折疊臂式登高平臺(tái)消防車(chē)總體設(shè)計(jì)分析

高良++王自然

摘 要：隨著我國(guó)社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人們對(duì)我國(guó)消防事業(yè)也提出了較高的要求。折疊臂式登高平臺(tái)消防車(chē)是目前我國(guó)城市的主要消防裝備，有助于全面提升消防質(zhì)量。本文從概述折疊式登高平臺(tái)消防車(chē)入手，詳細(xì)介紹了它的總體方案設(shè)計(jì)、變幅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和參數(shù)化軟件設(shè)計(jì)，為設(shè)計(jì)消防車(chē)產(chǎn)品提供指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：折疊臂式；登高平臺(tái)；消防車(chē)；總體設(shè)計(jì)

一、概述折疊臂式登高平臺(tái)消防車(chē)

折疊臂式登高平臺(tái)消防車(chē)在現(xiàn)代城市的消防滅火中起著至關(guān)重要的作用。目前我國(guó)的登高平臺(tái)消防車(chē)已經(jīng)發(fā)展較為完善，產(chǎn)品種類(lèi)繁多，性能日益完善。登高平臺(tái)消防車(chē)是城市化發(fā)展的產(chǎn)物，具有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：具有廣泛的應(yīng)用范圍，登高平臺(tái)消防車(chē)可以進(jìn)行消防滅火、緊急救援和高空各項(xiàng)作業(yè)等；具有較大的操作空間，登高平臺(tái)消防車(chē)的臂式多樣化，可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)高度的消防作業(yè)，并運(yùn)送消防人員進(jìn)入指定的位置；具有完善的安全保護(hù)措施和救急操作系統(tǒng)，切實(shí)保證消防操作的安全性和消防人員的生命安全；具有較大的靈活性，登高平臺(tái)消防車(chē)機(jī)器較為靈活，可以根據(jù)消防情況及時(shí)作出反應(yīng)。登高平臺(tái)消防車(chē)的結(jié)構(gòu)主要分為上車(chē)和下車(chē)兩個(gè)部分，上車(chē)主要包括轉(zhuǎn)臺(tái)總成、臂架系統(tǒng)、變幅系統(tǒng)和調(diào)平系統(tǒng)，下車(chē)主要包括底盤(pán)、副車(chē)架和支腿總成等。但是，目前折疊臂式登高平臺(tái)消防車(chē)還有一定的局限性，要求有較強(qiáng)支撐性的操作地面，產(chǎn)品只可運(yùn)作在較硬的場(chǎng)地中，在松軟的場(chǎng)地中必須布設(shè)枕木。

二、折疊臂式登高平臺(tái)消防車(chē)總體設(shè)計(jì)

（一）總體方案設(shè)計(jì)

折疊臂式登高平臺(tái)消防車(chē)的總體方案設(shè)計(jì)是決定產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵，主要包括對(duì)機(jī)器尺寸、內(nèi)部構(gòu)造、構(gòu)件尺寸、材料質(zhì)量和各結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)等等。根據(jù)國(guó)內(nèi)外的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和大量的知識(shí)體系可以將總體方案設(shè)計(jì)分為以下五點(diǎn)：第一，在總體方案和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的確定上主要是讓消防車(chē)的構(gòu)件具有一定的強(qiáng)度和剛度，使得消防車(chē)整體抗傾覆并保持穩(wěn)定，使得發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到操作功率；第二，在大型構(gòu)建的初步設(shè)計(jì)中，根據(jù)一定的臂架力學(xué)模型和計(jì)算要點(diǎn)做好伸縮臂的強(qiáng)度校核和重疊部分的強(qiáng)度校核工作，確定伸縮臂的剛度范圍，保證轉(zhuǎn)臺(tái)和副車(chē)架的強(qiáng)度和整體穩(wěn)定性；第三，在整體穩(wěn)定性設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)人員在詳細(xì)了解相關(guān)力學(xué)模型和計(jì)算方法的基礎(chǔ)上，分別設(shè)計(jì)行駛時(shí)的整體穩(wěn)定性和工作狀態(tài)的整體穩(wěn)定性，其中行駛時(shí)的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)還包括縱向穩(wěn)定性設(shè)計(jì)和橫向穩(wěn)定性設(shè)計(jì)；第四，設(shè)計(jì)人員還需要在總體設(shè)計(jì)中做好對(duì)支腿壓力的計(jì)算工作，主要采取三點(diǎn)支承進(jìn)行壓力計(jì)算；第五，設(shè)計(jì)人員需要做好對(duì)構(gòu)件的初步設(shè)計(jì)，主要確定伸縮機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和調(diào)平機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)消防車(chē)臂架的靈活伸縮和變幅、上車(chē)的回轉(zhuǎn)和工作平臺(tái)的調(diào)平。因此，折疊臂式登高消防車(chē)的總體方案設(shè)計(jì)必須借鑒國(guó)外的相關(guān)資料，遵循一定的設(shè)計(jì)規(guī)則，以保證設(shè)計(jì)的科學(xué)性。

（二）變幅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

變幅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)合理性是保證登高平臺(tái)消防車(chē)安全平穩(wěn)操作的關(guān)鍵。變幅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的布局最優(yōu)化，以保證消防車(chē)的整體性能，主要包括一號(hào)臂變幅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和二號(hào)臂變幅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在對(duì)一號(hào)臂變幅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中主要是依據(jù)三鉸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和受力規(guī)則，在臂架仰角最大時(shí)一號(hào)臂受力最小，使得一號(hào)臂變幅油缸受力最小化和傳動(dòng)角最佳化，保證機(jī)器運(yùn)作的平穩(wěn)性。在對(duì)二號(hào)臂變幅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中主要是對(duì)上連桿、下連桿和變幅油缸進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)二號(hào)臂變幅油缸的受力最小化，設(shè)計(jì)人員主要是降低變幅油缸的大小尺寸和質(zhì)量，降低對(duì)整體的沖擊，根據(jù)相關(guān)的內(nèi)點(diǎn)懲罰函數(shù)和共軛梯度進(jìn)行約束優(yōu)化，將有約束優(yōu)化轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)約束優(yōu)化。設(shè)計(jì)人員在做好一號(hào)臂和二號(hào)臂變幅設(shè)計(jì)的前提下，對(duì)其分析計(jì)算的壓力結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，切實(shí)保證變幅過(guò)程中臂架的穩(wěn)定性。此外，變幅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須對(duì)二號(hào)臂變幅連桿的強(qiáng)度進(jìn)行校核，主要是上部連桿和下部連桿的強(qiáng)度校核，根據(jù)具體的約束和荷載情況進(jìn)行校核，并對(duì)校核結(jié)果進(jìn)行分析，以實(shí)現(xiàn)登高平臺(tái)消防車(chē)的性能。

（三）參數(shù)化軟件設(shè)計(jì)

目前我國(guó)的社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)使得企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，在很大程度上促進(jìn)了企業(yè)的快速發(fā)展。登高平臺(tái)消防車(chē)種類(lèi)繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，傳統(tǒng)的技術(shù)已經(jīng)適應(yīng)不了時(shí)代的發(fā)展，急需加大對(duì)登高平臺(tái)消防車(chē)的參數(shù)化軟件設(shè)計(jì)。首先，設(shè)計(jì)人員必須掌握一定的設(shè)計(jì)理論知識(shí)，具備一定的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)必須參閱大量的相關(guān)資料。其次，參數(shù)化軟件設(shè)計(jì)必須面向?qū)ο螅槍?duì)設(shè)計(jì)對(duì)象的需要設(shè)計(jì)合理的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，主要包括參數(shù)方案選擇、技術(shù)參數(shù)輸入、部件形位參數(shù)輸入和荷載組合輸入四個(gè)部分。最后，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行面向?qū)ο蟮膮?shù)化軟件程序設(shè)計(jì)時(shí)，主要進(jìn)行封裝、繼承和多態(tài)性設(shè)計(jì)。在參數(shù)化軟件設(shè)計(jì)中，主要的核心技術(shù)是OOP技術(shù)，這可以大大提高參數(shù)化軟件設(shè)計(jì)的效率，實(shí)現(xiàn)對(duì)象內(nèi)部和外界的完整隔離。此外，設(shè)計(jì)人員在設(shè)置好科學(xué)合理的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)之后，做好友好型的用戶(hù)界面設(shè)計(jì)工作，最大程度滿(mǎn)足用戶(hù)的需要。因此，參數(shù)化軟件設(shè)計(jì)對(duì)登高平臺(tái)消防車(chē)尤為重要，設(shè)計(jì)人員必須保證參數(shù)設(shè)計(jì)的科學(xué)性，開(kāi)發(fā)出友好型的可視化界面，滿(mǎn)足用戶(hù)需要，不斷提升登高平臺(tái)消防車(chē)的性能。

三、總結(jié)

綜上所述，隨著社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，折疊臂式登高平臺(tái)消防車(chē)在我國(guó)消防事業(yè)中起著至關(guān)重要的作用，必須引起我國(guó)相關(guān)行業(yè)和設(shè)計(jì)人員的高度重視。因此，相關(guān)的消防車(chē)設(shè)計(jì)人員必須高度關(guān)注折疊臂式登高平臺(tái)消防車(chē)的總體設(shè)計(jì)，具備一定的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，在借鑒國(guó)外先進(jìn)技術(shù)和資源的同時(shí)，遵循一定的設(shè)計(jì)規(guī)則，做好登高平臺(tái)消防車(chē)的總體方案設(shè)計(jì)、變幅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和參數(shù)化軟件設(shè)計(jì)三項(xiàng)工作，以提高折疊式登高平臺(tái)消防車(chē)產(chǎn)品的性能，給企業(yè)帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益。

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