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中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述
系 別： 工程技術(shù)系
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化
姓 名： 金雨軒
學(xué) 號： 05211538
2015 年4月21日
前言
曲臂式高空作業(yè)平臺作業(yè)梯是廣泛使用的高空作業(yè)設(shè)備。它是根據(jù)用戶的特定要求而設(shè)計(jì)的，并且適用于多人作業(yè)。它使高空作業(yè)效率更高，安全更有保障。然而，當(dāng)有不能移動的障礙物時，垂直式高空作業(yè)平臺難以有效地進(jìn)行高空作業(yè)，導(dǎo)致高空作業(yè)有盲區(qū)，影響了垂直式高空作業(yè)平臺推廣及應(yīng)用。為了解決這個問題,設(shè)計(jì)可跨障礙物的曲臂式作業(yè)平臺，并根據(jù)高空作業(yè)平臺的結(jié)構(gòu)尺寸,在液壓缸伸縮比要求滿足的條件下, 在確定液壓缸變幅機(jī)構(gòu)的三個參數(shù)的鉸鏈點(diǎn)的位置，而計(jì)算液壓缸的最大提升負(fù)載的條件下，并檢查工作平臺的穩(wěn)定性。
1. 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀
高空作業(yè)機(jī)械是工程起重機(jī)械上發(fā)展起的高空作業(yè)設(shè)備，廣泛用于建筑、消防等行業(yè)。隨著中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不斷進(jìn)步，對高空作業(yè)車的需求越來越多，以及越來越廣泛的工作范圍。
目前，國內(nèi)高空作業(yè)平臺向多品種、系列化、小批量方向發(fā)展。雖然在平臺市場上，在今天甚至在未來的很長一段時間不能占太多的市場。但是，由于空中作業(yè)平臺獨(dú)特的作用，它在工程建設(shè)中起著越來越重要的作用，其輻射范圍也越來越廣。在電信、市政建設(shè)、消防、救護(hù)、建筑、航空攝影、造船、石油、化工、航空等行業(yè)中將能看到它的身影。
曲臂式高空作業(yè)平臺作業(yè)梯，能提高機(jī)械化程度，降低勞動消耗，降低成本，縮短工作時間，提高工作效率，并滿足特定需求。
經(jīng)過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前，具有一定的高空作業(yè)平臺市場需求，但只有較少的生產(chǎn)廠商，主要集中在它的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，難以批量生產(chǎn)，使能夠改善其結(jié)構(gòu)和性能的高空作業(yè)平臺，提高高空作業(yè)平臺的功能，僅能形成小批量生產(chǎn)。本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是對高空作業(yè)平臺主要工作裝置所采用的各種方案進(jìn)行比較分析，分別列出各方案的優(yōu)劣點(diǎn)，以便選擇最合適方案。
高空作業(yè)平臺是用運(yùn)送工作人員和攜帶器材到達(dá)指定現(xiàn)場進(jìn)行作業(yè)的專用高空作業(yè)平臺。
高空作業(yè)平臺除底盤部分外，為了實(shí)現(xiàn)高空作業(yè)的功能，必須還有動力傳動裝置、工作裝置、安全裝置及液壓系統(tǒng)等。
高空作業(yè)平臺是用來運(yùn)送工作人員和工作器械到指定高度進(jìn)行作業(yè)的特種工作平臺，是將曲臂式高空作業(yè)裝置安裝在底盤上組成的。曲臂式高空作業(yè)裝置包括工作臂、回轉(zhuǎn)平臺、副車架、工作斗、液壓系統(tǒng)和操縱裝置等?，F(xiàn)在的曲臂式高空作業(yè)裝置具有操作平順、工作穩(wěn)定、自動調(diào)速、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，大大提高曲臂式空中作業(yè)平臺的工作效率。高空作業(yè)平臺是利用底盤作為行走的機(jī)構(gòu)，平臺還具有高性能，機(jī)動靈活，可快速轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移到工作場地后能迅速投入工作，因此越來越多被應(yīng)用到工程建設(shè)、工業(yè)安裝、設(shè)備檢修、物業(yè)管理、航空、船舶、石化、電力、影視、市政、園林等許多行業(yè)，是在近幾年國內(nèi)發(fā)展最快的專用平臺產(chǎn)品之一。
針對國內(nèi)外曲臂式高空作業(yè)平臺作業(yè)梯的動力傳動裝置。包括曲臂式高空作業(yè)平臺作業(yè)梯，各工作裝置的動力傳動部分，其設(shè)計(jì)要求如下：
(1) 在工作中的功能，預(yù)定的負(fù)載范圍內(nèi)時，無論負(fù)荷大小，都需要具有一個工作速度穩(wěn)定的動力傳遞裝置；
(2) 在同一工作循環(huán)中，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、提升機(jī)構(gòu)和其它加工裝置是交替正向和反向運(yùn)動，因此要適應(yīng)運(yùn)動的方向的不斷變化；
(3) 在操作過程中，工作設(shè)備的工作速度應(yīng)能調(diào)整與作業(yè)的進(jìn)度，而且可速度范圍大，比如升降機(jī)構(gòu)需要有較低的微動速率。
1、內(nèi)燃機(jī)——機(jī)械傳動
該傳動模式只可用在一用途單一的高空作業(yè)平臺，如電力設(shè)施維護(hù)時多采用的垂直式高空作業(yè)平臺。動力源是平臺發(fā)動機(jī)，動力可過變速器后傳出，而且還通過分動器、離合器、減速機(jī)、卷揚(yáng)機(jī)、滑輪和繩索等設(shè)備一起使用，傳動線長，結(jié)構(gòu)更復(fù)雜。
2、電力——機(jī)械傳動
該傳動模式是利用來自外部的電力或車輛用的電源，通過電動機(jī)的電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，并通過機(jī)械傳動裝置將動力傳遞給各個工作裝置。由于電機(jī)可反轉(zhuǎn)，并且無級特性在很寬的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)等特點(diǎn)。機(jī)構(gòu)可由獨(dú)立電機(jī)驅(qū)動，簡化了傳動與控制機(jī)構(gòu)，噪音低、污染少，適合應(yīng)用在方便外接電源或流動性不大的工作現(xiàn)場。
3、內(nèi)燃機(jī)——電力傳動
該傳動模式的路線是平臺發(fā)動機(jī) → 發(fā)電機(jī) → 電動機(jī)，然后帶動各工作裝置運(yùn)轉(zhuǎn)。其優(yōu)點(diǎn)是利用直流電動機(jī)的優(yōu)良工作特性，使高空作業(yè)平臺獲得良好的作業(yè)性能，但這些傳動裝置質(zhì)量較大，價格昂貴。
4、內(nèi)燃機(jī)——液壓傳動
大多數(shù)的曲臂式高空作業(yè)平臺都采用了這種方式，它可充分的利用液壓來驅(qū)動，簡化了傳動結(jié)構(gòu)，易于實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速和改變運(yùn)動方向，傳動平穩(wěn)、操作簡單、方便、節(jié)能、還可以防過載。
綜上所述，通過分析結(jié)構(gòu)，經(jīng)濟(jì)性價比，可應(yīng)用的范圍和操作性能等各種的動力傳動裝置，可將動力傳遞裝置選為內(nèi)燃機(jī)。
舉升機(jī)構(gòu)可用在實(shí)現(xiàn)作業(yè)平臺升降和變幅，其結(jié)構(gòu)型式：交叉剪式、套筒式、伸縮臂式和曲臂式。
1、交叉剪式舉升機(jī)構(gòu)
交叉剪式升降機(jī)構(gòu)是根據(jù)交叉排列，一個剪式連鎖鉸接幀結(jié)構(gòu)。當(dāng)改變交叉角度時完成升降運(yùn)動。改變連桿交叉的角度，可通過伸縮液壓缸桿或伸縮繩索來實(shí)現(xiàn)。這種機(jī)構(gòu)可完成比較低的工作環(huán)境，平臺平穩(wěn)，平臺空間大，被廣泛用于飛機(jī)、船舶制造，內(nèi)部修理，清潔和維護(hù)電路線等工作現(xiàn)場。但是，這種作業(yè)車越障能力差、工作范圍小。
2、套筒式舉升機(jī)構(gòu)
套筒式舉升機(jī)構(gòu)可通過多節(jié)套筒的伸縮來完成升降運(yùn)動。驅(qū)動方式也能采用液壓傳動或鋼絲繩滑輪傳動，套筒式垂直升降式舉升機(jī)構(gòu)的作業(yè)高度比較有限，工作范圍小。但作業(yè)車平臺較大，且支撐穩(wěn)定。
3、伸縮臂式舉升機(jī)構(gòu)
伸縮臂式舉升機(jī)構(gòu)可由多節(jié)套裝、并可伸縮的箱型臂所組成。它包括的有基本臂和伸縮臂這兩個部分。伸縮臂可以是一節(jié)或者多節(jié)，各節(jié)臂間要裝有液壓缸。而液壓缸在工作時，各節(jié)臂將在液壓缸活塞桿推動下通過沿導(dǎo)向元件上、下的滑動，從而改變臂架的長度。整個系統(tǒng)將支承在液壓缸的底部鉸支座與變幅的液壓缸兩端。可經(jīng)過變幅液壓缸的活塞桿來伸縮實(shí)現(xiàn)臂架的擺動，而完成變幅與升降目的。伸縮臂式舉升機(jī)構(gòu)的臂架最大作業(yè)高度是60～80米。因?yàn)樯炜s臂式舉升機(jī)構(gòu)能獲得較大的作業(yè)高度與變幅。所以被廣泛的應(yīng)用于各種高空作業(yè)的平臺上。但是這種作業(yè)車越障能力比較差。
4、曲臂式舉升機(jī)構(gòu)
曲臂式舉升機(jī)構(gòu)是由多節(jié)箱形臂折疊而組成。這種型式采用2到3節(jié)折疊臂組成。其折疊的方式被分為上折式與下折式兩種。各節(jié)臂的折疊與展開運(yùn)動是由各個節(jié)間液壓缸來完成。這種型式的舉升機(jī)構(gòu)是完成一定高度與幅度的作業(yè)。另外，下折式還能完成地平面以下的作業(yè)，可以擴(kuò)大曲臂式高空作業(yè)平臺的作業(yè)范圍。由于曲臂式舉升機(jī)構(gòu)具有很高的靈活性、并且適應(yīng)性好、還具有越障能力等優(yōu)點(diǎn)，所以采用非常廣泛。
綜上所述，由于曲臂式舉升機(jī)制比交叉剪式還有套筒式的工作范圍要大、越障能力要好，且曲臂式舉升機(jī)構(gòu)要比伸縮臂式舉升機(jī)構(gòu)的來說具有很好的靈活性、適應(yīng)性強(qiáng)、越障能力厲害等優(yōu)點(diǎn)。所以高空作業(yè)平臺的舉升機(jī)構(gòu)要選為曲臂式舉升機(jī)構(gòu)，其折疊臂數(shù)目應(yīng)為兩個。
2.設(shè)計(jì)總結(jié)
曲臂式高空平臺作業(yè)梯設(shè)計(jì)是在已有的載貨汽車底盤上對舉升裝置、回轉(zhuǎn)裝置，使高空作業(yè)平臺的穩(wěn)定性進(jìn)行了優(yōu)化分析，通過對各個部件機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，在了解原先高空作業(yè)平臺的基礎(chǔ)上完成了以下工作:，完成了對高空作業(yè)平臺作業(yè)梯設(shè)計(jì)的主要部分，包括有支腿機(jī)構(gòu)、舉升機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)裝置和液壓系統(tǒng)等，作了相應(yīng)的方案設(shè)計(jì)與分析，確定最終選擇方案。完成了對各工作裝置的主要組成部分進(jìn)行的運(yùn)動學(xué)、力學(xué)分析，以此主要尺寸參數(shù)的計(jì)算與校核。完成了對液壓系統(tǒng)的各液壓元件的設(shè)計(jì)、計(jì)算及選型。對高空作業(yè)平臺作業(yè)梯的相關(guān)附件作了簡要設(shè)計(jì)。最后從整體上對改裝汽車的動力性、經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性作出相應(yīng)的分析計(jì)算，驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)整個作業(yè)梯的可行性和正確性。高空作業(yè)平臺作業(yè)梯的改裝設(shè)計(jì)理論部分雖然完成了，但還需要進(jìn)行實(shí)際的應(yīng)用檢驗(yàn)。
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