CN102674214B - 一种高空作业工程机械及其侧置折叠臂架 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种侧置折叠臂架，包括一号臂和与所述一号臂的臂头铰接的二号臂，非工作状态下，所述二号臂与所述一号臂的铰接轴线与水平面呈适当的夹角，所述二号臂的筒体轴线位于所述一号臂的筒体轴线上方且与所述一号臂的筒体轴线平行。本发明所提供的侧置折叠臂架在工作过程中，二号臂绕铰接轴线转动时，其筒体轴线逐渐趋于一号臂的中垂面，即二号臂的质心与一号臂中垂面的距离逐渐缩小，从而使得二号臂对一号臂的侧向弯矩减小，有效地降低了一号臂的侧向弯曲变形，提高了作业安全性。本发明还公开了一种包括上述侧置折叠臂架的高空作业工程机械。

Description

一种高空作业工程机械及其侧置折叠臂架

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，特别是涉及一种高空作业工程机械的侧置折叠臂架。此外，本发明还涉及一种包括上述侧置折叠臂架的高空作业工程机械。

背景技术

随着我国经济建设的快速发展，市场对于高空作业工程机械的需求也越来越多。

为了解决行驶状态下整车超高的技术难题，目前大多数高空作业工程机械的臂架结构均采用折叠侧置的布置形式。侧置折叠臂架组是指两组中心不在同一变幅平面内的伸缩臂，一端首尾铰接，通过变幅机构驱动，实现一组伸缩臂相对另一组伸缩臂展开及回收；此变幅过程中由变幅油缸驱动的臂架称为二号臂，另一组臂架则称为一号臂。

请参考图1、图2和图3，图1为现有技术中侧置折叠臂架的结构示意图；图2为图1中侧置折叠臂架在载荷作用下的变形示意图；图3为现有技术中侧置折叠臂架二号臂102与一号臂101的变幅夹角为90度时结构示意图。

图中G1为二号臂102的重量，L1为二号臂102的质心到铰接点的距离在一号臂101的筒体垂直平面内的投影长度。

侧置折叠臂架的一号臂101和二号臂102平行设置，连接机构103的一端与一号臂101的臂头固定连接，连接机构103的另一端与二号臂102的臂尾铰接，二号臂102的臂头设置有工作平台104；在二号臂102和连接机构103之间还设置有变幅机构(图中未示出)，用于驱动二号臂102相对一号臂101的展开和收回。

由于二号臂102侧置放置，所以二号臂102的质心相对一号臂101的中垂面S101有一定的偏移量H1，导致一号臂101会产生侧向变形。

一号臂101和二号臂102的筒体轴线分别与二号臂102和一号臂101的铰接的轴线垂直，且在非工作状态下，一号臂101的筒体轴线、二号臂102的筒体轴线以及二号臂102的铰接轴线均处于同一平面内，如果不考虑一号臂变形的影响，则在工作过程中，二号臂102的质心到一号臂101中垂面S101的偏移量H1不会随着二号臂102的转动而变化，假设二号臂102的重量为G1，则二号臂102对一号臂101产生的侧向弯矩为G1*H1。

如果考虑到一号臂101变形的影响，如图2中所示，二号臂102的质心到一号臂101中垂面S101的距离H1还会逐渐增大，使得二号臂102对一号臂101产生的侧向弯矩也逐渐增大。

在工作过程中，一号臂101还会受到侧向风载F等综合外力的作用，使得一号臂101受到的侧向弯矩进一步增大，在总的侧向弯矩M1的作用下，一号臂101的侧向变形量会更大(示于图2中)，使得一号臂101结构的稳定性和安全工作能力受到严重的影响。

因此，如何减小侧置折叠臂架中一号臂所承受的因二号臂侧置产生的侧向弯矩，从而减小一号臂的侧向变形，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种侧置折叠臂架，该侧置折叠臂架可以减小一号臂因二号臂侧置产生的侧向弯矩，从而减小一号臂的侧向变形。本发明的另一目的是提供一种包括上述侧置折叠臂架的高空作业工程机械。

为解决上述技术问题，本发明提供一种侧置折叠臂架，包括一号臂和与所述一号臂的臂头铰接的二号臂，非工作状态下，所述二号臂的筒体轴线位于所述一号臂的筒体轴线上方；所述二号臂与所述一号臂的铰接的轴线与水平面的夹角大于0度小于5度。

优选地，所述二号臂通过连接构件与所述一号臂铰接，所述连接构件的一端与所述一号臂的臂头固定，所述连接构件的另一端与所述二号臂的臂尾铰接。

优选地，所述二号臂与所述一号臂的铰接的轴线与所述一号臂的筒体轴线、所述二号臂的筒体轴线垂直。

优选地，所述连接构件为箱型结构的安装基座。

本发明还提供一种高空作业工程机械，包括底盘和安装在所述底盘上的侧置折叠臂架，所述侧置折叠臂架为上述任一项所述的侧置折叠臂架。

优选地，所述高空作业工程机械具体为举高消防车或高空作业车。

相对上述背景技术，本发明所提供的侧置折叠臂架在现有技术的基础上，在非工作状态下，把二号臂和一号臂的铰接的轴线由与水平面平行改为了与水平面存在适当的夹角，二号臂的筒体轴线位于一号臂的筒体轴线上方且两者仍处于平行状态；这样当二号臂绕其铰接轴线转动时，其筒体轴线会逐渐靠近一号臂的中垂面，即可以缩短二号臂质心到一号臂中垂面的距离，从而减小二号臂自身重力对一号臂产生的侧向弯矩，进而减小一号臂的侧向变形量，加强了侧置折叠臂架结构的稳定性，提高了整车工作时的安全性。

附图说明

图1为现有技术中侧置折叠臂的结构示意图；

图2为图1中侧置折叠臂在载荷作用下的变形示意图；

图3为现有技术中侧置折叠臂的一号臂和二号臂的变幅夹角为90度时的结构示意图；

图4为本发明所提供侧置折叠臂一种具体实施方式中一号臂和二号臂的变幅夹角为90度时的结构示意图；

图5为本发明所提供侧置折叠臂非工作状态时的结构简图；

图6为本发明所提供侧置折叠臂工作状态时的结构简图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种侧置折叠臂架，该侧置折叠臂架可以减小一号臂因二号臂侧置产生的侧向弯矩，从而减小一号臂的侧向变形。本发明的另一核心是提供一种包括上述侧置折叠臂架的高空作业工程机械。

本文中所涉及的横向、上方等方位词均是以非工作状态下，从侧置折叠臂的一号臂的臂头向臂尾方向投影的视图为基准定义的，应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图4、图5和图6，图4为本发明所提供侧置折叠臂一种具体实施方式中一号臂和二号臂的变幅夹角为90度时的结构示意图；图5为本发明所提供侧置折叠臂非工作状态时的结构简图；图6为本发明所提供侧置折叠臂工作状态时的结构简图。

在一种具体的实施方式中，侧置折叠臂包括一号臂1和二号臂2；二号臂2通过连接构件3与一号臂1铰接；一号臂1和二号臂2可以为多节箱型臂套叠的伸缩臂，当然也可以采用其他结构形式，只要满足使用需要均在本申请请求保护的范围内。

连接构件3可以为箱型结构的安装基座；连接构件3相对于一号臂1的延伸方向横向设置，连接构件3的一端与一号臂1的臂头固定连接，连接构件3的另一端与二号臂2的臂尾铰接，二号臂2的臂头还设置有工作平台4。

具体地，一号臂1的筒体轴线Z1、二号臂2的筒体轴线Z2与二号臂2与一号臂1的铰接的轴线Z3垂直；在非工作状态下，一号臂1的筒体轴线Z1和二号臂2的筒体轴线Z2平行；在工作过程中，二号臂2在绕其铰接轴线Z3转动过程中，一号臂1、二号臂2的筒体轴线Z1、Z2与二号臂2的铰接轴线Z3始终保持垂直状态。需要指出的是，为了描述方便，下文将二号臂2与一号臂1的铰接的轴线Z3简称为二号臂2的铰接轴线Z3。

二号臂2和连接构件3之间还设置有变幅机构(图中未示出)，通过变幅机构的驱动来实现二号臂2相对一号臂1的展开及回收。

参考图5，非工作状态下，二号臂2的铰接轴线Z3位于平面S3内，平面S3与一号臂1的中垂面S2、水平面S1垂直，使二号臂2的铰接轴线Z3绕一号臂1的筒体轴线Z1在平面S3内转过适当夹角θ，且使二号臂2的筒体轴线Z2位于一号臂1的筒体轴线Z1上方；此时二号臂2的筒体轴线Z2与一号臂1的筒体轴线Z1仍保持平行，可以避免两者在装配过程中发生干涉。

在工作过程中，当二号臂2绕其铰接轴线Z3转动时，由于初始设置时其铰接轴线Z3与水平面S1存在适当的夹角θ，且二号臂2在转动过程中始终与铰接轴线Z3保持垂直，所以在转动过程中，二号臂2的筒体轴线Z2会逐渐向一号臂1的中垂面S2偏移，参考图6，从图6中可以看出，随着二号臂2的转动，二号臂2的筒体轴线Z2趋于一号臂1的中垂面S2，并与之相交，即二号臂2的质心到一号臂1的中垂面S2的距离逐渐缩小，二号臂2对一号臂1产生的侧向弯矩也随之逐渐减小。

需要指出的是，一号臂1的中垂面S2是指与一号臂1底面垂直并且包含一号臂1筒体轴线Z1的平面。

对比图3和图4，下面具体说明本发明提供的侧置折叠臂中二号臂2对一号臂1产生的侧向弯矩的减小量；图3和图4中所示分别为二号臂2与一号臂1的变幅夹角为90度时现有技术和本发明中侧置折叠臂架的结构示意图。

这里需要说明的是，一号臂1和二号臂2的变幅夹角是指一号臂1的延伸方向与二号臂2的延伸方向的夹角。

图4中X表示二号臂2的质心到一号臂1中垂面S2的距离，G表示二号臂2的重量，L表示二号臂2的铰点到质心的距离在一号臂1的筒体垂直平面内的投影长度。

这里需要说明的是，所述一号臂1的筒体垂直平面是指与一号臂1的端部平行的平面，下文所指与此相同，不再赘述；为了描述方便，下文将二号臂2的铰点到质心的距离在一号臂1筒体垂直平面内的投影长度L简称为二号臂2质心投影长度L。

在现有技术中，即图3所示中，二号臂2对一号臂1产生的侧向弯矩为G1*H1；在本发明所提供的侧置折叠臂架中，由于连接构件3的底面与水平面呈夹角θ，即二号臂2的铰接轴线Z3与水平面呈夹角θ，所以二号臂2在转动过程中，其轴线Z2逐渐靠近一号臂1的中垂面S2，二号臂2的质心也随之靠近一号臂1的中垂面S2，二号臂2的质心到一号臂1的中垂面S2的距离X为H1-L*sinθ(示于图4中)，即二号臂2对一号臂1产生的侧向弯矩为G(H1-L*sinθ)；与现有技术相比，若二号臂2的重量不变，则本发明所提供的侧置折叠臂架中二号臂2对一号臂1产生的侧向弯矩减小了GL*sinθ。

二号臂2质心投影长度L随着二号臂2与一号臂1变幅夹角的变化而变化，当变幅夹角为90度时，二号臂2质心投影长度L最长，如图4所示；由于夹角θ为初始的设定值，所以侧向弯矩的减小量取决于二号臂2质心投影长度L的大小，L的大小又和一号臂1和二号臂2的工作状态相关，当一号臂1和二号臂2的变幅夹角为90度时，二号臂2质心投影长度L达到最大值，此时二号臂2对一号臂1侧向弯矩的减小量也达到最大值。

与现有技术相比，本发明在高空作业工程机械处于非工作状态时，使二号臂2的铰接轴线Z3与水平面S1存在适当的夹角θ，使得二号臂2在转动过程中，其筒体轴线Z2逐渐靠近一号臂1的中垂面S2，从而减小了二号臂2的质心到一号臂1中垂面S2的距离，进而可以减小二号臂2对一号臂1产生的侧向弯矩，可以有效地降低一号臂的侧向弯曲变形，提高作业时的安全性。

这里需要说明的是，本文所述一号臂1和二号臂2的铰接轴线Z3与水平面S1的夹角θ的范围可以为大于0度小于5度，当然，也可以根据实际情况适当调整铰接轴线Z3与水平面S1之间的夹角。

除了上述侧置折叠臂架，本发明还提供一种包括上述侧置折叠臂架的高空作业工程机械，该高空作业工程机械其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。

具体地，上述高空作业工程机械可以为举高消防车或高空作业车。

以上对本发明所提供的高空作业工程机械及其侧置折叠臂进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (4)

1.一种侧置折叠臂架，包括一号臂和与所述一号臂的臂头铰接的二号臂，其特征在于，非工作状态下，所述二号臂的筒体轴线位于所述一号臂的筒体轴线上方；所述二号臂与所述一号臂的铰接的轴线与水平面的夹角大于0度小于5度；所述二号臂通过连接构件与所述一号臂铰接，所述连接构件的一端与所述一号臂的臂头固定，所述连接构件的另一端与所述二号臂的臂尾铰接；所述二号臂与所述一号臂的铰接的轴线与所述一号臂的筒体轴线、所述二号臂的筒体轴线垂直。

2.如权利要求1所述的侧置折叠臂架，其特征在于，所述连接构件为箱型结构的安装基座。

3.一种高空作业工程机械，包括底盘和安装在所述底盘上的侧置折叠臂架，其特征在于，所述侧置折叠臂架为如权利要求1至2任一项所述的侧置折叠臂架。

4.如权利要求3所述的高空作业工程机械，其特征在于，所述高空作业工程机械具体为举高消防车或高空作业车。