高空作业平台剪叉式举升系统设计及优化

发布时间：2020-09-09 19:19

　　随着城市基础设施建设、国防工业及现代物流仓储等行业的快速发展,高空作业平台的市场需求逐年增加,其服务领域也在不断扩大。剪叉式高空作业平台作为一种用途广泛的机电液一体化特种作业设备,采用剪叉式机械伸展机构,使得工作平台具有较大的承载能力和较高的作业效率,该机构具有结构简单、伸缩性好、稳定性强等特点,它融合了机械、液压传动及电气控制等多学科技术,更好的迎合了流动性大、区域范围广的高空作业要求。首先,根据本课题研究的高空作业平台剪叉式举升系统工作原理,分别采用虚位移原理和静力平衡建立液压缸驱动力及剪叉臂铰接点受力的数学模型,采用速度瞬心法建立工作平台速度及加速度数学模型;根据模型求解结果,对剪叉举升机构受力和运动特性进行分析;针对举升过程中存在的液压缸驱动力偏大及工作平台起升不稳定问题,采用多目标优化函数fminimax对其影响的关键结构参数进行优化,优化结果表明液压缸最大驱动力减小13.2%,工作平台起升加速度减小42.6%。其次,采用ADAMS和ANSYS仿真软件建立剪叉举升机构刚体模型以及刚柔耦合模型,分别对不同的液压缸驱动工况进行动力学仿真分析。最后,在液压缸负载工况分析的基础上,对液压系统进行改进设计,通过液压子系统位置控制传递函数分析系统稳定性和动态特性。根据双液压缸同步控制策略,采用AMESim/Simulink搭建液压同步控制模型,对双液压缸同步控制系统进行仿真,结果表明:两液压缸位移误差最大范围保持在0～0.97mm之间,提高工作平台运行稳定性及液压系统的同步精度,同时降低液压缸系统的需求压力。
【学位单位】：山东科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TH211.6
【部分图文】：

平台,高空作业平台,抗倾覆

逦绪论逡逑空消防救援平台如图１－２所示。逡逑图１－２博浪涛高空消防救援平台逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｂｒｏｎｔｏ邋ｆｉｒｅ邋ａｎｄ邋ｒｅｓｃｕｅ邋ｐｌａｔｆｏｒｍ逡逑１．２．２高空作业平台国内外研究现状逡逑随着高空作业设备研发的不断深入，越来越多的企业、高校以及科研院所逡逑开始对高空作业平台进行研究，在机械结构方面的研究内容大多是对举升机构逡逑的运动学、动力学、关键结构优化以及稳定性进行分析Ｍｌ。周根兵等Ｍ通过逡逑ＭＡＴＬＡＢ对直臂高空作业平台进行稳定性分析，可实现任意角度、任意高度的逡逑稳定性计算，并通过实验验证了模型计算的准确性。赵洪亮刚采用有限单元法逡逑对高空作业平台整体的抗倾覆和举升臂屈曲分析进行研究，探究整机的抗倾覆逡逑能力以及局部失稳特性。刘俊谊｜１｜］通过对剪叉提升机构进行研究，推导了机构逡逑受力的理论模型，通过软件对剪叉臂的应力情况仿真分析。郑文等［１２］通过剪叉逡逑举升机构的运动分析

高空作业平台,举升机构,三维模型,液压缸

运动；当工作平台到达指定工作高度时，液压系统停止工作，液压缸作为支撑逡逑件，防止平台下落；下降过程通过液压系统的泄压以及回油路的节流调速实现。逡逑高空作业平台三维模型如图２－１所示。逡逑２邋：＞５逡逑３逡逑１．作业平台，２．剪叉举升机构，３底盘，４上液压缸，５下液压缸逡逑图２－１高空作业平台三维模型逡逑Ｆｉｇ．邋２－１邋Ａｅｒｉａｌ邋ｗｏｒｋ邋ｐｌａｔｆｏｒｍ邋３Ｄ邋ｍｏｄｅｌ逡逑２．１．２剪叉举升机构液压系统工作原理逡逑剪叉举升机构采用节流阀同步回路以及机械连接同步实现两驱动液压缸运逡逑动同步，通过节流阀控制两液压缸进出油路流量，调节执行件的速度，同时依逡逑赖于剪叉臂的机械连接方式实现两液压缸驱动同步的要求。其液压系统原理图逡逑７逡逑

定量泵,液压系统原理,工作平台,电磁阀

逦剪叉举升机构数学模型建立及关键参数优化逡逑如图２－２所示。逡逑３１逦？逦０逦＾－３逡逑２邋？、ＳＴ逡逑－ｉ逡逑、备）专３’７逡逑ＬＪ逡逑１．上液压缸，２．上液压阀组，２－１、４－１．两位两通电磁阀，２－２．减压２－５．溢流阀，逡逑３．下液压缸，４．下液压阀组，４－２？５．单向阀，６．定量泵，７．过滤器逡逑图２－２液压系统原理逡逑Ｆｉｇ．邋２－２邋Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ邋ｏｆ邋ｈｙｄｒａｕｌｉｃ邋ｓｙｓｔｅｍ逡逑液压系统工作原理为：当工作平台起升时，定量泵供油，两电磁阀下位工逡逑作，液压油经下液压阀组分流后，一路通过单向阀４－４进入上液压阀组，经单逡逑向阀２－３进入上液压缸无杆腔，驱动上起升液压缸活塞杆外伸，有杆腔液压油逡逑经电磁阀２－１进入无杆腔进行油量补充，多余液压缸油回到油箱；另一路液压逡逑油经过单向阀４－５进入下液压缸无杆腔，驱动下液压缸活塞杆外伸，有杆腔液逡逑压油经电磁阀进入无杆腔进行补充

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