高空作业平台抗倾覆稳定性计算分析

1、图1 高空作业平台结构示意图1-支腿；2-车体及回转机构；3-吊臂斜支撑；4-吊臂；5-折臂；6-吊篮高空作业平台抗倾覆稳定性计算分析the analysis of aerial work platform on the stability against overturning邢宇，刘晓婷，周文昌，赵洪亮，陈庆芳xing yu, liu xiao-ting, zhou wen-chang, zhao hong-liang, chen qing-fang（长安大学 工程机械学院，陕西 西安 710064）抗倾覆稳定性是高空作业平台的基本安全性能之一，是保证其正常工作的前提条件。由于高 空作业平

2、台在工作时所受的载荷情况比较复杂， 所以需要找出一种能够方便计算且能够充分考虑 到各种载荷作用关系的间接校核方法进行验证。目前我国对高空作业机械有4种校核方法： 高空车国家标准校核方法、起重机校核方法、平 台消防车校核方法、iso国际标准方法。这4种 方法各有特点，思路严谨、考虑周全，但也有试 验验证性差、计算量较大、动静态分析相分离 的不足。本文将以流动式起重机的标准（gb/ t19924-2005/iso4305:1991）为基础，结合上 述4种校核方法提出一种既合理又实用的分析方 法，以满足高空作业平台抗倾覆稳定性的校核条 件。还要受到风力、惯性力以及工作人员的自重等外力。为了研究高空作

3、业平台本身的承载能力，获 得其极限位置的工况，往往将自身重力视为稳定 力，外界受力视为倾覆力。因为高空作业平台的 稳定性大部分源于自重，所以通常会采用增大自 重的方法来确保稳定性。但经研究发现，同样是 自重力，因倾翻线划分的位置不同，产生的效果 也不尽相同。如果盲目的增大自重，不但不会增 加稳定性，吊臂也可能会因为超载而发生损坏。1高空作业平台受力分析高空作业平台的一个或多个受力构件失去保 持稳定平衡的能力，称为高空作业平台的失稳， 其产生往往是吊篮过重、支撑面倾斜或风力等一 个或多个因素造成的。因此在分析其抗倾覆稳定 性之前了解机械本身的受力情况是十分必要的。以某型号的高空作业平台为例，图1

4、为其结构 示意图。它除了受到本身各个部件的重力之外，632011(10)建筑机械化摘 要 本文以高空作业平台的抗倾覆稳定性为研究目标，通过对高空作业平台在不同工作状态下，即无风静载、有风动载、非工作状态3种状态的分析，得出其抗倾覆稳定性的相关结论及理论公式， 并通过实例验证了公式的可行性。关键词 高空作业平台；稳定性；倾覆图2 倾翻线示意图1、2、3、4-倾翻线；5-支腿；6-回转支撑 aerial work machinery 高空作业机械的抗倾覆稳定性计算公式为2高空作业平台倾翻线的确定高空作业平台失稳时的倾翻线是由其支腿尺 寸确定的，在相邻支腿连线所构成的长方形中， 离重心距离最短的那一

5、条边即为倾翻线。图2为高空作业平台在某一工况时的支腿位置 示意图（俯视图)，图中的点划线表示由相邻支腿 连线所确定的倾翻线。可以看出，点划线1、3到 回转中心的距离明显大于点划线2、4，所以点划 线2或4即为倾翻线；假设此时高空作业平台正在 东北方向工作，那么它的倾翻线即为点划线2。(1)式中k稳定性系数；ms倾翻线内侧的稳定力矩(nm)； mt倾翻线外侧的倾覆力矩(nm)； g1吊臂斜支撑的重力(n)； g2车体、支腿及回转机构的重力(n)； g3吊臂的重力(n)； g4折臂的重力(n)； g5吊篮的重力，含工作人员自重(n)； l1吊臂斜支撑重心与中心点的水平距离(m)；a 回转中心到支腿

6、端点的水平距离(m)； l3吊臂重心到回转中心的水平距离(m)； l4折臂重心到回转中心的水平距离(m)； l5吊篮重心到回转中心的水平距离(m)。在求解计算时，吊臂自重引起的力矩往往一部分属于稳定力矩，另一部分属于倾覆力矩。因 此从严格意义上说应该将吊臂自重分为两部分：一部分作用在吊臂根部，为gr；另一部分作用在 吊臂端部，为gh。由此公式(1)可改为同时不难看出，当整机的重心处于相邻支 腿连线构成的长方形内部时，高空作业平台一般 处于稳定状态；处于长方形外时，机构有可能失 稳，当然具体情况还要根据具体工况进行分析。 (2)其中gr吊臂根部产生的自重(n)， g r = g 3(r+l3)/

7、(r+r)；gh吊臂顶端产生的自重(n)， g r = g 3(r-l3)/(r+r)；r吊臂顶部端点到回转中心的水平距离 (m)；r吊臂根部端点到回转中心的水平距离 (m)。3 高空作业平台抗倾覆稳定性的计算本文借鉴起重机设计规范中关于流动式起重 机稳定性计算的方法对高空作业平台的抗倾覆稳 定性进行分析计算。根据工作状态的不同，分为 无风静载、有风动载、非工作状态3种状态。3.1 无风静载高空作业平台抗倾覆稳定性在无风静载工况 时往往采用的是“稳定系数法”进行分析，这是源于苏联的一种算法，即稳定系数k等于倾翻线 内侧的稳定力矩m s 与倾翻线外侧的倾覆力矩m t 的比值，k=ms/mt。当k=1时为临界值；当k1时，该机构处于稳定状态；当k1.4。该结果说明此高空作业车符合抗倾覆稳定性的安全要求。实际工况下该型号高空作 业车性能良好，工作稳定可靠，间接证明公式的 合理性。5结束语本文以高空作业平台的抗倾覆稳定性为研究 对象，以起重机的相关理论为支持，对不同工作 状态下的高空作业平台抗倾覆稳定性进行分析， 推导出理论公式，并进行了实例验证，说明了公 式的有效性。本文的提出对于同类型高空作业平 台的抗倾覆稳定性分析计算具有一定的参考价值和借鉴意义。(编辑 王春雨）