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最后画出作业臂总装图及上、下臂零件图。
第二部分:
液压控制部分主要是指控制上下臂变幅运动的液压缸。
文中详细记录了高空作业机构上臂液压缸和下臂液压缸的设计过程。
在确定液压系统元件参数的基础上,完成了液压传动系统的设计计算,并作出液压系图。
关键词高空作业车;
结构设计;
液压传动系统设计;
液压缸
Abstract
Inthispaper,to"
high-altitudevehicles"
underthearmtostudythestructureoftheupperandlowerarmtothevehiclestructureandthedesignofthehydraulicsystem.Mainlyconductedintwopartson,high-altitudevehiclesunderoneofthelargest10metershighdegreeofoperating,tomeetthehighdegreeofoperatingunderthepremiseofahigh-altitudeoperationsarmofthestructuraldesign:
First,theuseofoperatingarmaskedtochoosethetypeofmaterialandsecondlyinaccordancewiththelargestOperatinghighlydetermined,underthearmlength;
anotheruseofforceanalysistodeterminethestrengthofthearmsectionsizeandlocationofthefueltankofthehinged;
furtherstrength,stiffness,thestabilityofcheckingtoseewhetherthesizeoftheoperatingarmtomeettherequirements.Toimposeuniformloadingandconstraints,structuralstrengthandstiffnessanalysis,riskordangerpointcross-sectionofthestressanddeformation.Finallydrawoperatingarmandhand,armpartsundertheplans.AndhydrauliccontrolofthemainlyreferstocontrolthemovementfromtoptobottomarmChangehydrauliccylinders.Inadetailedrecordoftheagenciesoperatingathighaltitudeupperarmhydrauliccylindersandhydrauliccylindersunderthearmofthedesignprocess.Indeterminingtheparametersofthehydraulicsystemcomponents,basedonthecompletionofthehydraulicsystemdesignandcalculation.
Keywordshigh-altitudevehiclesstructuraldesignhydraulicsystemdesignhydrauliccylinders
第1章绪论
1.1高空作业车的概况及其发展趋势
高空作业车是用来运送工作人员和工作装备到指定高度进行作业的特种车辆,是将高空作业装置安装在汽车底盘上组成的。
高空作业装置包括高空作业臂、动力系统、液压系统、电气系统还有操纵装置等部分组成。
现在的高空作业装置具有操作平顺、工作稳定、自动调速、安全可靠等优点,大大提高了空中作业的工作效率。
高空作业车又称登高平台消防车,广泛用于建筑、市政、电讯、机场、工厂、园林、住宅等场所,从事消防、抢险救灾、施工、安装、维护等工作。
高空作业车按工作臂的型式,有四种基本型式,分别为:
垂直升降式、折叠臂式、伸缩臂式和混合臂式。
垂直升降式高空作业车的升降机构只能在垂直方向上进行运动。
它的主要特点是结构简单,承载能力强,但作业范围小,作业高度低,这种结构型式应用比较少。
折叠臂式高空作业车工作臂之间的连接全部采用铰接型式,所以国外又把它叫做铰接式高空作业车。
折叠臂高空作业车结构适合于较低作业高度的车型,如要加大作业高度,必然要增加臂长或增加工作臂数量,增加臂长会使作业车体积庞大,降低灵活性;
增加工作臂数量会造成操作繁琐,安全性降低。
伸缩臂式的高空作业车在行驶状态时,工作臂缩回套叠,工作时伸出,可以有效增大作业高度,同时具有工作效率高、操作简单、动作平稳等特点。
混合臂式高空作业车工作臂之间既有铰接,也有伸缩,是折叠臂式和伸缩臂式高空作业车的结合,它综合了两种结构型式的优点,工作性能最好,但结构也最为复杂。
高空作业车利用汽车底盘作为行走机构,具有汽车的行驶通过性能,机动灵活,行驶速度高,可快速转移,转移到作业场地后能迅速投入工作,因此被越来越多的应用在工程建设、工业安装、设备检修、物业管理、航空、船舶、石化、电力、影视、市政、园林等许多行业,是近几年来国内发展最快的专用汽车产品之一。
高空作业车是高空作业机械在工程起重机械基础上发展起来的,高作业设备广泛应用在建筑、消防等行业。
随着高空作业车作业高度越来越高,振动所导致的大幅度摆动,严重的影响了定位的准确性,降低了工作效率,加之高空摆动给人的安全感极差,也降低了设备的宜人性,间接的影响了工作效率。
因此对高空作业车进行动力研究,有重要意义。
目前国内生产的高空作业车几乎全部是折叠臂型式的,有更大的市场需求。
1.2高空作业车的基本组成
高空作业车正常进行作业,需要工作机构、金属结构、动力装置与控制系统四部分。
这四个部分的组成及其作用分述如下:
1.2.1工作机构
工作机构是为实现高空作业车不同的运动要求而设置的。
高空作业车一般设有变幅机构、回转机构、平衡机构和行走机构。
依靠变幅机构和回转机构实现载人工作斗在两个水平和垂直方向的移动;
依靠平衡机构实现工作斗和水平面之间的夹角保持不变,依靠行走机构实现转移工作场所。
高空作业车变幅是指改变工作斗到回转中心轴线之间的距离,这个距离称为幅度。
变幅机构扩大了高空车的作业范围,由垂直上下的直线作业范围扩大为一个面的作业范围。
高空作业车变幅机构一般采用液压油缸变幅。
高空作业车的一部分(一般指上车部分或回转部分)相对于另一部分(一般指下车部分或非回转部分)做相对的旋转运动称为回转。
为实现高空作业车的回转运动而设置的机构称为回转机构。
它是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,从而带动整个上车部分回转。
有了回转运动,从而使高空作业车从面作业范围又扩大为一定空间的作业范围。
高空作业车在工作臂起伏时,工作斗与水平面夹角必须保持相对稳定,才能保证工作人员正常工作。
平衡机构就是为了实现这一功能。
对于伸缩臂或混合臂型式的高空作业车,通常有自重平衡、液压伺服缸平衡、电液平衡几种方式。
高空作业车的行走机构就是通用或专用汽车底盘。
1.2.2金属结构
工作臂、回转平台、副车架(车架大梁,门架、支腿等)金属结构是高空作业车的重要组成部分。
高空作业车的各工作机构的零部件都是安装或支承在这些金属结构上的。
金属结构是高空作业车的骨架。
它承受高空作业车的自重以及作业时的各种外载荷。
组成高空作业车金属结构的构件较多,其重量通常占整机重量的一半以上,耗钢量大。
因此,高空作业车金属结构的合理优化设计,对减轻高空作业车自重,提高作业性能,节约钢材,提高高空车的可靠性都有重要意义。
1.2.3动力装置
动力装置是高空作业车的动力源。
由于高空作业车采用汽车底盘作为行走机构,通常不再另外设置动力源,而是直接采用汽车底盘发动机作为整车的动力源。
高空作业装置需要的功率不大,一般约10-20kw,而载重汽车底盘发动机的功率根据载重量不同从50kw一直到150kw以上,且高空作业装置工作时不允许底盘行驶,因此底盘发动机的动力足以保证高空作业装置工作。
因为高空作业装置需要功率不大,通常高空作业车采用变速箱取力方式,通过安装在底盘变速箱侧面的取力器取出发动机的动力,并驱动液压油泵向高空作业装置供油。
取力系统中还设置控制装置,在底盘行驶时,取力器没有输出,液压油泵不工作,需要进行高空作业时,取力器输出,油泵工作。
1.2.4控制系统
高空作业车控制系统是控制和解决各机构怎样运动的问题。
如动力传递的方向,各机构运动速度的快慢,以及使机构启动停止等。
控制系统包括操纵装置、执行元件和安全装置。
当今的高空作业车全部采用电气液压操纵,因此控制装置包括各种液压操作阀,电控装置等,以实现机构的起动、调速、换向、制动和停止。
执行元件包括变幅用的液压油缸、回转马达、油泵等,用来推动结构件实现动作。
安全装置包括各种传感器、行程开关、报警器、液压锁止阀,用来检测危险工况,保证工作安全。
1.3小型折叠式高空作业车的发展概况
1.3.1整机结构简介
折叠式高空作业车采用的工作装置为液压驱动。
高空作业车辆升降机构的稳定可靠是实现安全作业的必要条件之一,这类设备的升降机构大多采用臂式(如市政工程车辆、汽车起重机、飞机除冰车等)或剪式(如飞机食品车、残疾旅客登机车等)升降机构,采用液压缸作为升降驱动力,液压缸需要随升降机构运动,因此液压缸与液压主回路须使用液压胶管连接。
此时液压缸既作为升降时的动力,又作为施工作业时升降机构的支撑构件,因此液压缸及其连接管路对于整个系统安全起着非常重要的作用。
高空作业车是以反复循环的方式完成设备安装的作业车。
高空作业车主要由高空作业臂、工作平台、起升机构、动力系统、液压系统、电气系统等六部分组成。
整车外形图如图1-1。
图1-1GKZ型高空作业车外形图
图1-2GKZ型高空作业车外形尺寸图
1.3.2高空作业臂
高空作业臂包括上臂和下臂,上臂头部有工作平台。
行驶状态时,两节工作臂折叠在一起;
进行高空作业时,两节工作臂分别由上下臂油缸举升伸展至一定角度,将工作人员送至工作位置。
上臂和下臂间通过水平销轴铰接,铰接处设有专门的滑动轴承,以保证工作臂转动时阻力小,运动平稳。
该高空作业车采用折叠式工作臂结构,工作装置为液压驱动。
工作臂为2节折叠臂。
具有操作简便,稳定性好等特点。
其组成主要是高空作业臂,如图1-2所示。
高空作业臂包括上臂2和下臂1,上臂头部有工作平台6。
行驶状态时,2节工作臂折叠在一起
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