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曲臂式平台高空作业梯设计 说明书.doc

曲臂式平台高空作业梯设计【含液压系统】【10张CAD图纸和说明书】

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曲臂式 平台 高空作业 设计 液压 系统 10 cad 图纸 以及 说明书 仿单
资源描述：

摘   要

                                     

曲臂式平台高空作业梯是广泛使用的高空作业设备。它是根据用户的特定要求而设计的，并且适用于多人作业。它使高空作业效率更高，安全更有保障。然而，当有不能移动的障碍物时，垂直式高空作业平台难以有效地进行高空作业，导致高空作业有盲区，影响了垂直式高空作业平台推广及应用。为了解决这个问题,设计可跨障碍物的曲臂式作业平台，并根据高空作业平台的结构尺寸,在液压缸伸缩比要求满足的条件下, 在确定液压缸变幅机构的三个参数的铰链点的位置，而计算液压缸的最大提升负载的条件下，并检查工作平台的稳定性。

关键词：作业平台； 液压缸； 载荷


ABSTRACT

The high-altitude moveable working platform is a special equipment that can be widely used for the purpose of working high above the ground. It is designed by the request of the customers. With the equipment, aerial work will be done more efficiently and more safely .However, when it meets an obstacle, the high-altitude moveable can not work well. And this problems affect the application of working platform. To solve this problem ,I plan to design a special platform., and based on the structural sizes of high-altitude moveable working platform, the paper calculates the maximum lifting load and check stability of the working platform. This load is satisfied for the demands of extension proportion in hydraulic cylinder.

Key words: Working Platform;  Hydraulic Cylinder;  load 


目  录

1 绪  论 1

1.1概述 1

1.2高空作业平台的定义 1

1.3研究现状与内容分析 2

2 设计参数及其工作平台级别的确定 5

2.1设计参数及其要求 5

2.2 工作级别的选择及其载荷的确定 5

2.2.1工作载荷的级别 5

2.3 本章小结 8

3工作平台的整体设计及其校核 9

3.1平台式起重机类底盘及臂架的设计方法简介 9

3.2机架的设计方法及计算 9

3.2.1机架设计的一般规定 9

3.2.3梁和架的连接 11

3.3 液压缸三铰点位置的确定 12

3.3.1确定动臂液压缸三铰点位置 12

3.4吊臂的结构形式及回转转台的选择 14

3.4.1吊臂的结构形式及分类 14

3.4.2轮式起重机的转台 15

3.5 本章小结 16

4液压系统设计 17

4.1液压系统原理分析 17

4.2液压系统设计 17

4.2.1油缸选型确定 17

4.2.2液压泵的选型计算 19

4.2.3油箱容积与管路内径计算 20

4.2.4液压系统参数计算 20

4.2.5液压泵的选型确定 21

        4.2.6取力器布置方案及基本参数选择 22

4.3本章小结 22

5 高空作业车稳定性能分析 23

5.1 支腿压力的计算 23

5.2本章小结 25

6总结 26


1 绪  论

1.1概述

高空作业机械是工程起重机械上发展起的高空作业设备，广泛用于建筑、消防等行业。随着中国经济发展的不断进步，对高空作业车的需求越来越多，以及越来越广泛的工作范围。

目前，国内高空作业平台向多品种、系列化、小批量方向发展。虽然在平台市场上，在今天甚至在未来的很长一段时间不能占太多的市场。但是，由于空中作业平台独特的作用，它在工程建设中起着越来越重要的作用，其辐射范围也越来越广。在电信、市政建设、消防、救护、建筑、航空摄影、造船、石油、化工、航空等行业中将能看到它的身影。

曲臂式高空作业平台作业梯，能提高机械化程度，降低劳动消耗，降低成本，缩短工作时间，提高工作效率，并满足特定需求。

经过调研发现，目前，具有一定的高空作业平台市场需求，但只有较少的生产厂商，主要集中在它的结构比较复杂，难以批量生产，使能够改善其结构和性能的高空作业平台，提高高空作业平台的功能，仅能形成小批量生产。本设计的重点是对高空作业平台主要工作装置所采用的各种方案进行比较分析，分别列出各方案的优劣点，以便选择最合适方案。

1.2高空作业平台的定义

高空作业平台是用运送工作人员和携带器材到达指定现场进行作业的专用高空作业平台。

高空作业平台除底盘部分外，为了实现高空作业的功能，必须还有动力传动装置、工作装置、安全装置及液压系统等。

高空作业平台是用来运送工作人员和工作器械到指定高度进行作业的特种工作平台，是将曲臂式高空作业装置安装在底盘上组成的。曲臂式高空作业装置包括工作臂、回转平台、副车架、工作斗、液压系统和操纵装置等。现在的曲臂式高空作业装置具有操作平顺、工作稳定、自动调速、安全可靠等优点，大大提高曲臂式空中作业平台的工作效率。高空作业平台是利用底盘作为行走的机构，平台还具有高性能，机动灵活，可快速转移，转移到工作场地后能迅速投入工作，因此越来越多被应用到工程建设、工业安装、设备检修、物业管理、航空、船舶、石化、电力、影视、市政、园林等许多行业，是在近几年国内发展最快的专用平台产品之一。


内容简介：
本 科 毕 业 设 计题目: 曲臂式平台高空作业梯设计 系 别 专 业 学 生 姓 名 学 号 指 导 教 师 职 称 摘 要曲臂式平台高空作业梯是广泛使用的高空作业设备。它是根据用户的特定要求而设计的，并且适用于多人作业。它使高空作业效率更高，安全更有保障。然而，当有不能移动的障碍物时，垂直式高空作业平台难以有效地进行高空作业，导致高空作业有盲区，影响了垂直式高空作业平台推广及应用。为了解决这个问题,设计可跨障碍物的曲臂式作业平台，并根据高空作业平台的结构尺寸,在液压缸伸缩比要求满足的条件下, 在确定液压缸变幅机构的三个参数的铰链点的位置，而计算液压缸的最大提升负载的条件下，并检查工作平台的稳定性。关键词：作业平台； 液压缸； 载荷ABSTRACTThe high-altitude moveable working platform is a special equipment that can be widely used for the purpose of working high above the ground. It is designed by the request of the customers. With the equipment, aerial work will be done more efficiently and more safely .However, when it meets an obstacle, the high-altitude moveable can not work well. And this problems affect the application of working platform. To solve this problem ,I plan to design a special platform., and based on the structural sizes of high-altitude moveable working platform, the paper calculates the maximum lifting load and check stability of the working platform. This load is satisfied for the demands of extension proportion in hydraulic cylinder.Key words: Working Platform; Hydraulic Cylinder; load 目 录1 绪 论 .11.1 概述 .11.2 高空作业平台的定义 .11.3 研究现状与内容分析 .22 设计参数及其工作平 台级别的确定 .52.1 设计参数及其要求 .52.2 工作级别的选择及其载荷的确定 52.2.1 工作载荷的级别 52.3 本章小结 83 工作平台的整体设计及其 校核 93.1 平台式起重机类底盘及臂架的设计方法简介 .93.2 机架的设计方法及计算 .93.2.1 机架设计的一般规定 93.2.3 梁和架的连接 113.3 液压缸三铰点位置 的确定 123.3.1 确定动臂液压缸三铰点位置 123.4 吊臂的结构形式及回转转台的选择 .143.4.1 吊臂的结构形 式及分类 143.4.2 轮式 起重机的转台 153.5 本章小结 164 液压系统设计 174.1 液压系统原理分析 .174.2 液压 系统设计 .174.2.1 油缸选型 确定 174.2.2 液压泵的选 型计算 194.2.3 油箱容积与管 路内径计算 204.2.4 液压系统参数计算 204.2.5 液压泵的选 型确定 214.2.6 取力器布置方 案及基 本参数选择 224.3 本章小结 .225 高空作业车稳定 性能分析 .235.1 支腿压力的计算 235.2 本章小结 .256 总 结 2611 绪 论1.1 概述高空作业机械是工程起重机械上发展起的高空作业设备，广泛用于建筑、消防等行业。随着中国经济发展的不断进步，对高空作业车的需求越来越多，以及越来越广泛的工作范围。目前，国内高空作业平台向多品种、系列化、小批量方向发展。虽然在平台市场上，在今天甚至在未来的很长一段时间不能占太多的市场。但是，由于空中作业平台独特的作用，它在工程建设中起着越来越重要的作用，其辐射范围也越来越广。在电信、市政建设、消防、救护、建筑、航空摄影、造船、石油、化工、航空等行业中将能看到它的身影。曲臂式高空作业平台作业梯，能提高机械化程度，降低劳动消耗，降低成本，缩短工作时间，提高工作效率，并满足特定需求。经过调研发现，目前，具有一定的高空作业平台市场需求，但只有较少的生产厂商，主要集中在它的结构比较复杂，难以批量生产，使能够改善其结构和性能的高空作业平台，提高高空作业平台的功能，仅能形成小批量生产。本设计的重点是对高空作业平台主要工作装置所采用的各种方案进行比较分析，分别列出各方案的优劣点，以便选择最合适方案。1.2 高空作业平台的定义高空作业平台是用运送工作人员和携带器材到达指定现场进行作业的专用高空作业平台。高空作业平台除底盘部分外，为了实现高空作业的功能，必须还有动力传动装置、工作装置、安全装置及液压系统等。高空作业平台是用来运送工作人员和工作器械到指定高度进行作业的特种工作平台，是将曲臂式高空作业装置安装在底盘上组成的。曲臂式高空作业装置包括工作臂、回转平台、副车架、工作斗、液压系统和操纵装置等。现在的曲臂式高空作业装置具有操作平顺、工作稳定、自动调速、安全可靠等优点，大大提高曲臂式空中作业平台的工作效率。高空作业平台是利用底盘作为行走的机构，平台还具有高性能，机动灵活，可快速转移，转移到工作场地后能迅速投入工作，因此越来越多被应用到工程建设、工业安装、设备检修、物业管理、航空、船舶、石化、电力、影视、市政、园林等许多行业，是在近几年国内发展最快的专用平台产品之一。21.3 研究现状与内容分析针对国内外曲臂式高空作业平台作业梯的动力传动装置。包括曲臂式高空作业平台作业梯，各工作装置的动力传动部分，其设计要求如下：(1) 在工作中的功能，预定的负载范围内时，无论负荷大小，都需要具有一个工作速度稳定的动力传递装置；(2) 在同一工作循环中，回转机构、提升机构和其它加工装置是交替正向和反向运动，因此要适应运动的方向的不断变化；(3) 在操作过程中，工作设备的工作速度应能调整与作业的进度，而且可速度范围大，比如升降机构需要有较低的微动速率。1、内燃机机械传动该传动模式只可用在一用途单一的高空作业平台，如电力设施维护时多采用的垂直式高空作业平台。动力源是平台发动机，动力可过变速器后传出，而且还通过分动器、离合器、减速机、卷扬机、滑轮和绳索等设备一起使用，传动线长，结构更复杂。2、电力机械传动该传动模式是利用来自外部的电力或车辆用的电源，通过电动机的电能转换为机械能，并通过机械传动装置将动力传递给各个工作装置。由于电机可反转，并且无级特性在很宽的转速范围内等特点。机构可由独立电机驱动，简化了传动与控制机构，噪音低、污染少，适合应用在方便外接电源或流动性不大的工作现场。3、内燃机电力传动该传动模式的路线是平台发动机 发电机 电动机，然后带动各工作装置运转。其优点是利用直流电动机的优良工作特性，使高空作业平台获得良好的作业性能，但这些传动装置质量较大，价格昂贵。4、内燃机液压传动大多数的曲臂式高空作业平台都采用了这种方式，它可充分的利用液压来驱动，简化了传动结构，易于实现无级调速和改变运动方向，传动平稳、操作简单、方便、节能、还可以防过载。综上所述，通过分析结构，经济性价比，可应用的范围和操作性能等各种的动力传动装置，可将动力传递装置选为内燃机。举升机构可用在实现作业平台升降和变幅，其结构型式：交叉剪式、套筒式、伸缩臂式和曲臂式。1、交叉剪式举升机构交叉剪式升降机构是根据交叉排列，一个剪式连锁铰接帧结构。当改变交叉角度时完成升降运动，如下图 1-1（C）所示。改变连杆交叉的角度，可通过伸缩液压缸杆或伸缩绳索来实现。这种机构可完成比较低的工作环境，平台平稳，平台空间大，被广泛用于飞机、船舶制造，内部修理，清洁和维护电路线等工作现场。但是，这种作业车越障能力差、工作范围小。32、套筒式举升机构套筒式举升机构可通过多节套筒的伸缩来完成升降运动，如下图 1-1(D)所示。驱动方式也能采用液压传动或钢丝绳滑轮传动，套筒式垂直升降式举升机构的作业高度比较有限，工作范围小。但作业车平台较大，且支撑稳定。(A) 伸缩式 (B) 曲臂式 (C) 交叉剪式 (D) 套筒式图 1-1 高空作业平台的结构简图3、伸缩臂式举升机构伸缩臂式举升机构可由多节套装、并可伸缩的箱型臂所组成，如上图 1-1（A）所示。它包括的有基本臂和伸缩臂这两个部分。伸缩臂可以是一节或者多节，各节臂间要装有液压缸。而液压缸在工作时，各节臂将在液压缸活塞杆推动下通过沿导向元件上、下的滑动，从而改变臂架的长度。整个系统将支承在液压缸的底部铰支座与变幅的液压缸两端。可经过变幅液压缸的活塞杆来伸缩实现臂架的摆动，而完成变幅与升降目的。伸缩臂式举升机构的臂架最大作业高度是 6080 米。因为伸缩臂式举升机构能获得较大的作业高度与变幅。所以被广泛的应用于各种高空作业的平台上。但是这种作业车越障能力比较差。4、曲臂式举升机构曲臂式举升机构是由多节箱形臂折叠而组成，如上图 1-1（B）所示。这种型式采用 2 到 3 节折叠臂组成。其折叠的方式被分为上折式与下折式两种。各节臂的折叠与展开运动是由各个节间液压缸来完成。这种型式的举升机构是完成一定高度与幅度的作业。另外，下折式还能完成地平面以下的作业，可以扩大曲臂式高空作业平台的作业范围。由于曲臂式举升机构具有很高的灵活性、并且适应性好、还具有越障能力等优点，所以采用非常广泛。综上所述，由于曲臂式举升机制比交叉剪式还有套筒式的工作范围要大、越障能力要好，且曲臂式举升机构要比伸缩臂式举升机构的来说具有很好的灵活性、适应性强、越障能力厉害等优点。所以高空作业平台的举升机构要选为曲臂式举升机构，其折叠臂数目应为两个，如上图 1-1(B)所示。回转机构是由回转驱动机构和回转支撑机构两部分构成的。4根据驱动装置有不同的回转机构应分为：机械驱动式、电力驱动式以及液压驱动式。根据回转支撑不同的结构，回转的机构能分为转柱式、立柱式与转盘式，其中转盘式是一种较常用的形式。转盘式回转支撑装置能分为两种：支撑滚轮式与滚动轴承式。支撑滚轮式回转装置增加转盘回转装置的高度，且增加质量与成本；滚动轴承式的回转支撑装置在目前是应用最多一种，它在普通的滚动轴承的基础上发展起的，结构上放大了滚动轴承。优点是回转摩擦阻力矩变小，承载能力加大，高度变低。但由于降低回转支撑装置高度，使整车质心变低，从而平台的稳定性变大。滚动轴承式回转支撑机构按结构可分为以下几种：1、单排滚球式转盘 如下图 1-2 所示，单排球转盘大多数是内外座圈所组合成的一个整体滚道，滚道成圆弧形曲面，是一种最简单的回转支撑装置，球与导向体应从内圈或外圈圆孔中而装进滚道里的，然后将所装配的孔堵塞。这种支撑装置优点是：质量较轻、结构比较紧凑、成本比较低，但承载能力比较小，所以应用较少。2、双排滚球式转盘 如下图 1-3 所示，主要是由上与下双排球体、内外两座圈、间隔体与润滑密封装置等所组成。上与下球体均排列在整体的内或外的座圈内。双排球转盘的回转装置比大小同样并且数目相同的单排球转盘的回转支撑装置的承载能力要大得多。3、交叉滚柱式转盘 如下图 1-4 所示，滚子的接触角大多数为 45，相近的滚子轴线为交叉排列，即相近两圆柱滚子轴线成直角交叉。这使回转机构应承受径向与轴向载荷，而且还必须承受力矩翻倾。另外，和滚球转盘比较。这种滚道是平面，比较简单的加工工艺，加工要求比较容易达到。4、高承载能力转盘 一些大型的起重举升平台中，一般采用双排或多排的滚球或滚柱式回转装置。(a) 外齿式 (b) 内齿式 (a) 外齿式 (b) 内齿式图 1-2 单排球转盘结构 图 1-3 双排球转盘结构(a) 外齿式图 图 1-4 交叉圆柱滚子转盘结构 (b) 内齿式图通过分析以上的各种回转装置的结构特点、能力承载、加工性能以及运用情况5等，最后选定是交叉滚柱式转盘。2 设计参数及其工作平台级别的确定2.1 设计参数及其要求技术参数如下：工作高度：8m；承载能力：120kg；水平工作距离：3m；跨越高度：6m；平台尺寸：1.20.8m；电池：48V-360Amp/h。2.2 工作级别的选择及其载荷的确定2.2.1 工作载荷的级别工作平台级别是为平台的金属结构与机构设计提供较合理的基础，也为用户和 制造厂家协商时能提供参考范围，它能使工作平台胜任所完成的任务，要考虑两个因素；利用载荷状态与等级。确定使用寿命时，要优先考虑技术、经济与环境因素，同时也需估计设备老化产生的影响。工作循环总数表示工作平台所利用的程度，是判断分级的主要参数之一。起重机使用频率与工作循环的总数有关。为了方便，工作循环总数在可能的范围内，分为 10 个利用等级，由此并有工作平台的特点来确定工作平台利用等级为 U4 级，工作为经常轻负荷使用。工作平台的负载状态是基本参数的另一个层次，它表明工作平台受载的轻重程度与两个因素有关：一个是实际升起的载荷 Qi 与额定的载荷 Qmax 之比；另一个是实际升起载荷 Qi 的作用次数 Ni 与工作循环总数 Ni 之比。其公式是：mQiNKax式中 Qi-第 i 个起升载荷Ni-起升载荷作用次数N-工作循环总数，N= 。Q=0.12 136mm,分别取 O1 B1 为不同数值代入式(1) ,(2) ,(3) 得1B当 1AC（1）由 得： 2BO2222cosBOAA（2）由 ：知2C14)cos(22222 COAAOC（3）联立（1） ， （2） ， （3）求得：)(021cos)cos( 222BA（4）又因为 ，为了满足工作要求, 应使 90 (2 +2) 180,则有40cos(2 +2) 0，小臂长度受到作业平台回缩后的高度限制 ,根据结构尺寸 ,由式(4)可得: )(021cos 2222 BOA（5）=600mm, =45 取 = 1.65,2AO综上对比三铰点变幅机构后确定的综合位置参数如下: 45,721mBAO6025313.4 吊臂的结构形式及回转转台的选择3.4.1 吊臂的结构形式及分类曲臂式高空作业平台的臂架和起重机的臂架形式相同，可以参考下起重机的臂架形式进行分析。起重机变幅机构的工作性质可以分为非工作性变幅和工作性变幅；按机构运动形式可分为运行小车式变幅和臂架摆动式变幅；按臂架变幅性能可分为普通臂架变幅和平衡臂架变幅。1、臂架摆动式变幅机构是通过臂架在垂直平面内绕其铰轴摆动改变幅度。伸缩臂式起重机臂架即可摆动，也可伸缩，即能增加起升高度，也能改变起重机幅度。普通臂架机构在变幅时能改变臂架重心和物品重心升降，要耗费额外的驱动功率，15适用于非工作性变幅，在偶尔需要带载变幅时，也可应用。2 、运行小车式变幅机构用于具有水平臂架的起重机，依靠小车沿臂架弦杆运行以改变起重机幅度。运行小车有两种形式，分为绳索牵引式和自行式。其中绳索式牵引式本身重量较轻，可减轻整机结构，应用较广。考虑到整机的工作特点，所以选择第一种臂架方式，在变幅过程中物品和臂架重心会随幅度的改变而发生不必要的改变，需额外的耗费能量，在增大幅度时产生较大的惯性载荷。这种机构构造简单，平台起重机、轮胎起重机、履带起重机、铁路起重机、桅杆起重机和塔式起重机，在非工作性变幅机构或不经常带载的变幅机构上被广泛采用。首先考虑确定长臂的变幅机构，臂架结构有二种，分为：箱形和格架形，通常采用直臂架。为增大在小幅度时的臂架下工作空间，臂架上部常制成折线形式。小起重量的定长臂架起重机也可采用液压缸变幅，臂架下部制成折线型式，变幅液压缸布置方式根据需要可按表选择，表 3-2 如下示：表 3-2 变幅液压缸布置方式序号 型式 简图 特点1 前置式 1， 变幅推力小，可采用小直径2， 臂架悬臂部分短，臂架受力有利1，2， 臂架下方有效空间2 后置式 3， 液压缸后移，对起重机稳定有利4， 需要的变幅推力大5， 臂架悬臂部分长，臂架受力不利臂架下方有效空间大根据变幅力的大小，可采用双缸或单缸。臂架液压缸可安置三个位置分为：前、后置和后拉。本设计采用前置式。16（1）臂架的材料的选择：起重机械的机构零件、金属结构等均由黑色、有色金属和非金属等材料加工制成。设计时要充分考虑结构的载荷状态、利用等级、安全要求和经济合理等因素、正确选择材料。起重机械金属结构主要使用是钢材。钢比铝合金的比重要大，延伸率大，铝合金的弹性模量仅为钢的三分之一，并且价钱昂贵，在国内起重机金属结构中尚未采用。起重机金属中最常用是碳素钢 Q235。与碳素钢相比，低合金钢具有更高的屈服强度和拉伸强度，低温冷脆性和耐磨损性，有良好的焊接性，但应力集中系数不低。3.4.2 轮式起重机的转台一，回转支撑装置简介回转支撑装置简称回转支撑。主要有两类：一是柱式结构；二是回转盘式结构，根据不同的要求，各种回转支撑的特点以及制造厂的加工条件等合理地选定。设计时，要充分考虑载荷状态、利用等级、安全要求等因素、正确选择材料。本设计主要采用盘式回转支撑，在这里主要介绍一下转盘式回转支撑装置现代转盘式回转支撑装置主要有滚子夹套式和滚动轴承式1、滚子夹套式回转支撑装置它在两个环形轨道之间有许多圆锥或圆柱形滚子。前后方受力大的两段圆弧形制作在转台底面的轨道。轨道直径小的可以用圆锥滚子，可以减少磨损与摩擦阻力。由于锥形滚子产生轴向力，因此滚子装在许多拉杆构成的保持架上。圆柱形滚子用于轨道直径大的情况，滚子可制单或双轮，装在由槽钢制成的保持架上。这种保持应该有足够的强度和刚度。2、滚动轴承式回转支撑装置这也是本设计所采用的主要回转支撑装置，由于考虑到回转结构是采用人力推动作用，所以不用采用里外有齿轮式，滚动轴承式装置尺寸刚好，性能卓越，轴承正常工作的情况下可以承受垂直力，对轴承座圈的机架要求有足够的刚度。常用的四种滚动轴承式回转支撑装置结构。单排四点接触球式回转支撑、双排球式回转支撑、单排式交叉滚珠式回转支撑、三排滚柱式回转支撑。特别对于滚动轴承式回转支撑装置结构，国内外都有专门的生产厂家且都已经标准化产品。常用的滚动轴承式回转轴承式回转支撑可参考起重机设计手册，我国的专业生产厂有徐州回转支撑厂，洛阳矿山机械厂和马鞍山回转支撑厂等。设计时只要适当选取型号即可。173.5 本章小结本章是设计的主要章节，通过第二章的受力分析，对机架和梁进行受力分析和校核，并确定了机架和梁的连接方式，并确定了臂架的结构形式，并对臂架的挠度和刚度进行了校核，对于手动转向结构选用了滚动轴承式回转装置。4 液压系统设计4.1 液压系统原理分析图 4-1 为液压系统原理图。工作装置如支腿的收放、举升机构的升降、转台的回转等都是通过液压传动系统实现的。汽车发动机将动力通过取力器传递液压泵，液压油经过油箱内的粗滤器吸入齿轮泵，齿轮泵输出的压力油经过细滤器进入工作回路。各工作装置均由电磁换向阀和调速阀控制，不工作时，液压油通过卸荷回路直接回到油箱。支腿不工作时，1YA 通电。支腿工作时，2YA 通电。双向液压锁保证垂直缸能在任意位置上停止，且停止后不在外力的作用下发生位移。上臂上升时，3YA 通电，上臂下降时，4YA 通电。5YA 通电时，下臂上升。6YA 通电时，下臂下降。平衡阀防止作业臂在停止后在重力的作用下自由下降。7YA 通电时，回转机构工作。8YA 通电时，回转机构不工作。表 4-1 为电磁阀的工作状态表。18图 4-1 液压系统原理图4.2 液压系统设计4.2.1 油缸选型确定液压缸是系统中的执行元件，其形式多样，按照其结构特点为活塞、柱塞和摆动式。按作用方式又可分为单和双作用两种。其中以双作用活塞式液压缸应用最多。活塞式液压缸优点有重量轻、结构简易、拆卸安装方便、容易维修等特点，广泛适用于车辆、起重运输机械等液压传动系统中。柱塞式液压缸可以用在行程长的。摆动式液压缸加工比较复杂大部分用于回转机构。高空作业平台各液压缸均采用双作用单杆活塞缸。1、液压缸直径的确定液压缸的选型主要依据高空作业平台作业梯完成高度所需的最大作用力 Fmax以及液压缸实际的工作行程。前者一般确定液压缸的直径，后者都是用来确定液压缸的工作行程。表 4-1 电 磁 阀 工 作 状 态 表动 作 名 称 电 磁 铁 状 态1YA 2YA 3YA 4YA 5YA 6YA 7YA 8YA支 腿 工 作 +支 腿 不 工 作 +上 臂 上 升 +上 臂 下 降 +19下 臂 上 升 +下 臂 下 降 +回 转 机 构 工 作 +回 转 机 构 不 工作+（ 4-1）122124PpdDpFDfc式中：P1 液压缸工作压力，初算时可选取系统工作压力 pp，取为 16 MPa；P2 液压缸回油腔背压力，初算时，对于 16MPa 的系统可选为 0；d/D活塞杆直径与液压缸内径之比，按液压缸的工作压力选定为 0.7；F工作时的最大外载荷；臂架和作业平台标定载荷的重力之和(400kg+240kg)10N/kg=6400N;Ffc 液压缸密封处摩擦力，它的精确值不易求得，常用液压缸的机械效率 cm 进行估算。（ 4-2） cmfF式中：cm液压缸的机械效率，一般 cm0.90.97，取为 0.9。将 cm 值代入式（5-6 ） ，可求得（ 4-3） Ffc1.故，最终可求得液压缸直径 D 为（ 4-4）114P液压缸直径详细计算见 5.2.5 2、液压缸工作行程的确定（ 4-5）minaxlS式 中 ： 工 作 时 液 压 缸 两 铰 接 点 最 长 距 离maxl工 作 时 液 压 缸 两 铰 接 点 的 最 短 距 离in4.2.2 液压泵的选型计算常见的液压泵有三种类型为：齿轮泵、柱塞泵、叶片泵。齿轮泵：简单的结构、工艺性好、体积不大、维护简便等优点，柱塞泵和叶片泵：结构较复杂、价格较高。20高空作业车的液压系统中采用齿轮泵即可满足工作的需要，常用系列有CB、CBX、CG、CN 等。1、液压泵理论流量 Qr高空作业车液压泵理论流量应按下臂缸上升时间确定。 L/min （ 4-6）tVQvT60式 中 ： V 油 缸 最 大 工 作 容 积 （ 立 方 米 ） ， 按 下 式 计 算 ：L （ 4-7） 32104SD、 均 为 下 臂 液 压 缸 的 参 数 ， 且 其 单 位 均 为 m；S升 降 时 间 ， 由 设 计 要 求 ， 一 般 要 求 m， 取 s；t 201t1t液 压 泵 容 积 效 率 ， 。v9.08v2、油泵排量 qmL/r （ 4-8）310nQr式 中 ： Qr油 泵 流 量 ， L/min；n 油 泵 额 定 转 速 ， r/min。3、油泵功率 NW （ 4-9）tnp式 中 ： p油 泵 最 大 工 作 压 力 ， MPa；Qn油 泵 额 定 流 量 ， m3/s； t油 泵 总 效 率 。8.0t按以上各式算出 p、Qr、q、N 后，即可从标准油泵系列中选取所需油泵型号。4.2.3 油箱容积与管路内径计算1、油箱容积计算在 低 压 系 统 中 （ MPa） 可 取 ：5.2p（ 4-10）pqV4在 中 压 系 统 中 （ MPa） 可 取 ：3.621（ 4-11）pqV75在 中 高 压 或 高 压 大 功 率 系 统 中 （ MPa） 可 取 ：3.6（ 4-12）p126式 中 ： V液 压 油 箱 有 效 容 量 ；qp液 压 泵 额 定 流 量 。2、油管内径计算由 可 得 高 压 管 路 内 径 31260401dQT（ 4-13）11VQT式 中 ： QT油 泵 理 论 流 量 ， L/min；V1高 压 管 路 中 油 的 流 速 m/s。6.31低 压 管 路 内 径 （ 4-14）2264VdT式中：V 2低压管路中油的流速 m/s。124.2.4 液压系统参数计算1、液压缸选型确定由 公 式 （ 4-4） 、 （ 4-5） 可 计 算 得 ：（ 1） 下 臂 液 压 缸mm531064.327.1PFD式 中 ： F=上 臂 重 力 +平 台 载 荷 重 力mm97查 手 册 ， 取 关 门 液 压 缸 缸 径 标 准 值 为 50 mm， 活 塞 行 程 S 标 准 值 为 320 mm（ 2） 上 臂 液 压 缸mm2.4106.34.1PFD22式 中 F=上 臂 重 力 +下 臂 重 力 +平 台 载 荷 重 力mm28104135minaxlS两 式 中 放 入 工 作 时 液 压 缸 两 铰 接 点 最 长 距 离 ； 工 作 时 液 压 缸maxl inl两 铰 接 点 的 最 短 距 离 是 经 过 建 立 模 型 ， 按 照 上 下 臂 所 升 起 的 最 大 和 最 小 度 数 测 量 所得 。查 液 压 系 统 设 计 手 册 ， 取 举 升 液 压 缸 缸 径 D 标 准 值 为 50mm， 活 塞 行 程S 标 准 值 为 320 mm。由 上 述 结 果 ， 上 臂 液 压 缸 选 取 型 号 为 DG-J50-E1E 的 双 作 用 单 杆 活 塞 液 压 缸 ，下 臂 液 压 缸 选 取 型 号 为 DG-J50-E1E 的 双 作 用 单 杆 活 塞 液 压 缸 。4.2.5 液压泵的选型确定1、液压缸工作容积 V 计算由 公 式 （ 4-7） ， 可 知L5.01428501.3362 SD2、 液 压 泵 流 量 QT 由 公 式 （ 4-6） 可 知L/min06.3129.560tVvT3、 液 压 泵 的 排 量由 公 式 （ 4-8） ， 可 知mL/r8.1026.313nQqT根 据 以 上 计 算 结 果 ， 选 取 CBK0-1.25 型 齿 轮 泵 ， 其 性 能 参 数 如 下 ：额 定 排 量 mL/r mL/r（ 实 需 排 量 ）27.18.额 定 压 力 MPa MPa（ 实 际 使 用 油 压 ）0n6额 定 转 速 r/min r/min（ 实 际 转 速 ）35204.2.6 取力器布置方案及基本参数选择常 见 的 取 力 方 式 分 类 如 下 ：23分 动 器 取 力传 动 轴 取 力 从 倒 档 齿 轮 取 力轴 取 力从从 中 间 轴 末 端 取 力从 中 间 轴 齿 轮 取 力上 置 式轴 取 力从变 速 器 取 力 从 飞 轮 后 端 取 力从 前 端 取 力发 动 机 取 力取 力 方 式 分 类发动机前端取力是采用液压传动的特点，用于远距离输出动力。固此种取力方式经常用在大型的搅拌车（如长头式汽车底盘改装）等。从后端取力的特点是取力器不能被主离合器影响，传动系统是跟发动机直接联系，取力器到工作装置距离近、传动系统简便可靠、取出的功率大、传动效率高。这种方案采用比较广泛，如小、中型搅拌车（如平头式汽车改装）等。从变速器 轴取力的布置方案又称变速器上置式方案。此种方案将取力器叠置于变速器之上，用一惰轮与 轴常啮合齿轮啮合获取动力，固需改制原变速器顶盖。此方案采用广泛，如冷藏车、垃圾车等从变速器上端取力。4.3 本章小结本章首先对液压系统进行了分析，并且对其主要执行元件进行了计算选型，以使系统能够正常工作，从而使高空作业车能够正常工作。然后分析高空作业车的支腿机构，预估支腿的横向跨距、纵向跨距以及支撑脚的接地面积；另，本章也分析了取力器的布置，并选适用的取力器。5 高空作业车稳定性能分析总体设计的内容中专用汽车性能参数计算是主要内容，其目的是检测整车参数选的是否合理，性能参数是否符合要求。基本性能的参数计算中包括动力性、经济性和稳定性计算。而对于本设计中所设计的高空作业平台作业梯来说，只需计算它的稳定性。5.1 支腿压力的计算计算支腿压力，要确定曲臂式高空作业平台作业梯在作业中所受的最大支反力，该力是支腿强度计算的根本。24假 定 高 空 作 业 车 工 作 时 支 撑 在 A、 B、 C、 D 四 个 支 腿 上 ， 臂 架 位 于 路 灯 安 装车 纵 轴 线 （ x 轴 ） 角 处 ， 如 6.1 所 示 。 若 高 空 作 业 车 不 回 转 部 分 的 重 力 为 G2，其 重 心 为 O2 在 离 支 腿 对 称 中 心 （ 坐 标 原 点 O） e2 处 ， 回 转 中 心 O0 离 支 腿 对 称中 心 O 的 距 离 为 e0。 又 设 高 空
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