CN105060198A - 一种森林防火观测自动升降塔 - Google Patents

Abstract

本发明涉一种森林防火观测自动升降塔，工作状态时通过桁架伸缩臂将远程监测设备举升到离地面30m的高度，非工作状态时缩回，便于对防火区进行监测。升降塔包括四节桁架结构的伸缩臂，第一节固定，其余三节依次嵌套于上一节；伸缩臂之间设有定向滑块结构，四节臂架在直立并伸出后，塔身从下至上体积依次减小，实现了抗风10级。自动塔伸缩臂底座与塔身之间设了一套机械锁，塔直立上升时锁死，下降收回前打开，使塔身整体安全可靠。升降塔传动使用了两套滑轮—钢丝拉绳组双边对称布置，左右两侧的结构、功能均相同，通过设置两组滑轮—钢丝绳系统，实现了伸缩臂之间的刚性连接。配合动力伸缩液压缸，四节臂的同步伸缩，平稳顺畅无卡滞、无抖动和爬行现象。

Description

一种森林防火观测自动升降塔

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域, 特别涉及一种森林防火观测自动升降塔。

背景技术

本发明为一种森林防火观测自动升降塔，在工作状态时可以通过桁架伸缩臂将远程监测设备伸缩举升到离地面30m的高度进行观测工作，在非工作状态时桁架伸缩臂缩回，便于对森林防火区进行监测。

作为一种受力构件，组合式伸缩机构在众多的工程机械中都有应用。这些传统的组合式伸缩机构由于在大幅度升降工况下需要承受较大重量，结构厚重，但对升举顶端形位精度要求较低。而森林防火观测自动升降塔升举重量轻，对升举顶端形位精度要求较高，以避免监测设备晃动，同时升降塔伸缩自如，结构简单、自重轻、价格低。

发明内容

本发明包括四节桁架结构的伸缩臂，第一节固定，其余三节依次嵌套于上一节伸缩臂；第一节伸缩臂安装伸缩动力液压油缸，用于第二节伸缩臂和固定臂之间的相对伸缩；见图1、2、3、4、5 ；1椼架导柱1节. 2. 椼架导柱2节. 3. 椼架导柱3节.4. 椼架导柱4节. 5.变幅液压缸 6. 伸缩液压缸 7.机械锁 8.塔底座 9.支架 10.变幅绞点A 点 11.变幅绞点B、C点 12.滑轮 13.钢丝拉绳 14.椼架上部滑块 15.椼架下部滑块 16.监控设备。

伸缩臂的主要材质为方形钢管，其材料抗拉强度和屈服强度大，伸缩臂采用了桁架结构，可极大减小风载；四节臂架在直立并伸出后，从下至上体积依次减小，且3、4节臂的钢材也比下面的两节臂轻薄，底座部分结构加强质量较大。在直立状态时的整个平台质量呈“头轻脚重”的分布，有助于降低平台重心，使平台工作更稳定。嵌套结构见图3，桁架结构伸缩臂整体重量轻，用料省，刚度大的特点，通过实际应用检验，各节臂的高度施加风压载荷单独应力都达10级，桁架结构的伸缩臂加拉绳抗风能力更强更加安全可靠。

图1、2是升降塔的直立和放倒状态，伸缩臂的变幅（即支起和放倒）动作，是通过一个液压缸5来进行驱动的。因此，伸缩臂的根部铰点10和变幅液压缸两端的两个铰接点11，构成了变幅机构的三点支撑，铰接点采用销轴固定，轴承旋转的形式。销轴穿过底座铰接板上的一对安装孔，通过限位板同时实现轴向和径向定位，再通过三个螺栓固定在底座铰接板上，实现了销轴的完全固定。伸缩臂的变幅运动，实质上就是这三个铰接点之间相对位置的变化。此对传统变幅液压形式改进，在伸缩臂水平放倒时，变幅液压缸正好处于竖直状态。这样在伸缩臂变幅运动的最初阶段，变幅液压缸推力的方向与伸缩臂绕绞点做旋转运动的切线方向正好重合推力最大，完成升降塔身的水平变幅直立。

针对森林防火观测自动升降塔的实际要求，自动塔伸缩臂由水平状态旋转至直立状态后，增设了一套机械锁来保证底座与伸缩臂之间的刚度连接，机械锁在塔直立上升时锁死，下降收回前打开，保证了塔身安全可靠。

自动升降塔传动连接见图3，使用了两套滑轮—钢丝拉绳组双边对称布置，左右两侧的结构、功能均相同，第1组上下滑轮位置在第2节臂的上下端，钢丝绳固定点位置第1节臂的上端和第3节臂的下端，钢丝拉绳位置在第1、2节臂之间第2、3节臂之间。第2组上下滑轮位置在第3节臂的上下端，钢丝绳固定点位置第2节臂的上端和第4节臂的下端，钢丝拉绳位置在第2、3节臂之间第3、4节臂之间。通过设置两组滑轮——钢丝绳系统，钢丝绳通过钢丝绳压板，实现与伸缩臂的刚性连接。滑轮——钢丝绳组合双侧布置，消除了因单侧拉力产生的转矩，增大了滑轮——钢丝绳系统的安全系数。椼架滑块具有导向作用，配合伸缩液压缸，实现了四节臂的同步伸缩运动。

在保证制造和安装精度的前提下，提高伸缩臂塔的整体可靠性，实现了森林防火观测自动升降塔动作平稳顺畅无卡滞、无抖动和爬行现象。

附图

图1自动升降塔椼架伸缩臂垂直结构图

图2自动升降塔椼架伸缩臂水平结构图

图3 自动升降塔传动连接图

图4自动升降塔嵌套结构图

图5塔体椼架伸缩臂机械锁结构水平（垂直）示意图

具体实施方式

本专利提供一种森林防火观测自动升降塔，下面结合附图对本专利作进一步的详细说明。

见图1、2伸缩臂的变幅（即支起和放倒）动作，是通过一个液压缸5来进行驱动的。因此，伸缩臂的根部铰点10和变幅液压缸两端的两个铰接点11，构成了变幅机构的三点支撑，伸缩臂的变幅运动，实质上就是这三个铰接点之间相对位置的变化。

针对森林防火观测自动升降塔的实际要求，在伸缩臂水平放倒时，变幅液压缸正好处于竖直状态。这样在伸缩臂变幅运动的最初阶段，变幅液压缸推力的方向与伸缩臂绕11点做旋转运动的切线方向正好重合，此时变幅液压缸的推力完全有效。这样在负载不变的情况下，有助于减小变幅液压缸的最大输出推力。由于伸缩臂放倒后，变幅液压缸呈竖直状态，整个变幅运动机构结构紧凑，安全可靠。

方塔底座设有一个由4节嵌入式伸缩液压缸双拉绳桁架伸缩臂升降塔，见图5，工作时首先将伸缩臂竖直树立起来并完成自锁，第2节臂靠液压缸直接带动伸缩，根据伸缩臂的结构，液压缸采用倒置安装的方法，液压油管连接在缸杆上。然后四节伸缩臂通过传动连接稳定上升，根据预定高度达到后停止。

自动升降塔传动连接见图4，滑轮—钢丝绳组合方案为伸缩液压缸安装在第1节臂上，可以直接带动第2节臂进行伸缩运动。要实现四节臂的同步伸缩运动。分别靠滑轮和钢丝绳组合来实现。

图中的滑轮——钢丝绳系统为双边对称布置，左右两侧的结构、功能均相同，以单侧为例来说明。在第2节伸缩臂的顶端设置一个滑轮，一根钢丝绳穿过滑轮，一端与第1节的顶部相连，另一端与第3节的底部相连。这样，当第2节伸缩臂在伸缩液压缸的推动下往上运动时，固定在第2节上端的滑轮也跟着往上运动，第2节臂与第1节臂之间的相对位置发生变化，滑轮到第1节顶端的距离越来越长。由于穿过滑轮的钢丝绳是与第1节顶端相连，因此滑轮左侧的钢丝绳也越来越长。由于钢丝绳的总长不变（忽略钢丝绳因拉伸产生的形变），滑轮右侧的钢丝绳必然会越来越短，因此第3节底端与第2节顶端滑轮之间的距离也越来越短，这个时候，钢丝绳就拉着第3节伸缩臂往上运动了。由于钢丝绳总长不变，当第2节臂相对第1节臂伸出了∆l时，第3节臂也会相对第2节臂伸出∆l，这样就实现了第3节臂随着第2节臂的同步伸出。

伸缩臂缩回时，液压缸带动第2节臂往下运动。在第2节臂的底端再设置一个滑轮，另一根钢丝绳穿过这个滑轮，一端与第1节的顶部相连，另一端与第3节的底部相连。同理，当第2节臂往下运动时，由于1、2节臂之间相对位置发生变化，钢丝绳也会拉着第3节臂往下运动。这样，就实现了第3节臂随着第2节臂的同步缩回。

滑轮——钢丝绳组合双侧布置，消除了因单侧拉力产生的转矩，增大了滑轮——钢丝绳系统的安全系数，配合伸缩液压缸，实现了四节臂的同步伸缩运动。

配合森林防火观测自动升降塔各节塔体桁架伸缩运动加定向滑块，滑块位置见图4，滑块具有导向作用，在保证制造和安装精度的前提下，提高了伸缩臂塔的整体可靠性，动作平稳顺畅无卡滞、无抖动和爬行现象。

Claims (4)

1.森林防火观测自动升降塔，其特征在于设有一个由4节伸缩桁架臂依次嵌套于上一节组合结构，工作时首先将伸缩臂竖直树立起来并完成自锁，然后四节伸缩臂稳定上升，达到工作高度30米，进入工作状态结构模式。

2.如权利要求1所述的森林防火观测自动升降塔，其特征在于由变幅和垂直液压缸协调驱动，伸缩臂通过变幅运动，由水平状态旋转至直立状态后，增设了一套安全机械锁来保证底座与伸缩臂之间的连接刚度，实现塔机构变幅并垂直实现四节伸缩臂的同步伸缩运动的可靠稳定性。

3.森林防火观测自动升降塔，设有两组滑轮钢丝拉绳伸缩机构和节间定向滑块，实现四节伸缩臂的同步伸缩运动。

4.以上对本专利所提供的一种森林防火观测自动升降塔，以上实施例的说明只是用于帮助理解本专利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,在不脱离本专利原理的前提下，还可以对本专利进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本专利权利要求的保护范围内。