【正文】 液壓缸完成。由于折疊臂式舉升機(jī)構(gòu)具有靈活多樣、適應(yīng)性好、越障能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，所以，應(yīng)用非常廣泛 [11]。所以 高空作業(yè)車 的舉升機(jī)構(gòu)選定為折疊式 舉升機(jī)構(gòu)，其折疊臂數(shù)目為兩個 ，如圖 （ b） 所示 。這類裝置是利用從汽車發(fā)動機(jī)取出的動力來驅(qū)動液壓泵，通過控制閥把液壓泵產(chǎn)生的液壓油供給液壓支腿的工作缸，實(shí)現(xiàn)支腿伸縮。 液壓式支腿按數(shù)量來分有雙支腿和四支腿兩種。 單缸雙支腿 是用一個雙作用液壓缸來驅(qū)動兩側(cè)支腿伸縮的。 雙缸雙支腿 其各支腿均由單獨(dú)的液壓缸驅(qū)動，其具有結(jié)構(gòu)緊湊，動作迅速，制成效能高等特點(diǎn)。在作業(yè)車的兩側(cè)，一般具有操縱桿，可使前、后、左、右 4 個液壓支腿單獨(dú)地伸出或縮回，所以即使在不平整或傾斜的地面上，也能把車調(diào)整到水平狀態(tài)，提高了整車作業(yè)時的穩(wěn)定性。 蛙式支腿 圖 為一種蛙式支腿的結(jié)構(gòu) 示意圖，支腿的伸縮動作由一個液壓缸完成。這種支腿結(jié)構(gòu)簡單，液壓缸數(shù)少，一支腿一液壓缸，結(jié)構(gòu)質(zhì)量小。 圖 蛙式支腿 圖 蛙式支腿的運(yùn)動示意圖 H 式支腿 如圖 所示，這種形式的支腿對地面適應(yīng)性好，易于調(diào)平，且在支反力變化過程中無爬移現(xiàn)象，是高空作業(yè)車較理想的支腿形式。這種支腿形式的穩(wěn)定性良好。由于X 式支腿的垂直支撐液壓缸作用在橫梁的中間，而橫梁又直接支撐在地面上，這就比H 式支腿更加穩(wěn)定。 綜上所述， H 型支腿穩(wěn)定性較蛙式支腿好，雖然 X 型支腿的穩(wěn)定性比 H 型支腿更好，但 X 型支腿的離地間隙比 H 型支腿小。 （ a） (b) 圖 X 式支腿 16 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是由回轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)和回轉(zhuǎn)支撐機(jī)構(gòu)兩部分構(gòu)成的。常見的轉(zhuǎn)臺形式有 :框架式、單板加肋式、單墻大箱式、箱形立板式和箱形積木式 等。 根據(jù)驅(qū)動裝置的不同，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)可分為：機(jī)械驅(qū)動式、電力驅(qū)動式和液壓驅(qū)動式。 轉(zhuǎn)盤式回轉(zhuǎn)支撐裝置又可分為兩種：支撐滾輪式和滾動軸承式。其優(yōu)點(diǎn)是回轉(zhuǎn)摩擦阻力矩小，承載能力大，高度低。 滾動軸承式回轉(zhuǎn)支撐機(jī)構(gòu)按結(jié)構(gòu)可分為以下幾種： 單排滾球式轉(zhuǎn)盤 如圖 所示，單排球轉(zhuǎn)盤多數(shù)是由內(nèi)外座圈組合成一個整體的滾道，其滾道是圓弧形曲面，是最簡單的一種回轉(zhuǎn)支撐裝置，球和導(dǎo)向體從內(nèi)圈或外圈的圓孔中裝進(jìn)滾道里，然后將裝配孔堵塞。 雙 排滾球式轉(zhuǎn)盤 如圖 所示，主要由上、下雙排球體、內(nèi)、外座圈、間隔體和潤滑密封裝置等組成。雙排球轉(zhuǎn)盤回轉(zhuǎn)支撐裝置比同樣大小和相同數(shù)目的單排球轉(zhuǎn)盤回轉(zhuǎn)支撐裝置的承載能力要大得多。相鄰的滾子軸線交叉排列，即相鄰的兩圓柱滾子軸線成 90176。這不但使回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)能承受軸向和徑向載荷，而且還能承受翻傾力矩。 高承載能力轉(zhuǎn)盤 在一些大型的起重舉升專用汽車中，可用雙排、多排的滾球或滾柱式回轉(zhuǎn)支撐裝 17 置。 作業(yè)平臺及調(diào)平機(jī)構(gòu) 舉升機(jī)構(gòu)的端部連接作業(yè)平臺，它是用于載人或器材的基本構(gòu)件。如平臺的護(hù)欄高度、平臺寬度、平臺的防滑表面、平臺上的安全帶及短索的結(jié)點(diǎn)等 [7]。其原理是將作業(yè)臂的頂端與作業(yè)平臺質(zhì)心鉛垂線上的一點(diǎn)鉸接，這樣使工作臂無論作什么運(yùn)動、作業(yè)平臺始終處于鉛錘狀態(tài)，其底平面能保持水平位置。使作業(yè)平臺出現(xiàn)偏移和偏擺，減少了安全感，這種機(jī)構(gòu)已很少采用。其原理是 當(dāng)上、下折臂同時或分別作起伏運(yùn)動時，兩套四桿機(jī)構(gòu)中的連桿 ab 、 cd 、 ef 始終保持平行，使與連桿 ef相鉸接的作業(yè)平臺的底面在舉升過程中總處于水平。其平衡精確，制造簡單，工作可靠，使用非常廣泛。其原理是主調(diào)液壓缸 5 與副調(diào)液壓缸 2 的結(jié)構(gòu)、大小、容積完全相同，在作業(yè)前兩液壓缸充滿壓力油，且兩液壓缸的有桿腔和無桿腔分別相連，使兩缸形成一個封閉回路。當(dāng)滿足 ad 和 bf、 ad 和 ae、 bf和 bg始終相等時，無論作業(yè)臂處于何種狀態(tài)，都能保持作業(yè)平臺底面處在水平位置。 電 — 液伺服調(diào)平機(jī)構(gòu) 它 的工作原理是在作業(yè)臂的頂端與作業(yè)平臺之間，通過重力元件獲得信號，再由電磁閥根據(jù)電信號控制液壓油缸工作，使作業(yè)平臺自動保持平衡。 綜上所述，重力式調(diào)平機(jī)構(gòu)安全性能太差，不宜應(yīng)用；等容積液壓缸調(diào)平機(jī)構(gòu)一般只應(yīng)用于伸縮式舉升機(jī)構(gòu)；電 — 液伺服調(diào)平機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)起來比較困難。 操作及安全防護(hù)裝置 為了使舉升機(jī)構(gòu)能停在任意位置，并防止工作平臺自由或超速下落，必須在液壓系統(tǒng)中安裝平衡閥。 高空作業(yè)車 應(yīng)配備緊急停止裝置，并安裝在操作者的應(yīng)急位置。 在公路上進(jìn)行作業(yè)的 高 空作業(yè)車 ，若車上的動力傳動裝置出現(xiàn)故障，而工作人員又困在高空作業(yè)平臺上，無法排除故障，可能發(fā)生阻礙道路交通的事故。 折疊式 高空作業(yè)車 為防止作業(yè)平臺翻轉(zhuǎn)，則規(guī)定下臂處于接近水平狀態(tài)時，上臂 19 與水平面的夾角不允許超過 78176。同時，蜂鳴器報(bào)警，提醒操作人員注意，防止事故發(fā)生。 在同一工作循環(huán)內(nèi)，工作裝置的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、舉升機(jī)構(gòu)等是正向和逆向運(yùn)動交替 20 進(jìn)行的。 在工作過程中，各工作裝置的工作速度應(yīng)能隨作業(yè)進(jìn)度及時調(diào)整，且調(diào)速 范圍大，如舉升機(jī)構(gòu)需要有很低的微動速度。動力源為汽車發(fā)動機(jī)，動力經(jīng)變速器傳出后，還要經(jīng)分動器、離合器、減速器、卷揚(yáng)機(jī)、滑輪以及鋼絲繩等傳遞到工作裝置，傳動路線長，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜 [5]。由于電動機(jī)具有逆轉(zhuǎn)性和在較大轉(zhuǎn)速范圍 內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速等特點(diǎn)，并且各機(jī)構(gòu)可由獨(dú)立的電機(jī)驅(qū)動，簡化了傳動和操縱機(jī)構(gòu)，而且噪聲小、污染少，適用在外接電源方便或流動性不大的場地作業(yè)。其優(yōu)點(diǎn)是利用直流電動機(jī)的優(yōu)良工作特性，使 高空作業(yè)車 獲得好的作業(yè)性能。 內(nèi)燃機(jī) ——液壓傳動 大部分 高空作業(yè)車 都采用這種工作方式，它可充分利用液壓傳動的優(yōu)點(diǎn)，簡化傳動結(jié)構(gòu)，并且易于實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速和運(yùn)動方向的變換，傳動平穩(wěn)、操作簡單、方便、 省力、能防止過載。 本章小結(jié) 本章主要對 所要設(shè)計(jì)的高空作業(yè)車 的支腿機(jī)構(gòu)、舉升機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)以及其它附屬裝置的形式進(jìn)行了方案的比較分析 。 最后確定了 高空作業(yè)車 各工作裝置的類型?？刂葡到y(tǒng)采用機(jī)電液控制系統(tǒng)。 根據(jù)機(jī)架的制造數(shù)量，結(jié)構(gòu)型式和尺寸大小，初定制造工藝。 確定結(jié)構(gòu)型式。 參照類似的有關(guān)規(guī)范，規(guī)程，確定機(jī)架結(jié)構(gòu)所允許的應(yīng)力。 舉升機(jī) 構(gòu)運(yùn)動范圍的確定 本設(shè)計(jì)中所設(shè)計(jì)的舉升機(jī)構(gòu)包括上臂和下臂兩個動臂。上臂和下臂在鉛錘面內(nèi)的運(yùn)動范圍為： 中 臂相對于回轉(zhuǎn)臺： 0~75176。 工作臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和主要尺寸確定 工作臂金屬材料的選擇 金屬結(jié)構(gòu)是指由扎制的型鋼和鋼板作為基本元件，按照一定的結(jié)構(gòu)組成規(guī)則用栓接、鉚接或焊接的方法連接起來，用于承受一 定的載荷。 結(jié)構(gòu)計(jì)算應(yīng)采用許用應(yīng)力法。 結(jié)構(gòu)應(yīng)按三類載荷情況進(jìn)行疲勞強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性計(jì)算。 第 I類 按正常工作時的等效載荷進(jìn)行疲勞強(qiáng)度計(jì)算。 第 II類 按工作時的最大的載荷進(jìn)行強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算。 根據(jù)選材原則及規(guī)定： 主要選用 Q345 鋼板 ， 其主要特點(diǎn)是機(jī)械強(qiáng)度、韌性和塑性，以及加工等綜合方面的性能好。 鋼板的厚度 t=6mm。 工作臂尺寸確定 經(jīng)過驗(yàn)證計(jì)算確定上下臂的尺寸如下： 如圖 所示作業(yè)臂的仰角是指 上臂與水平線之間的夾角用字母 θ來表示，它可從0186。作業(yè)臂實(shí)際作業(yè)時通常在 30186。范圍內(nèi)。在圖 075ABH??， 075HBC??，起升高度 AC=15m。+BCsin75186。=15 L1+L2=15/sin75186。 圖 中 下臂舉升至最高位置簡圖 確定油缸鉸點(diǎn)的位置 24 圖 確定 上 臂油缸鉸點(diǎn)的位置 取 IK=50 mm IJ=70 mm 確定 中 臂油缸鉸點(diǎn)的位置 取 BE=1800mm BF=700mm 則由三角關(guān)系可得 : 2 2 2 02 c o s 1 5 0E F B E B F B E B F??? （ ） 。75c os630130026501300 222 ?????HG = （ ） ?HG EF是 中 臂油缸， GH是下臂油缸。 0?KM? 40100 ??? FIFA 10040*?FA = () 0F?? ???FG KN 如圖 :則可得最大彎矩是： 27 ???M A XM KNM 查表可得抗彎截面模數(shù) 3100mmW ? ? ?M m a x K dm a x 1 2 7 M PaW? ? ? ? ?= 230取 Kd= 將 3100mmW ? 代入 mmWh 100106 34m a x ?? ???? ??? 如圖所示： 0? =6mm 則： h1=h2? =10012=88mm 按整體穩(wěn)定性條件： b h31? 按局部穩(wěn)定條件： Q345 鋼 b ?60? mmbmm 66010031 ???? mmbmm 36033 ?? 則 b＝ 70 ㎜ 。 （ 1） 正應(yīng)力校核 靜強(qiáng)度校核公式：正應(yīng)力 ][?? ?? AF 式（ 42） F梁所受的力 N A截面積 ( 2m ） 切應(yīng)力 ][82 ??? ??ZSIF 式（ 43） SF 梁所受的力（ N） ? 鋼板厚度 (m) zI 梁對 Z軸的慣性矩（ 4m ） 上 臂的強(qiáng)度計(jì)算 在截面 CG的正應(yīng)力是： ][11 ?? ?? AF 梁的截面積是： A=hb1h1b=**= 2m 則： ][ 0 2 0 9 8 41 ?? ?MPAFA ??? 在截面 AD受的正應(yīng)力是： ][2 ?? ?? AF 則： ][ 0 2 0 2 4 6 039。 (3)對上臂進(jìn)行整體穩(wěn)定性驗(yàn)算 箱型組合梁通常剛度很大，若梁的高寬比 h/b 3? ,則梁的整體穩(wěn)定性不需驗(yàn)算。 從以上對上臂的驗(yàn)算可知上臂的尺寸選擇符合要求。 mmbb 1321212021 ????? ? 基本載荷，是指始終和經(jīng)常作用在機(jī)架結(jié)構(gòu)上的載荷，包括自重及設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的動載荷，一般計(jì)算中計(jì)算動載荷為基本載荷與動力系數(shù) Kd的乘積。如圖 臂梁的尺寸