《现代施工工程机械》课件-第十四章 高空作业车

第十四章高空作业车目录CONTENTS第一节概述第二节高空作业车的总体构造第十四章高空作业车第一节

概

述1.1定义及用途定义：高空作业车是用液压装置或机械作为提升力，用来运送工作人员、工具和材料到达三米以上高处指定位置进行工作的具有自行能力的设备。用途：邮电通信设施、高位信号灯、城市道路照明等的安装和检修；园林树枝的修剪；消防救护；高层建筑外饰及物业装修；比赛场馆及高架桥的维修；影视高空摄影以及造船、石油、化工、航空等行业。1.2分类、主要参数及规格型号1.2.1分类高空作业车可按臂架的形状、臂架的展开方式、工作机构驱动方式、整车使用功能等进行分类。1）按臂架的形状按臂架的形状不同，高空作业车可分为直臂式（如图14-1所示）和曲臂式（如图14-2所示）两种。图14-1直臂式高空作业车图14-2曲臂式高空作业车第十四章高空作业车⑴直臂式高空作业车（如图14-1）臂是倾斜的；可以作360度旋转；臂架一节一节伸出；具有最快的平台升降速度和行驶速度；其工作半径较大，存在不能到达的作业面。图14-1直臂式高空作业车第十四章高空作业车

⑵曲臂式高空作业车（如图14-2所示）。折叠臂；工作时，每一节臂可以单独展开，构成不同的形状；低空作业时可以将臂充分展开，臂作360度旋转，可以在很广阔的半径面积内随时作业；随着作业高度的增加，臂将慢慢树立，最大高度为与车体形成90度的垂直高度，此时，不管下方如何旋转都不会有半径的形成，场地占用面积较小；能跨越空中的障碍物到达作业面。图14-2曲臂式高空作业车第十四章高空作业车

2）按臂架的展开方式按臂架的展开方式不同，高空作业车可分为四种：⑴伸缩臂式高空作业车⑵折叠臂式高空作业车⑶垂直升降式高空作业车⑷混合式高空作业车⑴伸缩臂式高空作业车如图14-3所示，又称直臂式高空作业车，一般由工作平台1、伸缩臂2、基本臂3、变幅油缸4和立柱5等组成。图14-3伸缩臂式高空作业车1-工作平台；2-伸缩臂；3-基本臂；4-变幅油缸；5-立柱第十四章高空作业车

立柱上端与基本臂铰接，基本臂的倾角由变幅油缸控制调节。伸缩臂是由多节套装、可伸缩的箱形臂构成的。伸缩臂节数依据高空作业车的最大作业高度而异。最大作业高度可达60～80m，最大的缺点是越障能力差，多用于船厂等高度要求较高的场所。第十四章高空作业车⑵折叠臂式高空作业车如图14-4所示，其升降机构是由多节箱形臂铰接而成的，又称曲臂式高空作业车，由工作平台1、上折臂2、撑臂油缸3、下折臂4、变幅油缸5、立柱6等组成。图14-4折叠臂式高空作业车1-工作平台；2-上折臂；3-撑臂油缸；4-下折臂；5-变幅油缸；6-立柱第十四章高空作业车

上下折臂是由多节箱形臂折叠而成，可以分为上折式和下折式两种。一般用2～3节折叠臂，由各节臂的液压油缸来完成各节臂的折叠与展开运动，可以分别或同时升降。升降机构采用平行四连杆机构，当上、下折臂起升到任何位置时，工作平台都能保持平行于地面的状态。可完成三维空间的位置调整。第十四章高空作业车

下折式升降机构可以完成地平面以下的空间作业，如图14-5所示，如立交桥下的维修与装饰等，扩大了高空作业车的作业范围。图14-5下折式升降机构第十四章高空作业车⑶垂直升降式高空作业车这种高空作业车的升降机构形式较多，主要有：①剪叉式升降机构如图14-6所示，由多组交叉连杆框架铰接成剪形，通过装在连杆框架间的液压缸的伸缩改变连杆交叉的角度，来改变升降机构的升降高度。此升降机构，负载能力强、工作平台较大，适合完成高度较低的作业。这种作业车缺点是越障能力差，工作范围小。图14-6剪叉式升降机构第十四章高空作业车

②套筒式升降机构(图14-7)由桁架、箱式或圆筒式套筒套合在一起，利用伸缩油缸直接顶升。也可用钢丝绳或链条带动多节套筒的伸缩，完成升降动作。③云梯式升降机构(图14-8)由多节桁架式梯子套合在一起，利用液压缸和钢丝绳控制云梯的升降，通过变幅油缸控制云梯的变幅。机构结构简单、质量小、功能全、工作可靠，广泛应用在消防汽车上，即云梯消防车。14-7套筒式升降机构1-工作平台2,3,4-伸缩油缸图14-8云梯式升降机构1-梯子2-变幅油缸3-立柱第十四章高空作业车④混合式高空作业车(图14-9)为伸缩式臂式和折叠臂式组成的混合式高空作业车。该种高空作业车既有折叠臂式跨越障碍能力，又有伸缩臂式操作简单、作业效率高、作业高度和幅度较大的优点，特殊领域和大高度上具有优势，但结构也最为复杂。图14-9混合式高空作业车1-工作平台；2-上折伸缩臂；3-上折基本臂；4-撑臂油缸；5-下折伸缩臂；6-下折基本臂；7-变幅油缸；8-立柱第十四章高空作业车3）按使用功能按使用功能不同可分为：

①普通高空作业车

不具备绝缘功能，不能进行带电作业、只能进行普通高空作业。

②绝缘高空作业车工作平台为绝缘平台，带有绝缘内衬，部分工作臂采用绝缘材料制作，工作平台和下部车体之间的控制管路、线缆等全部为绝缘材料，使在空中工作的人员和地面之间绝缘。该种作业车，说明书和标牌上都清楚地标明绝缘体的绝缘范围以及额定电压，注明绝缘检测电压和检测周期。第十四章高空作业车③高低空作业车是多用途重型工程车，具有起重作业、高空作业、低空作业和低空混合作业等功能，且工作平台可定点升降，对低空装卸和维修作业十分方便。该种车特别适用于港口、码头、桥梁、隧道、电力施工等工程。第十四章高空作业车1.2.2主要参数1)作业高度为工作平台高度与作业人员进行安全作业所能达到的高度(GB/T9465-2008规定1.7m)之和。通常把作业高度分为最大作业高度和最大作业幅度时的作业高度。2)作业范围是指高空作业车在固定位置的条件下，其工作装置(如工作平台)将工作人员和器材送达作业场点进行作业的范围。3)工作平台装载质量是指额定装载质量，不含工作平台自身的质量。第十四章高空作业车4)作业幅度是指高空作业车旋转中心线至平台外边缘的水平距离。表示在高空作业车不移动的条件下，将作业人员和器材送达水平距离的远近程度。一般表现为最大作业幅度和最大作业高度时的作业幅度，最大平台幅度与作业人员可以进行安全作业所能达到的最大水平距离(GB/T9465-2008规定0.6m)之和。5)工作速度包括工作平台垂直升、降的平均速度和回转速度。GB/T9465-2008中规定：工作平台升、降速度≤0.5m/s，回转机构的最大回转速度≤2r/min。第十四章高空作业车1.2.3规格型号由组、型代号、形式代号、主参数代号和更新变形代号组成，如图14-10所示：图14-10高空作业车规格型号第十四章高空作业车规格型号标记示例：1)最大作业高度为10m的绝缘型伸缩臂式高空作业车：高空作业车GKJS10GB/T94652)最大作业高度为12m的非绝缘型垂直升降式高空作业车的第一次变形产品：高空作业车GKC12AGB/T9465第十四章高空作业车第二节高空作业车的总体构造2.1动力装置2.1.1内燃机-机械传动

采用汽车底盘作为行走机构的高空作业车，动力源为汽车底盘发动机。动力经变速器传出后，经分动器、离合器、减速器、卷扬机、滑轮及钢丝绳等元件传递到工作装置。2.1.2电力-机械传动

利用车载电源或外接电源时，通过电动机将电能转变为机械能，经机械传动装置将动力传递到各工作装置。各机构可用独立的电机驱动，适用于外接电源方便或流动性不大的场地作业。第十四章高空作业车2.1.3内燃机-电力传动

传动路线是汽车发动机-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机的优良工作特性，使高空作业车获得良好的作业性能。2.1.4内燃机-液压传动动力源为汽车底盘发动机，采用变速箱取力方式，通过安装在底盘变速箱侧面的取力器取出发动机的动力，并驱动液压油泵向高空作业装置供油。取力系统中还设置控制装置，在底盘行驶时，取力器没有输出，液压油泵不工作，需要进行高空作业时，取力器输出，油泵工作。第十四章高空作业车2.2工作装置一般设有升降机构、变幅机构、回转机构、平衡机构等如图14-11所示。图14-11高空作业车工作装置1-升降机构2-变幅机构3-回转机构4-平衡机构第十四章高空作业车2.2.1升降机构升降机构能实现工作平台的升降和变幅。垂直升降机构按传动方式可分为液压传动和机械传动；按结构形式可分为叉剪式、套筒式和云梯式；

臂式升降机构可分为伸缩臂式或直臂式、折叠臂式或曲臂式、混合臂式等形式。

2.2.2变幅机构变幅是指改变工作斗到回转中心轴线之间的距离。

第十四章高空作业车

上折叠式动臂升降、变幅机构如图14-12所示。

包括三个动臂：上折臂2、中间折臂4和下折臂6。下折臂6下端铰接在立柱8上，由变幅油缸7驱动；上折臂2下端与中间折臂4上端、中间折臂4下端与下折臂6上端铰接，由撑臂油缸3和5以及四杆机构驱动；工作平台1与上折臂2上端铰接，有内藏式四连杆机构使工作平台保持水平。下折臂6、中间折臂4和上折臂2在铅垂平面内的运动范围一般为：下折臂相对于回转台：0～82°；中间臂相对于下折臂：0～160°；中间折臂相对于上折臂：0～90°。图14-12折叠臂式升降变幅机构简图1-工作平台；2-上折臂；3、5-撑臂油缸；4-中间折臂；6-下折臂；7-变幅油缸；8-立柱第十四章高空作业车2.2.3回转机构

用于实现高空作业车的回转运动，即高空作业车的上车部分(回转部分)相对于下车部分(非回转部分)做相对的旋转运动。回转台基本结构如图14-13所示。由液压马达1经减速器2将动力传递到回转小齿轮3上，小齿轮3既作自转又作沿着固定在底架上的回转支承大齿圈4的公转，从而带动整个转台5回转。图14-13回转台基本机构1-液压马达;2-减速器;3-小齿轮;4-大齿圈;5-转台

第十四章高空作业车2.2.4平衡机构高空作业车平衡机构，主要有：1)重力式调平机构(图14-14)，原理：将作业臂3的顶端与工作平台1质心铅垂线上的一点2铰接。2)机械式调平机构(图14-15)，平行四杆调平机构原理：上、下折臂同时或分别作起伏运动时，两套四杆机构2和3中的连杆始终保持平行，则与连杆铰接的工作平台4的底平面在举升过程中总处于水平位置。图14-14重力式调平机构1-作业平台2-饺点3-臂杆图14-15平行四杆调平机构1-回转台；2、3-下、上平行四边形；4-作业平台第十四章高空作业车

3)机液组合调平机构(图14-16)，机械与等容积液压缸组合调平机构。原理是在作业前将结构、大小、容积完全相同的主调液压缸4和副调液压缸7充满液压油，并分别联接两液压缸的有杆腔5和无杆腔6，使两液压缸形成一个封闭回路。当作业臂2受变幅液压缸作用时，会带动主调液压缸4的活塞杆伸缩，与此同时，副调液压缸7的活塞杆则产生相应的伸缩运动，使得作业臂2无论处于何种状态，工作平台3都能与底面保持水平位置。图14-16平行四杆调平机构1-回转台；2-臂杆；3-作业平台；4-调平液压缸Ⅰ；5、6-有杆、无杆腔连接油路；7-调平液压缸Ⅱ第十四章高空作业车

4)电液组合式调平机构，即电-液伺服调平机构，如图14-17。

工作原理：通过安装在工作平台2上的水平传感器1感知工作平台的状态，并产生相应的电流，控制调平液压缸5的动作，最终使平台保持水平状态。图14-16平行四杆调平机构1-水平传感器2-作业平台3-臂杆4-链条链轮传动机构5-调平液压缸6-液压锁7-电磁换向阀第十四章高空作业车2.3支腿支腿起调平和保证整车工作稳定的作用。主要有蛙型、X型以及H形支腿，目前多采用H形液压支腿。支腿设计内容：包括跨距确定、压力计算和支承脚接地面积确定。1)支腿跨距的确定高空作业车的支腿为前后设置，并向两侧伸出形成矩形(如图14-18)，0L1、L2为支腿的横向、纵向跨距。支腿纵横方向选取原则：工作平台额定载荷工作在最大幅度时，应保证其稳定性。在支腿全部外伸时，支腿中心连线所形成的矩形四边形就是倾覆边。第十四章高空作业车图14-18支腿跨距示意图2)支腿压力的计算计算支腿压力是求高空作业车工作时支腿所承受的最大支反力，该力是支腿强度计算的依据。一般都是按弹性支承的假定条件，不考虑风力、水平方向惯性力和变速动载荷来计算的。第十四章高空作业车3)支腿脚接地面积计算为了使高空作业车工作时支承脚要有足够的接地面积Sd，保证在最大支反力Fmax下对地面的压强不大于地基强度，即

式中[σd]—地基强度，一般取1.6MPa。

第十四章高空作业车2.4控制系统

控制系统包括操纵装置、执行元件和安全装置。现代高空作业车的工作装置均采用液压传动和电液操纵，以实现机构的