【正文】 若 登高平臺(tái)救援消防車 回轉(zhuǎn)部分的重力為 G2，其重心 O2在離支腿對(duì)稱中心（坐標(biāo)原點(diǎn) O）e2 處，回轉(zhuǎn)重心 O0離支腿對(duì)稱中心 O 的距離為 e0。 理論上支腿跨距成方形， 在 實(shí)際 設(shè)計(jì)中， 由于總體布置的需要，通常支腿縱向跨距大于橫向跨距。 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 30 （ a） （ b） 圖 222 支腿跨距計(jì)算示意圖 參考 北方奔馳 ND1255B44 底盤(pán) 參數(shù) 及已 完成 設(shè)計(jì)可知 ， G1=5000N，G2=92020N， 250000N， Gb=8994N， q=2020N， Q=4000N， L1=， r=，R=。 圖 220 支撐模型 支腿跨距設(shè)計(jì) 登高平臺(tái)救援消防車的支腿一般為前后設(shè)置，并向兩側(cè)伸出，如圖 221 所示。 1垂直液壓缸 2車架 3伸縮液壓缸 4固定腿 5伸縮腿 6支腿 圖 219 X 型支腿結(jié)構(gòu) X 型支腿 在支起車體時(shí)，支承腳產(chǎn)生水平位移，對(duì)伸縮液壓缸也有推入的趨勢(shì)，使得垂直液壓缸油壓較高。 H 型 支腿為 左右各一個(gè)支撐，每個(gè)支腿各有一個(gè)伸縮液壓缸，一個(gè)垂直支撐液壓缸， 消防車作業(yè)時(shí)，支腿外伸呈 H 型，行駛時(shí)收回， 如圖 218 (a)所示。但多于三點(diǎn)的支撐將產(chǎn)生結(jié)構(gòu)的靜不定情況，支撐數(shù)目越多，其靜不定次數(shù)越高，其調(diào)平控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也越復(fù)雜。車體上的懸掛可以鎖死，只有輪胎 的彈性支撐。 1）剛性支撐是指支腿全部為剛性構(gòu)件，平臺(tái)上的載荷全部通過(guò)剛性支腿直接傳遞到地面，其中又有三點(diǎn)支撐、四點(diǎn)支撐和六點(diǎn)支撐三種支撐方式。采用圖 216 所示的腹板形狀，可使腹板剛性圓滑過(guò)渡，減小應(yīng)力集中，提高副梁的抗彎及抗扭能力。 圖 215U 形夾緊螺栓 對(duì)于主要以副車架來(lái)承載受力的車，如 本設(shè)計(jì)中的 登高平臺(tái)救援消防車，其副車架的固定方式為： 副車架的最前端采用柔性連接 —— 支架連接 為主， U 形螺栓連接 為輔， 其余部分全部采用剛性連接 — 止推連接板 。當(dāng)采用 U 形螺栓固定時(shí)，為防止主車架縱 梁 翼面變形，應(yīng)在其內(nèi)側(cè)襯以木塊，但在消聲器附近，必須使用型鋼作內(nèi)襯。 圖 212 連接支架 b．止推連接板 止推連接板上端通過(guò)焊接與副車架固定，而下端則利用螺栓與主車架縱梁腹板相連接 ，如圖 213 所示。 常用 的 連接方式有 以下 3 種 ： 支架 連接 、 止推連接板 和 U 形螺栓連接 。 副車架武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 24 在主車架上的固定可采用多種連接方式，有時(shí)幾種連接方式混合使用。由于平衡懸架的推力桿與平衡懸架支架上的兩根橫梁連接 ， 這兩根橫梁與縱梁共同承受平衡懸架傳遞過(guò)來(lái)的垂直反力和縱向牽引力、制動(dòng)力。由于車架前后兩端扭轉(zhuǎn)變形較小 ， 因此本車架前后兩端采用 此 連接方式 ， 為了提高縱梁的扭轉(zhuǎn)剛度 ， 采用縱向連接尺寸較大的連接板。 車架末端 圖 28 中央扭力管方式 本設(shè)計(jì)中選用 第二種加固方式， 在 受力較大區(qū)域 下方設(shè)置 X 型結(jié)構(gòu) 以增大兩者 負(fù)荷能力。 ① 使用 管形橫梁，用凸緣板與縱梁固定， 如 圖 26 所示。 （ 1）橫梁 尺寸 蘇聯(lián)李哈喬夫汽車廠于六十年代初在改進(jìn)吉爾 — 150 型汽車的基礎(chǔ)上生產(chǎn)的 新 型汽車，將前輪輪距由 1700mm 增大到 1800mm，從而將前窄后寬的車架改為前后等寬 （ 865mm）。 當(dāng)剪力超過(guò)允許值時(shí)，槽形裁面的腹板也會(huì)出現(xiàn)局部損壞現(xiàn)象，為此要求 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 21 m a x3m a x32 dd QEtQ Eth ?? ? 此處 maxdQ =110199。=； E— 彈性模數(shù)， E= 105N/mm2。 鋼板厚度根據(jù)質(zhì)量的不同，輕、中型沖壓縱梁的鋼板厚度為 5~7mm，重型沖壓縱梁的厚度取 7~9mm。 （ 2）縱梁截面尺寸 本設(shè)計(jì)中 采 用 抗彎強(qiáng)度大的 槽 形截面梁，其上翼緣面都做成平直的，以適應(yīng)平底板的通用車箱，同時(shí)也便于安裝和布置其他各總成。本設(shè)計(jì)中采用 16Mn 鋼板沖壓成型的槽鋼作為副車架的材料。在滿足軸荷分配的前提下， B 為副車架的前端離主車架拱形橫梁的距離，一般在 100mm 之內(nèi)； C武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 19 為固定副車架的前面第一個(gè) U 形螺栓距拱形橫梁的距離，一般控制在500~800mm 的范圍內(nèi)。 副車架的抗扭特性可以通過(guò)改變其截面形狀、結(jié)構(gòu)形式、連接方式、結(jié)構(gòu)尺寸等來(lái)解決。 表 22 副車架前端的結(jié)構(gòu)尺寸 序號(hào) 類別 l L0 h h0 a a U 型 （ ~） H 15~20mm （ ~） H 1mm b 角型 15~20mm （ ~） H 1mm 30176。例如采用如圖 22 所示的 3 種過(guò)渡方式。 由于本 登高平臺(tái)救援消防車 為特種汽車，由二類汽車底盤(pán)改裝而成，所以主車架形式為邊梁式結(jié)構(gòu)，副車架是加裝在主車架上的，因此也采用邊梁式結(jié)構(gòu)。 副車架 結(jié)構(gòu)形式 主車架主要結(jié)構(gòu)形式主要包括框式、脊梁式和綜合類三大類，框式又可分為邊梁式和周邊式兩種。撫順重機(jī) 25m 登高平臺(tái)救援消防車（ DG25）也是選用此底盤(pán)，其作業(yè)實(shí)際高度為 25m，與本設(shè)計(jì)對(duì)象情況相同 ，如圖 21 所示 。 表 21 國(guó)內(nèi)三家大型生產(chǎn)廠商現(xiàn)有產(chǎn)品調(diào)查 序號(hào) 品牌 型號(hào) 工作高度（ m） 底盤(pán)型號(hào) 滿載質(zhì)量（ kg） 1 徐州重工 DG22A 22 德國(guó)奔馳 Atego1523 14750 2 徐州重工 DG22C 22 東風(fēng) EQ1141KJ2 14650 3 徐州重工 CDZ22A 22 德國(guó)奔馳 Atego1523 14600 5 徐州重工 CDQ24 東風(fēng) EQ1118G6DJ15 11510 8 徐州重工 CDZ32 32 德國(guó)奔馳 Axor2628 25800 9 徐州重工 CDZ32C 德國(guó)奔馳 Axor2628 23850 10 徐州重工 DG34C 德國(guó)奔馳 Actros3344 31450 6 中聯(lián)重科 ZLJ5310JXFYT25 25 德國(guó)奔馳 Actros3341 31000 7 中聯(lián)重科 ZLJ5330JXFYT30 德國(guó)奔馳 Actros3341 32850 11 撫順 重機(jī) DG20 20 解放牌 CA1142 12020 12 撫順 重機(jī) DG25 25 北方奔馳 ND1255B44 19800 13 撫順 重機(jī) DG32 32 北方奔馳 ND1255B44 24200 由以上統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，高度在 22~25m 的登高 平臺(tái) 救援消防車主要采用德國(guó)奔馳 、北方奔馳、 東風(fēng) 牌以及解放牌底盤(pán) ，而高度在 25m 以上的登高 平臺(tái) 救援消防車 主要 采用德國(guó)奔馳 以及北方奔馳 底盤(pán)。國(guó)外消防車 ，尤其 是美國(guó)消防車多采用消防車專用底盤(pán)，性能遠(yuǎn)優(yōu)于 采用 普通商用車底盤(pán)的消防車 ， 但 其 生產(chǎn)量小、價(jià)格高、維修不方便， 因此 消防車專用底盤(pán)只在普通商用 底盤(pán) 無(wú)法滿足要求時(shí)才使用。 底盤(pán)選型 登高平臺(tái)救援消防車底盤(pán)介紹 底盤(pán)是登高平臺(tái)救援消防車非常重要的組成部分，通常選用通用車二類底盤(pán)或消防車專用底盤(pán)，其載重能力直接影響到登高平臺(tái)救援消防車能達(dá)到的最大作業(yè)高度 。因此在登高平臺(tái)救援消防車設(shè)計(jì)中，必須對(duì)副車架進(jìn)行設(shè)計(jì)。 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 15 第 2 章 支 承 系統(tǒng) 結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì) 登高平臺(tái)救援消防車在工作時(shí) ，主車架受到較大的附加集中載荷，為了保證車架的強(qiáng)度和提高整車的舉高救援能力，必須設(shè)置支腿 ，其對(duì) 登高平臺(tái)救援消防車 作業(yè)時(shí)整車的工作穩(wěn)定性有較大的影響 ，要求堅(jiān)固可靠，操作方便 。根據(jù)登高平臺(tái)救援消防車上車系統(tǒng)的總質(zhì)量及質(zhì)量分布，結(jié)合改裝底盤(pán)的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)承載副車架的外形、尺寸及材質(zhì)以及支腿結(jié)構(gòu)。 ② 進(jìn)行 作業(yè)平臺(tái)調(diào)平系統(tǒng) 的 設(shè)計(jì) 通過(guò)對(duì)現(xiàn)有不同 調(diào)平機(jī)構(gòu) 進(jìn)行優(yōu)缺點(diǎn)比較及應(yīng)用范圍分析，選擇合適的調(diào)平結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)出適用于本研究的 調(diào)平方案 ；分析現(xiàn)有 調(diào)平 控制方法，結(jié)合本研究實(shí)際應(yīng)用，設(shè)計(jì)出合理的調(diào)平控制方法；對(duì) 作業(yè)平臺(tái) 工作過(guò)程中可能出現(xiàn)的危險(xiǎn)情況進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)出合理的 安全 保護(hù) 裝置 。 因此，本 論文 選擇 市場(chǎng)需求量最大， 額定作業(yè)高度為 20~30 米的車 型進(jìn)行設(shè)計(jì)，并以額定作業(yè)高度為 25 米的車型作為基本型產(chǎn)品進(jìn)行研究 。據(jù)估測(cè)， 2020 年之后的 10 年內(nèi)，我國(guó)建制城市數(shù)量將突破 1000 個(gè)。支撐系統(tǒng)主要是金屬結(jié)構(gòu)件，應(yīng)有足夠的強(qiáng)度 、 剛度 ， 以承受車身自重 和 外載荷 ，因此 需對(duì)登高平臺(tái)救援消防車支撐系統(tǒng) 的 穩(wěn)定性進(jìn)行分析 ， 以保證整車穩(wěn)定。平臺(tái)是否調(diào)平不僅關(guān)系到 作業(yè)人員和被救人員的人身安全，而且也關(guān)系到消防車的機(jī)動(dòng)性能的好壞。生產(chǎn)廠家也能以較少的模塊形式，組合成不同功能和不同規(guī)格的消防車，以滿足市場(chǎng)多品種要求，增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)能力。設(shè)計(jì)新型消防車只需選用不同模塊重新進(jìn)行組合，車輛改進(jìn)只需針對(duì)某幾個(gè)模塊。消防車設(shè)計(jì)采用優(yōu)化方法，能根據(jù)產(chǎn)品要求，合理確定和計(jì)算各項(xiàng)參數(shù)，以期達(dá)到最佳的設(shè)計(jì)目標(biāo)，例如重量、成本、性能和承載能力等。通過(guò)反求分析，對(duì)反求對(duì)象從功能、原理、方案、結(jié)構(gòu)、尺寸、材料、加工裝配工藝等有全面深入的了解，明確關(guān)鍵功能和關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)設(shè)計(jì)中的特點(diǎn)和不足之處做出必要的評(píng)估，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行測(cè)繪仿制，變參數(shù)設(shè)計(jì)，適應(yīng)性設(shè)計(jì)或開(kāi)發(fā)性設(shè)計(jì)。 一是消防車小型化、二是制造特大功率的巨型消防車。同時(shí)在諸如臂架變幅穩(wěn)定性控制、支腿調(diào)平以及作業(yè)平臺(tái)調(diào)平性能上，國(guó)內(nèi)相對(duì)于國(guó)外產(chǎn)品也有一定差距。登高平臺(tái)救援消防車在作業(yè)時(shí)，由于負(fù)荷過(guò)大，操作失誤而引起過(guò)大的慣性力，或由于風(fēng)載過(guò)大或支承面下沉等原因，往往會(huì)喪失穩(wěn)定，甚至傾翻。 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 10 穩(wěn)定性研究 現(xiàn)狀 登高平臺(tái)救援消防車的穩(wěn)定性，幾乎全部由消防車本身的質(zhì)量維持，消防車的金屬結(jié)構(gòu)件，應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，以承受外載荷，防止由于其質(zhì)量不能平衡產(chǎn)生傾料力而失去穩(wěn)定。 2）數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)交換技術(shù)，如數(shù)據(jù)庫(kù)管理、不同 CAD 系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換和接口等。校核合格后生產(chǎn)樣機(jī)，并進(jìn)行樣機(jī)試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)在吊臂的各個(gè)部分貼上應(yīng)變片測(cè)局部應(yīng)力。自 20 世紀(jì) 40 年代開(kāi)始，一些發(fā)達(dá)國(guó)家就出現(xiàn)了 20~30m 的直臂云梯消防車， 30~40m 的組合臂舉高平臺(tái)車是后期出現(xiàn)的，在 20 世紀(jì)九十年代出現(xiàn)了組合臂舉高平臺(tái)車，其作業(yè)高度為 68m。 還有 登高平臺(tái)救援消防車的調(diào)平系統(tǒng)較緩慢，影 響了整車作業(yè)時(shí)的穩(wěn)定性。 以上 是中國(guó) 登高平臺(tái)消防車行業(yè) 目前的整體現(xiàn)狀 ，但其發(fā)展仍有諸多不足。徐工還有重型兩款消防車新品 — DG42C、DG54C。國(guó)產(chǎn)消防車的設(shè)計(jì)技術(shù)、制造工藝均有了突破性進(jìn)展 ,已形成了系列化、功能化 、多元化的產(chǎn)品特點(diǎn)。因此，為了保證整車作業(yè)時(shí)的安全、穩(wěn)定，必須武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 8 增大支撐面，這就需要在副車架或底盤(pán)上加裝支腿裝置。圖 22 中臂架形式為折疊臂式，所以作業(yè)平臺(tái)選用了后置式放置形式。上車包括回轉(zhuǎn)支承、轉(zhuǎn)臺(tái)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、臂架變幅系統(tǒng)、臂架總成、電纜輸送系統(tǒng)、液壓輸送系統(tǒng)、上車消防系統(tǒng)、作業(yè)平臺(tái)、平臺(tái)調(diào)平系統(tǒng)、上車液壓系統(tǒng)、上車電氣系統(tǒng)、安全限位裝置等，并可選裝云梯系統(tǒng)、空氣呼吸系統(tǒng) 、照明系統(tǒng)等。中小型平 臺(tái)車臂架側(cè)面還附帶云梯救援系統(tǒng)。作業(yè)平臺(tái)額定承載量相對(duì)較大，至少達(dá)到 300Kg。 時(shí)至今日，登高平臺(tái)救援消防車已經(jīng)成為現(xiàn)代消防不可或缺的工具。直臂式消防車依靠其多級(jí)伸縮臂的直線伸縮而舉升，整個(gè)臂架不能折疊，其最大作業(yè)幅度有一定的局限性；折臂式由 多節(jié)折疊臂及其折疊臂液壓缸等組成，工作時(shí)靠折疊臂液壓缸實(shí)現(xiàn)工作點(diǎn)的舉升和移位?？蓳渚雀邔咏ㄖ⒏叽笤O(shè)施等火災(zāi)，營(yíng)救被困人員、搶 救貴重物資等。按臂架的結(jié)構(gòu)型式可分為曲臂式舉高消防車、直臂式舉高消防車和組合臂式舉高消防車。舉高消防車是一種新技術(shù)消防車，作為消防車中的重要類別，是撲救高層建筑與火災(zāi)的重要裝備，在現(xiàn)代都市中的滅火作用正顯得越來(lái)越為重要。越來(lái)越多的高層建筑彰顯著 大都市的風(fēng)采，同時(shí)也給高層建筑防災(zāi)裝備和火災(zāi)救援能力提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。同時(shí)授權(quán)經(jīng)武漢理工大學(xué)認(rèn)可的國(guó)家有關(guān)機(jī)構(gòu)或論文數(shù)據(jù)庫(kù)使用或收錄本學(xué)位論文，并向社會(huì)公眾提供信息服務(wù)。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果，也不包含為獲得武漢理工大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)而使用過(guò)的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。 （保密的論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定） 研究生（簽名）： 導(dǎo)師（簽名）： 日期 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 3 目 錄 第 1 章 緒 論 .................................................................................................................. 5 論文研究背景 ...................................................................................................... 5 論文主要研究?jī)?nèi)容的國(guó)內(nèi)外研