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        5. 升降平臺出租,升降機出租,升降車出租

          高空作業車吊臂結構分析

          2018-03-15 00:00:00

            城市化建設的飛速發展,城市的高層建筑群越來越多,對適合于此類建筑物施工的高空作業車設備需求量與日俱增。作業臂是高空作業平臺出租的重要承載部件之一,也是整機結構強度相對薄弱的部分,其力學性能對機械的正常運轉有直接影響,為了保證工作人員高空作業時的人身安全,其作業臂有著嚴格的設計要求。

            1. 緒論

            高空作業車要適應高層建筑的惡劣環境,因為工人們的安全必須被保證,工人們必須帶著安全感工作。結構件的設計和強度必須進行校驗以提高好的工作條件。借助于一種經驗設計方法,我們必須通過理論的方法研究出一種解決問題的工具。

            1.1 課題的研究背景與意義

            工程機械廣泛應用于經濟建設的各部門,在整個經濟發展中占有十分重要的地位。近年來,工程機械發展迅速,特別是隨著高科技的廣泛應用,帶動了整個工業的迅猛發展,設計上的優化、仿真,使大型工程機械有了更廣闊的發展空間。

            高空作業車是一種用來運送工作人員和工作器材到達指定高度進行作業的工程機械。由于它具有機動靈活、操作簡單、安全可靠等特點,因此被廣泛地用于大型場館、橋梁、港口海岸的檢護等方面,有著廣闊的發展前景。盡管我國在高空作業車設計制造上取得了一 些成績,但是國內生產制造的高空作業機械同國外同類型高空作業機械相比有一定的差距,主要表現為技術含量低、結構笨重、作業時穩定性能差等。

            通過本課題的研究掌握高空作業車作業臂的結構設計理論和方法,從而實現較大的作業高度與幅度,提高使用的可靠性,為研制高空作業車工作臂奠定基礎,這具有現實的重要意義。

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            1.2 課題國內外的發展狀況

            高空作業車在世界上已有幾十年的發展歷史,現已成為一個完整的專用產品研發、生產體系。如德國的TIRRE,意大利的RICO、芬蘭的BRONTO,英國的COLES等,且它們各有側重,COLES側重于車在高空作業平臺,BRONTO側重于高空消防車系列。高空作業車發展到現在,其作業高度已達到72m,作業車的可靠性、安全性、舒適性、操作方便和簡單的直接性等方面都有較大的提高。

            國內高空作業機械發展剛剛起步,只有十幾年時間的發展歷史,雖然起步晚較遲緩,經過商空作業機械制造企業的生產發展,已逐步形成走向穩定發展的軌道。但國內生產制造的高空作業車同國外同類型高空作業機械產品相比有一定差距,主要表現為技術含量低、大型的較少、結構笨重、作業時微動性能差等問題 在開發研制設計過程中,應采取有效措施、試驗研究,逐項加以解決,以縮小差距。我國基礎設施建設領域的持續高速發展,使市場對各種高空作業平臺的需求量大增。而由于大膽嘗試體制和機制創新,國內高空作業平臺企業的內生動力與競爭力不斷增強,市場開拓能力明顯增強,多元化的經營方式使市場成交量不斷增加。

            1.3 限元法原理與應用

            有限元法的基本思想,是將彈性連續體劃分成有限個單元體,并認為相鄰單元之間僅在有限個節點上相互連接。根據物體珠幾何形狀、載荷特征、邊界約束特征等,單元有各種類型。節點一般都在單元邊界上,節點的位移分量是作業結構的基本未知量,這樣組成有限元集合體,并在引進等效節點力及節點約束條件。由于節點數目有限,就成為具有有限自由度的有限元計算模型,它代替了原來具有無限自由度的連續體,也就是有限元離散化。在此基礎上,對每一單元根據分塊近似的思想,假設一個簡單的函數來近似模擬其位移分量的分布規律,即選擇位移模式,再通過虛功原理(或變分原理或其它方法)求得每個單元的平衡方程,就是建立單元節點力與節點之間的關系。最后,把所有單元的這種特性關系,按照保持節點位移連續和節點力平衡的方式集合起來,就可以得到整個物體的平衡方程組,引入邊界約束條件后解此方程就求得節點位移,并計算出各單元應力。

            2. 高空作業車作業臂的結構與設計

            2.1 作業臂結構特點及工作原理

            伸縮式吊臂采用操作液壓缸來實現變幅,作用在吊臂上的載荷主要有起升載荷、自重、回轉慣性力以及風載荷等。吊臂的伸縮方式主要有三種:順序伸縮、獨立伸縮和同步伸縮。吊臂的結構形式如圖2-1所示。

            1—伸縮液壓缸 2—支撐滑塊 3—變幅液壓缸 4—基本臂 5—第2節臂 6—第3節臂伸縮臂由伸縮臂油缸控制,不工作時伸縮臂回縮至基本臂內部;起重作業時,伸縮臂根據需要的起重幅度和起升高度進行伸縮。伸縮臂根部通過銷軸與伸縮臂油缸鉸接,伸縮臂和基本臂間有滑塊,以保證伸縮臂能平穩運動。伸縮臂與油缸、基本臂根部和回轉平臺也通過水平銷軸鉸接。

            2.2 作業臂的截面分類

            在科學研究和工程實踐中,隨著鋼材性能的不斷提高,工程師可以采取優化作業臂截面結構來減輕作業臂的重量,為此對作業臂的截面形式作了許多探討,歸納起來主要有四邊形截面、五邊形截面、六邊形截面、八邊形截面以及橢圓形截面等不同的截面形式。因此研究采用何種截面形式能使作業臂的自重較小,結構性能提高,材料利用更充分,是伸縮式吊臂優化設計的主要方向之一。常見的作業臂截面形式如圖2-2所示。

            四邊形剖面大多由上蓋板、下蓋板、腹板聯接,工藝簡單,優點突出,抗彎強度好,抗扭剛強度好等,當前高空作業車作業臂大多采用此截面。然而這種截面缺點明顯,材料的承載能力不能充分發揮出來,并且各作業臂間要想很好地傳遞扭矩和橫向力需設附加支撐,較差的穩定性體現出來,這就需要設置縱向筋在隔板上且要保持一定距離,或者安裝斜向筋在腹板的外側,以達到作業臂抗屈曲能力的提升。五邊形剖面的下蓋板和腹板板的寬度較實際小,這樣作業臂局部的抗失穩能力的到提高。在四角處均有前后滑塊支撐,這樣結構的橫向力和扭矩都能更好地傳遞,伸縮臂各板之間局部彎曲不再產生,因此這種截面的伸縮作業臂機械性能能更大的發揮出來,目前在我國,五邊形的作業臂應用較多。

            3. 結論

            通過本文的研究,掌握高空作業車作業臂的結構設計理論和分析方法,得出較為準確的設計方法從而達到優化結構、減輕自重、提高可靠性的目的,為研制高空作業車奠定基礎。

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