曲臂式高空作业平台的结构设计

张林生， 张洪鸣， 王洪祥

（1.郑州清源智能装备科技有限公司，郑州450001；2.哈尔滨工业大学 机电工程学院，哈尔滨150001）

0 引 言

高空作业平台是用来运送工作装备和工作人员到特定高度去进行高空作业的特种工作平台[1]。工程机械的发展速度非常迅速，高空作业平台具有工作稳定、操作简单、自动调节升降和安全可靠等一系列优点，极大地提高了空中作业的工作效率。近些年来，我国高空作业平台研究已经取得了很多成果，并且开始大规模运用于各种场合中。但是目前国内制造的一系列高空作业产品与国外相同类型产品相比还存在着一定的差距，主要表现在技术含量相对偏低、大型的作业平台还比较少、机器结构复杂、作业时微动性能差等方面[2]。

高空作业平台主要包括剪叉式高空作业平台、车载式高空作业平台、折臂式高空作业平台、自行式高空作业平台、铝合金高空作业平台、套缸式高空作业平台等6 大类[3]。折臂式高空作业平台又称为高空作业平台车，按照臂展的方式又分为直臂和曲臂等2 种，其中曲臂式高空作业平台由底盘、动力系统、液压系统、扩桥装置、转向装置、回转装置、变幅装置、伸缩臂装置、调平装置、作业斗摆动装置和电控系统等组成[4]。它的伸缩臂能伸缩作业，跨越一定的障碍或在一处升降，平台能够360°旋转，能进行多点作业，可供2 人或多人同时作业，并且可以搭载一定的设备[5]，适用于车站、码头、商场、体育场馆、小区物业、厂矿车间等大范围作业[6]。

本文所设计的曲臂式高工作业平台主要技术指标如下：最大平台高度为12 m，最大作业高度为14 m，最大水平延伸为6 m，最小转弯半径为2.5 m，整机宽度为1.5 m，整机高度为25 m，载重为230 kg。

1 移动车的结构设计

曲臂式高空作业平台的移动车是由EQ1050NJ20D3汽车底盘经过改装而成，可实现曲臂式高空作业平台的整体移动，其结构如图1 所示。移动车车体的后车厢包含后车架、支腿和转台架等，具有支承和承载等功能。作业平台进行工作时，首先是液压缸支腿处的水平液压杆伸出，液压杆到达确定位置后竖直液压杆伸长，用4 个支腿对整个高空作业平台进行支撑，以保证平台的稳定性。工作人员通过固定在车体上的辅助台阶进入工作平台，再由操作人员将工作平台移动到要求的位置。

图1 移动车结构

2 折叠臂的结构设计

折叠臂主要由上臂和下臂组成，能够调节工作平台的升降和位置，其结构如图2 所示。下臂连接转台，上臂连接工作台，上臂的两端连接处都有加强板，上下臂之间用连接板连接。在上下臂上均有液压缸铰点，通过液压杆调节下臂的角度开合变化，连接板和液压杆支架结构如图3 所示。

图2 折叠臂结构

图3 连接板和液压杆支架结构

上臂末端与工作台连接，用钢索保证平台的水平位置，用折叠臂上的钢丝绳挡圈来固定钢索位置。通过控制两条臂上的液压杆的伸缩，调节上臂末端工作平台的位置和工作平台的升降，折叠臂的机构运动简图如图4所示。

3 转台的结构设计

转台处于移动车的后车上，连接着移动车和折叠臂，主要包括连接座、齿轮组、底板和回转装置等，转台回转支承部分结构如图5 所示。连接座与下臂、下臂上的液压杆连接，调节液压杆的长度可以实现下臂的位置变换。齿轮组能将电动机的运动和动力传递到连接座上，转台齿轮组结构如图6 所示。底板具有承载和连接作用，使连接座和回转装置实现转动功能。

图4 折叠臂的机构运动简图

图5 转台回转支承部分结构

4 高空作业平台总体结构设计

曲臂式高空作业平台总体结构如图7 所示，包括折叠臂、转台和移动车等3 个部分，这3 个部分分别实现移动、平台升降和转动功能，能够连续完成前进、升降、转向、后退和回转等一系列动作，极大地降低了劳动强度，减少了操作人员数量。

图6 转台齿轮组结构

图7 曲臂式高空作业平台总体结构

5 结 论

本文对曲臂式高空作业平台进行了整体结构设计，移动车由EQ1050NJ20D3 汽车底盘改装而成，能实现曲臂式高空作业平台的整体移动。根据折叠臂在不同工作状态下的受力情况，确定了折叠臂上下臂梁的尺寸和铰点的位置，设计的折叠臂能自由调节工作平台的升降和位置。转台采用单排交叉滚柱式回转支承，用外啮合直齿轮传动将电动机的转动传递给转台，使转台能够按要求灵活旋转，通过肋板、支承板和底板实现转台与折叠臂和移动车的连接。