探究高空作业平台转向系统设计

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1、探究高空作业平台转向系统设计　　摘要：文章主要通过结合自行式高空作业平台的转向系统设计实例，针对该机械的总体设计计算中注意要点进行了分析与研究，旨在有效地地实现自行式高空作业平台转向时稳定性、精确性和可靠性。关键词：自行式高空作业平台；转向机构；横置油缸；设计计算中图分类号：TQ174.6+4文献标识码：A文章编号：引言：目前，自行式高空作业平台在国外得到了广泛应用，在国内鲜有应用，但在叉车等轮式工程机械上已成熟应用。实践证明传统的转向机构存在一定的缺陷，而自行式高空作业平台对转向平稳性和操作性要求更高。因此，为寻求一种更好的转向方式，引进了叉车的横置油缸转向机构的理念，并对其进行量

2、身设计。1转向系统设计1.1转向系统方案7本系统的总体方案采用电比例液压控制+横置油缸的转向方式。具体实现如图1所示。当比例阀左边得电时（电磁铁吸合），阀芯向左移动，压力油进入横置油缸的左腔，推动活塞杆向右移动，活塞杆通过连杆推动（拉动）转向头使轮组件向左偏转，从而实现整机左转向，反之实现整机右转向。1－油箱；2－主泵；3－安全阀；4－单向阀；5－电比例阀；6－右轮组件；7－右转向头；8－连杆；9－横置油缸；10－左转向头；11－左轮组件图1转向系统原理图1.2转向机构设计原理（1）为了减小转向阻力距，减缓轮胎的磨损，要求各轮均做纯滚动而不产生侧滑，则各轮的轴线均交于一点O，即瞬时转

3、向中心，如图2所示，需满足整机正常转向的必要条件：ctgβ－ctga＝M/L式中a—内转角；β—外转角；M—转向主销中心距；L—前后轮轴距。（2）另外，在干燥的路面做曲线运动而无侧滑时，还需满足动力学条件：￠cosa≥µ式中a——内转角，a≤50°；￠——滑动摩擦系数，对于混凝土路面，取￠＝0.6；7µ——滚动摩擦系数，对于混凝土路面，取µ＝0.2。图2车轮纯滚动示意图2转向机构设计参数的选择计算建立转向机构数学计算模型，如图3所示。图3转向机构计算模型2.1已知参数主销距M＝1570mm，轮距L＝2500mm，系统压力P＝20MPa。2.2初设参

4、数（1）油缸行程S(mm)：初设S＝165。（2）油缸内径D(mm)：初设D＝100。（3）活塞杆长k(mm)：M＞k＞2S＋6D＝930，初设k＝1110mm。（4）主销中心至活塞杆距h(mm)：h≥D/2＋30＝80，初设h＝140mm。（5）转向臂长b(mm)：2h≥b＞h，初设b＝275mm。6）辅助臂长a：a＝SQRT[(M－k)2/4＋(b－h)2]＝266.7mm。7）活塞杆左销孔至转向臂的距离e：e＝(M－k)/2＝230mm。2.3设计参数校核7用几何法推导相关公式，代入设计参数计算，校核内转角a、外转角b，由于该机构左右完全对称，因此只分析左转弯时的情况。如图4所

5、示。直行时，a＝b＝0，左右转向臂AE及BF均与主销中心连线AB垂直，活塞杆DC处于中位。当左转弯，油缸行程为165mm时，求得a≈45.6°，b≈31.9°，则1）ctgβ－ctga＝0.6273≈M/L＝1570/2500＝0.628，满足条件。2）￠cosa＝0.42≥0.2，满足条件。2.4转向全过程内外转角偏差分析以行程步长为5mm，对转向全过程内外转角偏差进行计算分析（如图4）。图4转向全过程内外转角绝对偏差曲线由图5的转向全过程内外转角绝对偏差曲线可以看出转向全过程内外转角偏差的变化规律。转向全过程内外转角偏差计算结果表明，该方案的内外转角绝对值差Db基本在0.15°以

6、内，最大偏差为△βmax仅为0.1501°，最大相对偏差△β/β0仅为0.0079，因此，其转向精度非常高。另外，在实际行走转向过程中，各轮的轴线并非交于瞬时转向中心，而应该是无限地接近它，由此可判断此方案是可行的。3转向机构的力学特性转向轮原地转向时受到的阻力矩最大，计算时根据经验公式：MR＝(1/η)G1xSQRT（e2＋k2）7式中η——转向系统的传动效率，取η＝0.85；G1——前桥垂直负荷(N)，根据总体计算得出最大值为G＝100000N；x——综合摩擦系数，取x＝0.8；e——轮胎中心与地面接触点至销与地面交点之间的距离，取261mm；k——当量半径(mm)，k＝b/3，

7、其中轮胎宽度b＝398mm，则k＝132.7mm。经计算MR＝20667Nm当转向轮达到最大内转角时，转向动力缸的推力F达到最大值，转向机构受力见图5。可以得出a1＝33.1°，β1＝11.3°，R＝275mm，则Fy＝MR/R＝75153NFn＝Fy/sina＝137617NF＝Fn/cosb＝140337N图5转向机构受力图4转向油缸的确定转向缸的有效作用面积为A＝F/P＝7017mm2为保证转向缸的工作稳定，活塞杆直径d与活塞直径D之比取d＝D/2。