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| 近年來，隨著建筑業的發展，各類起重機得到了廣泛的應用。在壹些特殊工作條件下，為進行設備和物料的輸送，特殊起重設備應運而生。狹小空間內，如多層地下建筑，當需要從底層孔洞向層輸送維修人員及物料時，鄭州高空車租賃要求升降機構全縮尺寸很小且全伸尺寸很大，工作機構的可達位置還要能夠覆蓋較大的作業空間，升降機構上往往附有回轉工作平臺，受力情況復雜，對設備的強度和結構剛性提出了更高要求。 壹、伸縮式高空作業車設計方案 伸縮式高空作業車主要采用垂直升降形式，展開時工作幅度大，回縮時外形尺寸小，結構緊湊，整機分為升降機構、變幅機構、回轉機構和行走機構，其整機模型如圖1所示。 圖1整機模型 1.1升降機構 由于升降距離較大，為提高設備剛度，升降機構采用箱型伸縮臂。伸縮機構由3節臂組成，伸縮臂采用箱形結構，采用液壓油缸和鋼絲繩滑輪系統進行伸縮。 圖2為采用1個單液壓缸和1套鋼絲繩滑輪系統的同步伸縮機構。油缸伸縮桿與基本臂由銷軸鉸接，缸體與第二節臂由銷軸鉸接。鋼絲繩A繞過滑輪A，壹端由銷軸與第三節臂相連，另壹端與基本臂相連。鋼絲繩B繞過滑輪B，壹端與基本臂相連，另壹端與第三節臂相連�；咮裝在第二節臂上�；咥裝在液壓缸體頭部。當缸體帶動第二節臂伸出時，滑輪A隨缸體上升，通過鋼絲繩A拉動第三節臂上升。第三節臂的同步縮回，是由鋼絲繩B完成的，其動作原理與同步伸出完全壹樣。 1-基本臂；2-油缸伸縮桿；3-油缸缸體；4-第二節臂；5-第三節臂；6-滑輪A； 7-鋼絲繩A；8-鋼絲繩B；9-滑輪B 圖2伸縮臂同步伸縮原理圖 1.2變幅機構 圖3為雙油缸串聯調平機構原理圖。在壹次調平過程中油壓和溫度的變化對調平誤差影響很小，其調平精度主要由其鉸點位置的選取來決定，故對鉸點位置的優化就顯得尤為重要。A點為升降機構中第三節臂和擺臂的鉸接點，與第三節臂相連的油缸稱為主動油缸，與工作平臺相連的油缸稱為被動油缸。B點為主動油缸和第三節臂的鉸接點，C點為主動油缸和擺臂的鉸接點。三角形中AB和AC邊長度固定不變，通過作為BC邊的主動油缸的伸縮來驅動擺臂進行變幅運動。擺臂與工作平臺鉸接點D，被動油缸和擺臂的鉸接點E，被動油缸和工作平臺的鉸接點F，這三點構成另外壹個三角形。其中DE和DF兩邊長度固定不變，通過被動油缸的伸縮變化即可改變工作平臺與地面間的夾角。 圖3雙油缸串聯調平機構原理圖 擺臂向上變幅，主動油缸伸出時，由于主、被動油缸串聯，故主動油缸伸出壹定長度，則被動油缸縮回相同的長度。C點繞A點運動到C′點，擺臂向上擺動的角度為∠CAC′，同時F點繞D點運動到F′，工作平臺向下擺動∠FDF′。如果∠CAC′與∠FDF′相等則就實現了工作平臺的調平。通過以上分析，雙油缸串聯調平機構可歸結為兩個三角形邊長的問題。 1.3回轉機構 回轉機構的作用是實現作業車的回轉運動�；剞D機構采用360°下回轉，安裝在行走小車上，操作和安裝都非常方便�；剞D臺通過回轉支承固定在車架上，由液壓馬達經減速器將動力傳遞到回轉小齒輪上，小齒輪既作自轉又作沿著固定在底架上的回轉支承大齒圈公轉，進而帶動整個上車部分回轉，從而擴大高空作業車作業范圍。 1.4行走機構 行走機構承受整機的重量及由傳動系和操縱系傳來的力和力矩，行走機構包括車架、支腿及車輪。圖4為行走機構模型。 圖4行走機構模型 二、伸縮式高空作業車穩定性分析 2.1傾翻穩定性計算 高空作業車運載人時，支腿伸出以撐實地面，此時同壹側的兩支腿構成傾覆線，由于起運車質心對傾覆線的穩定力矩相應較小，當起重裝置在整車側方起吊載荷時，穩定性較差，且當吊臂在水平面投影垂直于小車前后軸線時，吊重力臂較長，此外，當吊臂仰角為0°時，力矩吊重力矩較大，高空作業車處于較不利工作狀況。 故其穩定安全系數 式中MS――位于傾翻線內側的穩定力矩；MT――位于傾翻線外側的傾翻力矩；e――伸縮臂與機架鉸點距離和支腿幾何中心的距離。 本設計中，a――支腿與地面作用點距支腿幾何中心距離，300mm；Gc――行走機構的重量，2130kg；Gs――擺臂的重量，150kg；Gh――工作平臺的重量，300kg；Q――起重量，300kg。 由此可見，作業車在起重過程中是穩定的，不會發生傾翻。 2.2伸縮臂穩定性計算 分析研究表明，結構穩定性失效具有突發性、結構變形大等特點，壹旦發生穩定失效，結構隨即崩潰。箱形臂的穩定性設計是否合理，直接影響到起重機的質量及工作性能、起重性能、承載能力和整機的穩定性。 考慮軸向力二階效應，解其單元平衡方程可得 其中 式中E――材料的彈性模量； I――截面慣性矩； P――軸力。 梁桿結構失穩條件為其剛度矩陣行列式值為零，即det（k）=0，由單元剛度矩陣組裝成結構剛度陣后，即可根據剛度陣行列式為零的失穩條件得到失穩特征方程，由此解出臨界力系數εcr及對應臨界力Pcr=εcr2/l2。 等截面柱的準確剛度矩陣為 由臨界失穩條件det（k）=0可求得Pcr=π2EI/4l2。 對實際工況進行仿真，可得伸縮臂應力及位移仿真圖（略）。  三、結論 綜上所述，通過針對伸縮式高空作業車設計及穩定性分析，得到了以下幾個方面的結論： �。�1）設計了壹種伸縮式高空作業車，這種高空作業車升降機構采用了伸縮形式，整體剛度大，全伸時工作高度很大，全縮時又很節省空間；擺臂機構采用液壓式折疊機構，再加上360°全回轉機構，擴大了工作范圍，提高了勞動生產率。 �。�2）行走機構采用手推小車的形式，既節約了成本，又可使設備移動靈活。 �。�3）為避免穩定性失效，對整機穩定性進行了分析，并給出了仿真模型。 �。�4）該設備回縮尺寸小，伸縮量、工作幅度大，適用于環境空間狹小、鄭州高空車租賃作業空間較大的工作場合 |
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