（三一帕爾菲格特種車輛裝備有限公司，江蘇 南通 226000）

剪叉式高空作業(yè)平臺是一種能夠在高空作業(yè)的工程車輛，如圖1 所示，由底盤、叉架和平臺3 部分構(gòu)成，具有移動靈活、升降快速和安全可靠等特點，在建筑施工等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用空間。高空作業(yè)平臺的應(yīng)用可以保障施工人員安全，減輕勞動強度，提升工作效率。

圖1 剪叉式高空作業(yè)平臺結(jié)構(gòu)

為了保障操作員在平臺上作業(yè)的安全，要求平臺在升起狀態(tài)下前進時，當車輪遇到障礙物或陷入坑洞作業(yè)平臺不會傾翻，因此需要在產(chǎn)品的開發(fā)階段對整車的穩(wěn)定性進行分析、計算和試驗驗證。GB 25849-2010《移動式升降工作平臺設(shè)計計算、安全要求和測試方法》和EN 280-2010《Mobile elevating work platforms Design calculations-Stability criteria-Construction-Safety-Examinations and tests》對整車的穩(wěn)定性方面做了要求和規(guī)定，給出了路緣石試驗的計算方法，以及對坑洼行駛做了相關(guān)要求，但對于驅(qū)動輪陷入坑洞的計算等內(nèi)容未有相關(guān)的詳細描述。本文根據(jù)剪叉式高空作業(yè)平臺的開發(fā)和設(shè)計需要，提出了一種當作業(yè)平臺的兩個驅(qū)動輪同時陷入坑洞時的穩(wěn)定性預(yù)判斷方法，以供在產(chǎn)品的設(shè)計階段對其穩(wěn)定性進行預(yù)檢驗。

1 雙輪坑洞試驗簡介

試驗所測試載荷按照額定載荷均布位于規(guī)定測試情況下會產(chǎn)生最大傾翻力矩的工作平臺的半邊，即將額定人員質(zhì)量與額定延伸平臺工具質(zhì)量載荷均集中放置于延升平臺的最前端，基本平臺額定工具質(zhì)量載荷集中放置在基本平臺最前端，此為最危險工況。轉(zhuǎn)向輪與機身方向平行以最大允許速度v前行，遇到坑洞時保持向前的行駛速度，直至前輪（驅(qū)動輪）陷入坑洞，此時，整車的支撐換由坑洞保護板前端和后輪提供，如圖2所示（圖中黑塊代表載荷）。進入坑洞瞬間，整車重心下降，勢能轉(zhuǎn)化為動能，動能瞬間增加，車輛繞保護板前端向前后的晃動加劇，此后動能與勢能相互轉(zhuǎn)化，當動能全部轉(zhuǎn)化為勢能后，若整車重心會越過傾翻線，則車輛向前傾翻，反之車輛只會晃動，待這部分能量耗盡后能夠保持穩(wěn)定，而不會發(fā)生傾翻。

圖2 雙輪坑洞試驗

2 雙輪坑洞穩(wěn)定性計算

進入坑洞前后作業(yè)平臺的狀態(tài)如圖3 所示，整車的質(zhì)量m，前后輪距L，車輪半徑R，后輪中心到保護板前端距離s，前輪中心到保護板前端的水平距離d，坑洞保護板離地面距離h。進入坑洞以前：重心高度為H，重心到傾翻線的距離為l，保持轉(zhuǎn)向輪與機身方向平行以速度v在水平地面上向前運動，此時作業(yè)平臺的動能

進入坑洞時，支撐點由前輪換為坑洞保護板前端，此時底座的幾何關(guān)系如圖4 所示，車身整體繞后輪轉(zhuǎn)動的角度

其中：

此時忽略作業(yè)平臺由狀態(tài)變化所引起的變形，整車重心相對于后輪的位置保持不變，則重心繞后輪中心旋轉(zhuǎn)θ，如圖5 所示，可得重心下降的高度

其中：

作業(yè)平臺進入坑洞后，所獲得的最大動能為

在此之后作業(yè)平臺開始繞保護板支點開始轉(zhuǎn)動，此過程將動能轉(zhuǎn)化為勢能，如圖6 所示，要使作業(yè)平臺越過傾翻線，則需要增加的勢能為

其中：

Δ為重心上升的高度，Δ=-(H-δ)

ε為雙輪進坑后重心與傾翻線的距離

ε=[（l-d)-（H-h)tanθ]cosθ

雙輪坑洞的穩(wěn)定性條件為

Ekmax-Ep＜0 穩(wěn)定

Ekmax-Ep=0 臨界點

Ekmax-Ep＞0 傾翻

圖3 進入坑洞前后作業(yè)平臺狀態(tài)

圖4 底座角度變化的幾何關(guān)系

圖5 整車重心變化

圖6 重心升高量

3 雙輪坑洞穩(wěn)定性的試驗驗證

根據(jù)雙輪坑洞的穩(wěn)定性計算過程的推導(dǎo)過程，將對應(yīng)的關(guān)系做成數(shù)據(jù)表，可以根據(jù)已知的條件輸入，快速對雙輪坑洞的穩(wěn)定性進行預(yù)判，以便及時發(fā)現(xiàn)問題。在試驗前變更直至能夠滿足穩(wěn)定性條件，并具有適當?shù)陌踩嗔亢笤龠M行坑洞試驗，以最大程度降低資源消耗和提高試驗的成功率。

某系列剪叉式高空作業(yè)平臺的試驗現(xiàn)場照片如圖7 所示，根據(jù)不同的載荷工況，得到不同的重心坐標，（其余輸入與樣機對應(yīng)不隨工況改變）輸入到表格中，可得穩(wěn)定性情況的預(yù)判結(jié)果，表1 給出了最終的試驗參數(shù)，在試驗中我們對保護板離地高度h進行了不同取值的驗證。經(jīng)過對樣機在不同工況下的測試，作業(yè)平臺的高度對應(yīng)于重心高度，載荷放置位置與延伸平臺的伸出情況對應(yīng)于重心到傾翻線的距離，其余參數(shù)樣機制造完成則保持不變，所得的試驗穩(wěn)定與失穩(wěn)情況與預(yù)判結(jié)果基本一致。此法簡捷有效，能夠較為準確地對試驗結(jié)果進行預(yù)判斷。

表1 雙輪坑洞的穩(wěn)定性計算

圖7 試驗現(xiàn)場驗證

4 結(jié)論

為提高剪叉式高空作業(yè)平臺的安全性與穩(wěn)定性，本文根據(jù)開發(fā)和設(shè)計需要，提出了一種當作業(yè)平臺的兩個驅(qū)動輪同時陷入坑洞時的穩(wěn)定性判斷方法，以方便在產(chǎn)品的設(shè)計階段對其穩(wěn)定性進行檢驗，經(jīng)過試驗檢驗此方法能夠?qū)υ囼灲Y(jié)果做出較為準確的預(yù)判斷。