張林生， 張洪鳴， 王洪祥

（1.鄭州清源智能裝備科技有限公司，鄭州450001；2.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，哈爾濱150001）

0 引 言

高空作業(yè)平臺(tái)是用來(lái)運(yùn)送工作裝備和工作人員到特定高度去進(jìn)行高空作業(yè)的特種工作平臺(tái)[1]。工程機(jī)械的發(fā)展速度非常迅速，高空作業(yè)平臺(tái)具有工作穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)單、自動(dòng)調(diào)節(jié)升降和安全可靠等一系列優(yōu)點(diǎn)，極大地提高了空中作業(yè)的工作效率。近些年來(lái)，我國(guó)高空作業(yè)平臺(tái)研究已經(jīng)取得了很多成果，并且開(kāi)始大規(guī)模運(yùn)用于各種場(chǎng)合中。但是目前國(guó)內(nèi)制造的一系列高空作業(yè)產(chǎn)品與國(guó)外相同類(lèi)型產(chǎn)品相比還存在著一定的差距，主要表現(xiàn)在技術(shù)含量相對(duì)偏低、大型的作業(yè)平臺(tái)還比較少、機(jī)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、作業(yè)時(shí)微動(dòng)性能差等方面[2]。

高空作業(yè)平臺(tái)主要包括剪叉式高空作業(yè)平臺(tái)、車(chē)載式高空作業(yè)平臺(tái)、折臂式高空作業(yè)平臺(tái)、自行式高空作業(yè)平臺(tái)、鋁合金高空作業(yè)平臺(tái)、套缸式高空作業(yè)平臺(tái)等6 大類(lèi)[3]。折臂式高空作業(yè)平臺(tái)又稱(chēng)為高空作業(yè)平臺(tái)車(chē)，按照臂展的方式又分為直臂和曲臂等2 種，其中曲臂式高空作業(yè)平臺(tái)由底盤(pán)、動(dòng)力系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、擴(kuò)橋裝置、轉(zhuǎn)向裝置、回轉(zhuǎn)裝置、變幅裝置、伸縮臂裝置、調(diào)平裝置、作業(yè)斗擺動(dòng)裝置和電控系統(tǒng)等組成[4]。它的伸縮臂能伸縮作業(yè)，跨越一定的障礙或在一處升降，平臺(tái)能夠360°旋轉(zhuǎn)，能進(jìn)行多點(diǎn)作業(yè)，可供2 人或多人同時(shí)作業(yè)，并且可以搭載一定的設(shè)備[5]，適用于車(chē)站、碼頭、商場(chǎng)、體育場(chǎng)館、小區(qū)物業(yè)、廠(chǎng)礦車(chē)間等大范圍作業(yè)[6]。

本文所設(shè)計(jì)的曲臂式高工作業(yè)平臺(tái)主要技術(shù)指標(biāo)如下：最大平臺(tái)高度為12 m，最大作業(yè)高度為14 m，最大水平延伸為6 m，最小轉(zhuǎn)彎半徑為2.5 m，整機(jī)寬度為1.5 m，整機(jī)高度為25 m，載重為230 kg。

1 移動(dòng)車(chē)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

曲臂式高空作業(yè)平臺(tái)的移動(dòng)車(chē)是由EQ1050NJ20D3汽車(chē)底盤(pán)經(jīng)過(guò)改裝而成，可實(shí)現(xiàn)曲臂式高空作業(yè)平臺(tái)的整體移動(dòng)，其結(jié)構(gòu)如圖1 所示。移動(dòng)車(chē)車(chē)體的后車(chē)廂包含后車(chē)架、支腿和轉(zhuǎn)臺(tái)架等，具有支承和承載等功能。作業(yè)平臺(tái)進(jìn)行工作時(shí)，首先是液壓缸支腿處的水平液壓桿伸出，液壓桿到達(dá)確定位置后豎直液壓桿伸長(zhǎng)，用4 個(gè)支腿對(duì)整個(gè)高空作業(yè)平臺(tái)進(jìn)行支撐，以保證平臺(tái)的穩(wěn)定性。工作人員通過(guò)固定在車(chē)體上的輔助臺(tái)階進(jìn)入工作平臺(tái)，再由操作人員將工作平臺(tái)移動(dòng)到要求的位置。

圖1 移動(dòng)車(chē)結(jié)構(gòu)

2 折疊臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

折疊臂主要由上臂和下臂組成，能夠調(diào)節(jié)工作平臺(tái)的升降和位置，其結(jié)構(gòu)如圖2 所示。下臂連接轉(zhuǎn)臺(tái)，上臂連接工作臺(tái)，上臂的兩端連接處都有加強(qiáng)板，上下臂之間用連接板連接。在上下臂上均有液壓缸鉸點(diǎn)，通過(guò)液壓桿調(diào)節(jié)下臂的角度開(kāi)合變化，連接板和液壓桿支架結(jié)構(gòu)如圖3 所示。

圖2 折疊臂結(jié)構(gòu)

圖3 連接板和液壓桿支架結(jié)構(gòu)

上臂末端與工作臺(tái)連接，用鋼索保證平臺(tái)的水平位置，用折疊臂上的鋼絲繩擋圈來(lái)固定鋼索位置。通過(guò)控制兩條臂上的液壓桿的伸縮，調(diào)節(jié)上臂末端工作平臺(tái)的位置和工作平臺(tái)的升降，折疊臂的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖4所示。

3 轉(zhuǎn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

轉(zhuǎn)臺(tái)處于移動(dòng)車(chē)的后車(chē)上，連接著移動(dòng)車(chē)和折疊臂，主要包括連接座、齒輪組、底板和回轉(zhuǎn)裝置等，轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)支承部分結(jié)構(gòu)如圖5 所示。連接座與下臂、下臂上的液壓桿連接，調(diào)節(jié)液壓桿的長(zhǎng)度可以實(shí)現(xiàn)下臂的位置變換。齒輪組能將電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞到連接座上，轉(zhuǎn)臺(tái)齒輪組結(jié)構(gòu)如圖6 所示。底板具有承載和連接作用，使連接座和回轉(zhuǎn)裝置實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)功能。

圖4 折疊臂的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖

圖5 轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)支承部分結(jié)構(gòu)

4 高空作業(yè)平臺(tái)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

曲臂式高空作業(yè)平臺(tái)總體結(jié)構(gòu)如圖7 所示，包括折疊臂、轉(zhuǎn)臺(tái)和移動(dòng)車(chē)等3 個(gè)部分，這3 個(gè)部分分別實(shí)現(xiàn)移動(dòng)、平臺(tái)升降和轉(zhuǎn)動(dòng)功能，能夠連續(xù)完成前進(jìn)、升降、轉(zhuǎn)向、后退和回轉(zhuǎn)等一系列動(dòng)作，極大地降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了操作人員數(shù)量。

圖6 轉(zhuǎn)臺(tái)齒輪組結(jié)構(gòu)

圖7 曲臂式高空作業(yè)平臺(tái)總體結(jié)構(gòu)

5 結(jié) 論

本文對(duì)曲臂式高空作業(yè)平臺(tái)進(jìn)行了整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，移動(dòng)車(chē)由EQ1050NJ20D3 汽車(chē)底盤(pán)改裝而成，能實(shí)現(xiàn)曲臂式高空作業(yè)平臺(tái)的整體移動(dòng)。根據(jù)折疊臂在不同工作狀態(tài)下的受力情況，確定了折疊臂上下臂梁的尺寸和鉸點(diǎn)的位置，設(shè)計(jì)的折疊臂能自由調(diào)節(jié)工作平臺(tái)的升降和位置。轉(zhuǎn)臺(tái)采用單排交叉滾柱式回轉(zhuǎn)支承，用外嚙合直齒輪傳動(dòng)將電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞給轉(zhuǎn)臺(tái)，使轉(zhuǎn)臺(tái)能夠按要求靈活旋轉(zhuǎn)，通過(guò)肋板、支承板和底板實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)臺(tái)與折疊臂和移動(dòng)車(chē)的連接。