剪叉式高空作業平臺制動系統分析

南艷君 張子浪 浙江愛知工程機械有限公司

由于結構緊湊、維護簡單以及通用性強的優點，剪叉式高空作業平臺被廣泛應用于貨物運送、航空裝卸以及大型設備的安裝與維護中。因此，對剪叉式高空作業車的承載能力、起升高度以及啟停平穩性要求更高，且六級以上的剪叉式高空作業車的主要負載是人。所以，當高空作業車進入指定工作區域內，并且底盤滿足工況要求時，上車部分的剪叉機構在上下兩液壓缸的驅動下，平臺上升的運動穩定性就顯得尤為重要了。因此，對于平臺的運動穩定性而言，可以從結構、液壓以及電氣3 個方面進行優化。隨著科技的不斷進步，對高空作業安全性要求也在不斷的增加。用鍵合圖法對剪叉機構進行了研究，對每級剪叉臂進行了受力分析，畫出了相應的鍵合圖，并將所有構件聯系在一起，借助仿真軟件20Sim 進行了求解，得出了工作平臺的動態特性。

一、概述

剪叉式高空作業平臺是一種常用的高空作業專用設備，其主要作用是將工作人員運送至高空進行作業或者垂直運送及卸載貨物，廣泛用于食品加工企業的設備檢修及材料運送、倉庫、建筑、橋梁及公路建設、電力維修、航空航天、船舶制造等領域。因此，剪叉式高空作業平臺的整機安全性，行走的穩定性，使用的舒適性就顯得尤為重要。本文將對剪叉式高空作業平臺使用過程中行走液壓系統出現的問題進行分析并提出改進辦法。

二、剪叉式高空作業平臺制動系統分析

（一）整車駐坡制動分析

剪叉式高空作業平臺主要使用環境為地面基礎已基本完成的場合，制動要求較高。其運輸狀態是固定在25%斜坡式清障車或平板式運輸車上，即剪叉式高空作業車需具備在25%斜坡上行走及駐車的能力。其行走機構布局為：兩個制動器安裝于兩個后輪內（即后輪制動），兩個行走馬達安裝于兩個前輪內（即前輪驅動）。

（二）液壓系統的建模

剪叉式高空作業平臺的作業主要分為3個階段：（1）上升階段。需要加節流閥對速度進行調控，使得平臺的上升速度滿足工況要求；（2）暫停作業階段。平臺到達指定作業高度后，需要確保液壓系統能夠實現自鎖，使得確保作業人員的作業安全；（3）下降階段。平臺可依靠完全自重下降，在液壓系統的回油路上添加可變阻尼孔，使得有桿腔產生背壓，從而確保平臺的下降速度滿足工況要求。上車液壓系統原理如圖1 所示。由圖1可知，液壓系統原理如下：首先壓力油從油箱流經過濾器進入齒輪泵，由電動機驅動齒輪泵為液壓系統提供動力，壓力油進入電磁換向閥Y1，此時換向閥Y1 右位接通，油液流經電磁換向閥Y2，此時換向閥Y2 左位接通，液壓油流經節流閥9.1，對進油路節流調速；壓力油分別進入的單向閥10.1、10.2，在壓力油進入無桿腔油路上，設置單向閥以防止平臺因負載自重下落，使得活塞桿平穩伸出；當平臺上升至指定高度后，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，工作平臺不再上升，保持其縱向起升高度。在完成高空作業后，電磁比例換向閥Y2 左位接通，換向閥Y1 左位接通，活塞桿在剪叉機構的自重下，工作平臺開始下降，無桿腔液壓油流經節流閥9.2、9.3，對工作平臺的下降速度進行調控后，液壓油流經過濾器后，進入油箱。

圖1 上車液壓系統原理圖

（三）發展前景

隨著我國城鎮化進程的快速推進，土地成本逐漸升高，高空作業需求放大，傳統的腳手架受地面情況、作業范圍等條件限制將逐步淘汰，而高空作業平臺以其明顯的安全性、經濟性填補了這一空缺。歐美發達國家很早就對安全性較差的人工腳手架立法管理，美國法律規定當工作高度超過3 米時必須用工作平臺。巴西1977 年出臺了NR18法案，嚴格限制對高空作業施工的設備與安全防護要求，法案出臺后平均事故死亡率大幅降低。我國住建部統計數據表明，近5 年來房屋市政工程安全事故中高處墜落占比一直超過50%，此種情況下，作業安全優勢明顯的高空平臺受到追捧；而經濟性方面更是不言而喻，人力成本提升是近年來和未來必須面對的不爭事實，而普通工種逐漸被淘汰，因為工作效率低，造成總體成本提升，未來多技術復合型工種將占主流，升降工作平臺依賴高機動性減少人員節約時間，總體成本得到有效降低。縱觀世界舞臺，在發達地區高空作業平臺已經完全取代了腳手架，而我國的上海、北京、廣州、深圳的保有量也位居國內前列，說明經濟越發達，該產品的優勢越明顯，高安全性、高施工效率和高經濟性將使高空平臺產業在我國的發展進程中大放異彩。

三、結語

制動系統是剪叉式高空作業平臺的重要系統之一，其設計合理性直接影響使用安全，也影響操作者的使用習慣。隨著人們對安全及工作效率的重視程度不斷加深，高空作業車市場將不斷增長，制動系統的設計也將越來越完善。