剪叉式高空作業(yè)平臺(tái)制動(dòng)系統(tǒng)分析

南艷君 張子浪 浙江愛(ài)知工程機(jī)械有限公司

由于結(jié)構(gòu)緊湊、維護(hù)簡(jiǎn)單以及通用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，剪叉式高空作業(yè)平臺(tái)被廣泛應(yīng)用于貨物運(yùn)送、航空裝卸以及大型設(shè)備的安裝與維護(hù)中。因此，對(duì)剪叉式高空作業(yè)車的承載能力、起升高度以及啟停平穩(wěn)性要求更高，且六級(jí)以上的剪叉式高空作業(yè)車的主要負(fù)載是人。所以，當(dāng)高空作業(yè)車進(jìn)入指定工作區(qū)域內(nèi)，并且底盤滿足工況要求時(shí)，上車部分的剪叉機(jī)構(gòu)在上下兩液壓缸的驅(qū)動(dòng)下，平臺(tái)上升的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性就顯得尤為重要了。因此，對(duì)于平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性而言，可以從結(jié)構(gòu)、液壓以及電氣3 個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化。隨著科技的不斷進(jìn)步，對(duì)高空作業(yè)安全性要求也在不斷的增加。用鍵合圖法對(duì)剪叉機(jī)構(gòu)進(jìn)行了研究，對(duì)每級(jí)剪叉臂進(jìn)行了受力分析，畫(huà)出了相應(yīng)的鍵合圖，并將所有構(gòu)件聯(lián)系在一起，借助仿真軟件20Sim 進(jìn)行了求解，得出了工作平臺(tái)的動(dòng)態(tài)特性。

一、概述

剪叉式高空作業(yè)平臺(tái)是一種常用的高空作業(yè)專用設(shè)備，其主要作用是將工作人員運(yùn)送至高空進(jìn)行作業(yè)或者垂直運(yùn)送及卸載貨物，廣泛用于食品加工企業(yè)的設(shè)備檢修及材料運(yùn)送、倉(cāng)庫(kù)、建筑、橋梁及公路建設(shè)、電力維修、航空航天、船舶制造等領(lǐng)域。因此，剪叉式高空作業(yè)平臺(tái)的整機(jī)安全性，行走的穩(wěn)定性，使用的舒適性就顯得尤為重要。本文將對(duì)剪叉式高空作業(yè)平臺(tái)使用過(guò)程中行走液壓系統(tǒng)出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析并提出改進(jìn)辦法。

二、剪叉式高空作業(yè)平臺(tái)制動(dòng)系統(tǒng)分析

（一）整車駐坡制動(dòng)分析

剪叉式高空作業(yè)平臺(tái)主要使用環(huán)境為地面基礎(chǔ)已基本完成的場(chǎng)合，制動(dòng)要求較高。其運(yùn)輸狀態(tài)是固定在25%斜坡式清障車或平板式運(yùn)輸車上，即剪叉式高空作業(yè)車需具備在25%斜坡上行走及駐車的能力。其行走機(jī)構(gòu)布局為：兩個(gè)制動(dòng)器安裝于兩個(gè)后輪內(nèi)（即后輪制動(dòng)），兩個(gè)行走馬達(dá)安裝于兩個(gè)前輪內(nèi)（即前輪驅(qū)動(dòng)）。

（二）液壓系統(tǒng)的建模

剪叉式高空作業(yè)平臺(tái)的作業(yè)主要分為3個(gè)階段：（1）上升階段。需要加節(jié)流閥對(duì)速度進(jìn)行調(diào)控，使得平臺(tái)的上升速度滿足工況要求；（2）暫停作業(yè)階段。平臺(tái)到達(dá)指定作業(yè)高度后，需要確保液壓系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自鎖，使得確保作業(yè)人員的作業(yè)安全；（3）下降階段。平臺(tái)可依靠完全自重下降，在液壓系統(tǒng)的回油路上添加可變阻尼孔，使得有桿腔產(chǎn)生背壓，從而確保平臺(tái)的下降速度滿足工況要求。上車液壓系統(tǒng)原理如圖1 所示。由圖1可知，液壓系統(tǒng)原理如下：首先壓力油從油箱流經(jīng)過(guò)濾器進(jìn)入齒輪泵，由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪泵為液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力，壓力油進(jìn)入電磁換向閥Y1，此時(shí)換向閥Y1 右位接通，油液流經(jīng)電磁換向閥Y2，此時(shí)換向閥Y2 左位接通，液壓油流經(jīng)節(jié)流閥9.1，對(duì)進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速；壓力油分別進(jìn)入的單向閥10.1、10.2，在壓力油進(jìn)入無(wú)桿腔油路上，設(shè)置單向閥以防止平臺(tái)因負(fù)載自重下落，使得活塞桿平穩(wěn)伸出；當(dāng)平臺(tái)上升至指定高度后，電磁換向閥Y2 右位接通后，比例溢流閥溢流。在不考慮閥口泄漏的情況下，工作平臺(tái)不再上升，保持其縱向起升高度。在完成高空作業(yè)后，電磁比例換向閥Y2 左位接通，換向閥Y1 左位接通，活塞桿在剪叉機(jī)構(gòu)的自重下，工作平臺(tái)開(kāi)始下降，無(wú)桿腔液壓油流經(jīng)節(jié)流閥9.2、9.3，對(duì)工作平臺(tái)的下降速度進(jìn)行調(diào)控后，液壓油流經(jīng)過(guò)濾器后，進(jìn)入油箱。

圖1 上車液壓系統(tǒng)原理圖

（三）發(fā)展前景

隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程的快速推進(jìn)，土地成本逐漸升高，高空作業(yè)需求放大，傳統(tǒng)的腳手架受地面情況、作業(yè)范圍等條件限制將逐步淘汰，而高空作業(yè)平臺(tái)以其明顯的安全性、經(jīng)濟(jì)性填補(bǔ)了這一空缺。歐美發(fā)達(dá)國(guó)家很早就對(duì)安全性較差的人工腳手架立法管理，美國(guó)法律規(guī)定當(dāng)工作高度超過(guò)3 米時(shí)必須用工作平臺(tái)。巴西1977 年出臺(tái)了NR18法案，嚴(yán)格限制對(duì)高空作業(yè)施工的設(shè)備與安全防護(hù)要求，法案出臺(tái)后平均事故死亡率大幅降低。我國(guó)住建部統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，近5 年來(lái)房屋市政工程安全事故中高處墜落占比一直超過(guò)50%，此種情況下，作業(yè)安全優(yōu)勢(shì)明顯的高空平臺(tái)受到追捧；而經(jīng)濟(jì)性方面更是不言而喻，人力成本提升是近年來(lái)和未來(lái)必須面對(duì)的不爭(zhēng)事實(shí)，而普通工種逐漸被淘汰，因?yàn)楣ぷ餍实停斐煽傮w成本提升，未來(lái)多技術(shù)復(fù)合型工種將占主流，升降工作平臺(tái)依賴高機(jī)動(dòng)性減少人員節(jié)約時(shí)間，總體成本得到有效降低?？v觀世界舞臺(tái)，在發(fā)達(dá)地區(qū)高空作業(yè)平臺(tái)已經(jīng)完全取代了腳手架，而我國(guó)的上海、北京、廣州、深圳的保有量也位居國(guó)內(nèi)前列，說(shuō)明經(jīng)濟(jì)越發(fā)達(dá)，該產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)越明顯，高安全性、高施工效率和高經(jīng)濟(jì)性將使高空平臺(tái)產(chǎn)業(yè)在我國(guó)的發(fā)展進(jìn)程中大放異彩。

三、結(jié)語(yǔ)

制動(dòng)系統(tǒng)是剪叉式高空作業(yè)平臺(tái)的重要系統(tǒng)之一，其設(shè)計(jì)合理性直接影響使用安全，也影響操作者的使用習(xí)慣。隨著人們對(duì)安全及工作效率的重視程度不斷加深，高空作業(yè)車市場(chǎng)將不斷增長(zhǎng)，制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也將越來(lái)越完善。