周詩緯，郭 磊，張志強

(三一重型能源裝備有限公司，北京 102202)

0 引言

穩(wěn)定性是登高平臺消防車(以下簡稱登高車)基本安全性能，所謂穩(wěn)定性充分，即在任何作業(yè)工況下，登高車均不會傾翻［1］。

目前，登高車穩(wěn)定性校核方法主要有以下三種:《GB7956消防車消防性能要求和試驗方法》校核方法，《GB-T3811-2008起重機設計規(guī)范》校核方法，《EN1777用于滅火和救援的登高平臺—安全需求和測試》校核方法。筆者首先介紹三種穩(wěn)定性校核方法，然后應用三種方法對某型號登高平臺消防車進行具體計算，最后通過比較計算結果探討穩(wěn)定性校核的合理方法。

1 剩余載荷法

《GB7956消防車消防性能要求和試驗方法》規(guī)定:要求舉高消防車加有1.1倍額定載荷，在安全工作范圍內，穩(wěn)定性最差的工況條件下，受載后減小負載的兩個支腿剩余載荷之和大于消防車整備質量時后軸載質量的10%，即:

Fe＞0.1GOK

式中:Fe為剩余載荷之和，kg;GOK為舉高消防車整備質量時后軸載質量，kg。

同時，標準也給出了舉高車的剩余載荷極限值，如表1所列。

2 起重機校核方法

參照《GB-T 3811-2008起重機設計規(guī)范》，采用靜穩(wěn)定系數(shù)法校核穩(wěn)定性，即“額定載荷作用下，沿某傾翻線的穩(wěn)定力矩與最大傾翻力矩的比值為K即穩(wěn)定系數(shù)，且 K 不小于某規(guī)定［K］值”［3］。

表1 剩余載荷的極限值［2］

起重機設計規(guī)范中規(guī)定了三種穩(wěn)定系數(shù)計算方法，每種方法計算得到的穩(wěn)定系數(shù)不同，其對應的［K］值條件也不同。

(1)方法一 僅將平臺額定載荷產生的力矩作為傾翻力矩，臂架自重產生的力矩作為穩(wěn)定力矩，該法計算得到K值較大，其相應校核條件為［K］＞1.4。此方法適合小幅度大吊重作業(yè)工況，明顯不符合舉高車工況。

(2)方法二 將臂架以上自重產生的力矩作為傾翻力矩，轉臺以下自重作為穩(wěn)定力，該方法算出的值較適中，其相應校核條件是［K］＞1.33。該方法適合于大幅度小吊重的作業(yè)工況，與舉高車工況有相似之處。

(3)方法三 將臂架以上自重分為兩部分，傾翻線以內部分自重按穩(wěn)定力計算，傾翻線以外部分自重按傾翻力計算，該方法較第二種方法更精確，缺點是分拆臂架部分重量較復雜。該方法算出的值略小于方法二，其相應校核條件是［K］＞1.25。

綜合以上討論，舉高車工況類似于方法二。故借鑒起重機設計規(guī)范校核舉高車穩(wěn)定性時應采用方法二。

3 歐洲標準校核方法

《EN1777用于滅火和救援的登高平臺—安全需求和測試》規(guī)定登高平臺消防車在各種極限工況下，要求計算得到的穩(wěn)定力矩大于傾翻力矩，即穩(wěn)定系數(shù)K為沿某傾翻線的穩(wěn)定力矩與最大傾翻力矩的比值，且K＞1。計算方法介紹如下，其中表2為登高車的載荷條件［4］。

3.1 載荷條件

(1)額定載荷 額定載荷是由在相應工作空間限制內名義質量為90 kg的人和平臺上的不確定設備組成的。額定載荷需假定為:①當工作平臺沒有移動時，為靜態(tài)載荷;②當工作平臺移動時，為動態(tài)載荷。

(2)結構載荷 在不運動的情況下，登高平臺部件、平臺上固定裝置、臂架的質量被認為是靜態(tài)結構載荷。在運動的情況下，這些質量被認為是動態(tài)結構載荷。

(3)風力載荷 室外使用的登高平臺，被認為是受不低于100 N/m2風壓的作用，相當于風速12.5 m/s(波弗特風力6級)。

假設風力水平作用于工作平臺、臂架上的零部件和人員受風面積的中心。風力載荷應作為動態(tài)載荷。

(4)手動載荷 手工力應按400 N計算，該力作用于平臺面以上的1.1 m高度的位置。手動載荷應作為動態(tài)載荷。

表2 登高車載荷條件

(5)附加載荷 消防水炮的反作用力應按如下公式計算:

式中:R為反作用力，N;p為噴嘴處壓力，bar;a為噴嘴處面積，mm2。

表2中V指垂直方向，H為水平方向，A為產生最大傾翻力矩的運動方向。

3.2 穩(wěn)定性計算方法

根據(jù)標準規(guī)定，結合某型號登高車實際結構形式和作業(yè)工況，其極限工況如圖1～6所示。

其中，各項符號含義如下:Si為結構載荷;W為風載;Mp為額定載荷;M水為水炮反力。

圖1 二號臂水平最大幅度，后傾

圖2 臂架最大高度，后傾

圖3 二號臂水平最大幅度，前傾

圖4 臂架最大高度，前傾

4 計算實例

根據(jù)上述計算方法，對某型號登高車分別應用上述三種方法計算穩(wěn)定性，結果如下:

(1)剩余載荷法

Fe=6.9096 t GOK=12 t

Fe＞0.1 GOK

(2)起重機校核方法

起重機校核方法結果如表3所列。

圖5 二號臂水平最大幅度，側傾

圖6 二號臂最大高度，側傾

表3 起重機校核方法結果

(3)歐洲標準校核方法:歐洲標準校核方法結果如表4所列。

(4)通過以上計算結果可看出，3種方法計算得到的穩(wěn)定性都滿足要求。但從計算過程可看出，當臂架較長時，動載的影響大概是穩(wěn)定力矩的50% ～60%，此時，動載的影響不可忽略，而剩余載荷法，起重機校核方法僅僅把動載的影響簡化為后軸載荷或者底盤質量的百分比，當?shù)歉哕嚨谋奂荛L度較長，甚至達到50 m或更長時，這種簡化明顯具有很大的局限性，而歐洲標準校核方法全面考慮了動載的影響，計算結果會更加準確。

表4 歐洲標準校核方法結果

5 結語

由于登高車在作業(yè)時需要人員在平臺上工作，所以對穩(wěn)定性的要求會更加嚴格，以確保作業(yè)人員的安全。從以上的討論可看出，不論是剩余載荷法，還是起重機校核方法，都是試圖使用靜載的一定百分比來代替動載的影響，但是對于長臂架登高車來說，這種簡化具有很大的局限性。

歐洲標準校核方法則全面考慮了動載的影響，準確預測了動載的變化，但是動載系數(shù)的大小需要一定的試驗基礎，且計算過程復雜。

對于穩(wěn)定性計算的后續(xù)工作包括動載系數(shù)的試驗確定和盡量簡化穩(wěn)定性的計算方法。

［1］ 宋樹軍，李培啟.論高空車穩(wěn)定性校核方法［J］.專用汽車，2010(2):55-56.

［2］ GB 7956-1998.消防車消防性能要求和實驗方法［S］.

［3］ GB-T 3811-2008.起重機設計規(guī)范［S］.

［4］ EN1777-2004.用于滅火和救援的登高平臺-安全需求和測試［S］.