曲臂式高空作業平臺的結構設計

張林生， 張洪鳴， 王洪祥

（1.鄭州清源智能裝備科技有限公司，鄭州450001；2.哈爾濱工業大學 機電工程學院，哈爾濱150001）

0 引 言

高空作業平臺是用來運送工作裝備和工作人員到特定高度去進行高空作業的特種工作平臺[1]。工程機械的發展速度非常迅速，高空作業平臺具有工作穩定、操作簡單、自動調節升降和安全可靠等一系列優點，極大地提高了空中作業的工作效率。近些年來，我國高空作業平臺研究已經取得了很多成果，并且開始大規模運用于各種場合中。但是目前國內制造的一系列高空作業產品與國外相同類型產品相比還存在著一定的差距，主要表現在技術含量相對偏低、大型的作業平臺還比較少、機器結構復雜、作業時微動性能差等方面[2]。

高空作業平臺主要包括剪叉式高空作業平臺、車載式高空作業平臺、折臂式高空作業平臺、自行式高空作業平臺、鋁合金高空作業平臺、套缸式高空作業平臺等6 大類[3]。折臂式高空作業平臺又稱為高空作業平臺車，按照臂展的方式又分為直臂和曲臂等2 種，其中曲臂式高空作業平臺由底盤、動力系統、液壓系統、擴橋裝置、轉向裝置、回轉裝置、變幅裝置、伸縮臂裝置、調平裝置、作業斗擺動裝置和電控系統等組成[4]。它的伸縮臂能伸縮作業，跨越一定的障礙或在一處升降，平臺能夠360°旋轉，能進行多點作業，可供2 人或多人同時作業，并且可以搭載一定的設備[5]，適用于車站、碼頭、商場、體育場館、小區物業、廠礦車間等大范圍作業[6]。

本文所設計的曲臂式高工作業平臺主要技術指標如下：最大平臺高度為12 m，最大作業高度為14 m，最大水平延伸為6 m，最小轉彎半徑為2.5 m，整機寬度為1.5 m，整機高度為25 m，載重為230 kg。

1 移動車的結構設計

曲臂式高空作業平臺的移動車是由EQ1050NJ20D3汽車底盤經過改裝而成，可實現曲臂式高空作業平臺的整體移動，其結構如圖1 所示。移動車車體的后車廂包含后車架、支腿和轉臺架等，具有支承和承載等功能。作業平臺進行工作時，首先是液壓缸支腿處的水平液壓桿伸出，液壓桿到達確定位置后豎直液壓桿伸長，用4 個支腿對整個高空作業平臺進行支撐，以保證平臺的穩定性。工作人員通過固定在車體上的輔助臺階進入工作平臺，再由操作人員將工作平臺移動到要求的位置。

圖1 移動車結構

2 折疊臂的結構設計

折疊臂主要由上臂和下臂組成，能夠調節工作平臺的升降和位置，其結構如圖2 所示。下臂連接轉臺，上臂連接工作臺，上臂的兩端連接處都有加強板，上下臂之間用連接板連接。在上下臂上均有液壓缸鉸點，通過液壓桿調節下臂的角度開合變化，連接板和液壓桿支架結構如圖3 所示。

圖2 折疊臂結構

圖3 連接板和液壓桿支架結構

上臂末端與工作臺連接，用鋼索保證平臺的水平位置，用折疊臂上的鋼絲繩擋圈來固定鋼索位置。通過控制兩條臂上的液壓桿的伸縮，調節上臂末端工作平臺的位置和工作平臺的升降，折疊臂的機構運動簡圖如圖4所示。

3 轉臺的結構設計

轉臺處于移動車的后車上，連接著移動車和折疊臂，主要包括連接座、齒輪組、底板和回轉裝置等，轉臺回轉支承部分結構如圖5 所示。連接座與下臂、下臂上的液壓桿連接，調節液壓桿的長度可以實現下臂的位置變換。齒輪組能將電動機的運動和動力傳遞到連接座上，轉臺齒輪組結構如圖6 所示。底板具有承載和連接作用，使連接座和回轉裝置實現轉動功能。

圖4 折疊臂的機構運動簡圖

圖5 轉臺回轉支承部分結構

4 高空作業平臺總體結構設計

曲臂式高空作業平臺總體結構如圖7 所示，包括折疊臂、轉臺和移動車等3 個部分，這3 個部分分別實現移動、平臺升降和轉動功能，能夠連續完成前進、升降、轉向、后退和回轉等一系列動作，極大地降低了勞動強度，減少了操作人員數量。

圖6 轉臺齒輪組結構

圖7 曲臂式高空作業平臺總體結構

5 結 論

本文對曲臂式高空作業平臺進行了整體結構設計，移動車由EQ1050NJ20D3 汽車底盤改裝而成，能實現曲臂式高空作業平臺的整體移動。根據折疊臂在不同工作狀態下的受力情況，確定了折疊臂上下臂梁的尺寸和鉸點的位置，設計的折疊臂能自由調節工作平臺的升降和位置。轉臺采用單排交叉滾柱式回轉支承，用外嚙合直齒輪傳動將電動機的轉動傳遞給轉臺，使轉臺能夠按要求靈活旋轉，通過肋板、支承板和底板實現轉臺與折疊臂和移動車的連接。