大型飛機(jī)高空作業(yè)平臺(tái)牽引車研發(fā)設(shè)計(jì)方案

費(fèi)秀剛

（空軍南苑場(chǎng)站專用車輛技術(shù)保障隊(duì)，北京 100076）

大型飛機(jī)高空作業(yè)平臺(tái)牽引車研發(fā)設(shè)計(jì)方案

費(fèi)秀剛

（空軍南苑場(chǎng)站專用車輛技術(shù)保障隊(duì)，北京 100076）

本文介紹了一種針對(duì)運(yùn)20、伊爾76及其它最大起飛質(zhì)量200噸以上的大型飛機(jī)保障特點(diǎn)專門研制的一型大型飛機(jī)高空作業(yè)平臺(tái)牽引車研發(fā)設(shè)計(jì)方案，該設(shè)計(jì)方案主要包括總體布置、傳動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、高空作業(yè)平臺(tái)等部分，通過(guò)綜合集成，將高空作業(yè)功能與飛機(jī)牽引（頂推）功能整合在一型車輛裝備上，有效實(shí)現(xiàn)了專用車輛的綜合化，有利于節(jié)省采購(gòu)費(fèi)用和保障人員。

大飛機(jī)；高空作業(yè)平臺(tái)；牽引車；設(shè)計(jì)方案

大型飛機(jī)一般指最大起飛重量超過(guò)100噸的飛機(jī)，以運(yùn)20、伊爾76等大型飛機(jī)為例，其最大起飛質(zhì)量均為200噸級(jí)。據(jù)了解，飛機(jī)的牽引、頂推需要飛機(jī)牽引車保障，而大型飛機(jī)上部以及垂尾上部分設(shè)備的日常檢查維護(hù)則需要高空作業(yè)車保障，為此，將高空作業(yè)功能與飛機(jī)牽引、頂推功能通過(guò)工程技術(shù)手段整合在一型裝備上，減少裝備型號(hào)，實(shí)現(xiàn)車輛裝備的綜合化、多功能化，對(duì)于節(jié)省裝備采購(gòu)費(fèi)用和保障人員具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

大型飛機(jī)高空作業(yè)平臺(tái)牽引車是緊密結(jié)合大型飛機(jī)外場(chǎng)保障的勤務(wù)需求，針對(duì)運(yùn)20、伊爾76及其它最大起飛質(zhì)量200噸以上的大型飛機(jī)保障特點(diǎn)專門研制的一型專用車輛，該車集飛機(jī)牽引、頂推及高空維護(hù)作業(yè)等功能于一身，有效實(shí)現(xiàn)了專用車輛的綜合化，有利于節(jié)省采購(gòu)費(fèi)用和保障人員。該車適用于在機(jī)場(chǎng)跑道、停機(jī)坪、飛機(jī)掩體和機(jī)庫(kù)等平坦硬地上使用，主要用于飛機(jī)檢查、維護(hù)時(shí)移動(dòng)飛機(jī)和將機(jī)務(wù)人員安全可靠地舉升到距地面20m及以下的高度，為飛機(jī)進(jìn)行檢查、維護(hù)、清理等作業(yè)，額定可牽引、頂推飛機(jī)的重量為200t。

1 總體布置方案

本高空作業(yè)平臺(tái)牽引車設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)了兩套駕駛系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)雙向駕駛，有利于更精準(zhǔn)實(shí)施飛機(jī)牽引、頂推作業(yè)。其中，主駕駛室為前置式平頭車，駕駛室為單座雙開(kāi)門，位于前端中部，其兩側(cè)為站人平臺(tái)，車尾另有一個(gè)敞開(kāi)式駕駛平臺(tái)。車架設(shè)計(jì)為一個(gè)整體框架式剛性結(jié)構(gòu)，發(fā)動(dòng)機(jī)及變量泵橫置于車身中前部，中后部設(shè)置高空作業(yè)平臺(tái)的回轉(zhuǎn)底座；車身縱向空間的上部為高空作業(yè)平臺(tái)的伸縮臂，下部主要布置馬達(dá)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；車身中段兩側(cè)布置燃油箱、液壓油箱、電瓶及儲(chǔ)氣罐。車頭、車尾共裝有4部倒車?yán)走_(dá)。車身裝有四只10t級(jí)液壓支腿，除了在高空作業(yè)平臺(tái)使用時(shí)可提供40 t·m的穩(wěn)定力矩外，尚可用于更換車輛輪胎使用。車架按剛性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，采用Q345鋼板和矩型管組焊而成。在車身兩側(cè)設(shè)置了八個(gè)拉環(huán)，便于吊裝和運(yùn)輸時(shí)加固作業(yè)，見(jiàn)圖1～4。

圖1 整車外部三視圖

圖2 整車布置圖

圖3 高空作業(yè)狀態(tài)圖（1）

圖4 高空作業(yè)狀態(tài)圖（2）

2 傳動(dòng)系統(tǒng)方案

本高空作業(yè)平臺(tái)牽引車設(shè)計(jì)方案中傳動(dòng)系統(tǒng)由一個(gè)變量泵、兩個(gè)變量馬達(dá)及兩檔變速箱和驅(qū)動(dòng)橋組成，變量馬達(dá)通過(guò)各自的兩檔變速箱與轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋相連接，變速箱設(shè)有牽引及空駛兩個(gè)檔位，采用電控氣動(dòng)切換。其中，變速箱為自主設(shè)計(jì)，設(shè)有牽引及空駛兩個(gè)檔位，其中，空駛檔速比為1.139，牽引檔速比為3.268；最大可輸入轉(zhuǎn)矩1500N·m；采用電控氣動(dòng)切換；箱內(nèi)還設(shè)有手動(dòng)駐車制動(dòng)機(jī)構(gòu)，單橋制動(dòng)即可滿足滿載3.5%、空載30%坡道上的駐車要求，該制動(dòng)器為濕式錐面結(jié)構(gòu)，可用于緊急情況下的手剎輔助制動(dòng)。

傳動(dòng)系統(tǒng)由一個(gè)控制器對(duì)液壓泵和前/后變速箱實(shí)施動(dòng)力傳動(dòng)控制，控制器接收到高低檔和前進(jìn)后退開(kāi)關(guān)給出的指令，分別控制前/后變速箱的高低換擋和液壓泵的前進(jìn)后退動(dòng)作，發(fā)動(dòng)機(jī)根據(jù)前加速踏板或后加速踏板的信號(hào)輸出動(dòng)力給液壓泵，液壓泵根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和控制器的指令，分別控制前液壓馬達(dá)和后液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速、扭矩和正反轉(zhuǎn)，通過(guò)前變速箱和后變速箱將動(dòng)力傳遞給前驅(qū)動(dòng)橋和后驅(qū)動(dòng)橋，實(shí)現(xiàn)四輪驅(qū)動(dòng)。傳動(dòng)系統(tǒng)原理圖如圖5所示。

圖5 傳動(dòng)系統(tǒng)原理圖

3 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方案

本高空作業(yè)平臺(tái)牽引車設(shè)計(jì)方案中轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為通過(guò)前、后方向盤上的四只轉(zhuǎn)向閥控制前、后轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋上的4只液壓缸并通過(guò)相應(yīng)的電磁換向閥組，實(shí)施轉(zhuǎn)向操控。通過(guò)電控編程方式，可有前輪轉(zhuǎn)向、后輪轉(zhuǎn)向、四輪轉(zhuǎn)向及蟹行轉(zhuǎn)向共四種轉(zhuǎn)向模式，并可實(shí)此外，設(shè)有3mL電動(dòng)應(yīng)急泵，持續(xù)工作時(shí)間大于1小時(shí)，可在被動(dòng)牽引（車輛損壞）時(shí)，為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提供短時(shí)動(dòng)力。四種轉(zhuǎn)向模式示意圖見(jiàn)圖6所示。

圖6 四種轉(zhuǎn)向模式示意圖

前后駕駛原理：控制器接收到前駕駛切換開(kāi)關(guān)的指令后，控制電控液壓閥組選擇接入前轉(zhuǎn)向器或后轉(zhuǎn)向器，實(shí)現(xiàn)前后駕駛。

轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)原理：控制器接收到前輪轉(zhuǎn)向、后輪轉(zhuǎn)向、四輪向心轉(zhuǎn)向和四輪蟹行轉(zhuǎn)向開(kāi)關(guān)的選擇指令后，先根據(jù)前輪偏轉(zhuǎn)傳感器和后輪偏轉(zhuǎn)傳感器的檢測(cè)數(shù)據(jù)，控制電控液壓閥組，將發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)液壓泵產(chǎn)生的壓力油分別經(jīng)過(guò)前橋轉(zhuǎn)向鎖止裝置和后橋轉(zhuǎn)向鎖止裝置供給前轉(zhuǎn)向橋和后轉(zhuǎn)向橋，分別對(duì)四輪進(jìn)行復(fù)位控制。四輪復(fù)位后，控制器按轉(zhuǎn)向輸入指令控制電控液壓閥組，分別對(duì)前轉(zhuǎn)向橋和后轉(zhuǎn)向橋進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)前輪轉(zhuǎn)向、后輪轉(zhuǎn)向、四輪向心和四輪蟹行等動(dòng)作。電動(dòng)應(yīng)急液壓?jiǎn)卧稍诎l(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法啟動(dòng)的情況下為系統(tǒng)提供應(yīng)急轉(zhuǎn)向動(dòng)力。轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)原理圖如圖7所示。

圖7 轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)原理圖

4 制動(dòng)系統(tǒng)方案

本高空作業(yè)平臺(tái)牽引車設(shè)計(jì)方案中制動(dòng)系統(tǒng)包括行車制動(dòng)和駐車制動(dòng)兩套系統(tǒng)。其中，行車制動(dòng)為鼓式氣制動(dòng)，駐車制動(dòng)設(shè)置在前后變速箱內(nèi)，設(shè)有手剎濕式錐面制動(dòng)機(jī)構(gòu)，除用于駐車制動(dòng)外，還可用于緊急情況下的手剎輔助制動(dòng)，操作力矩為100N·m時(shí)，錐面徑向制動(dòng)力矩約為1000N·m，與該部位最大驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩相當(dāng)，單橋制動(dòng)即可滿足30%以下坡道上的駐車要求。

制動(dòng)控制系統(tǒng)原理：發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)液壓泵產(chǎn)生的壓力油經(jīng)過(guò)壓力控制閥為蓄能器充能，當(dāng)需要制動(dòng)時(shí)，操控前制動(dòng)調(diào)節(jié)閥或后制動(dòng)調(diào)節(jié)閥使蓄能器的壓力油流向制動(dòng)分配閥組，制動(dòng)分配閥組將壓力油分配給四個(gè)車輪制動(dòng)器，實(shí)現(xiàn)四輪制動(dòng)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)熄火或無(wú)法啟動(dòng)時(shí)，可使用電動(dòng)應(yīng)急液壓?jiǎn)卧R時(shí)為制動(dòng)系統(tǒng)提供壓力油，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急制動(dòng)。制動(dòng)控制系統(tǒng)原理圖如圖8所示。

圖8 制動(dòng)控制系統(tǒng)原理圖

5 高空作業(yè)平臺(tái)方案

本高空作業(yè)平臺(tái)牽引車設(shè)計(jì)方案中布置了高空作業(yè)平臺(tái)，最大起升高度為20米，最大回轉(zhuǎn)半徑為11米，吊籃最大載荷為215kg。高空作業(yè)平臺(tái)由回轉(zhuǎn)底座、折疊臂及三節(jié)伸縮臂構(gòu)成，采用比例電控液壓驅(qū)動(dòng)完成折疊、伸縮及回轉(zhuǎn)動(dòng)作；回轉(zhuǎn)底座上裝有可持續(xù)旋轉(zhuǎn)的多油路回轉(zhuǎn)接頭用以連接車身上的供油系統(tǒng)。本高空作業(yè)平臺(tái)以上位操控為主，在吊藍(lán)內(nèi)裝有電控盒，在回轉(zhuǎn)底座上還設(shè)有電控接口及備用電控盒，以在必要時(shí)使用下位操控。

高空作業(yè)平臺(tái)原理：由上/下位操作轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)選擇上位控制手柄或遙控器給出指令，控制器進(jìn)行指令處理，控制比例閥組，將由發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)液壓泵產(chǎn)生的壓力油分配給高空作業(yè)平臺(tái)動(dòng)作執(zhí)行單元，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)動(dòng)作，平臺(tái)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，作業(yè)臂位置檢測(cè)傳感器將平臺(tái)狀態(tài)反饋給控制器，控制器將平臺(tái)狀態(tài)信息發(fā)送到顯示器實(shí)時(shí)顯示平臺(tái)狀態(tài)，作業(yè)欄障礙檢測(cè)傳感器將作業(yè)欄周邊的障礙信息反饋給控制器，控制器根據(jù)反饋信號(hào)控制聲光報(bào)警和平臺(tái)動(dòng)作，當(dāng)作業(yè)欄障礙檢測(cè)傳感器誤報(bào)或故障時(shí)，打開(kāi)強(qiáng)制開(kāi)關(guān)，系統(tǒng)會(huì)屏蔽障礙檢測(cè)傳感器和作業(yè)臂位置傳感器的信號(hào)，此時(shí)可強(qiáng)行對(duì)高空作業(yè)平臺(tái)進(jìn)行操作；當(dāng)遇見(jiàn)緊急突發(fā)事件時(shí)可將急停開(kāi)關(guān)按下，控制器接收到急停信號(hào)后直接關(guān)閉對(duì)比例閥組的所有指令，同時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)熄火；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)故障無(wú)法啟動(dòng)時(shí)，可采用手動(dòng)和電動(dòng)應(yīng)急單元提供動(dòng)力，操作閥組控制手柄對(duì)高空作業(yè)平臺(tái)進(jìn)行復(fù)位操作。高空作業(yè)平臺(tái)控制原理圖如圖9所示。

支腿原理：由支腿控制開(kāi)關(guān)發(fā)出指令，支腿控制器進(jìn)行指令處理，控制支腿控制液壓閥組，將由發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)液壓泵產(chǎn)生的壓力油分配給支腿動(dòng)作執(zhí)行單元，完成支腿動(dòng)作，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)不能啟動(dòng)時(shí)，可使用手動(dòng)和電動(dòng)應(yīng)急單元產(chǎn)生的壓力油為支腿系統(tǒng)提供動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)支腿應(yīng)急回收動(dòng)作。

圖9 高空作業(yè)平臺(tái)控制原理圖

6 結(jié)語(yǔ)

大型飛機(jī)高空作業(yè)平臺(tái)牽引車是緊密結(jié)合大飛機(jī)外場(chǎng)保障需要，充分體現(xiàn)工程技術(shù)的綜合集成，為大飛機(jī)量身設(shè)計(jì)的一型專用車輛。雙駕駛室設(shè)計(jì)，精準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)飛機(jī)的牽引、頂推作業(yè)，更加貼近使用需求。飛機(jī)牽引與高空作業(yè)功能的完美結(jié)合，有效實(shí)現(xiàn)了專用車輛的綜合化，一定程度上節(jié)省采購(gòu)費(fèi)用和保障人員，同時(shí)滿足了大飛機(jī)保障需要。

TU69

A

1671-0711（2017）05（上）-0153-03