高空作业车的典型结构设计

高空作业车典型结构设计

1、支腿机构设计

高空作业车有各咱不同类型的支腿，起调平和保证整车工作稳定的作用，要求坚固可靠，操作方便。

1.1、支腿跨距的确定

高空作业车的支腿一般为前后设置，并向两侧伸出，如图1所示。支腿支承点纵横方向的位置选择要适当，其原则是作业平台在标定载荷和最大作业幅度时，整车稳定性要达到规定要求。

侧方（右）IIAB前方I2a后方IIICb2b1D侧方（左）IV图1 高空作业车的支腿跨距

a、支腿横向跨距

支腿横向外伸跨距的最小值应保证高空作业车在侧向作业时的稳定性，即全部载荷的重力合力落在侧倾覆边以内，并使绕左右倾覆边AB或DC和稳定力矩大于倾覆力矩。如图2所示，1/2支腿横向跨距a应满足：

QG1rL1L2G2aaRG2b2b1RGbqG1rL1GbQq图2 支腿跨距的确定（一）图3 支腿跨距的确定（二）

a?Gbr??Q?q?R?G1L1 ?1?

G1?G2?Gb??Q?q?式中：G1?m1g，m1——转台质量，kg； G2?m2g，m2——底盘质量，kg； Gb?mbg，mb——臂架质量，kg； q?mqg，mq——作业平台质量，kg； Q——作业平台的标定载荷，N；

L1——转台重力中心至回转中心的距离，m； r——臂架重力中心至回转中心的距离，m； R——作业半径（臂幅），m。

b、支腿纵向跨距

支腿纵跨距的确定和横向跨距确定的原则一样，应使绕前、后倾覆边BC或AD的稳定力矩大于倾覆力矩。

当作业平台在车辆后方作业时，如图3所示，可得后支腿支承点至回转中心的距离b1，应满足：

b1?a?G2L2 ?2?

G1?G2?Gb??Q?q?式中：L2——底盘质心至回转中心的距离，m。 同理，可得前支腿支承点至回转中心的距离b2为：

b2?a?G2L2 ?3?

G1G2?Gb??Q?q?由式2、式3可知，b1和b2不等。这是因为底盘重心在回转中心之前所致，且b1?b2?2a。在设计中，实际确定的支腿跨距比按标定载荷计算的值大。

1.2、支腿压力计算

假定高空作业车在作业时支承在A、B、C、D四个支腿上，臂架位于离高空作业车纵轴线（x轴）?角处，如图4所示。若高空作业车不回转部分的重力为G2，其重心O2在离支腿对称中心（坐标原点O）e2处，回转中心O0离支腿对称中心O的距离为e0。又设高空作业车回转部分的合力为G0，且合力至O0点的距离为r0，则作用在臂架平面内的翻倾力矩M为G0r0，于是可求得四个支腿上的压力各为：

FA?1??e2??e0??cos?sin???G1??G1??M???????? 20?4??b?b?a???b?1??e2??e0??cos?sin???FB??G2?1???G0?1???M????

4??b?b?a???b?FC?1??e2??e0??cos?sin???G1??G1??M???????? 20?4??b?b?a???b?1??e2??e0??cos?sin???G1??G1??M???????? ?4? 204?bbba????????FD?当举升臂在车辆正侧方作业时即??90°，则上式可简化为：

FA?1??e2??e0?M?G1??G??? ??20?1?4?bb???a???1??e2??e0?M?G1??G??? ?2?0?1??4??b?b?a??1??e2??e0?M?G1??G??? ??20?1?4?bb???a???1??e2??e0?M?G1??G??? ?5? ?2?0?1??4??b?b?a??xaaCψFB?FC?FD?xaBM0aMIICBGψG0bO0b0O0eeeeOOG20y2OOG22y2bA图4 支腿的支承位置DbA2I图5 三点支承状态D

按四点支承计算支腿压力时，若有一支腿的压力出现负值，应改用三点支承重新计算支腿压力。如图5所示，设举升臂在Ⅱ工况位置作业时，支腿A不受力，支腿B、C、D受力，可求得支腿的支反力分别为：

FB?1?Msin???G0?G2?? 2?a?1?GeGeMcos?Msin??FC??00?22???

2?bbba?FD?1??e0??e2?Mcos?? ?6? G1??G????02?1???2??b?b?b??若举升臂转到Ⅰ工况位置作业时，?角为钝角，设支腿B不受力，支腿C、D、A受力，可求得受力最大的支腿D的压力为：

1?Msin?G2e2G0e0Mcos??FD?????? ?7?

2?abbb?由图5还可知，当举升臂在工况Ⅱ的位置作业时，支腿C的受力最大，令

dFC?0，可求出支腿C在承受最大反力时的?角值，令其为?0，有： d??0?arctanb a将所求得的?0值代入?6?式中的FC式，或将?????代入?7?，可求得支腿C所受到的最大压力或支腿D所受到的最大压力。比较两支腿支反力的大小，取大者为计算载荷。

1.3、H式支腿的结构设计 1.3.1、H式支腿的组成 略

1.3.2、H式支腿的结构设计

由H式支腿的组成可知，这种形式的支腿主要由水平腿箱和垂直腿箱组成，腿箱一般为金属板材构成的箱形断面结构（图6），设计时主要确定箱形断面尺寸，可按组合梁的设计要求进行。

6543BB789101112CDCDthbh01A-AB-Bb0h2AAC-CD-D图6 式支腿的结构1-支承脚；2-垂直活动箱；3-加强箍；4-垂直固定箱；5-垂直缸；6-销；7-水平活动箱； 8-加强板；9-加强筋；10-加强箍；11-水平缸；12-水平固定箱

1.3.2.1、活动水平腿箱设计 水平腿箱是支腿的主要受力构件，可以看作一横梁，应具有足够的强度和刚度。

按经济条件（质量最小）确定活动水平腿箱的高度尺寸。

由图6中C-C断面图可知，水平活动腿箱的箱形结构由上下翼缘（翼板）和两侧腹板组成，在满足一定载荷的强度条件时，若腿箱的高度尺寸h增加，则翼缘可减小，但腹板要加高，结构质量（两翼缘和两腹板质量之和）亦发生相应的变化。这里提出按经济条件设计腿箱的高度，就是使腿箱总的结构质量最小的高度，称为理想高度。若设计的高度太小或小于理想高度，都会使整个腿箱的结构质量增加，由此提出腿箱高度h为

h?0.91?3Wx ?8? vh式中

Wx——按腿箱支承点悬伸距离L的3/5处最大合成弯矩求得的抗弯截面模量； vh——腹板的厚高比，vh?th/h0； th——腹板的厚度，m；

h0——腹板的高度，m。 设计时，vh按下式确定

vh??crDEK ?9?

D?121????22?

式中 ?cr——临界应力，设计时可初选，?cr?1.25???；

可得Gsin?2??R2。从图7可得出力矩的平衡式：

R2L?GL1cos?2?Ghgsin?2?0 ?31?

式中 R2——地面对后轮的法向作用力，N； ?2——前轮出现打滑时的极限坡度角；

L1——整车质心到前轮竖直中心线间的距离，m；

以R2?Gsin?2?代入式?31?，可求得作业车后轮出现打滑时的极限坡度角为

?2?arctanL1?

L?hg?当作业车最大爬坡角?比?1及?2都小时，行驶稳定性才是可靠的。 1.6.2、高空作业稳定性 1.6.3、起重作业稳定性

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