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    郑州高空车租赁:伸缩式高空作业车设计探讨

    作者:郑州高空车出租 来源:本站 日期:2016-9-6 10:22:32 人气: 标签:
    近年来,随着建筑业的发展,各类起重机得到了广泛的应用。在一些特殊工作条件下,为进行设备和物料的输送,特殊起重设备应运而生。狭小空间内,如多层地下建筑,当需要从底层孔洞向层输送维修人员及物料时,郑州高空车租赁要求升降机构全缩尺寸很小且全伸尺寸很大,工作机构的可达位置还要能够覆盖较大的作业空间,升降机构上往往附有回转工作平台,受力情况复杂,对设备的强度和结构刚性提出了更高要求。
      
      一、伸缩式高空作业车设计方案
      
      伸缩式高空作业车主要采用垂直升降形式,展开时工作幅度大,回缩时外形尺寸小,结构紧凑,整机分为升降机构、变幅机构、回转机构和行走机构,其整机模型如图1所示。
      
      图1整机模型
      
      1.1升降机构
      
      由于升降距离较大,为提高设备刚度,升降机构采用箱型伸缩臂。伸缩机构由3节臂组成,伸缩臂采用箱形结构,采用液压油缸和钢丝绳滑轮系统进行伸缩。
      
      图2为采用1个单液压缸和1套钢丝绳滑轮系统的同步伸缩机构。油缸伸缩杆与基本臂由销轴铰接,缸体与第二节臂由销轴铰接。钢丝绳A绕过滑轮A,一端由销轴与第三节臂相连,另一端与基本臂相连。钢丝绳B绕过滑轮B,一端与基本臂相连,另一端与第三节臂相连。滑轮B装在第二节臂上。滑轮A装在液压缸体头部。当缸体带动第二节臂伸出时,滑轮A随缸体上升,通过钢丝绳A拉动第三节臂上升。第三节臂的同步缩回,是由钢丝绳B完成的,其动作原理与同步伸出完全一样。
      
      1-基本臂;2-油缸伸缩杆;3-油缸缸体;4-第二节臂;5-第三节臂;6-滑轮A;
      
      7-钢丝绳A;8-钢丝绳B;9-滑轮B
      
      图2伸缩臂同步伸缩原理图
      
      1.2变幅机构
      
      图3为双油缸串联调平机构原理图。在一次调平过程中油压和温度的变化对调平误差影响很小,其调平精度主要由其铰点位置的选取来决定,故对铰点位置的优化就显得尤为重要。A点为升降机构中第三节臂和摆臂的铰接点,与第三节臂相连的油缸称为主动油缸,与工作平台相连的油缸称为被动油缸。B点为主动油缸和第三节臂的铰接点,C点为主动油缸和摆臂的铰接点。三角形中AB和AC边长度固定不变,通过作为BC边的主动油缸的伸缩来驱动摆臂进行变幅运动。摆臂与工作平台铰接点D,被动油缸和摆臂的铰接点E,被动油缸和工作平台的铰接点F,这三点构成另外一个三角形。其中DE和DF两边长度固定不变,通过被动油缸的伸缩变化即可改变工作平台与地面间的夹角。
      
      图3双油缸串联调平机构原理图
      
      摆臂向上变幅,主动油缸伸出时,由于主、被动油缸串联,故主动油缸伸出一定长度,则被动油缸缩回相同的长度。C点绕A点运动到C′点,摆臂向上摆动的角度为∠CAC′,同时F点绕D点运动到F′,工作平台向下摆动∠FDF′。如果∠CAC′与∠FDF′相等则就实现了工作平台的调平。通过以上分析,双油缸串联调平机构可归结为两个三角形边长的问题。
      
      1.3回转机构
      
      回转机构的作用是实现作业车的回转运动。回转机构采用360°下回转,安装在行走小车上,操作和安装都非常方便。回转台通过回转支承固定在车架上,由液压马达经减速器将动力传递到回转小齿轮上,小齿轮既作自转又作沿着固定在底架上的回转支承大齿圈公转,进而带动整个上车部分回转,从而扩大高空作业车作业范围。
      
      1.4行走机构
      
      行走机构承受整机的重量及由传动系和操纵系传来的力和力矩,行走机构包括车架、支腿及车轮。图4为行走机构模型。
      
      图4行走机构模型
      
      二、伸缩式高空作业车稳定性分析
      
      2.1倾翻稳定性计算
      
      高空作业车运载人时,支腿伸出以撑实地面,此时同一侧的两支腿构成倾覆线,由于起运车质心对倾覆线的稳定力矩相应较小,当起重装置在整车侧方起吊载荷时,稳定性较差,且当吊臂在水平面投影垂直于小车前后轴线时,吊重力臂较长,此外,当吊臂仰角为0°时,力矩吊重力矩较大,高空作业车处于较不利工作状况。
      
      故其稳定安全系数
      
      式中MS――位于倾翻线内侧的稳定力矩;MT――位于倾翻线外侧的倾翻力矩;e――伸缩臂与机架铰点距离和支腿几何中心的距离。
      
      本设计中,a――支腿与地面作用点距支腿几何中心距离,300mm;Gc――行走机构的重量,2130kg;Gs――摆臂的重量,150kg;Gh――工作平台的重量,300kg;Q――起重量,300kg。
      
      由此可见,作业车在起重过程中是稳定的,不会发生倾翻。
      
      2.2伸缩臂稳定性计算
      
      分析研究表明,结构稳定性失效具有突发性、结构变形大等特点,一旦发生稳定失效,结构随即崩溃。箱形臂的稳定性设计是否合理,直接影响到起重机的质量及工作性能、起重性能、承载能力和整机的稳定性。
      
      考虑轴向力二阶效应,解其单元平衡方程可得
      
      其中
      
      式中E――材料的弹性模量;
      
      I――截面惯性矩;
      
      P――轴力。
      
      梁杆结构失稳条件为其刚度矩阵行列式值为零,即det(k)=0,由单元刚度矩阵组装成结构刚度阵后,即可根据刚度阵行列式为零的失稳条件得到失稳特征方程,由此解出临界力系数εcr及对应临界力Pcr=εcr2/l2。
      
      等截面柱的精确刚度矩阵为
      
      由临界失稳条件det(k)=0可求得Pcr=π2EI/4l2。
      
      对实际工况进行仿真,可得伸缩臂应力及位移仿真图(略)。
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      三、结论
      
      综上所述,通过针对伸缩式高空作业车设计及稳定性分析,得到了以下几个方面的结论:
      
      (1)设计了一种伸缩式高空作业车,这种高空作业车升降机构采用了伸缩形式,整体刚度大,全伸时工作高度很大,全缩时又很节省空间;摆臂机构采用液压式折叠机构,再加上360°全回转机构,扩大了工作范围,提高了劳动生产率。
      
      (2)行走机构采用手推小车的形式,既节约了成本,又可使设备移动灵活。
      
      (3)为避免稳定性失效,对整机稳定性进行了分析,并给出了仿真模型。
      
      (4)该设备回缩尺寸小,伸缩量、工作幅度大,适用于环境空间狭小、郑州高空车租赁作业空间较大的工作场合
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