伸缩式千斤顶

作者：Abe Salehpour 和 Don Brown

伸缩式千斤顶已经存在了几十年。 最近对洛杉矶市中心一座 1920 年代九层建筑的拆解发现了一部由水压装置操作并由伸缩式千斤顶升起的电梯。 虽然这样的早期设计是实用的，但在许多情况下，它们的麻烦比它们的价值要大。 例如，非同步伸缩式千斤顶的行驶质量很差，因为每个阶段在任一方向上都相互独立。 今天的技术要先进得多，伸缩式千斤顶的现代用途也更加通用，因为它们可以满足不断变化的行业的需求。

学习目标

看完这篇文章，你应该已经学会了：
♦ 为什么要安装伸缩式千斤顶
♦ 关于基本的伸缩式插孔设计，包括两级和三级插孔
♦ 伸缩式千斤顶的工作原理
♦ 使用伸缩式千斤顶的设计要求
♦ 关于伸缩式千斤顶应用
♦ 关于伸缩式千斤顶的安装和服务，包括重新同步和千斤顶填料更换

伸缩式千斤顶为复杂的空间要求、现代化、新结构设计和气缸更换提供了解决方案，同时还具有减少污染等内在优势。 其他优点包括无需钻孔，无需绳索、限速器或安全装置。 在某些可能需要部分嵌入坑底的应用中，建议使用两到四档无孔伸缩式千斤顶。

伸缩式千斤顶操作设计

伸缩式千斤顶设计有三种方法：非同步，允许每个活塞在下一个活塞移动之前完全伸展； 外部同步，通过一系列电缆和滑轮或链条和链轮运行，使所有活塞以相同的速度和时间移动（图 1）； 和内部同步，通过将油从外腔传输到上活塞的内腔，所有活塞以相同的速度同时上升和下降（图 2）。 后一种设计提供了最佳的乘坐质量。             

在这三种设计中，有两种流行的伸缩式插孔选项，专注于内部同步：

1. 两级伸缩式千斤顶，由上活塞、下活塞、气缸、头部轴承和填料（在每个活塞上）组成。 下活塞装有内部填料，位于下端并靠在内部珩磨的气缸上（图 2）。
2. 三级伸缩式千斤顶，由上活塞、中间活塞、下活塞、气缸、从动导轨（按代码要求）、头部轴承和填料（在每个活塞上）组成。 中间活塞和下活塞各装有一个内部填料，位于下端并靠在内部珩磨的气缸上（图 3）。

这两个伸缩式千斤顶中的每一个都专为“引导”应用而设计。 根据 ASME A17.1/CSA B44, 3.18.2.7.2：

“伸缩活塞应在内部引导每个活塞级。 如果使用两级以上，则应为每个活塞部分提供外部导向装置。 外部导轨的设计和制造应符合规范第 2.15 节的所有适用要求。”

换言之，安装千斤顶单元的车架被刚性地支撑和引导。 可能需要在移动头上安装导向稳定器（跟随器）以满足规范要求（图 3）。 伸缩式千斤顶仅为一件式结构。

伸缩式千斤顶的工作原理

向上方向

为了最好地说明伸缩式千斤顶的工作原理，我们选择了内部同步的两级伸缩式千斤顶（活塞以相同的速度同时上升）。 为了跟踪油和压力的流动，一旦注册了向上呼叫，控制器、泵/电机和控制阀就会开始向上排序。 从下部（图 4）开始，下部腔室 (#1) 连接到入口 (#2)，在那里泵送油。 腔室充满油，内部密封件（将上部和下部分开）下方的压力迫使下部活塞（#3）向上移动。

帕斯卡定律解释了接下来会发生什么：在封闭系统中，各个方向的压力都是相等的。 因此，在有油流动的瞬间，顶部活塞开始从底部活塞运动提供的压力中上升，底部活塞从入口供油（图 5）。 这是通过将油从绿色区域（顶部外腔）转移到蓝色区域（第二级的内腔）来实现的。 活塞移动的速度与入口处的油流量成正比。 两个活塞现在以相同的速度同时移动。 当完全伸展时，两个活塞移动了总上升行程的一半（图 5）。 假设总上升为 12 英尺； 然后，上下活塞各移动 6 英尺。

向下方向

当登记了向下呼叫并启动向下序列时，我们将从图 5 开始并返回到图 4。当电梯因重力下降时，内部密封件下方的下部腔室 (#1) 中的压力被释放，让油返回油箱。 下活塞开始向下移动。 内部密封件上方上部的油开始从内腔传输回第二级的外腔，上活塞开始向下移动。

选择伸缩千斤顶的设计要求

决定选择哪种伸缩式千斤顶设计的主要考虑因素是：

• 间接开销（Overhead）
• 总旅行
• 坑深
• 总负荷
• 水平间隙
• 车速

选择伸缩式千斤顶时首先要考虑的是千斤顶本身的尺寸。 正确的尺寸取决于总负载和总行程（图 6）。 接下来是汽车速度，它将决定底部和顶部的超程（图 7）。 建议允许顶部超程比底部超程多 2 英寸。 这是为了在重新同步之间留出更多时间。 （请参阅下面的“重新同步”副标题。）

为了垂直安装伸缩式千斤顶，必须计算以下内容（图 8）。 实际的头顶尺寸是位于顶部平台的驾驶室高度加上顶部超程 (TOT) 加上 3 英尺 7 英寸的总和，这是顶部避难空间的规范要求。 将总上升和坑深度添加到此维度以找到总井道高度：

• 底部超程 (BOT) = runby + 弹簧压缩 + 底部间隙
• 总负载 = 汽车重量 + 容量 + 上活塞重量（三级千斤顶或更多应包括所有中间活塞重量。）
• TOT = 推荐的底部超过行程 + 2 英寸。

要确定伸缩式千斤顶是否可以水平安装（图 9），我们需要知道平台边缘和墙壁之间的距离。

伸缩式千斤顶应用

地下伸缩式千斤顶（图 10）通常是维修和现代化改造的最佳选择。 地埋式伸缩式千斤顶也常用于替代地埋式单级千斤顶，因为伸缩式千斤顶的总折叠高度较小，无法进行全行程钻孔。

千斤顶应位于电梯的负载中心，并用PVC或千斤顶衬垫密封和保护。 如果平台与井道壁之间所需的间隙对于无孔伸缩式千斤顶来说太小，则选择地埋式伸缩式千斤顶将是最佳选择。

将地下千斤顶现代化或更改为行程为 12-35 英尺的无孔应用时，首先要考虑的是确保所选千斤顶适合平台和井道壁之间（图 9）。 一旦确定伸缩式千斤顶适合，必须通过在轿厢架上添加压板和/或添加辅助轿厢架来提升物理变化。 用伸缩式千斤顶更换现有的单级千斤顶时，要注意汽车的速度和压力会发生变化。 动力装置也可能需要修改。

新结构将为您提供选择双柱无孔伸缩式千斤顶的多功能性，如果架空不足，可以灵活地容纳部分埋入式千斤顶。

使用以下方法确定无孔千斤顶选择：

• 当总高度为 12 英尺时，可以使用单级无孔千斤顶。
• 如果总高度为 22 英尺，则可以使用两级伸缩式千斤顶。
• 对于 35 英尺的总高度，可以使用三级伸缩式千斤顶。

通过使用这个假设的应用程序（汽车速度为 125 fpm；总高度为 23 英尺，6 英寸；驾驶室高度为 8 英尺；避难空间为 3 英尺，7 英寸；坑深为 4 英尺。 )，可以确定千斤顶是否垂直安装。 根据前面的公式，此示例可用的实际开销为 (8 ft. + 11 in. + 3 ft., 7 in.) 12 ft., 6 in. 对于总行程，使用公式“总上升 + TOT + BOT”，如图 7 中建议的那样。在这种情况下，23 英尺、6 英寸 + 11 英寸 + 9 英寸 = 25 英尺、2 英寸对于折叠式千斤顶高度，因为它是两级伸缩式千斤顶，将总行程除以 18 并添加 14 英寸的常数值 (C)，折叠高度为 1 英尺，XNUMX 英寸。C 常数将根据型号和制造商而变化。

现在，我们根据图 11 所示的井道缺失尺寸，计算所需的最小净空高度。首先计算“A”（活塞顶部），其值为：井道折叠高度 14 英尺 1 英寸 + 底部高度 11 英寸 - 井道深度 4 英尺 = 11 英尺。然后，加上“B”的值 2 英寸，这是井道立柱顶部隔振垫和压板的厚度。接下来，加上 1 英寸确定最高点，然后加上顶部高度，最后加上 6 英寸，这是井道立柱最高点的最小净空高度，最终得到 (11 英尺 + 2 英寸 + 1 英寸 + 6 英寸) = 11 英尺 9 英寸的最小净空高度。由于最小净空高度小于实际可用净空高度，因此所选千斤顶可以垂直安装在井道内。如果情况并非如此，将千斤顶部分嵌入坑底或许是一种解决方案。订购无孔伸缩式千斤顶时，可提供完整的尺寸图表。这些公式适用于双无孔和悬臂式千斤顶。

不建议在住宅中使用伸缩千斤顶，主要是因为住宅电梯控制器不具备自动重新同步功能。此外，大多数房主没有电梯系统的服务合同。

伸缩千斤顶服务

维修伸缩式千斤顶时，首先要确保系统中没有空气。 在初始安装和/或重新包装时，小心地清除系统中的所有空气将减轻弹性骑行，在某些情况下，还需要重新同步。 伸缩式千斤顶的每一级都有放气口，用于放气。 此外，确保伸缩式千斤顶（与所有千斤顶一样）垂直。 另一种会造成不同步情况的情况是泄漏或渗漏，这是由损坏的活塞或磨损的密封件引起的。

重新同步

如果需要重新同步，可以使用控制器中的特殊电路采用手动或自动方法。 如果活塞不同步，千斤顶装置必须完全折叠才能重新同步。 在开始重新同步过程之前，每个千斤顶组件必须没有空气。 要放气，从顶头组件开始并继续向下。 排气口位于千斤顶组件的法兰中。

手动重新同步

要执行手动重新同步，请断开系统电源并从缓冲支架上拆下弹簧和垫片。 将压力表安装在控制阀的千斤顶一侧，通过打开手动降低阀来降低汽车，直到活塞触底并且压力表读数为“0”。 然后，立即关闭手动下降阀。 此时，活塞应完全塌陷，头部与法兰之间暴露的活塞距离应大致相等。 为系统通电，升起汽车并将弹簧和垫片重新安装到缓冲支架上。 上下运行汽车几次，以确保千斤顶中没有空气并且系统同步。 如有必要，重复该过程。   

自动重新同步

在自动运行时，控制器中的特殊电路应使汽车靠在缓冲弹簧上。 这可以编程为在一天中的特定时间或在设定的电梯运行次数之后发生。 由于活塞必须完全折叠才能重新同步，因此将压盘连接到上活塞的螺栓长度必须足够长，至少该距离等于缓冲冲程和底部间隙（图 12），以便发生这种情况。 确保螺栓顶部符合规范的顶部间隙要求。

EECO 伸缩式千斤顶的安装说明

电梯设备公司（EECO）无孔伸缩千斤顶的安装过程如下：

1. 小心地从插孔中取出外保护纸板，但将内保护纸板留在原位（图 15）。
2. 找到并从塑料袋中取出放气器（图 13）。 从千斤顶入口和固定（最低）法兰上取下管塞，然后安装放气器（图 14）。
3. 在井道中定位、测量和安装千斤顶。
4. 连接供油管线并卸下运输支架（图 15）。 每个千斤顶的上部装有高润滑性油，便于安装和操作。
5. 调整控制阀的安全压力，以便在不提升汽车的情况下对系统加压（大约 25-50 磅/平方英寸）。
6. 打开放气器，从头顶开始。
7. 运行泵，直到从千斤顶排出所有空气。
8. 关闭放气器以防止不必要的油损失。
9. 对每个头重复步骤 6-8。
10. 对每个插孔重复步骤 6-9。          
11. 重置控制阀释放压力。
12. 点动泵/马达将活塞移动几英寸。 从插孔中取出内部纸板（图 15）。
13. 将千斤顶提升到大约一半的行程，以确保活塞保持垂直。
14. 以检修速度运行电梯，确保运行平稳，无部件卡滞和干扰。

伸缩式千斤顶填料更换

关于重新包装由早期设计创造的现代伸缩式千斤顶的神话之一是这个过程是多么困难和耗时。 实际上，重新包装伸缩式千斤顶并不比重新包装单级千斤顶困难多少，尽管在某些情况下，重新包装可能需要拆除多个头组件。 以下是 EECO 千斤顶填料更换的典型说明。 准备的步骤是：

1. 在底层上方运行汽车以进入坑。
2. 安全地固定汽车。
3. 打开手动降低阀，将活塞从压盘上断开并完全降低活塞。 活塞完全收缩时，系统中不应有压力。
4. 关闭所有安全阀。 打开并标记主线断开连接。 将坑开关转到“OFF”。
5. 使用抹布清除千斤顶顶部的任何油污和污垢。

按照以下步骤更换上封头的填料：

1. 拆下上机头螺栓和机头。
2. 拆下填料密封、防尘圈、轴承和 O 形圈。
3. 更换填料密封、防尘圈、轴承和 O 形圈。
4. 更换上头，确保不要损坏 O 形圈。

按照以下步骤更换下封头的填料：

1. 拆下上机头螺栓和机头。
2. 拧松并卸下上法兰。
3. 拆下下部螺栓和头部。
4. 更换填料密封、防尘圈、轴承和 O 形圈。
5. 更换下封头，确保不要损坏 O 形圈。
6. 更换上法兰上的 O 形圈。 更换上封头和法兰，确保不要损坏 O 形圈。

按照以下步骤更换内部填料：

1. 关闭所有安全阀。 在入口处的排水管/泄放器下方放置一个容器，然后取下排水管/泄放器。
2. 拆下上下头并拧下法兰。
3. 清除下活塞和气缸之间的残留油。 建议使用 EECO EP-1 抽真空泵，以便于清除残留的滞留油。
4. 再次拧上上法兰并将吊带固定在上面。
5. 慢慢抬起下活塞，直到它从气缸中出来。
6. 拆下下活塞底部的螺丝。
7. 拆下轴承盖、密封件和轴承。
8. 更换输送阀密封件、填料密封件和轴承。 确保内部填料密封的 U 形指向正确的方向（图 16）。
9. 使用提供的“安装环”将下活塞安装到气缸中（图 16）。 取下安装环，然后继续安装的其余部分。

使用以下步骤返回服务：

1. 更换所有填料并重新组装千斤顶后，点动电机以对系统加压。 这通过放气器去除空气。 如果活塞开始移动，请停止并等待它们落下。 重复点动电机，直到空气不再从放气器中流出。
2. 当有稳定的油流流出时关闭放气器，然后小心地启动电机以将活塞提升到压盘上。 注意，如果没有汽车的重量，上活塞有时会移动得更快，当它碰到止动环时，上段被困的油不能去任何地方，所以下活塞也会停下来，虽然还没有到停止戒指。 要将活塞伸展得更高，放一些油以使两个活塞再次移动。
3. 将活塞固定到压板上并释放汽车后，将汽车一直向下运行以获得同步。 请注意，插孔中不应有空气。

结语

了解伸缩式千斤顶的工作原理是正确使用它们的第一步。 如果小心安装电梯并妥善维护，它将产生多年的连续服务。 伸缩式千斤顶也是如此。

伸缩式千斤顶正在解决现代化物流中存在的许多问题； 例如，空间限制、土壤污染以及在许多情况下安装过程中的劳动力节省。 带有地面千斤顶问题的陈旧液压电梯设备的建筑物可能需要经常维修，但伸缩千斤顶的独特功能和设计有助于解决许多此类问题。

学习强化问题

使用以下学习强化问题来学习继续教育评估考试，该考试可在 www.elevatorbooks.com 或 p. 上在线获得。 本期第117期。
♦ 同步和非同步伸缩式千斤顶有什么区别？
♦ 三级伸缩式千斤顶上代码要求的一个附加参数是什么，而两级千斤顶上不需要？
♦ 为什么两级伸缩千斤顶活塞只能移动总行程的一半？
♦ 确定伸缩式千斤顶设计是否垂直安装在电梯井中的三个主要要求是什么？
♦ 在新建和更换项目中使用伸缩式千斤顶的主要优势是什么？