高空作业平台作业斗称重装置的研究.pdf

高空作业平台作业斗称重装置的研究 江创华 刘 刚 苑爱娟 李彬 陈英晖 1 秦皇岛天业通联重工股份有限公司 2 秦皇岛开发 区建筑设计所 摘 要 高空作业车 上的 作业平台 在工作过程中 如果不能准确称量作 业斗内的 重量 容易 造成翻车的 重 大事故 传统的称重装置无法消除人或物体在斗内不同位置时对称重精度的影响 介绍一种新型称重装置的结 构组成和称重原理 该称重装置通过测量 碟形弹簧 处的 受力值 经过计算得出 物体的 重量 测量值只与两个铰 接体的距离 有关 不受负载在作 业斗中 位置的 影响 能 够准确地称出物 体的 重量 确保高空 作业车的作业安 全 一 关键词 高空作业平台 作业斗 称重装置 安全 高空作业平台是高空作业车 的重要工作装置 由于工作人员要在 20 m 甚至更高的高空进行作 业 安全性就显得尤其重要 研究出一种具有准确 称重功能的作业斗 能更好地确保作业人员的安全 本文对传统及新型称重装置进行分析计算 为高空 作业车和高空作业平台的设计提供参考 1传统称重装置 1 1传统称重装置组成及原理 传统的称重装置是根据随动液压缸的压力变化 来计算人或重物的重量的 其结构如 图 1 所示 主要 由大臂 随动液压缸 控制面板 作业斗 随动液压缸 铰点和作业斗铰点等组成 其 中随动液压缸上加装 有压力传感器 当人站在作业斗中时 重量通过作业 斗传到随动液压缸 液压缸推力的变化由传感器传 送到控制器 经 PLC 计算后得出所称的重量 1 大臂2 随动液压缸3 控制面板4 作业斗 5 随动液压缸铰点6 作业斗铰点 图1传统称重装置结构图 1 2传统称重装置称重的计算 当作业斗内任意位置上有一个重量为 P 忽略 作业斗的重量 其重量在标定时可预设 所以称量不 受作业斗重量影响 以下均相同 的物体时 所产生 的液压缸推力 为 N 1 式 中 卜物体的重量 N z 物体与作业斗铰点间的水平距离 mm 胁一随动液压缸到作业斗铰点的力臂 mm 则压力传感器所产生的压力 P 的计算公式为 p M Pa 2 p 式中 随动液压缸大腔面积 m m 在公式 2 中 随动液压缸到作业斗铰点的力臂 的值 会随着大臂角度的不同而变化 但在分析 任意一个大臂角度下随动液压缸的压力时 与其变 化无关 1 3传统称重装置的分析结果 由式 2 及图 1 可知 压力传感器处所测得的压 力与物体的位置有很大的关系 当位置发生变化时 其压力值也发生了变化 而且从图 1 可见 位置最大 值比最小值大 l 倍多 因此传统称重装置的计量结 果是不准确的 此外 除测量随动液压缸压力外 也有些作业斗 采用传感器测量上铰点销轴受力来测量作业斗负 载 但是 同样无法解决负载位置变化所引起的问 题 这些方法都会受负载力臂的影响 测量误差较 大 作者简介 江创华 1965一 男 广东人 高级工程师 研究方向 大型施工设备的开发设计 一 33 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 2新型称重装置 2 1新型称重装置的结构组成及原理 新型称重装置结构如图 2 所示 主要 由大臂 随 动液压缸 固定铰座 上铰接体 控制面板 作业斗 测力传感器 碟形弹簧以及下铰接体等组成 上 下 铰接体的外观形状如图 3所示 图4 为新型称重装 置的结构简化图 6 9 8 7 1 大臂2 随动液压缸3 固定铰座4 上铰接体 5 控制面板6 作业斗7 测力传感器8 碟形弹簧 9 下铰接体 图 2新型称重装置结构图 1 碟形弹簧轴2 垫片3 上铰接体4 调整螺栓 5 传感器安装座6 测力传感器7 轴套8 下铰 接体9 碟形弹簧 图 3 上 下铰接体 局部爆炸 图 34 图 4新型称重装置结构简化图 如 图 4 所示 由于铰点 A B C D 构成平行 四 边形结构 当工作斗受到负载作用时 铰点 B 将 相对铰点D C 向下平移 使上 下铰接体相对铰点 D c发生转动 从而使 中间的碟形弹簧受力发生变 形 通过传感器检测弹簧的变形量 即可计算出负载 的重量 2 2新型称重装置称重的计算 2 2 1作业斗的受力分析 作业斗的受力如图5 所示 作业斗除受到负载 作用力外 在铰点 A 和 B 处还受到来 自固定铰座的 作用力 图中 h 为铰点 A B 之间的竖直距离 Z为负 载对铰点 A 的力臂 图 5作业斗受力简图 由图 5 可得 R 一 3 x 4 式中 尸 L 作 业斗负载 N FAx 广固定铰座对铰点 的水平 和竖直 方 向作用力 N FBx 广固定铰 座对 铰点 的水平和竖直 方 向作用力 N 从式 3 可知 铰点 A 和铰点 B 的受力与 P 所 在的位置无关 2 2 2上铰接体的受力 上铰接体的受力是 由铰 点 A 所受 的力来传递 的 其受力情况如图 6 所示 D 一 一 厂 丫 F l 一 l j 图 6上铰接体受力简图 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 对 D 点求矩 MD 0IV D 厶 一 由于 与铰点 D 基本在一直线上 变形 但影响不大 所以忽略不计 因此 l 6一 a 0 FAy t N 同理可求出下铰接体的受力为 从式 10 可以看出 物体的重量可以用碟形弹 簧处的测力传感器所测出的力来表示 它只与铰座 u 的距离 6 有关 而这两个距离在使用过程中是不 虽有小的 会发生变化的 因此新型称重装置能够准确地称 出 物体的重量 f 3结论 7 FBy t N 8 式 中 一上 下铰接体受到的碟形弹簧的作 用力 N 厂 铰点 A D 之间的距离 ra m 6 碟形 弹簧作用力对铰 点 A D 的力臂 mm o 由图 4 和图 6 可知 和 是碟形弹簧两端 的两个力 互为相反力 且 9 由 F y 根据式 3 7 8 和式 9 可得出 竽 竽 10 式中 在碟形弹簧处测得的受力值 N TrK21 型高空作业平台使用传统的称重装置 在实际使用中 因工作需要 操作人员在作业斗里 走动时 经常出现误报警甚至停机 的情况 而安装 了新型称重装置的 TFK25 型高空作业平台 在作业 时 从未出现误报警情况 称重准确 有效地保护了 工作人员的作业安全 参考文献 1 毛立武 高空作业车工作平台限重控制系统 J 工程 机械 2007 7 22 24 2 胡元 高空作业平台调平机构 阴 工程机械 2006 12 34 36 3 李卫国 新型高空作业平台的开发和应用 J 建筑机 械化 2003 11 34 36 4 孙元 自行式高空作业平台工业设计研究 J 机电产 品开发与创新 2008 4 108 1 10 通信地址 河北省北戴河金城路 48 号秦皇岛天业通联重 工股份有限公司 066100 收稿日期 2009 02 12 上接第 22 页 大 速度慢且容易发生安全事故影响抢险工作的顺 利进行 新型燃气多功能抢险车的投入使用 减轻 了抢险施工人员的劳动强度 保证了设备完好率和 人身安全 提高了工作效率 使抢险设备 工具和相 关设施定位存放 规范整齐 采用液压技术开发 的 燃气多功能抢险车 整车设计符合燃气行业抢 险专 业化的特点 能及时对燃 气管 网突发事件做出反 应 迅速赶赴现场实施抢修 控制现场险情 排除隐 患 减少损失 确保安全及时地完成抢险作业 燃气抢险车除广泛应用于燃气行业抢修维护 工程外 调整专用设备后还可适用于 1 城市供水管网设施的抢修作业 2 供电系统的抢修作业 3 城市道路 高速公路的抢修 4 城市消防作业的现场配合 5 结束语 新型燃气 多功能抢 险车在 2008 年 奥运会期 间