶头销轴1.2两端的锁簧夹槽上。锁簧具有弹性力，其直径可以扩展以适应顶头销轴1.2的尺寸，锁簧插入顶头销轴1.2后被撑开，直至固定卡合在顶头销轴1.2的夹槽上，锁簧回复原始形状，锁簧的外径大于圆孔的孔径从而能够保证顶头销轴1.2不会从顶板1.1中滑脱。

托举组件2为包含运动支链的连杆机构，本发明中的两组托举组件2，托举组件2通过顶头销轴1.2与顶头组件1转动连接。顶头销轴1.2上还套接有顶头轴套，顶头轴套1.3将两组对称设置的托举组件2隔开，同时顶头轴套1.3的长度设定为使托举组件2紧贴顶板1.1的侧壁固定，从而避免千斤顶作业时发生因不必要的振动或移位。

由图1或图2所示，每组托举组件2由两条结构相同的运动支链组成，每条运动支链2.1包括上举副臂2.2、上托臂2.3、下举副臂2.4、下托臂2.5，其中，上举副臂2.2与下举副臂2.4结构相同，上托臂2.3与下托臂2.5的结构相同。由图6-图7所示，上举副臂2.2与可转动的连接上托臂2.3，上托臂2.3与下举副臂2.4转动连接，下举副臂2.4转动连接下托臂2.5，托臂与副臂的形状为扁平的长直杆。上举副臂2.2与顶板连接的端部为齿轮端部220，托举组件2的两条运动支链通过该齿轮端部220啮合连接，上举副臂2.2与上托臂2.3连接的端部形状优选为半圆形，并且该端部设有凹陷部221。上托臂2.3与上举副臂2.2连接的端部同样设有凹陷部231，该端部外形也同样优选为圆弧形，上举副臂2.2的凹陷部221与上托臂2.3的凹陷部231相对匹配安装连接。通过圆弧形的设置，托臂与副臂的端部均能够在对应设置的凹陷部内灵活转动而不发生干涉阻碍相对运动。而上托臂2.3与下托臂2.5连接端的形状同样优选为圆弧形，并且该圆弧形端部设置有通孔，上托臂2.3的开有通孔的圆弧端部优选为通过转动轴实现与下托臂2.5开有通孔的圆弧端部转动连接。

如图1-2所示，上举副臂2.2与上托臂2.3的连接处、下举副臂2.4与下托臂2.5的连接处都设置有自动卡锁组件3。如图6-7所示，上举副臂2.2的凹陷部221平面设有齿轮座安装部222，下举副臂凹陷部231的平面设有内齿轮面232。如图3-4所示，自动卡锁组件3包括传动齿轮3.6、齿轮座3.8与铰接轴3.9。齿轮座3.8通过螺钉固定安装在齿轮座安装部内，所述齿轮座沿面向内齿轮面232的方向设置有牙型齿面。传动齿轮3.6的外齿面与内齿轮面232啮合，传动齿轮3.6沿面向齿轮座安装部的方向设有牙型齿面，齿轮座3.8与传动齿轮3.6通过牙型齿面啮合连接。铰接轴3.9穿过传动齿轮3.6、齿轮座3.8的中心安装孔，并且铰接轴3.9的台阶面与传动齿轮3.6抵接。当铰接轴受到轴向外力朝向内齿轮面平移时，铰接轴3.6能够推动传动齿轮3.6与齿轮座3.8分离，此时能够灵活调整自动卡锁组件相连两臂的夹角。如图5所示，传动齿轮3.6上与牙型齿面相对的端面抵接有弹性件，该弹性件的弹性力与轴向外力方向相反，当铰接轴没有收到外力作用时，弹性件保持传动齿轮与齿轮座啮合。上托臂2.3上与上举副臂2.2连接的端部连接有安装端盖3.5。安装端盖3.5固定安装在上托臂与下托臂的与凹陷部相反的外平面，该安装端盖为圆盘形。安装端盖沿铰接轴的轴向向外设有按钮安装部，所述按钮安装部为圆柱形凸台，所述按钮安装部的端面设有端盖3.1。

如图5所示，按钮开关包括金属按钮3.2、按钮弹簧3.4与曲形钩3.3。曲形钩3.3的端部外平面与金属按钮3.2固定连接，曲形钩3.3的端部内平面设有凸起330，所述按钮弹簧3.4卡接固定在曲形钩的凸起330上。曲形钩3.3从端部向钩体332延伸的连接杆上设有一凹进331，所述凹进331设置于端部平面与钩体的中间位置。按钮安装部的端部圆周面设有金属按钮定位孔，金属按钮3.2凸出于按钮安装部350的圆周面。如图4所示，按钮安装部350的内壁面进一步设置有凸起351，所述凸起351与连接杆的凹进331配合抵接。铰接轴朝向安装端盖3.5的端部设置有卡槽390，卡槽390能够与曲形钩的构体332卡合。构体332优选为为与铰接轴3.9的卡槽390相配的圆周曲面构体。

当铰接轴3.9受轴向外力作用并克服弹性件3.7的弹性力轴向移动时，铰接轴3.9端部向按钮开关平移，铰接轴3.9的卡槽与钩体332相接触，钩体332沿着铰接轴3.9的端部被撑开，此时，凹进331与凸起351类似杠杆作用，曲形钩的按钮安装端相互靠近，金属按钮一部分缩进按钮安装部350中，直至钩体332卡接铰接轴3.9的卡槽390后，在按钮弹簧的弹力的作用下将按钮安装端撑开，与此相对的，钩体332闭合从而卡紧铰接轴的卡槽，实现铰接轴3.9的轴向定位。按钮弹簧3.4的弹力保证了钩体332对卡槽的卡接，在此状态下，传动齿轮3.6与齿轮座3.8的牙形齿面处于脱离状态，操作人员能够自由调整上举副臂2.2与上托臂2.3、下举副臂2.4与下托臂2.5的夹角。

当撤去轴向外力时，按压金属按钮3.2，金属按钮缩进按钮安装部内，曲形钩的钩体332张开并与铰接轴的卡槽390脱开，铰接轴3.9在弹性件3.7弹性力的作用下复位，使得传动齿轮3.6与齿轮座3.8的牙形齿面重新啮合连接，在此状态则不能进行夹角的调整。

由图1或图2所示，动力传输组件4包括电机4.1、电机安装板4.2、电机螺母4.3、端部螺母4.4和丝杠4.5。电机安装板4.2为矩形钢板，中心开有圆形通孔，通孔周边加工有四个沉头孔和四个螺纹孔。电机螺母4.3通孔内的螺纹优选为右旋，端部螺母4.4通孔内的螺纹优选为左旋。丝杠4.5的一端开有键槽孔，其轴身被等分为两部分，与电机螺母4.3连接的轴身的螺纹设置为右旋，与端部螺母4.4连接的轴身上设置为螺纹左旋。电机安装板4.2先通过四个螺钉与电机4.1螺纹连接，再通过四个螺钉与电机螺母安装座430固定连接，电机螺母安装座430套装在旋转轴2.6上。电机螺母4.3嵌套在电机螺母安装座430的通孔中，并用两个螺钉与电机螺母安装座430连接。端部螺母4.4嵌套在端部螺母安装座440的通孔中，并用两个螺钉与端部螺母安装座440连接。

丝杠4.5穿过电机螺母4.3、端部螺母4.4的中心的通孔，并且通过其端部的键槽与电机4.1的传动轴键连接。值得注意的是，丝杠4.5中螺纹右旋的部分与电机螺母4.3配合，螺纹左旋的部分与端部螺母4.4配合。工作时，电机4.1驱动丝杠4.5旋转，通过丝杠4.5与电机螺母4.3与端部螺母4.4配合实现整个千斤顶的上升与下降。在千斤顶升降过程中，不仅通过电机螺母4.3与端部螺母4.4产生的沿丝杠4.5轴向力可以相互抵消，还提高了千斤顶的上升速度。

如图1-2所示，底座组件5主要包括底座板5.1、底座销轴5.2和底座轴套5.3。底座板5.1包括底座平台与侧壁，在举顶平台的两侧壁分别开有两个对称的圆孔。两个底座销轴5.2均为光轴，轴部靠近两端的位置加工有锁簧夹槽，底座轴套5.3为一空心圆柱。底座销轴5.2插入至底座板5.1两侧的圆孔中穿过底座板5.1的两侧壁。顶头销轴1.2两端的凹槽伸出底座板5.1侧壁的外壁面，四个锁簧卡在底座销轴5.2两端的锁簧夹槽上。锁簧具有弹性力，其直径可以扩展以适应底座销轴5.2的尺寸，锁簧插入底座销轴5.2被撑开，直至固定卡合在顶底座销轴5.2的夹槽上，锁簧回复原始形状，锁簧的外径大于圆孔的孔径从而能够保证底座销轴5.2不会从底座板5.1中滑脱。值得注意的是，底座组件5结构近似于顶头组件1，其与托举组件2的连接关系与顶头组件与托举组件2的连接关系类似，就不在赘述。

下面对本发明的有益效果做出进一步的验证。

图8为传统剪式千斤顶的结构简图，其顶头组件、动力传输组件以及底座组件与本发明的结构相同，此外，两者托举组件的总长度也相同，唯一的变量为千斤顶托举组件整体的形状，传统的剪式千斤顶其托举组件的形状为长直杆，而本发明的托举组件存在一处指向千斤顶内侧的折弯。

现对两种千斤顶的顶升效果进行比对：

工作前，使两种千斤顶的初始状态都相同，其顶板距离地面(底座板)的距离统一设为250mm。将质量为1吨的重物分别放置在两种千斤顶的顶板上。利用运动仿真模拟，电机正向旋10秒将重物抬升20mm，分别计算分析，得到各个阶段电机顶升重物所输出的马达力矩。图9依次为传统剪式千斤以及本发明在运动分析中电机输出的马达力矩曲线图。

对比两种千斤顶电机的马达力矩曲线图，可以看出传统剪式千斤顶为了顺利顶升重物，电机至少需要2672.5n.mm的力矩输出。而本发明由于采用了折弯的托举组件结构，使得千斤顶对电机输出的扭矩要求降低，电机只需最多1880.5n.mm的力矩输出便能成功顶升重物。由此可以得出结论：在一定的顶升行程内，如果将同一物体顶升至相同高度，本发明对电机输出的扭矩要求更低，顶升能力更强。当丝杠需要的扭矩超出电机所能提供的扭矩范围时，这种具有折弯姿态的托举组件可以降低千斤顶的扭矩需求、提升千斤顶的顶升能力，从而有效避免千斤顶的频繁置换。

以上已揭示本发明的技术内容及技术特点，然而可以理解，在本发明的创作思想下，本领域的技术人员可以对上述公开的构思作各种变化和改进，但都属于本发明的保护范围。上述实施方式的描述是例示性的而不是限制性的，本发明的保护范围由权利要求所确定。