高空作业车作业平台调平系统设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第页1高空作业车作业平台调平系统摘要高空作业车是一种应用范围广泛的工程机械，通常用于建筑、市政、机场、工厂、园林、住宅等场所，从事消防、抢险救灾、施工、安装、维护等工作。本文针对GKZ型高空作业车的主要技术参数、整体结构以及该车的些主要特点介绍了高空作业车作业平台常用调平装置的结构和工作原理，具体阐述了采用的电液伺服比例自动调平系统的控制原理。设计了一种自动调平系统，当平台发生倾斜时，通过传感器感知变化量传递给液压系统，通过液压缸动作推动链轮自动控制平台的水平度，让操作人员始终保持平衡位置。这种调平系统是电液控制的。该系统应用提高了高空作业车性能的稳定性和可靠性。同时也具体叙述了作为调平系统采样环节的调平传感器的工作原理和工作电路，以及具体传感器的型号和结构、调试方法。电路的设计解决了调平系统从电源到信号采集、处理、传递等环节构成一个完整的调平系统。关键词高空作业车作业平台调平系统调平传感单元买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第页2WORKHIGHABOVETHEGROUNDVEHIDEWORKPLATFORMLEVELINGSYSTEMDESIGHABSTRACTLEVELINGMECHANIMFORWORKPLATFORMONAERIALVEHICLEAERIALPLATFORMISAKINDOFCONSTRUCTIONMACHINERYWIDELYUSED。THEHIGHALTITUDEWORKINGMACHINEHASBEENWIDELYUSEDINARCHITECTURE，CITYPLANNING，AERODROME，FACTORY，GARDEN，HOUSEANDOTHERPLACESITPLAYSANIMPORTANTROLEINFIREPROTECTIONDEALINGWITHANEMERGENCY，CONSTRUCTION，INSTALLATION,MAINTENANCEANDSOONTHISPAPERINTRODUCESTHEMAINTECHNICALPARAMETERS，OVERALLSTRUCTUREANDMAINCHARACTERISTICSOFMODELGKZWORKINGPLATFORMSTRUCTURESANDWORKPRINCIPLESOFSOMECOMMONLEVELINGMECHANISMSFORWORKPLATFORMSONAERIALVEHICLESAREDESCRIBEDWORKPRINCIPLEOFAUTOMATICLEVELINGSYSTEMOFWORKINGPLATFORMONMODELGKZFIREENGINEISDESCRIBEDINTHEARTICLETHECONTROLPRINCIPLCOFELECTROHYDRAULICSERVOPROPORTIONAL,AUTOMATICLEVELINGSYSTEMISANALYZEDWITHTHEAPPLICATIONOFTHESYSTEM,THESTABILITYANDRELIABILITYARCINCREASEDINTHEOPERATIONOFELEVATINGPLATFORMIREENGINEKEYWORDSAERIALPLATFORMWORKINGPLATFORMLEVELINGSYSTEMLEVELINGSENSORMAGNETIC买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第页3摘要ABSTRACT目录第一章绪论11引言512高空作业车的概况及其发展方向121高空作业车发展概况6122需求前景6123我国高空作业车的发展展望713课题背景714本课题的设计内容及意义7第二章高空作业车机构简介21高空作业车组成结构922高空作业车结构简图10第三章高空作业车作业平台调平系统31调平系统概述311高空作业车调平问题的引出11312高空作业车调平方式的发展10313高空作业车调平系统的现状12314高空作业车调平系统的关键问题1532调平机构方案321调平机构的形式分类16322机构特点的综合分析及最终方案的确定2333电液伺服比例自动调平控制系统方案设计331方案总体说明26332电液比例调平原理27333电液比例调平动力部分27334液压系统的设计计算28买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第页4335液压系统总图29第四章传感单元41传感器概述411传感器组成及分类40412传感器的应用情况4042角度传感器421倾角传感器的分类41422角度传感器的确定4243高空作业车调平传感器431调平传感器工作原理43432调平传感器的结构与调试方法44第五章电路设计51电源4752误差放大器的工作原理4853载波5054电压比较器工作原理5155反馈断路检测5156伺服驱动电路52第六章总结致谢参考文献买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第页5第一章绪论11引言高空作业车是电力、通讯、交通、市政、消防、救援、建筑等行业进行施工、维护修理等作业的理想设备。它是用来运送工作人员和工作装备到指定高度进行作业的特种车辆，是将高空作业装置安装在汽车底盘上组成的。高空作业装置包括高空作业臂、起重工作臂、起升机构、动力系统、液压系统、电气系统还有操纵装置等部分组成。现在的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，大大提高了空中作业的工作效率。高空作业车是利用汽车底盘作为行走机构，具有汽车的行驶通过性能，机动灵活，行驶速度高，可快速转移，转移到作业场地后能迅速投入工作，因此被越来越多的应用在工程建设、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，是近几年来国内发展最快的专用汽车产品之一。高空作业车按工作臂的型式，有四种基本型式，分别为垂直升降式、折买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第页6叠臂式、伸缩臂式和混合臂式。垂直升降式高空作业车的升降机构只能在垂直方向上进行运动。它的主要特点是结构简单，承载能力强，但作业范围小，作业高度低，这种结构型式应用比较少。折叠臂式高空作业车工作臂之间的连接全部采用铰接型式，所以国外又把它叫做铰接式高空作业车。折叠臂高空作业车结构适合于较低作业高度的车型，如要加大作业高度，必然要增加臂长或增加工作臂数量，增加臂长会使作业车体积庞大，降低灵活性；增加工作臂数量会造成操作繁琐，安全性降低。伸缩臂式的高空作业车在行驶状态时，工作臂缩回套叠，工作时伸出，可以有效增大作业高度，同时具有工作效率高、操作简单、动作平稳等特点。混合臂式高空作业车工作臂之间既有铰接，也有伸缩，是折叠臂式和伸缩臂式高空作业车的结合，它综合了两种结构型式的优点，工作性能最好，但结构也最为复杂。目前国内生产的高空作业车几乎全部是折叠臂型式的，有更大的市场需求。随着我国国民经济的蓬勃发展，高空作业车的需求量迅速上升，作业高度从十几米到几十米不等，其工作平台的调平经历了从自重调平到电液调平的发展过程。12高空作业车的概况及其发展方向121高空作业车发展概况欧美及日本等国家在研究高空作业车方面走在前列，技术水平领先。2000年6月20日至十五日，由德国产业示范展示公司主办的“世界防灾2000”展会在德国奥格斯堡举行，它每年举行一次，主要展示世界各国的消防设备，可以增进人们对世界未来的防火防灾设备和技术动态的了解，受到世界各国的普遍重视。高空作业车作为最主要的消防车设备，在此展览中最为常见。日本日立建机株式会社集多年经验并采用多项新技术开发了HX99B型履带式高空作业车，安全性好，环保性好，使用和维修性能好。日本竹中工务店株式会社和昭和飞机工业株式会社共同开发了带联动型悬浮机构的新型高空作业车，克服了工地路况差、障碍物多导致的整车稳定性差和不安全性。自1932年我国第一辆消防车在震旦机器工厂诞生至今，经过七十多年特别是近十年的飞速发展，国产消防车品种日益增加，基本上能满足国内市场的需要。2004年10月19日至22日，在北京全国农业展览馆举行第10届国际消防买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第页7设备技术交流展览会，本届展会规模超过往届，不仅参展厂商多、展车多，而且品种多、新品多，近30家厂商展出近70余辆各种消防车。我国企业通过吸收国外技术和经验，可以开发出的品种越来越多，而且多数产品的技术与质量水平与进口产品的差距在明显的缩小，可基本满足国内市场对多种火灾事故消防、救援的需要。总言之高空作业小车是近年来发展最快的专用汽车之一。122需求前景随着我国“四化”建设事业和商品经济的发展，越来越多的高层工业、民用建筑像雨后春笋般的迅猛出现，随之而来的是这些高层建筑的维修与保养，特别是对火灾的扑救问题。登高平台消防车的发展有效的解决了这一问题。对于火灾，是世界各国普遍关注的灾难性问题，我国的消防事业一直受到党和政府的高度重视与支持，消防改革与发展纲要中提出“积极发展消防装备器材的生产”，“消防装置器材的生产要立足国内，要充分利用国内各方面的技术和力量，适当引进国外关键技术并做好国产化工作，尽快批量生产出先进的国产消防装备”。随着城市规模和经济建设的发展，对高空作业车的需求量逐年增加。123我国高空作业车的发展展望随着社会生产技术的发展，对高空作业车的要求越来越高。从高空作业车的发展概况可以看出，新型的多功能的高空作业车的出现是势在必行。从70年代最早引进的高空作业车就是折叠臂的，几十年来国内使用的一直是这种车型，使用者有习惯性，而且国内对高空作业车需求仍然以20米以下低高度为主，20米以上的作业高度传统作业车达不到。而在国外在欧美和日本等发达国家伸缩臂和混合臂高空作业车已逐步取代了折叠臂车型。这种伸缩臂和混合臂车型在技术、制造等方面的要求远远高于折叠臂车，其结构可靠性设计、工作斗调平技术、工作半径的限制技术、液压和电气管路输送等关键技术，国内生产厂仍没有完全解决，这是没有真正国产伸缩臂车的又一重要原因由于在举升高度、作业半径、工作效率等方面都具有明显优势，所以国内对伸缩臂和混合臂高空作业车的需求也不断增多。大连路灯管理处已全部淘汰了折叠臂车，用日本、意大利等国进口伸缩臂车取代，深圳市从2002年起所有新采购的高空买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第页8作业车全部为伸缩臂或混合臂车。针对这种情况，如杭州爱知车辆有限公司，广东粤海汽车有限公司分别引进日本和意大利的高空作业装置和国产汽车底盘进行匹配，生产伸缩臂和混合臂高空作业车。所以可以看出未来的高空作业车肯定是朝着伸缩臂和混合臂高空作业车方向发展的。13课题背景随着城市规模和经济建设的发展，对高空作业车的要求越来越高。在繁华的商业街、密集的工矿企业，大中型高空作业车已不能较好地满足实战要求，而这些地方发生的火灾事故多种多样且呈上升趋势。因此，急需一种体积小、反应快、机动灵活、具备多种功能的小型作业车。而且从市场调查的情况来看，这种高空作业车的需求量逐年增加。14本课题的设计内容及意义本课题的目的是通过对折臂高空作业车各项技术的研究，设计一种高空作业车各个结构部分。现有产品注重高空作业车的行驶性能和驾驶性能，但忽视了施工现场、道路的复杂情况。而作为高空作业车的工作平台是高空作业和运输物资的重要部分，其调平机构的设计与生产安全息息相关。所以需要一种保证工作人员安全的高空作业平台，目前，工作平台普遍使用的调平机构有自重调平机构、平行四连杆调平机构、链条链轮式调平机构、静液压调平机构。这些调平机构主要以人工操作控制平台的平衡，当工作状况发生变化时，工作平台发生倾斜，人工操作不能及时调节工作平台的平衡，给施工人员造成不安全的因素，从而影响正常施工。因此，本课题研究的主要目的是设计一种自动调平系统，当平台发生倾斜时，能自动控制平台的平衡，这对提高作业安全系数及为工作人员操作的提供方便有着深远的意义。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第页9第二章高空作业车机构简介21高空作业车组成结构一高空作业工作臂高空作业工作臂包括上臂和下臂。行使状态时，两节工作臂折叠在一起，进行高空作业时，两节工作臂分别有上下臂油缸举升至一定高度，将工作人员送至工作位置。上臂和下臂、下臂和转台铰接处均设有专门的滑动轴承，保证工作臂转动时阻力小，运动平稳。二起重工作臂起重工作臂由基本臂和伸缩臂组成。高空作业工作下臂兼做起重基本臂。伸缩臂由伸缩油缸控制，不工作时，回缩至基本臂内部，进行起重作业时，伸缩臂根据需要的起重幅度和起升高度进行伸缩。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第页10三工作平台（工作吊蓝）工作平台的作用是将高空作业人员和必要的工具送至空中，并作为工作人员空中作业的场所。GKZ系列车型的工作平台采用钢管焊接框架结构，周围设有护拦，右侧护拦开有侧门，方便人员进出，平台底版采用防滑的花纹铝板，平台周圈下部设有护围，防止工具或其它物品掉落。四回转机构回转机构由液压马达、回转减速机以及回转小齿轮、回转支承等组成。进行回转时，液压马达输出动力，通过回转减速机减速后带动输出轴上的小齿轮旋转，小齿轮与回转支承的的齿圈啮合，由于回转支承的齿圈与车架刚性连接，因而回转减速机带动与之相连的转台回转。五起升机构起升机构由液压马达和起升减速机组成。其工作原理是起升液压马达驱动起升减速机旋转，带动滚筒将钢丝绳收进或放出，实现重物的提升和下降。六动力系统GKZ系列作业车高空作业和起重作业动力源为底盘发动机，其动力由取力器从底盘变速箱取出。取力器和变速箱之间的动力传递由机械式操纵系统控制，平时取力器与变速箱取力齿轮处于断开状态，当进行高空作业或起重作业时，操纵拉杆使取力器的滑移齿轮与变速箱的输出取力齿轮啮合，取力器输出轴带动油泵工作，从而将发动机的机械能转为液压能，为系统提供动力。七中心回转接头中心回转接头由导电滑环、液压滑环两部分组成，它的作业是当作业车进行回转动作时，作业车转动部分与固定部分的电路及液压油路始终保持畅通。八液压系统液压系统采用定量齿轮泵供油，系统工作压力为16MPA，油路中设有安全溢流阀，保证系统安全。液压系统通过电液比例流量阀对工作臂油缸、回转马达和卷扬马达供油，供油量大小由比例阀控制，输出流量与负荷变化无关，可使系统达到稳定的工作速度，并且能够实现无级调速。系统工作压力由电磁溢流阀调定。支腿的收放由下车多路换向阀控制，下车多路换向阀可对各支腿的进回油买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第页11油路分别控制，因此各支腿的伸缩量均可单独调节，使作业车能够适应不同的路面状况。为了增加液压系统的安全性，在下车附设了手动泵作为应急液压源，当主动力源发生故障时，可用手动泵压杆操纵手动泵收回工作臂。九电气系统电气系统包括示廓灯、警示灯、照明灯（可选件）等灯具、上臂限位系统、下臂限位系统、上下车互锁系统、蜂鸣器、转台控制箱和吊篮控制箱等部分。22高空作业车结构简图高空作业车结构简图第三章高空作业车作业平台调平系统31调平系统概述311高空作业车调平问题的引出高空作业车是利用车辆的特有结构将工作人员送到一定高度，使人员能在具有一定高度的工作平台上进行工作的特种车辆。它大大提高了工作人员的工作能力。高空作业车作业时有两部分需要调节，一是作业平台，二是转台（即整机）。由于工作人员是处在高空中进行工作，需要工作平台的底面能始终处于水平状态，以保证工作人员的安全。这种能够保证在作业过程中工作平台底面始终处于水平状态的机构就是平衡机构。312高空作业车调平方式的发展高空作业车的调平方式经历了早期的手动调平系统、开关式自控系统、例买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第页12式自控系统、比例一脉冲式自控系统四个阶段的发展。1）手动调平系统早期的手动调平系统，调平性能较差调平时间久、调平精度低、可靠性差、不便于维护等。2）开关式自控系统早期的自动调平系统均采用开关式自控系统，其传感器多为液压随动器，以开、关和死区三种工作方式响应传感器信号。由于这种自动调平系统在控制左右油缸升降的过程中，存在一个内在的反应误差，因此在开与关之间设置了一个死区起阻尼作用的零区。如果死区过窄，调节量容易冲过死区，出现调平误差；反之如果死区带宽过大，又降低了系统的调平精度。但是这种调平方式结构简单、价格低廉、使用方便，因而也得到了一定程度的使用。3）比例式自控系统比例式自控系统是以液压比例阀伺服阀取代开关式自控系统中的电磁换向阀演化而来的。它根据偏差信号的大小，以相应的快慢速度对被控制对象进行连续调节。偏差为零时，调节速度也趋于零，因此它不会产生超频，故而不会有振荡现象，这样就大大改善了系统的动态性能。但是这种调平系统对结构的精度要求较高、造价昂贵，因而在使用的过程中受到了一定的限制。4）比例脉冲式自控系统比例脉冲式自控系统也是在开关式自控系统的基础上加以改善、提高的调平自控方式。它在开关式自控系统的恒速调节区与死区之间设置了一道脉冲区，脉冲信号根据偏差信号的大小成正比例变化。其变化有两种方式，改变脉冲宽度和改变脉冲频率。偏差信号由传感器带进脉冲区后，调节器即根据偏差信号的大小，以不同宽度或频率的脉冲信号，推动电磁阀使油缸工作。这种控制方式综合了前两种型式的优点，大大缩小了死区，提高了控制精度，且价格便宜，比较耐用，因而目前这种调平控制方式得到了广泛的应用。313高空作业车调平系统的现状高空作业车的作业平台属于悬空系统的调平。在日本GIFU大学流体动力实验室，研究人员对由高速开关阀组成的主动悬浮系统的吊车控制进行了深入的研究，测试了它的动态影响。意大利SIMON公司的VT165型高空作业车采用的是电液自动调平机构，其基本原理是通过安装在工作平台上的水平传感器来感4321ABTP、4买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第页13知平台的状态，并产生一个相应的电流信号，经控制器处理后，控制调平油缸的动作，最终使平台保持水平状。4321ABTP、4图31VT165型高空作业车的调平液压系统如图31所示是其液压原理图。溢流阀和电磁换向阀组合在一起，安装在转台的侧面，液压锁位于调平油缸的底部，溢流阀额定压力为18MPA。在作业过程中，当平台处于非水平位置时，来自调平电路的电流信号，时时控制电磁换向阀动作，并打开液压锁，调平油缸即产生伸缩动作，使平台恢复到水平状态。目前，比较常见的调平机构有自重式、平行四连杆式、静液压式以及链条组合式。还有如意大利SIMON公司生产的比较典型的VT165型高空作业车采用的是电液自动调平机构，其基本原理是通过安装在工作平台的水平传感器来感知平台的状态，并产生一个相应的电流，控制调平油缸的动作，最终使平台保持水平状态。其调平机构液压部分如图（32）所示买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第页14图32液压系统图在此液压原理图中，溢流阀和电磁换向阀组合在一起，安装在转台的侧面，液压锁位于调平油缸的底部，溢流阀额定压力18MPA。在作业过程中，当平台处于非水平位置时，来自调平电路的电流实时控制电磁换向阀动作，并打开液压锁，调平油缸即产生伸缩动作，使平台恢复到水平状态。徐工集团的CDZ22高空作业车是集高空救援、灭火于一体的多功能消防装备。该车的作业是通过伸缩臂的变幅来实现的，而在收缩臂俯仰过程中，其前端载人作业平台的水平角度随之改变，因此，作业平台的调平机构是安全作业的重要保证。CDZ22登高平台消防车目前采用电液伺服控制自动调平系统，该调平系统是一个机电液一体化的闭环控制系统，反馈检测元件为可连续输出模拟量电信号的传感器；电液转换元件为电液伺服阀；控制器由模拟电路构成，可根据传感器检测到的误差信号输出连续变化的模拟量信号，能使作业平台自动保持在水平位置上作业。、GU8WTP96213475、5、6789买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第页15图33CDZ22型高空作业车的调平原理该调平系统的工作原理如图33所示平衡状态时，作业平台底平面与水平面夹角为0，当折臂动作或主臂动作引起作业平台位置改变时，夹角发生变化，此时传感器检测到这一角度的变化，并将此信号转变为电信号输送给控制板，进行滤波处理、信号转换、功率放大等，驱动相应的伺服阀进行工作，让调平液压缸动作，带动大链轮转动，使作业平台向夹角减小的方向摆动，则使传感器信号差值减小，当伺服阀的开口渐渐减小至夹角为0时，传感器信号电压为0，伺服阀关闭，进入平衡状态。当夹角再次发生变化时，则将重复上述过程。从而实现实时自动调整作业平台的水平度，使之时时刻刻保持在水平状态，以保证作业的平稳和安全。而本课题研究的GKZ型高空作业车采用电液比例控制自动调平系统，该调平系统是一个机电液一体化的闭环控制系统，反馈检测元件为可连续输出模拟量电信号的传感器；电液转化元件为电液比例伺服阀；控制器由模拟电路构成，可根据传感器检测到的误差信号输出连续变化的模拟量控制信号，能使作业平台自动保持在水平位置上作业。314高空作业车调平系统的关键问题1平衡机构形式的选择提高高空作业车安全可靠性的关键之一在于合理选择平衡机构的形式。平衡机构是高空作业车的机构之一。它的性能和结构的优劣直接影响到工作人员的安全，同时也标志着高空作业车的性能先进与否。高空作业车采用的平衡机构型式还会直接影响到登高车的作业高度。根据登高车的作业要求，在设计上对平衡机构有以下几项要求1、安全可靠；2、自动平衡；3、结构简单，便于装配和维护保养；4、工艺性好；5、重量轻；6、平衡精度高；7技术先进。2）角度传感器用于高空作业车作业平台自动调平的各种传感器，大部分是利用重力原理制成的。当作业平台发生倾斜时，使摆动部分偏转并带动同轴的电位器偏转而产生对应的电信号。电位器式调平传感器在登高平台消防车作业平台自动调平买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第页16系统中和其他领域中经常使用，缺点是存在触点摩擦和电噪声。调平传感器是调平系统的采样环节，直接影响调平系统的精度和可靠性，其检测值的大小是判断系统是否进行调平的依据，其检测精度的高低直接决定了系统的最终调平精度。3）工况的影响由于高空作业车机械设计的原因，其重心较高，且工作条件一般比较恶劣，如道路的不平，易导致某些调平的机械结构使用一段时间后出现损坏、运动不灵活、功能失效等缺陷，且易使得行驶时油箱内的液体摆动严重，出现漏油等现象，导致可靠性变差，调平性能变差。4）电液控制系统在高空作业车的电液自动调平系统中，最核心的控制单元是阀及其控制板。阀控制性能的好坏，直接影响到控制精度、调平性能、可靠性等。因此，论文对电液控制系统进行了详细的研究。32调平机构方案321调平机构的形式分类一、基本形式（1）自重调平机构6利用平台自重调平是出现最早、结构最简单的一种工作平台调平方式，其原理见图34，平台的重心在作业平台1与臂杆3连接的转动铰点2的正下方，且靠近底部，利用工作平台和载荷的重力作用使平台无论如何升降都能自动保持水平状态。该方法结构简单、重量轻、调整维修方便、成本低，但易晃动，特别是当操作人员在平台中的位置变动时，平台产生摇动，操作人员有不安全的感觉，因此在平台达到作业位置后要使用锁紧机构防止摇动，操作起来比较麻烦，只在工作高度较低、技术性能低的作业车上使用，现在已较少采用。1平台2绞轴买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第页173臂杆图34自重调平机构（2）平行四连杆调平机构6平行四连杆调平机构由一组或多组平行四边形连杆机构组成，原理见图35，调平机构一端与工作平台4相连，另一端与回转台1连接，上平行四边形3和下平行四边形2相连处的短边固联在一起，利用平行四边形在变形过程中两组对边始终分别保持平行的原理，无论折叠臂如何升降，工作平台始终保持水平状态。其调平过程是连续的，具有调平可靠、同步性好的特点。且在实际应用中折叠臂本身可以作为平行四边形的一个边，因此结构比较简单，主要用在折叠臂式高空作业车上。缺点是平行四连杆机构只能在臂杆外侧布置，结构不紧凑，臂杆之间的工作角度范围小于。1801回转台2下平行四边形3上平行四边形4工作平台图35平行四连杆调平机构示意图（3）静液压调平机构静液压调平也称为液压伺服液压缸调平，它是利用油液体积不变原理，当买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第页18臂杆2在变幅液压缸（图中未画出）作用下抬起某个角度，调平液压缸3伸长，有杆腔油液被排出而流入同规格的调平液压缸5的有杆腔，同时双向液压锁4被开启，液压缸5的无杆腔油液流入液压缸3的无杆腔，使平台6在由两个液压缸3、5与转台1、臂杆2所构成的两个相互关联的三角形的角度变化过程中始终保持水平。工作中，两个截止阀2关闭形成一个封闭自动调平回路，工作一段时间后平台倾斜时，打开截止阀2，再搬动换向阀1进行补油。（4）圆锥齿轮扭杆式平衡机构图36静液压调平机构图37静液压调平机构液压系统原理买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第页19其原理是由几对大小齿轮（其节圆对称相等）构成。工作时齿轮滚过的节圆周长相等。该机构的特点是安全可靠，平衡精度高，但是其结构较为复杂，重量较大，零件制造和安装都较复杂，成本较高。二、派生形式（1）链条链轮式调平机构8链条链轮式调平机构是由平行四连杆调平机构演变而来的，原理见图（38）链轮11固定在工作平台12上,链轮2固定在回转台1,5和8都是双联链轮,所有链轮齿数和齿形参数均相同,链轮之间绕有链条。由于链轮11和2分别固定在工作平台和回转台上,当臂杆变幅时,链条强制带动工作平台作相应的反方向角度变化,无论臂杆如何升降都能保证平台处于水平状态。1转台2、11链轮3、6、9第一、二、三节臂杆4、7、10第一、二、三级链条拉杆5、8同心双联链轮12平台图38链条式调平机构（2）钢丝绳式调平机构该机构的滑轮2、10分别固连在转台1和平台11上，钢丝绳7按图示绕在等直径的滑轮2、5、8、10上，两端分别固定在转台1和平台11上，并靠平台11的自重始终张紧，各节臂杆变幅时，钢丝绳7绕滑轮收放长度相等，使平台始终保持水平。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第页20三、组合形式（1）平行四连杆与链条构成组合形式链轮10和13分别与连杆9和平台14固连，其中由各件组成四个平行四边形，各节臂杆分别绕绞轴O、B、C摆动或同时摆动，都会带动调平机构向相反方向调整平台。图39钢丝绳式调平机构图310机械组合式调平机构买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第页21（2）静液压与链条构成液压机械组合形式该机构由三部分组成，一部分是转台1、第一节臂杆2、连杆拐臂6和液压缸3、5组成的静液压机构；另两部分是由第二节臂杆9、链轮7、10、链条拉杆8和第二节臂杆11、链轮10、13分别与连杆拐臂6和平台14固连，链轮10为双联同心链轮。各节臂杆分别或同时绕绞轴摆动时，按静液压调平和链条调平原理都能向相反方向调整平台。四、电液调平机构电液调平的基本工作原理是通过安装在工作平台上的水平传感器来感知平台的状态，并产生一个相应的电流，控制调平液压缸的动作，最终使平台保持水平状态。电液调平机构又分为电液自动调平和电液比例调平。如图312所示，电液自动调平机构主要部件包括水平传感器1、调平液压缸5和电磁换向阀7。其中水平传感器1安装在工作平台2上，当工作平台处于水平状态时，水平传感器输出电流为零，当工作平台发生倾斜时，水平传感器产生控制电流，电流大小随工作平台倾斜角度变化而改变。根据平台倾斜方向不同，控制电流进入电磁换向阀7的2个电磁线圈中的一个，使电磁换向阀工作，调平液压缸5伸长或缩短，带动链轮链条传动机构4运动，最终使工作平台趋于水平。图311液压机械组合式调平机构买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第页22如图313所示，电液比例调平机构由水平传感器1、调平液压缸5、电液比例伺服阀7和放大比较器8组成。与电液自动调平机构不同的是，水平传感器输出信号的大小与工作平台的角度成正比。当臂杆变幅时，工作平台与水平面产生一定的夹角，水平传感器输出相应大小的信号，经放大比较器放大判定方向后，由驱动电路输入到电液比例伺服阀7中相应的比例电磁铁，比例伺服阀的阀芯产生位移，输出压力液体，压力液体的的流量与控制电流成比例，即与工作平台的倾斜角成正比，压力液体作用于调平液压缸5两腔中的一腔，使活塞杆伸长或缩短，控制工作平台发生与原倾斜方向相反的转动，工作平台恢复到水平状态。在工作平台倾斜角度减小的过程中，水平传感器输出信号变小，压力液体的流量减少，工作平台与水平面之间夹角大时恢复水平的速度快，工作平台与水平面之间夹角小时恢复水平的速度慢。图312电液自动调平机构买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第页23322机构特点的综合分析及最终方案的确定在以上介绍的各种调平机构中,基本形式中利用平台自重调平其结构简单、重量轻、调整维修方便、成本低但易换动，特别是当操作人员在平台中的位置变动时，平台产生摇动，操作人员有不安全的感觉，必须采用锁紧机构比较麻烦，所以该机构多用于技术性能较低的车型上。平行四连杆机构结构简单，调整、维修方便，调平精度较高，且较平稳，但缺点平行四连杆机构只能在臂杆外侧布置，结构不紧凑，由于平行四连杆的限制，臂杆之间的工作角度范围小。静液压调平机构具有结构简单、成本低、精度高的特点，适用于伸缩臂式高空作业车。缺点存在滞后现象，且滞后现象随着高度的增加而更加明显。派生形式的链条链轮调平机构比平行四连杆调平机构的工作角度更大，臂杆之间的工作范围大于，且链条、链轮可以安装在臂杆内侧，结构紧凑、180易于安装和调整及维护。组合形式中静液压与链条构成液压机械组合行与其它相比，在技术性和结构上更先进，其调平过程连续、平稳、调平性能好、控制精度高、动态响应快不仅适用于全折叠臂，更适用于折叠伸缩（基本臂带伸缩）的混合臂型上。图312、图313两种组合型式分别综合了平行四连杆与链条式和静液压与图313电液比例调平机构买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第页24链条式的优点，都能满足三节全折叠臂、平台与臂杆摆角大于180的车型。笔者认为三节全折叠臂式高空车应优先采用平行四连杆与链条式组合，因为虽然它技术性一般，但安装、调整和维修方便，调平精度较高。静液压与链条式组合，与上述其它机构相比，在技术和结构上更先进，不仅适应于全折叠臂，更适应于伸缩（基本臂带伸缩）的混合臂型上，所以笔者建议混合臂的小型车上可优先应用静液压与链条式组合的调平机构。电液调平方式中电液自动调平机构的调平是不连续的，适用于折叠臂式和伸缩臂式高空作业车；而电液比例调平机构的调平过程连续、平稳、调平性能好、控制精度高、动态影响快，适应于各种型式的大高度的高空作业车。各调平方式和性能比较见表机构型式自重式连杆式静液压式圆锥齿轮式链条链轮式钢丝绳式组合式电液自动调平式电液比例调平式结构最简单简单较简单复杂较简单较简单复杂较简单较简单平衡性不好较高较高一般一般一般较高较高较高机构重量最轻轻较轻较重较轻较轻较重较轻较轻技术先进性最差一般一般较差一般一般较先进较先进先进调整与维修方便方便不方便不方便较方便较方便不方便方便方便可伸缩性不能能不能不能能能能能综合评价第九第五第四第八第六第七第三第二第一综上，本课题设计中我采用电液比例自动调平机构。具体机构示意图如图（314）所示，在后续的分析时也会做进一步分析。图中表示该机构由二部分组成，一部分是转台、第一节臂杆、连杆拐臂和液压缸组成的静液压机构；另一部分是由第二节臂杆、大小链轮、链条拉杆和大链轮和平台固定连接，小链轮与齿轮为同轴轮。各节臂杆分别或同时绕铰轴摆动时，按静液压调平和链条调平原理都能向相反方向调整平台。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第页25、图314电液比例自动调平系统机构图工作原理该调平系统的工作原理假设平衡状态一体的多功能消防装备自动调平系统的控制对象时，作业平台底平面与水平面夹角为，当折臂动作或主臂0动作引起折臂位置改变时，角发生变化，此时传感器检测到这一角度的变化，那么传感器输出电压与设定的固定电压有个电压差，即也就是误差电压，U由误差放大器放大为连续误差信号，并根据的正负判定调节极性（判定U使哪边的电磁阀工作），再将放大的信号送给电压比较器，将其变为脉冲信号，其脉冲的个数及宽度与误差电压成正比，然后将这些脉冲电压送到驱动电路，由驱动电路开通相应的比例电磁阀，让调平液压缸动作，使大链轮转动，带动作业平台向减小的方向摆动，并使传感器信号差值减小，比例电磁阀的开口渐渐减小至为时，传感器信号电压为零，比例电磁阀关闭，进入平0衡状态。当角再发生变化时，则将重复上述过程。33电液伺服比例自动调平控制系统方案设计331方案总体说明电液式调平机构是集电子控制技术和液压控制技术于一体的新型调平机构，它可以不考虑从底盘到作业平台之间起升机构的结构型式，平台的水平度信号买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第页26直接从平台上获取，这样使调平机构的结构大为简化。所以在前面一节调平机构的介绍和确定的内容中，最后确定采用电液式调平机构。电液式调平机构由水平传感器、电子控制放大器、电液换向阀、调平油缸和作业平台等部分组成。按所用电液换向阀的不同又可分为电液伺服调平机构和电液比例调平机构。电液伺服调平机构对于大高度高空作业车来说，其优点是调平性能好、控制精度高，动态反应快；其缺点是元件的制造精度高、价格昂贵、对液压油污染十分敏感，系统的维护费用高。因此电液伺服调平机构目前只在大高度消防车中采用。近年来，由于比例控制技术的发展，各种比例元器件在许多国家已经形成了系列化，标准化的产品，如德国已有30的普通阀市场被比例阀取代，比例控制技术已被广泛的应用于工业控制系统。我国比例控制技术发展也比较快，各种比例阀产品基本上形成了系列化、标准化，为开发研制各种先进的比例控制系统奠定了基础，比例控制系统是介于开关控制和伺服控制之间的一种新型控制系统，相对于开关控制系统来说能随输入信号的大小实现连续的按比例控制，控制精度高，反应速度快，大大的提高了液压系统的控制水平。相对于伺服控制系统来说，由于比例阀是在普通工业用阀的基础上改造而成的，因此加工精度不高、价格低廉、抗油液污染能力强，控制精度、反应速度等性能能够满足大多数工业控制要求，阀内的压力损失小、能耗低，使液压系统发热两减少。对于高空作业车作业平台调平系统来说调平控制精度要求并不是很高，系统的频带较窄（一般为5HZ10HZ），用电液比例换向阀替代电液伺服阀进行平台的调平是完全可行的。这样不仅大大降低了调平机构的成本，而且高空作业车液压控制系统抗油液污染的能力大大增强，同时由于比例换向阀存在中位死区，增加了系统工作的稳定性。332电液比例调平原理买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第页27图36电液比例控制自动调平原理简图其调平原理是当高空作业车作业平台的任何一个吊臂变幅时，平台与水平面之间必然产生一个夹角，平台倾角经过机电转换装置角位移传感器XX或倾斜传感器输出一个与成比例的电信号，经电子控制放大器放大后输出IU一个控制电流，作用于电、机转换装置比例电磁铁，使比例阀阀芯产生位I移，输出压力油，压力油的流量按电信号的大小成比例变化，并作用于调平油缸两腔中的一腔，使活塞杆进行伸缩。活塞杆的伸缩驱动平台绕铰点转动，使作业平台与水平面的夹角发生变化，直至使作业平台在一个新的水平位置上，达到作业平台自动调平的目的。333电液比例调平动力部分电液比例调平机构的关键部分是由角位移传感器和电液比例换向阀及与之配套的电子控制放大器组成的动力驱动部分，动力驱动部分的原理图如图316框图所示。综上，调平机构的设计包括调平油缸设计、液压系统设计、电液比例换向图315图316电液比例控制自动调平机构动力机构部分结构简图买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第页28阀和倾角传感器的选择三部分。总的设计原则是无论高空作业车作业平台起生机构臂架如何摆动，调平油缸的伸缩行程要能使作业平台的摆动角度补偿臂架的摆动角度（几何要求）；调平油缸使作业平台摆动的角速度要大于或等于各个臂架摆动的最大角速度（速度要求）；作业平台载荷的大小对调平过程的影响降至最小。电液比例自动调平过程实际上是一个动态角度调整的过程，随着平台倾角的出现及时补偿修正，始终使平台保持在很小的角度差内，以使操作者感觉不到平台的倾斜为标准。电液比例方向阀应根据额定载荷，即阀口压降为最低工作差时，调平油缸所需的流量作为公称流量的相近值来选择。这样在工作过程中，比例方向阀的可调节信号范围宽，调节分辨率高，在相应的调节范围内滞回小。倾角传感器是作业平台调平机构的信号源，在调平过程中起着非常重要的作用。所选的倾角传感器应分辨率高，小角度范围内线性好，工作稳定、可靠。334液压系统的设计计算一、传动部分尺寸计算由于此调平机构系统中采用机械传动，通过大小链轮传动带动作业平台动作。小链轮为主动轮由液压缸推动，大链轮为从动轮带动作业平台。假设工作台最大倾斜角度为15，用1MIN调平则带动工作作业平台的大链轮转过的角2N度为SRWN/90256/12查机械设计手册之机械传动，P12103相关公式计算1）传动比I选取传动比为3则将上式的值代入可得21NI2NSRN/27012）小链轮齿数1Z买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第页29171ZI29233）大链轮齿数2IZ10694）设计功率DPKA式中工况系数查机械手册取117表1221KAK则DPKAW0315）特定情况下单排链条传递的功率P0PPZDK式中取123Z取1P代入上式得0025KW0PPZDK1230W6）链条节距P查机械手册P12105得选节距P127MM7）初定中心距0A一般取（3050）6（180300）MM00223（31）6110MMPIZ12MINMA486X0取240MM买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第页308）以节距初定中心距MM40620PA9）链条节数PLP1273201PAKZ10）链条长度LLMP7610211）计算中心距CA02517查表1228APKZL221A5069376M412）实际中心距AMACC5242430313）链条速度VSMVNPZ/21006693114）链轮基本参数和主要尺寸1链轮齿数大链轮为69小链轮齿数为232Z1Z2分度圆直径D买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第页31大链轮同理小链轮MDZPD4130698SIN10I1MD423180SIN6223齿顶圆直径A大链轮MDDPA13446250X1AXMDPZDA1324694011IN1同理计算小链轮的齿顶圆小链轮的AX257DA54IN2取大链轮小链轮D1364已知链轮的分度圆直径可以求得直线方向的线速度124M/MIN1062742106NVA说明此处求线速度的目的是为了求液压缸活塞杆的运动速度，继而可以求得液压缸流量。二、液压缸主要结构尺寸的设计计算GKZ系列高空作业车属于一般的工程机械，根据成大先主编的机械设计手册液压传动，P2047初步确定工作机构的系统压力为16MPA确定液压缸尺寸根据工作机构的基本性能要求，以及相关手册确定使用双作用单活塞杆液压缸买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第页32图316液压缸的状态图向行走时，B口进油；A口出油向行走时，A口进油；B口出油液压缸计算如下18式335（）3104PFDM341式中缸直径，（）M液压缸的理论推力，FKN系统压力，查手册取PMPAP16将以上数据代入221式计算3104PFDM801643查机械设计手册，取D8018表1335取速度比21V221DV2DDM56208查机械设计手册，取5518表1335D买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第页33液压缸的流量计算AV式中液体的运动速度SM活塞的面积2AVQ74L/MINSM31024014362三、确定调平液压缸的型号见18HSG5800液压缸的型号说明MAL双作用单活塞杆液压缸S结构尺寸代号（液压缸直径/活塞杆直径）活塞杆型式代号四、液压缸技术规格18速度比2工作压力16MPA缸径ALMM活塞杆直径MMMM推力KN拉力KN最大行程SMM805580434241950推力计算3110APF式中液压缸推力KN工作压力MPA活塞的作用面积1A买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第页34214DA2205813M10PFKN6拉力计算322A式中液压缸拉力FKN工作压力PMPA活塞直径D活塞杆直径D液压缸有杆腔作用面积2A42D22206508413M220PF416KN五、齿轮齿条计算液压缸带动的执行部分是链轮，为了能够保证活塞杆可以很好的把直线运动传递给链轮转为旋转运动。决定在活塞杆头部装上齿轮齿条机构，由活塞杆带动齿条齿条带动齿轮，而齿轮与小链轮是同轴的。所以只要齿轮旋转就带动链轮运动，最后带动工作平台。虽然会使得结构变得复杂，但考虑到这种传动装置可以提高传动精度。而且齿轮齿条的尺寸不需要很大，所占空间不是很大。所以这种方法是可行的。以下是相关计算1）分度圆直径与齿条运动速度的关系17式13311160NVD式中V是齿条的速度也就是活塞杆的直线速度为124M/MIN是小链轮的转速为270R/S1将数据代入可得2701436D88M买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第页35查机械手册取则，同时取1MZD52M351Z02）齿顶高AHHA5213）齿根高F30MCAFM4）齿高HHFA5235）齿顶圆直径ADMA93816）齿根圆直径FHDFF82217）齿距P5743MP8