液壓高空作業(yè)車有關安全的功能設計.doc

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液壓高空作業(yè)車有關安全的功能設計 液壓高空作業(yè)車的安全性一直是這種設備設計中要考慮的重要環(huán)節(jié)。船用液壓升降平臺（以下簡稱平臺）是一種比較典型的高空作業(yè)設備。平臺的作用是將人員和設備從甲板送達近高的雷達頂部，從事檢修維護工作，因此該設備在工作時對保證人員的安全提出很高的要求。 設備簡介平臺由底座、轉臺、臂架和工作臺A部分組成。其工作原理如下：通過轉臺上的液壓馬達驅動齒輪旋轉，并嚙合固定在底座上的大齒輪產生回轉運動來調整工作臺的方位。通過連接在轉臺臂架內的伸縮油缸的運動，推動多級臂架內的機械聯(lián)動機構的伸縮來調整工作臺與底座的距離。通過變幅油缸的運動，使臂架與轉臺的回轉平面的俯仰角發(fā)生變化。通過這種動作的組合和協(xié)調來完成工作臺的空間定位。%通過下調平油缸和上調平油缸的協(xié)調運動。使工作臺在臂架俯仰時保持水平。 問題分析和提出技術要求問題分析由于該平臺工作時負載人員和設備從所處的船甲板平面上升到近高的雷達天線罩中，工作范圍相當大，而且平臺本身處在船體頂層甲板上，而該甲板距海平面就有高，加上工作臺距甲板的近高度，因此工作臺所載的人員和設備在距海平面的高度工作，所以如何保證他們的安全是該設備非常主要的要求，也是液壓統(tǒng)設計中除滿足功能外需要考慮的主要問題。在設計中我們主要考慮個方面：當液壓系統(tǒng)失效時的情況和液壓系統(tǒng)因停電或電氣等故障發(fā)生停車的情況。 平臺正在工作時液壓系統(tǒng)可能出現的故障：首先從平臺液壓系統(tǒng)本身的結構來看，由于結構復雜和管路眾多，其中有數根長達數十米的軟管。這些軟管及所配的接頭隨著工作臺的動作不斷地運動和彎曲，因此系統(tǒng)管路破裂和泄漏是液壓系統(tǒng)失效的一種主要形式；其次系統(tǒng)閥件在運行過程中失效，會造成系統(tǒng)運行失效而被迫停車。 電氣故障停車還有一種情況就是在液壓系統(tǒng)正常的情況下，由于液壓系統(tǒng)所屬的電氣系統(tǒng)失效（包括控制系統(tǒng)失效）造成系統(tǒng)突然被迫停車。更多的可能是在正常工作時發(fā)生突然停電的異常停車使人員滯留在高空。 技術要求 根據以上的分析，在設計中對平臺液壓系統(tǒng)針對性地提出了一些具體的技術要求。針對液壓系統(tǒng)失效的情況首先，在設計中液壓管路盡可能使用硬管，并保證軟管的配管要求，減少因系統(tǒng)管路破裂和泄漏造成液壓系統(tǒng)失效的可能性；其次，在系統(tǒng)運行過程中失效時，作為液壓系統(tǒng)本身必須能可靠地保證高空作業(yè)人員所在的工作臺能穩(wěn)得住，下得來。必須保證如果發(fā)生液壓系統(tǒng)失效時，不能發(fā)生突然的臂架墜落，工作臺傾翻，危及工作臺上的人員和設備的安全。而且還要通過其它方法使工作臺能平穩(wěn)地回降到甲板上。針對電氣故障停車的情況針對由于電氣系統(tǒng)失效（包括控制系統(tǒng)失效）造成系統(tǒng)突然被迫停車，以及在正常工作時發(fā)生突然停電的停車，電器控制可考慮多余度控制，能源供應可采用外接電源加自備動力的方式。但由于必須考慮到成本的因素，我們在系統(tǒng)設計時通過系統(tǒng)預置方案，在設備出現以上情況時液壓系統(tǒng)能通過簡單的操作使在高空工作的人員及設備安全返回甲板。具體方案為了使平臺在液壓系統(tǒng)或管路因意外突然發(fā)生損壞時，保證工作臺不產生突然的臂架墜落或工作臺傾翻等危及人員設備安全的情況。我們設計時針對每一個系統(tǒng)的不同情況采取了不同的方案。同時對于在設備出現因突然停電等造成系統(tǒng)被迫停車，我們設計了應急下放系統(tǒng)，通過簡單的操作使滯留在高空的人員及設備安全返回甲板。調平鎖緊回路在調平系統(tǒng)中，主要是采取液壓回路中的鎖緊回路。我們在支承工作臺保持其水平的上調平油缸的液壓油路中加入了一個疊加式液控單向閥，見圖!。這樣在工作過程中，只有上調平油缸有桿腔有油壓時才能打開油缸無桿腔出口處的單向閥使無桿腔的油能排出，這時上調平油缸才能回縮，工作臺才能向下擺。反之也是如此，只有當上調平油缸無桿腔有壓力時才能打開有桿腔出口處的單向閥，使有桿腔的油能排出，使工作臺動作。而在實際施工時這兩個液控單向閥是以疊加形式裝在油缸尾部，與油缸無其它管路連接，因此當連接上調平油缸的系統(tǒng)軟硬管路因意外原因發(fā)生管路破損無油上供時，工作臺不會因管路突然破損使油缸中的油泄出造成突然回縮使工作臺傾翻，會保持原來的位置，只是失去自動調平功能而已，不會產生重大事故。 伸縮平衡回路在伸縮系統(tǒng)中，我們也采取了措施，主要是利用液壓回路中的平衡回路。在伸縮油缸的有桿腔和無桿腔的油路進入口接上一個雙聯(lián)液控單向順序閥。其工作原理如下：液控單向順序閥的順序閥調整壓力應稍大于最大工作壓力，實際調試中采取當臂架處于上仰最大角度和下俯最大角度兩個位置加上最大試驗負載，分別調節(jié)兩個閥中的順序閥的開啟壓力，使其壓力分別略大于臂架自縮和自伸的壓力，這樣只有當(油路有壓力油時，并克服閥中的順序閥的調定的開啟壓力時，伸縮缸有桿腔的油才能進入油口排出油缸，這時伸縮缸才能伸出活塞桿，臂架才能伸長，反之，只有在)油路有一定壓力的液壓油時，臂架才能回縮，而這兩只液控單向閥直接安裝在臂架伸縮油缸的缸體上，這樣當該閥體下的管路因意外系統(tǒng)油路管路損壞時臂架依然能保持原有位置，而如果臂架上仰并伸出，工作臺處于高空狀態(tài)時，可由下面操作人員緩慢調低順序閥開啟壓力，這樣控制臂架回縮至全縮狀態(tài)。 變幅平衡回路在變幅系統(tǒng)中，我們采取了類似伸縮系統(tǒng)中的措施，見圖變幅系統(tǒng)油路該系統(tǒng)的區(qū)別在于油缸在任何工況下只有自縮的傾向，因此只在變幅油缸的無桿腔油路進入口接上一個液控單向順序閥，閥門開啟壓力控制口接在有桿腔。原理和調整原則同中所述。應急下放系統(tǒng)為了保證平臺工作過程中，由于供電中斷或其它情況造成液壓系統(tǒng)停車時，正在高空工作的人員及設備能安全返回地面，我們在液壓系統(tǒng)中設置了一個應急下放系統(tǒng)，其基本原理見圖%。它主要是由個高壓截止閥組成，平時它們處于截止狀態(tài)，保持系統(tǒng)的正常運行。原理圖中下面油路除回油口外均與換向閥連接，換向閥的中位機構均為型。當發(fā)生故障時，可視為不通。在發(fā)生液壓系統(tǒng)停車故障時：首先用手工操作打開號截止閥。這時利用臂架和工作臺自重產生的負載驅動變幅油缸的無桿腔產生油壓。由于截止閥已導通，油壓直接驅動伸縮油缸的活塞迫使伸縮油缸回縮使臂架縮回?？s回中利用啟閉截止閥來控制臂架縮回速度。然后等臂架全部縮回后關閉號截止閥，通過啟閉$號截止閥來控制變幅油缸單獨回縮，使臂架下擺直至工作臺完全下降到安全位置。這時全部關閉截止閥，系統(tǒng)又恢復到原來狀態(tài)，等系統(tǒng)修復或恢復供電時，重新啟動液壓系統(tǒng)，平臺又可正常工作。 在調平系統(tǒng)中：由于上調平油缸在高空支撐著工作臺，只是利用下調平油缸在臂架角度變化時伸縮產生的壓力油使其隨動伸縮，保證工作臺隨時水平。在發(fā)生事故時反應速度要求快、油路封閉可靠無內泄漏，所以采取液控單向閥的形式。在伸縮系統(tǒng)中：首先在發(fā)生事故時，除滿足立即自動鎖閉油路之外，然后還必須通過人工操作閥門使油缸回縮使在工作臺上的人員和設備下來。其次由于油缸比較大，對閥件的內泄漏要求不是很高，因此在伸縮油缸的有桿腔和無桿腔的油路進入口接上一個雙聯(lián)液控單向順序閥，同時安裝在油缸上的閥件處于在下面的工作人員可操作的位置。在變幅系統(tǒng)中：除了和伸縮系統(tǒng)相同的因素之外，由于變幅油缸始終處于受壓縮的狀態(tài)，因此在無桿腔設置類似油路。在以上設計的油路必須直接安裝在所控制的油缸上。 第 5 頁 共 5 頁