PT25蜘蛛式高空作业平台支腿反力与稳定性研究

PT25蜘蛛式高空作业平台支腿反力与稳定性研究 PT25蜘蛛式高空作业平台支腿反力与稳定 性研究 FI25蜘蛛式高空作业平台支腿反力与稳定性研究 夏德茂,王进, (长安大学,陕西 马军星,奚卉 西安710064) [摘要]以PT25蜘蛛式高空作业平台为研究对象,计算4个蜘蛛支腿随主臂长度与变幅角度,折臂与 主臂的夹角,上车f?1转角度以及支腿摆开角度变化的受力情况,得到整机最不利工作位置.在此基础上研 究吊篮在1人和2人区最大工作幅度边界上和支腿在不同摆角时,支腿反力随上车回转角度的变化以及与 稳定性的关系,得到安全稳定的工作范围. [关键词]高空作业平台;支腿反力;稳定性 [中图分类号]TH211一.6[文献标识码]B[文章编号]1O01—554X(2()11)03_()()95—03 Studyofoutriggerreactionandstabilityofspider--typeaerialworkingplatformofPT25 XIADe~mao,WANGjin,MAJunxing,XIHui 本文以PT25蜘蛛式高空作业平台为研究对 象,计算支腿在任意工况下的反力,研究支腿反 力与整机稳定性的关系,得出整机的安全作业范 围,为该机的安全使用与操作提供指导. 1整机结构及工作区 PT25蜘蛛式高空作业平台主要由4个蜘蛛支 腿1,轮式底盘2,主臂3,折臂4和吊篮5等组 成,如图1所示.当平臼处于工作状态时,支腿水 平摆开,油缸伸出使支腿向下展开,将整机撑起, 轮胎离地.上车可360.全回转,最大工作高度 24m,分1人和2人工作区.2人工作区最大工作 幅度lOre,1人工作区最大工作幅度12m.显然, 吊篮在1人与2人区最大工作幅度边界上工作时, 整机的稳定性最差.为了满足不同支撑场地的T 作要求,支腿可以在水平面内变换4个不同支撑位 置,4个位置的稳定性不同,如图2所示. 图2中A,A,A.,A分别对应支腿摆角 =28.,38.,48.,58.,由于在工作区最大工作幅 度边界上稳定性最差,因此,只需研究吊篮在2条 最大工作幅度边界上作业时,支腿在不同摆角的 支腿反力变化和整机稳定性. 2支腿受力分析 支腿的受力与主臂的变幅角和长度L,折臂 1.蜘蛛支腿2.轮式底盘3.主臂4.折臂5.吊篮 图1整机结构与工作区图 与主臂的夹角口,上车回转角度),以及支腿摆角 有关.已知PT25蜘蛛式高空作业平台底盘重量 =2461kg,底盘重心距回转中心距离r= 303mm.上车部分总重为,1人工作区:G= 202()kg;2人工作区:G=212Okg..h车重心至回 转中心的距离,一与主臂长度L和变幅角a以及折 臂与主臂夹角有关. [收稿日期]2010—09—29 [通讯地址]夏德茂,西安市南二环中段长安大学机械 学院建筑机械系交通科技大厦21()3房间 ??I江蛆盟 ,霪l教CCl《} 图2支腿工作区 2.1支腿反力计算 支腿反力计算模型如图3所示.平台工作时支 脚撑在A,B,C,D4个位置上,O1为4个支脚 的几何中心,G2为下车重心,M为作用在主臂工 作平面内的力矩,O为上车回转中心,),为上车回 转角度,为支腿摆开角度. 图3计算模型 由工程起重机4点支承压力计算可以得 到A,B,C,D4个支腿反力计算公式为 2.2支腿反力变化规律分析 运用Matlab编程,代入PT25蜘蛛式高空作 业平台相应数据,计算工作篮在2条最大工作幅度 边界上(取不同的主臂变幅角a)的支腿反力 大小. 96建芄札械 图4为支腿摆角0=28.时,取不同主臂变幅角 a,吊篮在1人区最大工作幅度边界上,y在()., 360.内回转时D支腿反力F.的变化曲线. r 一 2329' U300"Ou1Zu15u1duz1uUz,uUUUaU ) 图4D支腿反力变化曲线 从图4可以得出,上车作36().回转时,D支腿 上的反力值由大变小,再逐渐变大.随主臂变幅 角a的增加,D支腿反力变化幅度减小,整机稳定 性提高.当主臂回转角),=120.左右,随着变幅角 a减小,D支腿反力减小,稳定性变差;当a=0., y=118.时,D支腿反力达到最小值一239.2N,此 时整机的稳定性最差.因此,只需研究当主臂处 于最小变幅角(a=().),支腿在不同摆角时,4 个支腿的反力与整机稳定性. 图5为支腿摆角=28.,变幅角a=0o时,分 别在1人区与2人区最大工作幅度边界上,4个支 腿反力随上车回转角度y的变化曲线. 从图5可以看出,上车作360.回转时,主臂回 转接近某个支腿,该支腿反力增加,而对角支腿 反力减小.在1人区,部分回转角内出现支腿反力 为负值,当y=118.时,D支腿最小反力值为 一 232.9N.实际工作时,支腿反力小于零即出现3 点支承的情况. 比较图5a和b,从4个支腿反力的最小值可 以得出,上车在最大工作幅度边界上回转时,1人 工作区相对2人工作区稳定性更差.因此,以下只 研究1人工作区4个支腿反力的变化情况. 图6为在1人工作区最大工作幅度边界上, =0.,支腿摆角分别取38.,48.,58.时,4个支 腿反力变化曲线. 从图6中可以看出,支腿摆角=38.,48., 58.,支腿反力的最小值增加,且都大于零,整机 —y—y—y一?一口?一口?一口?一以,口一,口?,口,以+一+一y—y—y 一.6一6.三一6.,一6S—S—S—S—MMMM 一口口一口一日 GGGG —a一口;=|一口一 一4一4一4一4 llll=ll R y) a0=28.(1人区最大工作幅度边界) ,(.) b0=28.(2人区最大工作幅度边界) 图5A,B,c,D支腿反力变化曲线 稳定性逐渐提高.当0=38.,),=126.时,D支腿 最小反力值为1036.7N;0=48.,),=142.时,D 支腿反力最小值为1334.3N;0=58.,y=142.时, D支腿反力最小值为834.4N.由于PT25蜘蛛式 高空作业车整机结构基本为左右对称,所以图中A 与B,c与D支腿反力的最大值与最小值相同. 根据GB/T9465--2008《高空作业车》规定, 工作平台承载额定载荷在360.范围内回转时,支 腿在受力最不利的情况下,任一支腿支承反力都 应大于零(不出现3点支腿支承情况).结合PT25 蜘蛛式高空作业平台实际要求,工作平台承 受额定载荷在360.回转时,支腿反力值都必须大 于980N,保证整机有足够的稳定性.从图5a与图 6c可以看出,在支腿摆角0=28.与0=58.时,支 腿反力值出现了小于980N的部分区域,甚至在支 腿摆角0=28.时,D支腿反力出现了负值,与标准 规定不符,不满足稳定性要求.如果受地面支承 范围限制,仍需采用=28.与=58.支腿摆角并在 1人区最大工作幅度边界上工作,则必须限制机器y) a0--38.(1人区最大工作幅度边界) 7/(.) b0=48.(1人区最大工作幅度边界) y『l】 C0=58.(1人区最大工作幅度边界) 图6不同支腿摆角时4条支腿反力变化曲线 作业范围,即上车部分不能作360.全回转.如图 5a支腿摆角0=28.,当上车回转至),=53.时,A 支腿反力值为983.6N,即在1人区最大工作幅度 边界,允许上车回转角度为7=?53..同理,图 6c支腿摆角0=58.,当上车回转至),=132.时,D 支腿反力值为983.1N,因此允许上车回转的角度 为y=?132..从图6a与图6b可以得到,支腿摆 角在0=38.和0=48.时,在1人区最大工作幅度边 界上,4q-支腿反力的最小值都大于980N,建议 (下转第101页) 删 1 , , , L , ' , , ,, , , , ' ' 图741.2m臂长对应的起重性能曲线 细说明了确定起重性能的3个基本条件,该准则不 仅适用于动臂塔机,而且可以推广到所有的同类产 品,例如海洋平台起重机,履带起重机的丰臂T 况,具有通用性. (2)详细阐述了程序的设计和功能实现方 式,起重性能程序的编制提高了计算精度并节省了 大量手T试算时间,已应用到TCR6055—32动臂塔 式起重机的实际设计中,该塔机通过了国家验证, 说明了该程序的准确性和实用性. [参考文献] …李华飚,毕宗睿,李水根.VisualBasic数据库编程.北 京:人民邮电出版社,2004. [2】龚沛曾,陆慰民,杨志强.VisualBasic程序设计简日月教 程.北京:高等教育出版社,2003. (上接第97页) 支腿一般应在这2个摆角下l丁作,整机工作安全, 稳定性好. 通过以上分析,主臂变幅角a=0.时,有部分 区域不能工作,可通过电控限制机器进入该区域工 作.随主臂变幅角增加,稳定性提高,图7为不 同支腿摆角,在1人最大作幅度边界上随主 臂变幅角a变化允许上车回转角度),的曲线. 图7不同支腿摆角0上车允许回转角度曲线 从图7中可以得出,支腿摆角=38.,48.时, 不同变幅角a下,上车部分都可作360.全网转.当 支腿摆角=28.,=58.时,在变幅角a较小时, 上车只能在部分角度内回转,这时平台的作业高度 较小,可以通过减小主臂长度和工作幅度来满足 工作要求.当=28.而d?26.及=58.而a ?1().时,车都【J丁以全回转工作,实际工作时. 主臂变幅角a一般大于25.,不会影响整机的T作 性能. 3结论 (1)以PT25蜘蛛式高空作业平台为研究对 象,对其1人区与2人区最大工作幅度边界上的D 支腿反力作了分析,找出了整机稳定性最差的工 况. (2)在确定最不利工况后,对不同支腿摆角 的支腿反力和稳定性进行分析.给出了PT25高 空作业平台支腿最小反力值,得出支腿摆角= 28.和58.时,在最大工作幅度边界应限制上车 的回转角度;支腿摆角0=38.,48卜,整机稳定 性最好. (3)给出了工作篮存1人区最大工作幅度边界 上作业时,在不同支腿摆角下,随主臂变幅角a 变化允许上车回转角度y的曲线,为机器的电控设 计提供相应参考. [参考文献] [1]顾迪民.T程起重机[M].哈尔滨:哈尔滨建筑大学 l叶I版社. E23荣同瑞.汽车起重机支腿力的新算法[J].重庆建 筑大学,1996,(6):4955. ?_? 栅湖瑚姗啪???o