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摘 要
高空作業(yè)車(chē)是一種應(yīng)用范圍廣泛的工程機(jī)械，它是利用汽車(chē)底盤(pán)作為行走機(jī)構(gòu)，并且把工作人員和工作裝備運(yùn)送到指定高度進(jìn)行作業(yè)的特種車(chē)輛。本文對(duì)高空作業(yè)車(chē)的主要的結(jié)構(gòu)作了簡(jiǎn)單的介紹；它的工作過(guò)程是通過(guò)液壓系統(tǒng)和PLC的聯(lián)合控制的作業(yè)的。
本文對(duì)高空作業(yè)車(chē)主要機(jī)構(gòu)的液壓系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的分析及其設(shè)計(jì)，對(duì)馬達(dá)、液壓泵、液壓閥等進(jìn)行了選型計(jì)算，并且設(shè)立了液壓站。高空作業(yè)車(chē)作業(yè)平臺(tái)和支腿機(jī)構(gòu)的調(diào)平是由雙軸傾角傳感器分別檢測(cè)X、Y軸方向水平狀態(tài)的，當(dāng)發(fā)生傾斜時(shí)，傳感器就傳出模擬信號(hào)（電壓/電流）與給定精度的設(shè)定值相比較并將結(jié)果傳給PLC，PLC 根據(jù)預(yù)置程序輸出調(diào)平信號(hào)分別控制各電磁閥，使液壓缸動(dòng)作，消除作業(yè)平臺(tái)和支腿機(jī)構(gòu)的傾角水平誤差，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制調(diào)平。通過(guò)利用液壓系統(tǒng)和PLC控制的設(shè)計(jì)和調(diào)節(jié)，使得高空作業(yè)車(chē)作業(yè)平臺(tái)的穩(wěn)定性和可靠性提高，同時(shí)提高了工作人員在工作時(shí)的安全性。
關(guān)鍵詞：高空作業(yè)車(chē)；作業(yè)平臺(tái)；液壓系統(tǒng)；PLC
i
Abstract
Aerial vehicle is engineering a wide range of applications, it is the use of automobile chassis as the walking mechanism, and the transport workers and equipment to the designated special vehicle height for work. The main structure of aerial vehicles are introduced; its working process is through the joint control of hydraulic system and PLC operation.
The main mechanism of hydraulic system of high-altitude operation car are analyzed and designed in detail, on the motor, hydraulic pump, hydraulic valve are calculated, and set up the hydraulic station. Aerial work platform and the supporting leg mechanism of leveling is composed of tilt sensor was used to detect X, Y axis horizontal state, when the inclination sensor, spread the analog signals (voltage / current) and compared the results to the PLC with a given accuracy setting, PLC respectively to control the solenoid valve according to a preset program output leveling signal, to make the action of hydraulic cylinder, eliminating angle error operation platform and the leg mechanism, realize the automatic control of leveling. By adjusting the design and use of hydraulic system and PLC control, the work platform of aerial vehicle stability and reliability, but also improve the safety of staff at work.
Keywords: high altitude working vehicle; hydraulic system; PLC platform;
目 錄
摘 要 i
Abstract ii
第1章 緒 論 1
1.1 引 言 1
1.2 高空作業(yè)車(chē)的發(fā)展?fàn)顩r 1
1.2.1 高空作業(yè)車(chē)國(guó)外的發(fā)展?fàn)顩r 1
1.2.2 高空作業(yè)車(chē)國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 2
1.2.3 高空作業(yè)車(chē)發(fā)展趨勢(shì) 3
1.3 課題背景 4
1.4 課題的設(shè)計(jì)內(nèi)容及意義 4
第2章 高空作業(yè)車(chē)的簡(jiǎn)介 5
2.1 高空作業(yè)車(chē)的含義 5
2.2 高空作業(yè)車(chē)的分類(lèi) 5
2.3 高空作業(yè)車(chē)的用途 5
2.4 高空作業(yè)車(chē)的技術(shù)特點(diǎn) 6
第3章 高空作業(yè)車(chē)組成結(jié)構(gòu) 7
3.1 動(dòng)力傳動(dòng)裝置 7
3.1.1 動(dòng)力傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)要求 7
3.1.2 動(dòng)力傳動(dòng)裝置類(lèi)型 7
3.2 工作裝置 8
3.2.1 支腿機(jī)構(gòu) 8
3.2.2 舉升機(jī)構(gòu) 10
3.2.3 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 11
第4章 作業(yè)平臺(tái)調(diào)平機(jī)構(gòu)的介紹及其方案的確定 14
4.1 作業(yè)平臺(tái)調(diào)平機(jī)構(gòu)的介紹 14
4.2 本課題調(diào)平機(jī)構(gòu)的方案確定 17
4.2.1 調(diào)平機(jī)構(gòu)類(lèi)型的選擇要求 17
4.2.2 機(jī)構(gòu)特點(diǎn)的綜合分析 17
4.2.3 方案的最終確定 17
第5章 高空作業(yè)車(chē)各結(jié)構(gòu)的液壓系統(tǒng) 19
5.1 液壓傳動(dòng)系統(tǒng) 19
5.1.1 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理 19
5.1.2 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成 19
5.1.3 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn) 20
5.2 高空作業(yè)車(chē)的液壓傳動(dòng) 20
5.2.1 高空作業(yè)車(chē)主要機(jī)構(gòu)的液壓傳動(dòng) 21
5.2.2 高空作業(yè)車(chē)的液壓系統(tǒng)總圖 26
5.3 高空作業(yè)車(chē)液壓系統(tǒng)的計(jì)算 27
5.3.1 初選執(zhí)行元件的設(shè)計(jì)壓力 27
5.3.2 計(jì)算和確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸與液壓馬達(dá)的排量 27
5.3.3 液壓泵的選擇 38
5.3.4 液壓閥的選擇 41
5.3.5 管道尺寸的確定 43
5.3.6 油箱容量的確定 44
5.3.8 液壓系統(tǒng)主要性能驗(yàn)算 45
第6章 高空作業(yè)車(chē)的PLC設(shè)計(jì) 51
6.1 可編程控制器 51
6.1.1 可編程控制器的定義 51
6.1.2 可編程控制器的產(chǎn)生 51
6.1.3 PLC與其他工業(yè)控制系統(tǒng)的比較 51
6.1.4 PLC的主要特點(diǎn) 53
6.1.5 PLC在高空作業(yè)車(chē)上應(yīng)用的可能性和前景 54
6.2 高空作業(yè)車(chē)作業(yè)平臺(tái)PLC控制的設(shè)計(jì) 54
6.2.1 自動(dòng)調(diào)平控制系統(tǒng)的調(diào)平功能要求 54
6.2.2 設(shè)計(jì)分析 55
6.2.3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 56
6.2.4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 58
6.3 舉升機(jī)構(gòu)和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)PLC的設(shè)計(jì) 61
6.3.1 設(shè)計(jì)分析 61
6.3.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 62
6.3.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 64
6.4 支腿機(jī)構(gòu)PLC的設(shè)計(jì) 65
6.4.1 設(shè)計(jì)分析 65
6.4.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 65
6.4.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 66
第7章 液壓站的設(shè)計(jì) 71
7.1 液壓閥組的設(shè)計(jì) 71
7.2 液壓站油箱的設(shè)計(jì) 71
7.2.1 油箱的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 71
7.2.2 油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其要點(diǎn) 72
結(jié)束語(yǔ) 75
參考文獻(xiàn) 76
外文翻譯 77
中文翻譯 83
致 謝 87
iv
第1章 緒 論
1.1 引 言
在國(guó)家生產(chǎn)建設(shè)當(dāng)中，大型的工程機(jī)械是不能缺少的技術(shù)設(shè)備，它在城市建設(shè)、交通運(yùn)輸、農(nóng)田水利、能源開(kāi)發(fā)和國(guó)防建設(shè)等各個(gè)方面都起著至關(guān)重要的作用。自從改革開(kāi)放以后，國(guó)家加大了對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，以及引進(jìn)了大量先進(jìn)的國(guó)外技術(shù)設(shè)備、制造技術(shù)的，加速了整個(gè)工程機(jī)械行業(yè)的發(fā)展壯大。
高空作業(yè)車(chē)是一種用來(lái)運(yùn)送工作人員和工作器材到達(dá)指定高度進(jìn)行作業(yè)的工程機(jī)械。由于它具有安全可靠、機(jī)動(dòng)靈活、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，因此在大型場(chǎng)館、橋梁、港口海岸的檢護(hù);高層建筑的裝飾、清潔與維護(hù);通訊、供電及城市交通設(shè)施的安裝與檢修;影視作品的拍攝與現(xiàn)場(chǎng)直播;高空險(xiǎn)境及近岸水面的脫困救生;樹(shù)木的剪枝修整及藥劑噴灑等方面被廣泛地應(yīng)用。
圖1-1 高空作業(yè)車(chē)在生活中的應(yīng)用
1.2 高空作業(yè)車(chē)的發(fā)展?fàn)顩r
1.2.1 高空作業(yè)車(chē)國(guó)外的發(fā)展?fàn)顩r
在歐美日等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)，高空作業(yè)車(chē)起步發(fā)展較早，從20世紀(jì)20年代就開(kāi)始研制高空作業(yè)車(chē)，已經(jīng)有了百年的發(fā)展歷史。國(guó)外研發(fā)的產(chǎn)品具有技術(shù)水平高，作業(yè)高度高，安全性好，可靠性高，作業(yè)高度高，結(jié)構(gòu)型式豐富，功能多樣，規(guī)格齊全等特點(diǎn)。歐洲高空作業(yè)車(chē)的制造商主要以BRONTO（波浪濤)、RUTHMANN（胡特曼)、PALFINGER（帕爾菲格）、OIL&STEEL、SOCAGE等廠家為代表；美國(guó)以ALTEC（阿爾泰克)、TEREX（特雷克斯)、TIME（時(shí)代)等為代表；日本以AICHI（愛(ài)知)、TADANO（多田野)等為代表。
歐美日的高空作業(yè)車(chē)主要用途和風(fēng)格完全不同。美國(guó)的高空作業(yè)車(chē)作業(yè)高度基本不會(huì)超過(guò)40m，主要是帶電作業(yè)的絕緣型，，絕緣等級(jí)達(dá)到世界最高的500KV超高壓水平，主要應(yīng)用于電力系統(tǒng)中電力線(xiàn)路的帶電維護(hù)作業(yè)，其年銷(xiāo)售量約為1.6萬(wàn)臺(tái)，遠(yuǎn)低于高空作業(yè)平臺(tái)的平均年銷(xiāo)售量，其它領(lǐng)域高空作業(yè)以牽引式高空作業(yè)平臺(tái)和自行式高空作業(yè)平臺(tái)為主。
歐洲與美國(guó)恰恰相反，主要是非絕緣型高空作業(yè)車(chē)，絕緣型高空作業(yè)車(chē)數(shù)量非常少，所謂的絕緣型也不過(guò)是采用玻璃鋼工作斗，絕緣等級(jí)不超過(guò)1KV。歐洲的高空作業(yè)車(chē)應(yīng)用領(lǐng)域相當(dāng)廣泛，包括園林、市政、交通設(shè)施維護(hù)、室外裝潢、建筑、風(fēng)電維修等，年銷(xiāo)售量超過(guò)2萬(wàn)臺(tái)，且保有量巨大，僅荷蘭一國(guó)高空作業(yè)車(chē)的保有量就超過(guò)1萬(wàn)臺(tái)。歐洲高空作業(yè)車(chē)主要以租賃為主，目前世界作業(yè)高度最高的高空作業(yè)車(chē)均出自歐洲，包括BRONTO（波浪濤)、RUTHMANN（胡特曼)、WUMAG（烏馬格）在內(nèi)的廠家均研制了100m以上的高空作業(yè)車(chē)，SOCAGE公司也正在研制100m以上的高空作業(yè)車(chē)，但使用和保有量最大的還是作業(yè)高度在20～25m之間，以伸縮臂為主的臂架形式的車(chē)型。
日本高空作業(yè)車(chē)的年銷(xiāo)售量超過(guò)6千臺(tái)，兼?zhèn)浣^緣型和非絕緣型兩種類(lèi)型，但其絕緣型的絕緣等級(jí)比美國(guó)的水平要降低不少，非絕緣型的作業(yè)高度也不如歐洲的作業(yè)高度，以日本愛(ài)知為例：非絕緣型高空作業(yè)車(chē)最大作業(yè)高度為28m，絕緣型高空作業(yè)車(chē)的最大絕緣等級(jí)為220KV。
1.2.2 高空作業(yè)車(chē)國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀
我國(guó)高空作業(yè)車(chē)行業(yè)起步與國(guó)外相比較晚，開(kāi)始研制的時(shí)間是20世紀(jì)60年代，商業(yè)化樣機(jī)在70年代才被推出。隨著改革開(kāi)放的逐漸深入和引進(jìn)國(guó)外的高新技術(shù)及其產(chǎn)品，我國(guó)的高空作業(yè)車(chē)才開(kāi)始在交通、城市道路照明、公安、園林領(lǐng)域和電力等行業(yè)進(jìn)行推廣使用。目前我國(guó)高空作業(yè)車(chē)年銷(xiāo)售量在2千臺(tái)左右，產(chǎn)品技術(shù)水平與國(guó)外的差距比較大，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)相對(duì)單一。市場(chǎng)銷(xiāo)售、使用及保有量最大的車(chē)型還是以折疊臂式為主，其他型式如伸縮臂式和混合臂式占有的比重還很小，最大作業(yè)高度只有35m。國(guó)內(nèi)存在各種原始方式的高空作業(yè)，高空作業(yè)安全法規(guī)尚待完善，法規(guī)的普及應(yīng)用的范圍與國(guó)外相比還有很大差距，還應(yīng)繼續(xù)深化法規(guī)教育。
針對(duì)這種情況，一些國(guó)內(nèi)高空作業(yè)機(jī)械行業(yè)的骨干企業(yè)在原有產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，不斷加大新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)力度。如杭州愛(ài)知車(chē)輛有限公司在短時(shí)間內(nèi)先后研制了包括絕緣型高空作業(yè)車(chē)等10多種系列高空作業(yè)車(chē)產(chǎn)品，并自主開(kāi)發(fā)了全液壓驅(qū)動(dòng)自行伸縮臂式高空作業(yè)平臺(tái)，其最大作業(yè)高度達(dá)到了26.7m，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)該型式產(chǎn)品的空白，為船舶修造、建筑、機(jī)場(chǎng)及工礦企業(yè)的安裝檢修等提供了新產(chǎn)品。此外，錦州重型機(jī)械股份有限公司、撫順起重機(jī)總廠、徐州工程機(jī)械集團(tuán)以及重慶大江工業(yè)(集團(tuán))有限公司等也先后開(kāi)發(fā)了30m以上的高空消防作業(yè)車(chē)，徹底打破了以往該類(lèi)型產(chǎn)品只能依賴(lài)國(guó)外進(jìn)口的局面。在產(chǎn)品性能上，我國(guó)高空作業(yè)機(jī)械行業(yè)的一些骨干企業(yè)通過(guò)學(xué)習(xí)、引進(jìn)和消化國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，不斷提高新產(chǎn)品的技術(shù)水平和質(zhì)量性能，已有部分產(chǎn)品達(dá)到或接近國(guó)際同類(lèi)產(chǎn)品的水平。這些企業(yè)新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)對(duì)推動(dòng)整個(gè)行業(yè)技術(shù)的進(jìn)步起到了一定作用，但總體來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的高空作業(yè)車(chē)與國(guó)外同類(lèi)型產(chǎn)品相比仍存在一定的差距，主要表現(xiàn)為產(chǎn)品型譜未系列化、高空作業(yè)車(chē)專(zhuān)用底盤(pán)缺乏、基礎(chǔ)零部件配套水平較差、關(guān)鍵技術(shù)不成熟等。在今后的開(kāi)發(fā)研制中，應(yīng)針對(duì)這些問(wèn)題采取有效措施，通過(guò)引進(jìn)、學(xué)習(xí)、消化國(guó)外先進(jìn)技術(shù)和企業(yè)自主技術(shù)攻關(guān)，不斷提高產(chǎn)品的質(zhì)量與技術(shù)水平，逐漸縮小國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品的差距。
1.2.3 高空作業(yè)車(chē)發(fā)展趨勢(shì)
隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，新技術(shù)的不斷發(fā)現(xiàn)，越來(lái)越多結(jié)構(gòu)型式更加完善的高空作業(yè)車(chē)將被研發(fā)出來(lái)，其將具備更高的安全性能，更加宜人化，作業(yè)范圍將更加廣闊，操縱也更加方便。如：英國(guó)Simon公司S400高空作業(yè)車(chē)為了正確完成支車(chē)并調(diào)整水平度，保證其作業(yè)安全，僅在支腿控制裝置上就設(shè)置了21個(gè)指示燈和警告燈，還有縱橫向電子斜度監(jiān)視器及一整套支收腿動(dòng)作順序互鎖機(jī)構(gòu)。每次支車(chē)和收車(chē)都必須按同樣的順序和要求進(jìn)引操作。否則按鈕不工作。電子斜度監(jiān)測(cè)器用于車(chē)輛傾斜度的監(jiān)測(cè)顯示，在支車(chē)和作業(yè)過(guò)程中若出現(xiàn)任意方向的傾斜超過(guò)允許值，斜度監(jiān)測(cè)器就與訊響器接通發(fā)出音響警告。該機(jī)還設(shè)有支車(chē)和支臂的互鎖機(jī)構(gòu)：當(dāng)支車(chē)、調(diào)平未達(dá)到規(guī)定值以?xún)?nèi)，上車(chē)不能操作；反之，若上車(chē)不恢復(fù)到運(yùn)輸狀態(tài)，支腿則不能收回。
我國(guó)的高空作業(yè)車(chē)當(dāng)前的技術(shù)實(shí)力與國(guó)外還有很大差距，不能直接將他們的先進(jìn)的技術(shù)直接制成成品。但是我們可以借鑒國(guó)外的技術(shù)來(lái)進(jìn)行自主研發(fā)，設(shè)計(jì)出符合我們國(guó)情的安全、合格的高空作業(yè)車(chē)。
主要趨勢(shì)是六化、三性：
六化：即液壓化、最優(yōu)化(采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))、輕量化(采用高強(qiáng)度材料減輕構(gòu)件重量)、機(jī)電液一體化(如安全保護(hù)、報(bào)警裝置等)、通用化、系列化。
三性：可靠性、安全性和舒適性。
1.3 課題背景
隨著城市規(guī)模和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，對(duì)高空作業(yè)車(chē)的要求越來(lái)越高。在繁華的商業(yè)街、密集的工礦企業(yè)，大中型高空作業(yè)車(chē)已不能較好地滿(mǎn)足實(shí)戰(zhàn)要求，而這些地方發(fā)生的火災(zāi)事故多種多樣且呈上升趨勢(shì)。因此，急需一種體積小、反應(yīng)快、機(jī)動(dòng)靈活、具備多種功能的小型作業(yè)車(chē)。而且從市場(chǎng)調(diào)查的情況來(lái)看，這種高空作業(yè)車(chē)的需求量逐年增加。
1.4 課題的設(shè)計(jì)內(nèi)容及意義
高空作業(yè)車(chē)的工作平臺(tái)是高空作業(yè)和運(yùn)輸物資的重要部分，其調(diào)平機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)安全息息相關(guān)。所以需要一種保證工作人員安全的高空作業(yè)平臺(tái)。當(dāng)作業(yè)平臺(tái)發(fā)生傾斜時(shí)，
因此，本課題研究的主要目的是設(shè)計(jì)一種自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)，當(dāng)平臺(tái)發(fā)生傾斜時(shí)，利用液壓傳動(dòng)和PLC的控制，使得作業(yè)平臺(tái)恢復(fù)水平，以保證操作人員和設(shè)備的安全，提高作業(yè)安全系數(shù)及為工作人員操作的提供方便有著深遠(yuǎn)的意義。
第2章 高空作業(yè)車(chē)的簡(jiǎn)介
2.1 高空作業(yè)車(chē)的含義
高空作業(yè)車(chē)是指3米以上，由液壓或電動(dòng)系統(tǒng)支配多支液壓油缸，能夠用來(lái)運(yùn)送工作人員和工作裝備到指定高度進(jìn)行作業(yè)的特種車(chē)輛，是將高空作業(yè)裝置安裝在汽車(chē)底盤(pán)上組成的。高空作業(yè)裝置包括動(dòng)力傳動(dòng)裝置、工作裝置和液壓系統(tǒng)等部分組成?，F(xiàn)在的高空作業(yè)裝置具有操作平順、工作穩(wěn)定、自動(dòng)調(diào)速、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，大大提高了空中作業(yè)的工作效率。
2.2 高空作業(yè)車(chē)的分類(lèi)
高空作業(yè)車(chē)按工作臂的型式，有四種基本型式，分別為：垂直升降式、折疊臂式、伸縮臂式和混合臂式。垂直升降式高空作業(yè)車(chē)的升降機(jī)構(gòu)只能在垂直方向上進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。它的主要特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，承載能力強(qiáng)，但作業(yè)范圍小，作業(yè)高度低，這種結(jié)構(gòu)型式應(yīng)用比較少。折疊臂式高空作業(yè)車(chē)工作臂之間的連接全部采用鉸接型式，所以國(guó)外又把它叫做鉸接式高空作業(yè)車(chē)。折疊臂高空作業(yè)車(chē)結(jié)構(gòu)適合于較低作業(yè)高度的車(chē)型，如要加大作業(yè)高度，必然要增加臂長(zhǎng)或增加工作臂數(shù)量，增加臂長(zhǎng)會(huì)使作業(yè)車(chē)體積龐大，降低靈活性；增加工作臂數(shù)量會(huì)造成操作繁瑣，安全性降低。伸縮臂式的高空作業(yè)車(chē)在行駛狀態(tài)時(shí)，工作臂縮回套疊，工作時(shí)伸出，可以有效增大作業(yè)高度，同時(shí)具有工作效率高、操作簡(jiǎn)單、動(dòng)作平穩(wěn)等特點(diǎn)?；旌媳凼礁呖兆鳂I(yè)車(chē)工作臂之間既有鉸接，也有伸縮，是折疊臂式和伸縮臂式高空作業(yè)車(chē)的結(jié)合，它綜合了兩種結(jié)構(gòu)型式的優(yōu)點(diǎn)，工作性能最好，但結(jié)構(gòu)也最為復(fù)雜。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的高空作業(yè)車(chē)幾乎全部是折疊臂型式的，有更大的市場(chǎng)需求。
2.3 高空作業(yè)車(chē)的用途
高空作業(yè)車(chē)又稱(chēng)為登高平臺(tái)消防車(chē)，廣泛用于建筑、市政、電訊、機(jī)場(chǎng)、工廠、園林、住宅等場(chǎng)所，從事消防、搶險(xiǎn)救災(zāi)、施工、安裝、維護(hù)等工作。消防部門(mén)的滅火、輔助滅火或消防救援，是高空作業(yè)車(chē)最主要的功能之一。
2.4 高空作業(yè)車(chē)的技術(shù)特點(diǎn)
(1)新型的全液壓自行式專(zhuān)用底盤(pán)。研制的具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的自行式高空作業(yè)升降平臺(tái)車(chē)，采用了機(jī)電液一體化、可靠性設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等技術(shù)，成功地研制了一種全液壓驅(qū)動(dòng)、自行式專(zhuān)用底盤(pán)，突破了以往國(guó)內(nèi)高空作業(yè)升降平臺(tái)車(chē)只能采用汽車(chē)或起重機(jī)底盤(pán)改裝設(shè)計(jì)的限制。
(2)帶載行駛、作業(yè)穩(wěn)定性好。底盤(pán)結(jié)構(gòu)突破了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理論和方法，通過(guò)優(yōu)化上車(chē)平臺(tái)總體布局與載荷分布，減少了重心偏移。采用獨(dú)特的大角度后仰式鉸點(diǎn)結(jié)構(gòu)，合理設(shè)置多種配重模塊，有效地平衡了工作力矩。采用H型變截面復(fù)合箱梁剮性車(chē)架和高負(fù)荷實(shí)心橡膠輪胎，增加了底盤(pán)整體剛度，保證了整機(jī)行駛、作業(yè)過(guò)程的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)了高空作業(yè)升降平臺(tái)車(chē)帶載行駛的功能。
(3)多功能、多用途的作業(yè)裝置。通過(guò)大臂前端托架，可以快速安裝舉升裝置或載人平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)物料舉升、起重吊裝和載人高空作業(yè)等功能，同時(shí)為擴(kuò)展作業(yè)裝置以及各種工作裝置的快速切換提供了接口。
(4)獨(dú)特的三維旋轉(zhuǎn)托舉裝置。設(shè)計(jì)的三維旋轉(zhuǎn)托舉裝置，既能夠自動(dòng)保持被舉升物料的姿態(tài)，又可以實(shí)現(xiàn)舉升物料在空間內(nèi)任意高度、任意位置和任意方向的調(diào)整要求，速度控制精確靈敏，微動(dòng)性能好，滿(mǎn)足了大型洞庫(kù)內(nèi)高空作業(yè)與通風(fēng)管道安裝的要求。
第3章 高空作業(yè)車(chē)組成結(jié)構(gòu)
高空作業(yè)車(chē)主要由動(dòng)力傳動(dòng)裝置、工作裝置（支腿機(jī)構(gòu)、舉升機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、作業(yè)平臺(tái)及調(diào)平機(jī)構(gòu)）和液壓系統(tǒng)等組成。
3.1 動(dòng)力傳動(dòng)裝置
3.1.1 動(dòng)力傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)要求
動(dòng)力傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)要求如下：
(1)對(duì)作業(yè)功能，在規(guī)定的載荷范圍內(nèi)，不論載荷大小，要求動(dòng)力傳動(dòng)裝置具有穩(wěn)定的工作轉(zhuǎn)速；
(2)在同一工作循環(huán)內(nèi)，工作裝置的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、舉升機(jī)構(gòu)等是正向和逆向運(yùn)動(dòng)交替進(jìn)行的，因此要求能適應(yīng)運(yùn)動(dòng)方向的不斷改變；
(3)在工作過(guò)程中，各工作裝置的工作速度應(yīng)能隨作業(yè)進(jìn)度及時(shí)調(diào)整，且調(diào)速范圍大，如舉升機(jī)構(gòu)需要有很低的微動(dòng)速度。
3.1.2 動(dòng)力傳動(dòng)裝置類(lèi)型
（1）內(nèi)燃機(jī)——機(jī)械傳動(dòng)
這種傳動(dòng)方式僅在用途單一的高空作業(yè)汽車(chē)上使用，如用于電力設(shè)施維修的垂直升降式高空作業(yè)汽車(chē)多采用這種形式。動(dòng)力源為汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)，動(dòng)力經(jīng)變速器傳出后，還要經(jīng)分動(dòng)器、離合器、減速器、卷?yè)P(yáng)機(jī)、滑輪以及鋼絲繩等傳遞到工作裝置，傳動(dòng)路線(xiàn)長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。
（2）電力——機(jī)械傳動(dòng)
這種傳動(dòng)方式是利用外接電源或車(chē)載電源（蓄電池），通過(guò)電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，再經(jīng)機(jī)械傳動(dòng)裝置將動(dòng)力傳遞到各工作裝置。由于電動(dòng)機(jī)具有逆轉(zhuǎn)性和在較大轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速等特點(diǎn)，并且各機(jī)構(gòu)可由獨(dú)立的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，簡(jiǎn)化了傳動(dòng)和操縱機(jī)構(gòu)，而且噪聲小、污染少，適用在外接電源方便或流動(dòng)性不大的場(chǎng)地作業(yè)。
（3）內(nèi)燃機(jī)——電力傳動(dòng)
這種傳動(dòng)方式的路線(xiàn)是汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī) → 發(fā)電機(jī) → 電動(dòng)機(jī)，然后帶動(dòng)各工作裝置運(yùn)轉(zhuǎn)。其優(yōu)點(diǎn)是利用直流電動(dòng)機(jī)的優(yōu)良工作特性，使高空作業(yè)汽車(chē)獲得良好的作業(yè)性能，但這些傳動(dòng)裝置質(zhì)量較大，價(jià)格昂貴。
（4）內(nèi)燃機(jī)——液壓傳動(dòng)
大部分折疊臂式高空作業(yè)汽車(chē)都采用這種工作方式，它可充分利用液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，簡(jiǎn)化傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，并且易于實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速和運(yùn)動(dòng)方向的變換，傳動(dòng)平穩(wěn)、操作簡(jiǎn)單、方便、省力、能防止過(guò)載。
綜上所述，通過(guò)以上各種動(dòng)力傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)性、適用范圍以及操作性能等多方面性能的分析，將動(dòng)力傳動(dòng)裝置選定為內(nèi)燃機(jī)——液壓傳動(dòng)這種形式。
3.2 工作裝置
高空作業(yè)汽車(chē)的工作裝置包括支腿機(jī)構(gòu)、舉升機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、作業(yè)平臺(tái)及調(diào)平機(jī)構(gòu)、操作及安全保護(hù)裝置等。本章只介紹支腿機(jī)構(gòu)、舉升機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，作業(yè)平臺(tái)及調(diào)平機(jī)構(gòu)下章介紹。
3.2.1 支腿機(jī)構(gòu)
支腿機(jī)構(gòu)是大多數(shù)折疊臂式高空作業(yè)汽車(chē)所必備的工作裝置，目前均采用液壓支腿。這類(lèi)裝置是利用從汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)取出的動(dòng)力來(lái)驅(qū)動(dòng)液壓泵，通過(guò)控制閥把液壓泵產(chǎn)生的液壓油供給液壓支腿的工作缸，實(shí)現(xiàn)支腿伸縮。其優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單，動(dòng)作迅速。
液壓式支腿按數(shù)量來(lái)分有雙支腿和四支腿兩種。雙支腿的兩個(gè)支腳布置在起重裝置下的車(chē)體兩側(cè)，起支撐點(diǎn)只有兩個(gè)，因而支撐能力低，穩(wěn)定性差。
（1）單缸雙支腿
是用一個(gè)雙作用液壓缸來(lái)驅(qū)動(dòng)兩側(cè)支腿伸縮的。這種支腿結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，但液壓缸行程長(zhǎng)，且是浮置于箱形長(zhǎng)槽內(nèi)，動(dòng)作慢，強(qiáng)度差，一般較少采用。
（2）雙缸雙支腿
其各支腿均由單獨(dú)的液壓缸驅(qū)動(dòng)，其具有結(jié)構(gòu)緊湊，動(dòng)作迅速，制成效能高等特點(diǎn)。
（3）四支腿
其中兩個(gè)支腿安裝在汽車(chē)的后部，另兩個(gè)支腿安裝在前后輪之間。在作業(yè)車(chē)的兩側(cè)，一般具有操縱桿，可使前、后、左、右4個(gè)液壓支腿單獨(dú)地伸出或縮回，所以即使在不平整或傾斜的地面上，也能把車(chē)調(diào)整到水平狀態(tài)，提高了整車(chē)作業(yè)時(shí)的穩(wěn)定性。
液壓支腿按其結(jié)構(gòu)形式又可分為：蛙式支腿、H式支腿和X式支腿。
（1）蛙式支腿
（如圖3-1所示），一種蛙式支腿的結(jié)構(gòu)示意圖，支腿的伸縮動(dòng)作由一個(gè)液壓缸完成。在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，支腿除有垂直位移△y外，在接地過(guò)程中還有水平位移△x（如圖3-2）。這種支腿結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，液壓缸數(shù)少，一支腿一液壓缸，結(jié)構(gòu)質(zhì)量小。但支腿在伸出過(guò)程中受搖臂尺寸的限制，支腿的跨距（圖3-2種的2a）不能很大，調(diào)平性能較差，且在支反力變化過(guò)程中有爬移現(xiàn)象。
圖3-1 蛙式支腿 圖3-2 蛙式支腿的運(yùn)動(dòng)示意圖
（2）H式支腿
（如圖3-3所示），這種形式的支腿對(duì)地面適應(yīng)性好，易于調(diào)平，且在支反力變化過(guò)程中無(wú)爬移現(xiàn)象，是高空作業(yè)車(chē)較理想的支腿形式。H式支腿由兩個(gè)液壓缸驅(qū)動(dòng)即水平推力液壓缸和垂直的支撐液壓缸。這種支腿形式的穩(wěn)定性良好。
圖3-3 H式支腿 圖3-4 X式支腿
（3）X式支腿
（如圖3-4所示），這種支腿的垂直液壓缸作用在伸縮腿的中間，當(dāng)推力液壓缸將腿伸出后，垂直支撐液壓缸將支腿壓向地面，使輪胎離地（如圖3-4(a)所示）,四個(gè)伸縮腿是同步工作的，而垂直液壓缸可同時(shí)頂升，也可單獨(dú)工作，以便對(duì)車(chē)架進(jìn)行調(diào)平。由于X式支腿的垂直支撐液壓缸作用在橫梁的中間，而橫梁又直接支撐在地面上，這就比H式支腿更加穩(wěn)定。但X式支腿離地間隙較小，在伸支腿的接地過(guò)程中有水平位移運(yùn)動(dòng)，從而加大了液壓缸的推力，液壓缸易損壞。
綜上所述，H型支腿穩(wěn)定性較蛙式支腿好，雖然X型支腿的穩(wěn)定性比H型支腿更好，但X型支腿的離地間隙比H型支腿小。因此，高空作業(yè)車(chē)的支腿機(jī)構(gòu)常常選擇H型支腿，（如圖3-3所示）。
3.2.2 舉升機(jī)構(gòu)
舉升機(jī)構(gòu)的作用是實(shí)現(xiàn)作業(yè)平臺(tái)的升降和變幅，其結(jié)構(gòu)型式有交叉剪刀式、套筒式、伸縮臂式和折疊臂式。
（1）交叉剪刀式舉升機(jī)構(gòu)
交叉剪刀式舉升機(jī)構(gòu)是按交叉布置，鉸接成剪刀型的連桿框架結(jié)構(gòu)。當(dāng)改變連桿交叉的角度時(shí)即實(shí)現(xiàn)升降運(yùn)動(dòng)，如圖3-5（c）所示。連桿交叉角度的改變，可通過(guò)液壓油缸活塞桿的伸縮或鋼絲繩的收放來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種舉升機(jī)構(gòu)能完成較低高度的作業(yè)，工作平穩(wěn)，作業(yè)平臺(tái)較大，被廣泛的應(yīng)用于飛機(jī)、船舶制造、室內(nèi)維修、清潔電車(chē)線(xiàn)路維修等作業(yè)場(chǎng)地。但是，這種作業(yè)車(chē)越障能力差、工作范圍小。
(a) 伸縮式 (b) 折疊式 (c) 交叉剪式 (d) 套筒式
圖3-5 高空作業(yè)車(chē)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
（2）套筒式舉升機(jī)構(gòu)
套筒式舉升機(jī)構(gòu)通過(guò)多節(jié)套筒的伸縮完成升降運(yùn)動(dòng)，如圖3-5(d)所示。驅(qū)動(dòng)方式也可采用液壓傳動(dòng)或鋼絲繩滑輪傳動(dòng)，這種垂直升降式舉升機(jī)構(gòu)作業(yè)高度有限，工作范圍小，但作業(yè)車(chē)平臺(tái)較大，且支撐穩(wěn)定。
（3）伸縮臂式舉升機(jī)構(gòu)
伸縮臂式舉升機(jī)構(gòu)由多節(jié)套裝、可伸縮的箱型臂構(gòu)成，如圖3-5（a）所示。它包括基本臂和伸縮臂兩部分。伸縮臂可為一節(jié)或多節(jié)，各節(jié)間裝有液壓缸。液壓缸工作時(shí)，各節(jié)臂在液壓缸活塞桿的推動(dòng)下可沿導(dǎo)向元件（滑塊）上、下滑動(dòng)，從而改變臂架的長(zhǎng)度。整個(gè)臂架系統(tǒng)支承在液壓缸底部的鉸支座和變幅液壓缸的兩端。通過(guò)變幅液壓缸活塞桿的伸縮實(shí)現(xiàn)臂架擺動(dòng)，從而達(dá)到變幅與升降的目的。這種型式的臂架其最大作業(yè)高度可達(dá)60～80米。由于伸縮臂式舉升機(jī)構(gòu)可獲得較大的作業(yè)高度和變幅，因此，被廣泛的應(yīng)用于各種高空作業(yè)汽車(chē)上。但是，這種作業(yè)車(chē)的越障能力差。
（4）折疊臂式舉升機(jī)構(gòu)
折疊臂式舉升機(jī)構(gòu)由多節(jié)箱形臂折疊而成，如圖3-5（b）所示。這種型式一般采用2～3節(jié)折疊臂組成。其折疊的方式可分為上折式和下折式兩種。各節(jié)臂的折疊和展開(kāi)運(yùn)動(dòng)由各節(jié)間液壓缸完成。這種型式的舉升機(jī)構(gòu)可完成一定高度和幅度的作業(yè)，另外，下折式還可完成地平面以下的空間作業(yè)，擴(kuò)大了折疊臂式高空作業(yè)汽車(chē)的作業(yè)范圍。由于折疊臂式舉升機(jī)構(gòu)具有靈活多樣、適應(yīng)性好、越障能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，所以，應(yīng)用非常廣泛。
3.2.3 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)
高空作業(yè)車(chē)是依靠舉升機(jī)構(gòu)和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)載人工作斗在兩個(gè)水平和垂直方向的移動(dòng)。高空作業(yè)車(chē)的一部分（一般指上車(chē)部分或回轉(zhuǎn)部分）相對(duì)于另一部分（一般指下車(chē)部分或非回轉(zhuǎn)部分）做相對(duì)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為回轉(zhuǎn)。為實(shí)現(xiàn)高空作業(yè)車(chē)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而設(shè)置的機(jī)構(gòu)稱(chēng)為回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。它是由液壓馬達(dá)經(jīng)減速器將動(dòng)力傳遞到回轉(zhuǎn)小齒輪上，小齒輪既作自轉(zhuǎn)又作沿著定在底架上的回轉(zhuǎn)支承大齒圈公轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)整個(gè)上車(chē)部分回轉(zhuǎn)。有了回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而使高空作業(yè)車(chē)從面作業(yè)范圍又?jǐn)U大為一定空間的作業(yè)范圍。高空作業(yè)車(chē)在工作臂起伏時(shí)，工作斗與水平面夾角必須保持相對(duì)穩(wěn)定，才能保證工作人員正常工作。
回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是由回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和回轉(zhuǎn)支撐機(jī)構(gòu)兩部分構(gòu)成的。根據(jù)驅(qū)動(dòng)裝置的不同回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)可分為：機(jī)械驅(qū)動(dòng)式、電力驅(qū)動(dòng)式和液壓驅(qū)動(dòng)式。根據(jù)回轉(zhuǎn)支撐的結(jié)構(gòu)不同，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)可分為轉(zhuǎn)柱式、立柱式和轉(zhuǎn)盤(pán)式，其中轉(zhuǎn)盤(pán)式是一種較常用的形式。
轉(zhuǎn)盤(pán)式回轉(zhuǎn)支撐裝置又可分為兩種：支撐滾輪式和滾動(dòng)軸承式。支撐滾輪式回轉(zhuǎn)支撐裝置增大了轉(zhuǎn)盤(pán)回轉(zhuǎn)裝置的高度，且質(zhì)量增加，成本增大；滾動(dòng)軸承式回轉(zhuǎn)支撐裝置是目前應(yīng)用最多的一種，它是在普通滾動(dòng)軸承的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，結(jié)構(gòu)上相當(dāng)于放大了的滾動(dòng)軸承。其優(yōu)點(diǎn)是回轉(zhuǎn)摩擦阻力矩小，承載能力大，高度低。由于回轉(zhuǎn)支撐裝置的高度降低，可以降低整車(chē)的質(zhì)心，從而增大了汽車(chē)的穩(wěn)定性。
滾動(dòng)軸承式回轉(zhuǎn)支撐機(jī)構(gòu)按結(jié)構(gòu)可分為以下幾種：
（1）單排滾球式轉(zhuǎn)盤(pán)
如圖3-6所示，單排球轉(zhuǎn)盤(pán)多數(shù)是由內(nèi)外座圈組合成一個(gè)整體的滾道，其滾道是圓
弧形曲面，是最簡(jiǎn)單的一種回轉(zhuǎn)支撐裝置，球和導(dǎo)向體從內(nèi)圈或外圈的圓孔中裝進(jìn)滾道里，然后將裝配孔堵塞。這種回轉(zhuǎn)支撐裝置的優(yōu)點(diǎn)是：質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、成本較低，但其承載能力小，故應(yīng)用不多。
(a) 外齒式 (b) 內(nèi)齒式 (a) 外齒式 (b) 內(nèi)齒式
圖3-6 單排球轉(zhuǎn)盤(pán)結(jié)構(gòu) 圖3-7 雙排球轉(zhuǎn)盤(pán)結(jié)構(gòu)
(a) 外齒式圖 (b) 內(nèi)齒式圖
圖3-8 交叉圓柱滾子轉(zhuǎn)盤(pán)結(jié)構(gòu)
（2）雙排滾球式轉(zhuǎn)盤(pán)
（如圖3-7所示），主要由上、下雙排球體、內(nèi)、外座圈、間隔體和潤(rùn)滑密封裝置等組成。上、下球體均排列在一整體的內(nèi)（或外）座圈內(nèi)。雙排球轉(zhuǎn)盤(pán)回轉(zhuǎn)支撐裝置比同樣大小和相同數(shù)目的單排球轉(zhuǎn)盤(pán)回轉(zhuǎn)支撐裝置的承載能力要大得多。
（3）交叉滾柱式轉(zhuǎn)盤(pán)
（如圖3-8所示），滾子的接觸角一般為45°，相鄰的滾子軸線(xiàn)交叉排列，即相鄰的兩圓柱滾子軸線(xiàn)成90°交叉。這不但使回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)能承受軸向和徑向載荷，而且還能承受翻傾力矩。此外，和滾球轉(zhuǎn)盤(pán)相比，這種滾道是平面，加工工藝比較簡(jiǎn)單，容易達(dá)到加工要求。
（4）高承載能力轉(zhuǎn)盤(pán)
在一些大型的起重舉升專(zhuān)用汽車(chē)中，可用雙排、多排的滾球或滾柱式回轉(zhuǎn)支撐裝置。
圖3-9 高空作業(yè)車(chē)外形圖
第4章 作業(yè)平臺(tái)調(diào)平機(jī)構(gòu)的介紹及其方案的確定
4.1 作業(yè)平臺(tái)調(diào)平機(jī)構(gòu)的介紹
舉升機(jī)構(gòu)的端部連接作業(yè)平臺(tái)，它是用于載人或器材的基本構(gòu)件。為了保證作業(yè)人員安全工作和防止器材掉落，各國(guó)對(duì)作業(yè)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)和性能提出了明確的要求。如平臺(tái)的護(hù)欄高度、平臺(tái)寬度、平臺(tái)的防滑表面、平臺(tái)上的安全帶及短索的結(jié)點(diǎn)等。
為了使作業(yè)平臺(tái)的底平面在作業(yè)過(guò)程中始終保持水平，高空作業(yè)車(chē)上裝有式作業(yè)平臺(tái)保持水平的自動(dòng)調(diào)平機(jī)構(gòu)，平臺(tái)調(diào)平機(jī)構(gòu)的形式大致分為自重調(diào)平機(jī)構(gòu)、平行四連桿調(diào)平機(jī)構(gòu)、鏈條鏈輪式調(diào)平機(jī)構(gòu)、靜液壓調(diào)平機(jī)構(gòu)( 伺服液壓缸調(diào)平機(jī)構(gòu)) 和電液調(diào)平機(jī)構(gòu)等。當(dāng)高空作業(yè)車(chē)臂架升降過(guò)程中，臂架和水平面必然會(huì)產(chǎn)生一定的夾角，引起平臺(tái)以相同角度傾斜，因此，要求調(diào)平機(jī)構(gòu)能夠?qū)崟r(shí)地對(duì)平臺(tái)的傾斜角度進(jìn)行調(diào)整，使平臺(tái)處于要求的安全狀態(tài)。不同的調(diào)平方式，對(duì)實(shí)時(shí)調(diào)整平臺(tái)的傾斜角度有所差別。
（1）自重調(diào)平機(jī)構(gòu)：
（如圖4-1所示），平臺(tái)的重心在作業(yè)平臺(tái)與臂桿連接的轉(zhuǎn)動(dòng)鉸點(diǎn)的正下方，且靠近底部，利用工作平臺(tái)和載荷的重力作用可以使平臺(tái)無(wú)論如何升降都能自動(dòng)保持在接近水平的狀態(tài)。該方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，調(diào)整維修方便，成本低，但調(diào)整精度不高，且易晃動(dòng)，特別是當(dāng)操作人員在平臺(tái)中的位置變動(dòng)時(shí)，平臺(tái)產(chǎn)生搖動(dòng)，操作人員有不安全的感覺(jué)。因此，在平臺(tái)達(dá)到作業(yè)位置后要使用鎖緊機(jī)構(gòu)防止晃動(dòng)，操作起來(lái)比較麻煩，僅在工作高度較低、技術(shù)性能低的作業(yè)車(chē)上使用，現(xiàn)在已較少使用。
圖4-1 自重調(diào)平機(jī)構(gòu)
1.平臺(tái)；2.連接銷(xiāo)軸；3.臂架
（2）平行四連桿調(diào)平機(jī)構(gòu)：
（如圖4-2所示），平行四連桿調(diào)平機(jī)構(gòu)由多組平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)組成，調(diào)平機(jī)構(gòu)一端與平臺(tái)相連，另一端與轉(zhuǎn)臺(tái)連接，上平行四邊形和下平行四邊形相連處的短邊固聯(lián)在一起，利用平行四邊形在變形過(guò)程中2 組對(duì)邊始終分別保持平行的原理，無(wú)論折疊臂如何升降，工作平臺(tái)始終保持水平狀態(tài)。
它的調(diào)平過(guò)程是連續(xù)的，具有調(diào)平可靠、同步性好的特點(diǎn)，且在實(shí)際應(yīng)用中折疊臂本身可作為平行四邊形的1 個(gè)邊。因此，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，主要用在折疊臂式高空作業(yè)車(chē)上。早期的平行四連桿機(jī)構(gòu)布置在臂架的外側(cè)，結(jié)構(gòu)不緊湊，現(xiàn)在可將其布置在臂內(nèi)側(cè)，但缺點(diǎn)是由于平行四連桿的限制，與平臺(tái)連接的吊臂和平臺(tái)之間的工作角度范圍小于180°，控制精度不高。
圖4-2 平行四連桿調(diào)平機(jī)構(gòu)
1.回轉(zhuǎn)臺(tái)；2.下平行四邊形；3.上平行四邊形；4.工作平臺(tái)
（3）靜液壓調(diào)平機(jī)構(gòu)
（如圖4-3 所示），靜液壓調(diào)平原理是利用油液體積不變?cè)?。工作中，換向閥關(guān)閉，由下調(diào)平液壓缸、雙向平衡閥和上調(diào)平液壓缸組成1 個(gè)封閉的自動(dòng)調(diào)平回路。當(dāng)臂架在變幅液壓缸作用下抬起某個(gè)角度，下調(diào)平液壓缸伸長(zhǎng)，有桿腔油液被排出而流入同規(guī)格的上調(diào)平液壓缸的有桿腔。同時(shí)，上、下調(diào)平液壓缸之間的雙向平衡閥被開(kāi)啟( 早期多使用雙向液壓鎖，與其相比較，雙向平衡閥具有緩沖性能，故調(diào)平的平穩(wěn)性能好些) ，上調(diào)平液壓缸無(wú)桿腔油液流入下調(diào)平液壓缸的無(wú)桿腔，使平臺(tái)在由上、下調(diào)平液壓缸與轉(zhuǎn)臺(tái)、臂架所構(gòu)成的2 個(gè)相互關(guān)聯(lián)的三角形的角度變化過(guò)程中始終保持水平。
圖4-3 靜液壓調(diào)平機(jī)構(gòu)及補(bǔ)油油路液壓原理
1.回轉(zhuǎn)臺(tái)；2.臂桿；3.工作平臺(tái)；4.調(diào)平液壓缸；5.有桿腔連接油路；6.無(wú)桿腔連接油路；7.調(diào)平液壓缸Ⅱ
圖3的靜液壓式調(diào)平機(jī)構(gòu)將臂架居中布置，較為簡(jiǎn)單，調(diào)整維修較方便，調(diào)整精度比前3 種機(jī)械式調(diào)平機(jī)構(gòu)高，調(diào)平精度可達(dá)0° ～ 2°，適用伸縮臂式車(chē)型。但因其調(diào)平角度不宜大于90°，所以在多節(jié)全折疊臂上多以組合形出現(xiàn)，如調(diào)平液壓缸和鏈條鏈輪及拉桿的組合。工作中靜液壓系統(tǒng)由于密封和接頭等漏油，長(zhǎng)期工作后會(huì)給平臺(tái)帶來(lái)傾斜，需要在液壓系統(tǒng)上設(shè)置補(bǔ)油裝置。其補(bǔ)油油路與其他工作油路并聯(lián)在一起，由同一油泵供油。工作一段時(shí)間后平臺(tái)傾斜時(shí)，扳動(dòng)換向閥進(jìn)行補(bǔ)油。
（4）電液調(diào)平機(jī)構(gòu)
電液調(diào)平機(jī)構(gòu)的基本原理是通過(guò)安裝在工作。平臺(tái)上的水平傳感器來(lái)感知平臺(tái)的狀態(tài)，并產(chǎn)生1個(gè)相應(yīng)的電流，控制調(diào)平液壓缸的動(dòng)作，最終使平臺(tái)保持水平狀態(tài)。這種調(diào)平機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的自動(dòng)調(diào)平，與平臺(tái)與臂架之間的連接方式、臂架的結(jié)構(gòu)和整車(chē)與地面產(chǎn)生的傾斜無(wú)關(guān)。
圖4-4 電液調(diào)平機(jī)構(gòu)及補(bǔ)油油路液壓原理
1.調(diào)平油缸 2.臂桿 3.工作平臺(tái) 4.水平傳感器 5.液壓鎖 6.電磁換向閥
電液比例調(diào)平機(jī)構(gòu)由電液比例( 伺服) 閥、比較放大器、水平傳感器及調(diào)平液壓缸等組成。其中水平傳感器4安裝在工作平臺(tái)3上，當(dāng)工作平臺(tái)處于水平狀態(tài)時(shí)，水平傳感器輸出電流為零，當(dāng)工作平臺(tái)發(fā)生傾斜時(shí)，水平傳感器產(chǎn)生控制電流，電流的大小不隨工作平臺(tái)的傾斜角度變化而改變。根據(jù)工作平臺(tái)傾斜方向的不同，控制電流進(jìn)入電磁換向閥6的2個(gè)電磁線(xiàn)圈中的1個(gè)，使電磁換向閥工作，調(diào)平油缸1伸長(zhǎng)或縮短，最終使工作平臺(tái)趨于水平。調(diào)平是不連續(xù)的，適用于上臂式和伸縮臂式高空作業(yè)車(chē)。通常在平臺(tái)電控箱內(nèi)設(shè)有手動(dòng)操縱按鈕，當(dāng)自動(dòng)調(diào)平機(jī)構(gòu)出現(xiàn)問(wèn)題不工作時(shí)，可手動(dòng)操縱確保平臺(tái)水平，以免發(fā)生事故，確保人身安全。目前，電液比例調(diào)平技術(shù)主要被應(yīng)用在高空消防車(chē)行業(yè)，國(guó)產(chǎn)折疊臂式和伸縮臂式低米數(shù)高空作業(yè)車(chē)上應(yīng)用的較少。該套系統(tǒng)技術(shù)含量高，調(diào)平精度高，智能化程度高，成本相對(duì)比較高。
4.2 本課題調(diào)平機(jī)構(gòu)的方案確定
4.2.1 調(diào)平機(jī)構(gòu)類(lèi)型的選擇要求
提高高空作業(yè)車(chē)安全可靠性的關(guān)鍵之一在于合理選擇平衡機(jī)構(gòu)的形式。平衡機(jī)構(gòu)是高空作業(yè)車(chē)的機(jī)構(gòu)之一。它的性能和結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣直接影響到工作人員的安全，同時(shí)也標(biāo)志著高空作業(yè)車(chē)的性能先進(jìn)與否。高空作業(yè)車(chē)采用的平衡機(jī)構(gòu)型式還會(huì)直接影響到登高車(chē)的作業(yè)高度。
根據(jù)登高車(chē)的作業(yè)要求，在設(shè)計(jì)上對(duì)平衡機(jī)構(gòu)有以下幾項(xiàng)要求：1、安全可靠；2、自動(dòng)平衡；3、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于裝配和維護(hù)保養(yǎng)；4、工藝性好；5、重量輕；6、平衡精度高；7、技術(shù)先進(jìn)。
4.2.2 機(jī)構(gòu)特點(diǎn)的綜合分析
經(jīng)以上各種調(diào)平機(jī)構(gòu)介紹,自重調(diào)平機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、調(diào)整維修方便、成本低但易換動(dòng)，特別是當(dāng)操作人員在平臺(tái)中的位置變動(dòng)時(shí)，平臺(tái)產(chǎn)生搖動(dòng)，操作人員有不安全的感覺(jué)，必須采用鎖緊機(jī)構(gòu)比較麻煩，所以該機(jī)構(gòu)多用于技術(shù)性能較低的車(chē)型上。平行四連桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整、維修方便，調(diào)平精度較高，且較平穩(wěn)，但缺點(diǎn)平行四連桿機(jī)構(gòu)只能在臂桿外側(cè)布置，結(jié)構(gòu)不緊湊，由于平行四連桿的限制，臂桿之間的工作角度范圍小。靜液壓調(diào)平機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、精度高的特點(diǎn)，適用于伸縮臂式高空作業(yè)車(chē)。缺點(diǎn)存在滯后現(xiàn)象，且滯后現(xiàn)象隨著高度的增加而更加明顯。電液調(diào)平方式中電液自動(dòng)調(diào)平機(jī)構(gòu)的調(diào)平是不連續(xù)的，適用于折疊臂式和伸縮臂式高空作業(yè)車(chē)。
各調(diào)平方式和性能比較見(jiàn)表4.1
4.2.3 方案的最終確定
隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，電液自動(dòng)調(diào)平機(jī)構(gòu)的使用也越來(lái)越多，越來(lái)越廣。但是，電液自動(dòng)調(diào)平機(jī)構(gòu)的調(diào)平方式卻是不連續(xù)的，使得作業(yè)平臺(tái)的安全性也大大的降低了，因此，本課題的設(shè)計(jì)是在電液自動(dòng)調(diào)平機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上創(chuàng)新的，利用液壓系統(tǒng)與PLC控制相結(jié)合，完成作業(yè)平臺(tái)的調(diào)平工作，并具有連續(xù)性，為此提高作業(yè)平臺(tái)的穩(wěn)定性和安全性。
表4.1 各調(diào)平方式和性能比較
機(jī)構(gòu)類(lèi)型
結(jié) 構(gòu)
平衡性
機(jī)構(gòu)重量
技術(shù)先進(jìn)性
調(diào)整與維修
可伸縮性
綜合評(píng)價(jià)
自重式
最簡(jiǎn)單
不好
最輕
最差
方便
--------
第一
連桿式
簡(jiǎn)單
較高
輕
一般
方便
不能
第二
靜液壓式
較簡(jiǎn)單
較高
較輕
一般
不方便
能
第三
電液自動(dòng)調(diào)平式
較簡(jiǎn)單
較高
較輕
較先進(jìn)
方便
能
第四
其工作原理如下：
高空作業(yè)車(chē)的作業(yè)平臺(tái)上有一個(gè)雙軸傾斜傳感器，在自動(dòng)調(diào)平過(guò)程中，雙軸傾斜傳感器不斷地監(jiān)測(cè)平臺(tái)的傾斜角，將監(jiān)測(cè)信號(hào)不斷地傳回PLC中，將該路信號(hào)與PLC中的給定值進(jìn)行比較，計(jì)算出偏差值，將偏差值按照一定的程序算法進(jìn)行計(jì)算處理發(fā)出相應(yīng)的使誤差向減小的方向變化的控制信號(hào)，經(jīng)功率放大器放大后，驅(qū)動(dòng)四塊電磁閥中相應(yīng)的閥開(kāi)啟或關(guān)閉，控制相應(yīng)的油缸的升降，減小平臺(tái)的傾斜角，再經(jīng)傳感器的檢測(cè)，將監(jiān)測(cè)信號(hào)傳回PLC中計(jì)算出偏差值，進(jìn)行內(nèi)部控制計(jì)算處理，當(dāng)誤差信號(hào)達(dá)到指定的誤差范圍內(nèi)時(shí)，PLC發(fā)出停止命令，從而達(dá)到控制平臺(tái)自動(dòng)調(diào)平的作用（如圖4-5所示）。
圖4-5 作業(yè)平臺(tái)自動(dòng)調(diào)平工作原理圖
第5章 高空作業(yè)車(chē)各結(jié)構(gòu)的液壓系統(tǒng)
5.1 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)
5.1.1 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理
液壓傳動(dòng)是利用帕斯卡原理進(jìn)行工作的。在封閉的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中，施加于液體上的壓力等值地傳遞到液體中的各點(diǎn)。液壓傳動(dòng)的基本原理：液壓系統(tǒng)利用液壓泵將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力能，通過(guò)液體壓力能的變化來(lái)傳遞能量，經(jīng)過(guò)各種控制閥和管路的傳遞，借助于液壓執(zhí)行元件(液壓缸或馬達(dá))把液體壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，從而驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
5.1.2 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成?
液壓系統(tǒng)主要由：動(dòng)力元件（油泵）、執(zhí)行元件（油缸或液壓馬達(dá)）、控制元件（各種閥）、輔助元件和工作介質(zhì)等五部分組成。?
（1）動(dòng)力元件（油泵）
它的作用是利用液體把原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓力能；是液壓傳動(dòng)中的動(dòng)力部分。?
（2）執(zhí)行元件（油缸、液壓馬達(dá)）
它是將液體的液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。其中，油缸做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，馬達(dá)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。?
（3）控制元件?
包括壓力閥、流量閥和方向閥等。它們的作用是根據(jù)需要無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)液動(dòng)機(jī)的速度，并對(duì)液壓系統(tǒng)中工作液體的壓力、流量和流向進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。?
（4）輔助元件
除上述三部分以外的其它元件，包括壓力表、濾油器、蓄能裝置、冷卻器、管件各種管接頭(擴(kuò)口式、焊接式、卡套式）、高壓球閥、快換接頭、軟管總成、測(cè)壓接頭、管夾等及油箱等，它們同樣十分重要。
（5）工作介質(zhì)
工作介質(zhì)是指各類(lèi)液壓傳動(dòng)中的液壓油或乳化液，它經(jīng)過(guò)油泵和液動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。?
5.1.3 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)
（1）液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)
①體積小、重量輕，例如同功率液壓馬達(dá)的重量只有電動(dòng)機(jī)的10％～20%。因此慣性力較小，當(dāng)突然過(guò)載或停車(chē)時(shí)，不會(huì)發(fā)生大的沖擊；
②能在給定范圍內(nèi)平穩(wěn)的自動(dòng)調(diào)節(jié)牽引速度，并可實(shí)現(xiàn)無(wú)極調(diào)速，且調(diào)速范圍最大可達(dá)1：2000(一般為1：100）；
③換向容易，在不改變電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向的情況下，可以較方便地實(shí)現(xiàn)工作機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)和直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換；
④液壓泵和液壓馬達(dá)之間用油管連接，在空間布置上彼此不受?chē)?yán)格限制；
⑤由于采用油液為工作介質(zhì)，元件相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面間能自行潤(rùn)滑，磨損小，使用壽命長(zhǎng)；
⑥操縱控制簡(jiǎn)便，自動(dòng)化程度高；
⑦容易實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)；
⑧液壓元件實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化、便于設(shè)計(jì)、制造和使用。
（2）液壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)
①使用液壓傳動(dòng)對(duì)維護(hù)的要求高，工作油要始終保持清潔；
②對(duì)液壓元件制造精度要求高，工藝復(fù)雜，成本較高；
③液壓元件維修較復(fù)雜，且需有較高的技術(shù)水平；
④液壓傳動(dòng)對(duì)油溫變化較敏感，這會(huì)影響它的工作穩(wěn)定性。因此液壓傳動(dòng)不宜在很高或很低的溫度下工作，一般工作溫度在-15℃~60℃范圍內(nèi)較合適；
⑤液壓傳動(dòng)在能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程中，特別是在節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中，其壓力大，流量損失大，故系統(tǒng)效率較低。
5.2 高空作業(yè)車(chē)的液壓傳動(dòng)
本課題的高空作業(yè)車(chē)采用折臂式結(jié)構(gòu)，工作裝置為液壓驅(qū)動(dòng)。液壓系統(tǒng)元件按構(gòu)成類(lèi)型可以分為動(dòng)力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件和工作介質(zhì)等。在此液壓系統(tǒng)中，將構(gòu)成作業(yè)車(chē)主要工作機(jī)構(gòu)的液壓回路分成：舉升機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、支腿收放和作業(yè)平臺(tái)的調(diào)平這幾個(gè)部分。高空作業(yè)車(chē)的液壓系統(tǒng)采用定量齒輪泵供油，系統(tǒng)工作壓力為16MPa，油路中設(shè)有安全溢流閥，液壓系統(tǒng)通過(guò)電磁換向閥對(duì)工作臂油缸，回轉(zhuǎn)馬達(dá)，由PLC控制動(dòng)作，使系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定的工作速度，并且能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。系統(tǒng)工作壓力由溢流閥調(diào)定。
5.2.1 高空作業(yè)車(chē)主要機(jī)構(gòu)的液壓傳動(dòng)
高空作業(yè)車(chē)下車(chē)的各機(jī)構(gòu)的液壓傳動(dòng)組成和主要特點(diǎn)如下：
（1）回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的液壓油路
回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)用以改變工作方位。考慮到載荷的擺動(dòng)會(huì)造成傾翻的危險(xiǎn)，對(duì)微動(dòng)性和平穩(wěn)性要求較高。液壓驅(qū)動(dòng)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)有高速方案和低速方案之分。高速方案采用高速液壓馬達(dá)，通過(guò)減速裝置降速，增大扭矩，以驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的回轉(zhuǎn);低速方案采用低速液壓馬達(dá)以驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的回轉(zhuǎn)。
（2）舉升機(jī)構(gòu)的液壓油路
舉升機(jī)構(gòu)是把作業(yè)臂舉升到不同的位置。在舉升的過(guò)程中作業(yè)臂要完成上下舉升，則作業(yè)臂的舉升由油缸來(lái)完成所規(guī)定的動(dòng)作。操控其對(duì)應(yīng)的換向閥閥桿，油道連通。油泵排出的壓力油打開(kāi)平衡閥的單向閥進(jìn)入油缸無(wú)桿腔，使臂起、伸、折，油缸回油經(jīng)另—油道流回油箱。反向操控，則壓力油進(jìn)入油缸有桿腔，使臂、落、縮、疊。變幅、伸縮、折疊油缸在下降的過(guò)程中，由于載荷或自重力的作用，速度越來(lái)越快，以致失控，為可靠地控制下降速度，必須采取限速措施，加裝平衡閥。
（3）支腿油路
液壓支腿在高空作業(yè)車(chē)工作時(shí)，支撐著整個(gè)車(chē)重和外載荷重量，要求安全可靠。如發(fā)生支腿自縮，就會(huì)使整個(gè)高空車(chē)有傾翻的危險(xiǎn)。因此在支腿油路中設(shè)置雙向液壓鎖元件，且直接安裝在垂直液壓缸上，防止管路破壞或液壓缸活塞密封圈損壞時(shí)可能發(fā)生的事故。為了提高工作效率及整機(jī)調(diào)平需要，水平液壓缸、垂直液壓缸既可同時(shí)伸縮又可單獨(dú)伸縮。
（4）調(diào)平油路
調(diào)平油路無(wú)論高空作業(yè)車(chē)作業(yè)平臺(tái)起升機(jī)構(gòu)臂架如何擺動(dòng)，調(diào)平油缸的伸縮行程要能使作業(yè)平臺(tái)的擺動(dòng)角度補(bǔ)償臂架的擺動(dòng)角度（幾何要求）；調(diào)平油缸使作業(yè)平臺(tái)擺動(dòng)的角速度要大于或等于各個(gè)臂架擺動(dòng)的最大角速度（速度要求）；作業(yè)平臺(tái)載荷的大小對(duì)調(diào)平過(guò)程的影響降至最小。且調(diào)平油缸是由PLC控制，可以準(zhǔn)確的控制油缸動(dòng)作，使作業(yè)平臺(tái)的操作者感覺(jué)不到平臺(tái)的傾斜，保持良好的平穩(wěn)性。
5.2.1.1 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的液壓傳動(dòng)
（1）動(dòng)作分析
回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行回轉(zhuǎn)時(shí)，液壓馬達(dá)輸出動(dòng)力，通過(guò)回轉(zhuǎn)減速機(jī)減速后帶動(dòng)輸出軸上的小齒輪旋轉(zhuǎn)，小齒輪與回轉(zhuǎn)支承的齒圈嚙合，由于回轉(zhuǎn)支承的齒圈與車(chē)架剛性連接，因而回轉(zhuǎn)減速機(jī)帶動(dòng)與之相連的轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)。
（2）液壓回路
電磁換向閥：電磁換向閥借助于電磁鐵吸力推動(dòng)閥芯動(dòng)作來(lái)改變液流方向。
梭閥：梭閥相當(dāng)于有兩個(gè)單向閥組合而成，有兩個(gè)輸入口和一個(gè)輸出口，在液壓回路中起邏輯或的作用。
單向節(jié)流閥：正向流動(dòng)時(shí)起單向閥作用，反向流動(dòng)時(shí)起節(jié)流閥作用。
制動(dòng)器：制動(dòng)器一般采用常閉式，即向制動(dòng)器供壓力油時(shí)，制動(dòng)器打開(kāi)，反之，則在彈簧力作用下使馬達(dá)制動(dòng)。
其控制過(guò)程分析如下：
圖5-1 液壓馬達(dá)控制回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)液壓回路圖
（如圖5-1所示），換向閥置于右位時(shí)，壓力油經(jīng)梭閥進(jìn)入制動(dòng)器油缸，制動(dòng)器松開(kāi)。液壓油同時(shí)經(jīng)平衡閥中的單向閥進(jìn)入回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)液壓馬達(dá)，驅(qū)動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)，使吊臂回轉(zhuǎn)。換向閥置于左位時(shí)，液壓油經(jīng)單向節(jié)流閥進(jìn)入回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)液壓馬達(dá)的另一腔，同時(shí)經(jīng)梭閥進(jìn)入制動(dòng)油缸，松開(kāi)制動(dòng)器，液壓馬達(dá)反轉(zhuǎn)。換向閥處于中位時(shí)，整個(gè)回路卸荷，制動(dòng)器液壓缸在自身彈簧的作用下迅速剎住液壓馬達(dá)。這樣，即使液壓馬達(dá)有內(nèi)泄漏也能保證吊臂被迅速制動(dòng)住。
5.2.1.2 舉升機(jī)構(gòu)的液壓傳動(dòng)
（1）動(dòng)作分析
高空作業(yè)車(chē)在行駛狀態(tài)時(shí)，兩工作臂折疊在一起，進(jìn)行高空作業(yè)時(shí)，兩工作臂分別由上下臂油缸舉升伸展至一定高度，將工作人員送至工作裝置。上臂和下臂，下臂和轉(zhuǎn)臺(tái)鉸接處均設(shè)有專(zhuān)門(mén)的滑動(dòng)軸承，保證工作臂轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)阻力小，運(yùn)行平穩(wěn)。
（2）液壓回路
電磁換向閥：電磁換向閥借助于電磁鐵吸力推動(dòng)閥心動(dòng)作來(lái)改變流液的流向。
平衡閥：可使運(yùn)動(dòng)速度不受載荷變化的影響，保持穩(wěn)定，附加的單向閥功能，密封性好，在管路損壞或制動(dòng)失靈時(shí)，可防止作業(yè)臂和平臺(tái)自由下落，造成事故。
（如圖5-2所示），其控制過(guò)程分析如下：
圖5-2 上下臂液壓控制回路
因?yàn)樯舷卤鄣囊簤涸O(shè)計(jì)很相似，所以分開(kāi)分析。先看左邊液壓缸的控制過(guò)程。當(dāng)電磁換向閥置于左位時(shí)，油液經(jīng)過(guò)左邊單向節(jié)流閥的單向閥部分到達(dá)平衡閥，再經(jīng)過(guò)平衡閥到液壓缸的左腔，推動(dòng)活塞桿向外運(yùn)動(dòng)。而右腔的油液則從右邊的平衡閥到右邊的節(jié)流閥再流出，當(dāng)電磁換向閥置于右位時(shí)，油液經(jīng)右邊的單向節(jié)流閥和平衡閥到達(dá)液壓缸的右腔，推動(dòng)活塞桿向左運(yùn)動(dòng)，左腔的油液的經(jīng)左邊的平衡閥和單向節(jié)流閥流出。當(dāng)電磁換向閥處于中位時(shí)，液壓缸不運(yùn)動(dòng)。
右邊液壓缸的控制過(guò)程如上。
5.2.1.3 支腿機(jī)構(gòu)的液壓傳動(dòng)
（1）動(dòng)作分析
在水平缸動(dòng)作時(shí)，輪胎未離開(kāi)地面，支腿機(jī)構(gòu)未起作用，負(fù)載阻力不大，而且只要伸到適當(dāng)位置即可，所以水平缸的控制很簡(jiǎn)單。每個(gè)垂直液壓缸均有一雙向液壓鎖，它保證在高空作業(yè)車(chē)支腿在負(fù)載作用下不會(huì)縮回，此外，假使油管破裂，液壓油缸的活塞桿也不會(huì)突然回縮，避免發(fā)生翻車(chē)事故，當(dāng)行駛或停放時(shí)，支腿不會(huì)在重力作用下自動(dòng)下降，保證高空作業(yè)車(chē)高空作業(yè)和行使的安全。
（2）液壓回路
電磁換向閥：電磁換向閥借助于電磁鐵吸力推動(dòng)閥心動(dòng)作來(lái)改變流液流向。
單向節(jié)流閥：正向流動(dòng)時(shí)起單向閥作用，反向流動(dòng)時(shí)起節(jié)流閥作用。
液壓鎖：支腿垂直升降油缸上都安裝了液壓鎖。它能使支腿垂直升降油缸在任意位置停留并鎖緊，
（如圖5-3所示），其控制過(guò)程分析如下：
圖5-3 支腿的液壓控制回路
支腿油路由支腿電磁閥、支腿水平伸縮油缸、支腿垂直升降油缸組成。支腿了采用一個(gè)先導(dǎo)式溢流閥(安全閥)，一個(gè)二位二通電磁閥和五個(gè)三位四通換向閥(操縱閥、彈簧復(fù)位)組成。泵開(kāi)啟，首先進(jìn)入二位二通電磁閥，電磁閥處于上位，進(jìn)入到水平油缸的三位四通電磁閥，支腿水平液壓缸同時(shí)伸出。水平液壓缸伸出后，使二位二通電磁閥處于下位，垂直液壓缸通過(guò)三位四通電磁閥向外伸出，支腿都伸縮完畢后，三位四通電磁閥必須都回復(fù)中位。當(dāng)然支腿垂直升降油缸上都安裝了液壓鎖。它能使支腿垂直升降油缸在任意位置停留并鎖緊。
5.2.1.4 作業(yè)平臺(tái)的液壓傳動(dòng)
（1）動(dòng)作分析
作業(yè)平臺(tái)是為了操作人員在操作過(guò)程中的安全性，所以作業(yè)平臺(tái)的平穩(wěn)性非常的重要。作業(yè)平臺(tái)的液壓傳動(dòng)就是利用液壓缸的伸縮來(lái)完成作業(yè)平臺(tái)平度的調(diào)節(jié)，以保證作業(yè)人員的安全。
（2）液壓油路
（如圖5-4所示），作業(yè)平臺(tái)的液壓油路是由四個(gè)液壓缸、四個(gè)二位二通電磁閥組成，當(dāng)平臺(tái)發(fā)生傾斜時(shí)，平臺(tái)上的雙軸傾角傳感器發(fā)出信號(hào)給PLC，四個(gè)電磁閥通過(guò)PLC控制使其動(dòng)作，通過(guò)液壓缸的回縮來(lái)達(dá)到平臺(tái)水平。其液壓缸的無(wú)桿腔油路接油箱，有桿腔的油路接泵，是液壓缸完成回縮的動(dòng)作。當(dāng)然作業(yè)平臺(tái)的伸縮垂直油缸上也必須安裝液壓鎖，使平臺(tái)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，液壓油缸可以在任意位置停留并鎖緊，保證平臺(tái)的平穩(wěn)性。
圖5-4 作業(yè)平臺(tái)的液壓控制回路
5.2.2 高空作業(yè)車(chē)的液壓系統(tǒng)總圖
經(jīng)過(guò)以上的分析，高空作業(yè)車(chē)的液壓系統(tǒng)總圖（如圖5-5所示）。
圖5-5 高空作業(yè)車(chē)液壓系統(tǒng)原理圖
5.3 高空作業(yè)車(chē)液壓系統(tǒng)的計(jì)算
5.3.1 初選執(zhí)行元件的設(shè)計(jì)壓力
高空作業(yè)車(chē)屬于小型的工程機(jī)械，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表23.4-3可知：初預(yù)設(shè)系統(tǒng)的工作壓力為16Mpa。
5.3.2 計(jì)算和確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸與液壓馬達(dá)的排量
5.3.2.1 上臂液壓缸的設(shè)計(jì)
（1）液壓缸承受最大外載荷F
經(jīng)受力分析可知，當(dāng)高空作業(yè)車(chē)上臂處于水平位置時(shí)，液壓缸與上臂成22°時(shí)，上臂液壓缸所受的力最大，即液壓缸具備的最大力必須大于此時(shí)的力。（如圖5-6所示）
圖5-6 上臂受力分析