CN108190787A

CN108190787A - 低初高大高比重载两列双排叉杆式平台油缸失效自锁机构

Info

Publication number: CN108190787A
Application number: CN201810158371.0A
Authority: CN
Inventors: 戴宁; 杨宁
Original assignee: Jiangsu Institute of Architectural Technology
Current assignee: Jiangsu Institute of Architectural Technology
Priority date: 2018-02-24
Filing date: 2018-02-24
Publication date: 2018-06-22
Anticipated expiration: 2038-02-24
Also published as: CN108190787B

Abstract

本发明公布一种低初高大高比重载两列双排叉杆式平台油缸失效自锁机构，属于机械设计技术领域。包括平台组件、底座组件和叉杆；叉杆下部外端铰接在底座组件上，叉杆下部内端通过下滑块组件滑动连接在底座组件上；叉杆上部外端铰接在平台组件下，叉杆上部内端通过上滑块组件滑动连接在平台组件下；在平台组件下安装有用于推动上滑块组件的油缸。当本发明中四个驱动油缸中的任意一个出现故障时，该油缸副中的油压突然下降，该失压信号为防止平台下落的自动控制信号；最终控制上锁块向上移动，当上锁块顶端的纵向三角齿与固定在平台上的自锁块上的对应纵向三角槽相互嵌入后，平台试图下降的趋势被制止，从而实现了驱动油缸失效时平台自动被锁死。

Description

低初高大高比重载两列双排叉杆式平台油缸失效自锁机构

技术领域

本发明涉及机械设计技术领域，具体是一种低初高大高比重载两列双排叉杆式平台油缸失效自锁机构。

背景技术

升降平台作为一种辅助转载工具，在机械制造的工艺过程、仓储与物流过程、园林绿化修剪过程、市政维修作业、物料转运等过程中都得到了使用。叉杆式升降平台是当前应用最广泛的，基本都使用液压油缸驱动，液压油缸与叉杆都形成可变三角形的结构。如图20所示的单节叉杆式垂直升降平台、如图21所示的双节叉杆式垂直升降平台、如图22所示的双节两排叉杆式垂直升降平台。图20所示的单节叉杆式垂直升降平台由于受油缸长度的约束不能降的太低、升高量也较小；图21所示的双节叉杆式垂直升降平台由于受一个支点向内位移不能太靠近平台长度的对称中心线致使不能升的太高；如图22所示的双节两排叉杆式垂直升降平台虽解决了可以升的很高的问题，但是，其平台在最低高度时的油缸驱动力是最高高度时10倍以上，在最低高度附近举升货物很吃力。

图20至图22所示的垂直升降平台都没有设置液压油缸中其中一个失效后平台不倾斜或不倾翻的保护环节，当垂直升降平台工作在具有化学腐蚀性的环境中时，如垃圾处理场等，以垃圾处理场为例，垃圾在垃圾池中被发酵与脱水，脱水后的垃圾被装箱，装箱的垃圾通过平台转运给卡车，卡车将垃圾运送到垃圾发电厂进行发电，在正常情况下，液压系统中的油缸密封几乎不会出现失效，供油软管很少会出现爆裂，油泵很少出现大量泄漏，操控阀很少出现异常动作，可是，随着时间的过去，具有化学腐蚀性的物质将逐渐伤害液压系统，几个月之后，油缸的密封出现失效的概率大大增加，供油软管被长时间化学腐蚀出现爆裂的可能性增大，油泵被长时间化学腐蚀出现泄漏的几率变大，操控阀被长时间化学腐蚀出现异常动作的频率增大。

在平台被举升阶段，一旦成对驱动油缸中的一个驱动油缸供油出现泄露、油缸中的油压快速下降或瞬间下降到一个大气压，则该驱动油缸几乎不再承担重物的压力，重物的压力由仍然可以正常工作的油缸承担，这时平台就会因支撑力的不平衡而出现倾斜或倾翻、叉杆之间的销轴或被折弯或被折断，此时被举升的重物可能滑离平台，这将酿成重大的安全生产事故。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种低初高大高比重载两列双排叉杆式平台油缸失效自锁机构。

本发明是通过如下技术方案实现的：一种低初高大高比重载两列双排叉杆式平台油缸失效自锁机构，包括相对布置的平台组件、底座组件，以及多个连接在平台组件、底座组件之间的叉杆；每个所述叉杆的结构相同；

所述叉杆下部外端铰接在底座组件上，叉杆下部内端通过下滑块组件滑动连接在底座组件上；叉杆上部外端铰接在平台组件下，叉杆上部内端通过上滑块组件滑动连接在平台组件下；在所述平台组件下安装有用于推动上滑块组件的油缸；

所述平台组件包括平台顶板；所述平台顶板下固定有一条上垫块；所述上垫块上开有一条滑槽，在滑槽中间设有一条内凹的平台自锁块；

所述上滑块组件包括与叉杆上部内端铰接的上滑块；所述上滑块滑动安装在上垫块的滑槽内，上滑块上有一条上下贯通的垂直导槽，上滑块一侧开有与垂直导槽连通的水平安装孔；所述垂直导槽内上下滑动安装有上锁块，上锁块上端与平台自锁块配合，上锁块下端开有开有通槽；所述水平安装孔内套装有上弹簧套筒，上弹簧套筒内端位于上锁块的通槽内；在所述上弹簧套筒内滑动安装有上平移柱；所述上平移柱内端与上滑块中垂直导槽内壁之间连接有上压缩弹簧；上平移柱中部铰接有上连杆；在所述上弹簧套筒下侧开有供上连杆穿过的通槽，上连杆的下端与上滑块下端铰接；上平移柱后侧设有一个滑动安装在上弹簧套筒内的上调节铝块；

所述油缸包括油缸组件和活塞杆组件；所述活塞杆组件包括活塞杆；在所述上滑块的水平安装孔的外端开有沉孔，活塞杆的端部滑动安装在水平安装孔外端的沉孔内；在水平安装外端的沉孔内固定有一个限制活塞杆端部滑动距离的上限位销；在所述上滑块与活塞杆之间设有一个第一压缩弹簧。

优选的：所述上锁块上端是纵向三角齿，平台自锁块下端是与上锁块的纵向三角齿相互配合的纵向三角槽。

优选的：所述活塞杆端部开有与上弹簧套筒相对的沉槽，所述上调节铝块外端位于活塞杆端部的沉槽内。

优选的：所述上锁块呈倒“U”型；所述上连杆上端通过上平移柱销与上平移柱中部铰接，所述上连杆下端通过上锁块销与上锁块下部铰接。

优选的：所述油缸组件包括油缸体；所述油缸体后端固定有油缸耳座，油缸体前端固定有油缸端板；所述油缸端板通过螺栓和螺母连接有油缸端盖；所述活塞杆组件中的活塞杆穿过油缸端盖，在油缸端盖内壁与活塞杆之间安装有活塞杆O型密封圈，在油缸端盖外壁与油缸体之间安装有O型密封圈；所述活塞杆内端安装有活塞；在所述活塞内壁与活塞杆之间安装有活塞O型密封圈，活塞的两侧设有活塞前挡盖、活塞后挡盖；所述活塞前挡盖、活塞、活塞后挡盖通过安装在活塞杆内端的活塞弹性挡圈固定；所述活塞前挡盖、活塞后挡盖横截面呈U型，所述活塞的两端呈与活塞前挡盖、活塞后挡盖配合的台阶状；在所述活塞前挡盖、活塞后挡盖端部与活塞两端台阶之间安装有第二密封圈、第一密封圈。

优选的：所述叉杆共有四个，前后对称布置。

当本发明中四个驱动油缸中的任意一个出现故障时，该油缸副中的油压突然下降，该失压信号为防止平台下落的自动控制信号；首先是第一压缩弹簧把活塞杆相对于上滑块向着油缸内部推移，其次上压缩弹簧推动上平移柱向右移动，上平移柱拉着上连杆做平面运动，上连杆再拉着上锁块向上移动，当上锁块顶端的纵向三角齿与固定在平台上的自锁块上的对应纵向三角槽相互嵌入后，平台试图下降的趋势被制止，从而实现了驱动油缸失效时平台自动被锁死。另外，四个驱动油缸中均设有用于切断四路驱动油缸的供油通道的电磁阀，当任意一个驱动油缸失压时，四个电磁阀将得到失压信号并立即同步动作切断四路驱动油缸的供油通道，平台停止在任意一个驱动油缸出现失效的位置。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：在平台举升阶段，当液压系统中的一个驱动油缸出现故障时，本发明能将平台自动锁死在出现故障的瞬时位置，从而避免因支撑力失去平衡导致平台倾斜或倾翻的问题。

附图说明

图1是本发明低位时的主视图；

图2是图1中P–P剖面图；

图3是图1中Q–Q剖面图；

图4是本发明高位时的主视图；

图5(a)是平台组件的受力分析图；

图5(b)是左前上滑块组件的受力分析图；

图5(c)是左前上左叉杆组件的受力分析图；

图5(d)是左前上右叉杆组件的受力分析图；

图5(e)是左前下右叉杆组件的受力分析图；

图5(f)是左前下左叉杆组件的受力分析图；

图5(g)是左前下滑块组件的受力分析图；

图5(h)是底座组件的受力分析图；

图6是平台组件与右前油缸组件的局部顶视图；

图7是平台组件与左前上滑块组件的局部顶视图；

图8是平台组件与左前上滑块组件连接的局部左视图；

图9是驱动油缸正常工作时左前上滑块组件的主视图；

图10是驱动油缸正常工作时左前上滑块组件的A–A剖面图；

图11是驱动油缸正常工作时左前上滑块组件的俯视图；

图12是驱动油缸出现故障时左前上滑块组件自锁状态的主视图；

图13是驱动油缸出现故障时左前上滑块组件自锁状态的B–B剖面图；

图14是驱动油缸出现故障时左前上滑块组件自锁状态的俯视图；

图15是左前上锁块组件的受力分析图；

图16是右前活塞杆与右前油缸组件的俯视图；

图17是左前上连杆组件的相对运动图；

图18是左前上平移柱的力多边形图；

图19是左前上锁块的力多边形图；

图20是背景技术中对比用的单节双排叉杆式垂直升降平台；

图21是背景技术中对比用的双节单列双排叉杆式垂直升降平台；

图22是背景技术中对比用的双节两列双排叉杆式垂直升降平台。

图中，1左前下滑块组件；2左前下右叉杆组件；3左前下左叉杆组件；4左前上左叉杆组件；5左前上右叉杆组件；6左前上滑块组件；7平台组件；8底座组件；9右前活塞杆组件；10右前油缸组件；11右前下滑块组件；12右前下左叉杆组件；13右前下右叉杆组件；14右前上右叉杆组件；15右前上左叉杆组件；16右前上滑块组件；17左前活塞杆组件；18左前油缸组件；19左上叉杆支撑轴；20左上销轴；21前上左叉杆销轴；22前上右叉杆销轴；23右上叉杆支撑轴；24右上销轴；25后上右叉杆销轴；26后上左叉杆销轴；27后下左叉杆销轴；28左后下销轴；29右后下销轴；30后下右叉杆销轴；31右下叉杆支撑轴；32右下销轴；33前下右叉杆销轴；34右前下销轴；35左前下销轴；36前下左叉杆销轴；37左下叉杆支撑轴；38左下销轴；39前油缸扎箍；40前扎箍螺栓；41后油缸扎箍；42后扎箍螺栓；

1'左后下滑块组件；2'左后下右叉杆组件；3'左后下左叉杆组件；4'左后上左叉杆组件；5'左后上右叉杆组件；6'左后上滑块组件；9'右后活塞杆组件；10'右后油缸组件；11'右后下滑块组件；12'右后下左叉杆组件；13'右后下右叉杆组件；14'右后上右叉杆组件；15'右后上左叉杆组件；16'右后上滑块组件；17'左后活塞杆组件；18'左后油缸组件；

4–1左前上左叉杆；4–2前上左叉杆右销轴；4–3前上左叉杆右后套；4–4前上左叉杆销；4–5前上左叉杆右前套；

5–1左前上右叉杆；

6–1左前上滑块；6–2左前上锁块；6–3左前上压缩弹簧；6–4左前上平移柱；6–5左前上弹簧套筒；6–6左前上调节铝块；6–7左前上平移柱销；6–8左前上连杆；6–9左前上锁块销；6–10左前上限位销；

7–1平台顶板；7–2左前上垫块；7–3平台自锁块；7–4平台前挡板；7–5平台左前筋板；

9–1右前活塞杆；9–2右前第一压缩弹簧；9–3右前活塞；9–4右前活塞前挡盖；9–5右前活塞后挡盖；9–6右前活塞杆O型密封圈；9–7右前活塞O型密封圈；9–8右前活塞弹性挡圈；

10–1右前油缸体；10–2右前油缸耳座；10–3右前第一密封圈；10–4右前第二密封圈；10–5右前O型密封圈；10–6右前油缸端板；10–7右前螺栓；10–8右前螺母；10–9右前油缸端盖；10–10右前油缸前油孔座；10–11右前油缸后油孔座。

图中符号：A左前下滑块组件1与左前下右叉杆2组成的转动副；B左前下右叉杆2与左前下左叉杆3组成的转动副；C左前下右叉杆2与左前上左叉杆4组成的转动副；D左前下左叉杆3与左前上右叉杆5组成的转动副；J左前下左叉杆3与底座组件8组成的转动副；E左前上左叉杆4与左前上右叉杆5组成的转动副；F左前上左叉杆4与左前上滑块组件6组成的转动副；G左前上右叉杆5与平台组件7组成的转动副；A'右前下滑块组件11与右前下左叉杆12组成的转动副；B'右前下左叉杆12与右前下右叉杆13组成的转动副；C'右前下左叉杆12与右前上右叉杆14组成的转动副；D'右前下右叉杆13与右前上左叉杆15组成的转动副；E'右前上右叉杆14与右前上左叉杆15组成的转动副；F'右前上右叉杆14与右前上滑块组件16组成的转动副；G'右前上左叉杆15与平台组件7组成的转动副；L平台的长度；L_p平台两端支点到外侧的长度；b平台的宽度；H_min平台的最低高度；H平台的举升高度；H_max平台的最高高度；h₁平台的顶层高；h₂底座的底层高；S_y1转动副G与J之间的最低高度；S_y2转动副G与J之间的最高高度；S_x1转动副G与F之间的最大水平距离；S_x2转动副G与F之间的最小水平距离；S_zq前两个油缸副的行程；S_zh后两个油缸副的行程；L_c所有叉杆的长度；φ₁左前下左叉杆的最小角位移；φ₂左前下左叉杆的最大角位移；L_zc左前上垫块的长度；L_zz左前上垫块左端到平台左边的距离；L_zd左右叉杆固定支点之间的距离；L₆左前上滑块的支点长度；h_x右前活塞杆9–1锁死动作的水平行程；h_y锁死动作对应的左前上锁块6–2的垂直行程；

A₁转动副A的初始位置；B₁转动副B的初始位置；C₁转动副C的初始位置；D₁转动副D的初始位置；E₁转动副E的初始位置；F₁转动副F的初始位置；G₁转动副G的初始位置；

L₆₈左前上连杆6–8的长度；h_68x左前上连杆6–8的水平投影长度；h_68y左前上连杆6–8的垂直投影高度；C₁₂左前上滑块6–1中的垂直导槽；

θ₀左前上连杆6–8的初始方位角；θ左前上连杆6–8的方位角；

L₉₁右前活塞杆9–1的长度；S₉右前油缸组件失效时右前活塞杆9–1向右运动的位移；C_d右前活塞杆9–1右端的沉孔；C_g右前活塞杆9–1右端的限位槽；V_s右前油缸组件失效时右前活塞杆9–1让位的速度；a₉右前油缸组件失效时右前活塞杆9–1让位的加速度；F_9k0右前第一压缩弹簧9–2对右前活塞杆9–1的弹性力；F_9k右前第一压缩弹簧9–2对右前活塞杆9–1在让位时的弹性力；F₁₀₉右前活塞杆9–1受到的移动摩擦阻力；

L₁₀₁右前油缸10–1的长度；

S₆₂左前上锁块6–2向上运动的位移；a_62y左前上锁块6–2向上运动的加速度；

F₆₃₄₀左前上压缩弹簧6–3对左前上平移柱6–4的初始水平推力；F₆₃₄左前上压缩弹簧6–3对左前上平移柱6–4的水平推力；F_46xmin左前上左叉杆组件4对左前上滑块组件6的最小作用力；

F_654x左前上弹簧套6–5对左前上平移柱6–4的摩擦力；F_654y左前上弹簧套6–5对左前上平移柱6–4的支撑力；F₆₈₄左前上连杆6–8对左前上平移柱6–4的拉力；F₆₈₂左前上连杆6–8对左前上锁块6–2的拉力；F_612x左前上滑块6–1对左前上锁块6–2的支撑力；F_612y左前上滑块6–1对左前上锁块6–2的摩擦力。

具体实施方式

以下是本发明的一个具体实施例，现结合附图对本发明做进一步说明。

结合图1至图4所示，一种低初高大高比重载两列双排叉杆式平台油缸失效自锁机构，平台组件7、底座组件8上下相对布置。四个叉杆式支撑结构连接在平台组件7、底座组件8之间。

平台组件7下侧左端通过左上销轴20固定左上叉杆支撑轴19，平台组件7下侧右端通过右上销轴24固定右上叉杆支撑轴23。底座组件8上侧左端通过左下销轴38固定左下叉杆支撑轴37，底座组件8下侧右端通过右下销轴32固定右下叉杆支撑轴31。

四个叉杆式支撑结构前后对称，以左侧靠前的左前叉杆式支撑结构为例说明：

左前叉杆式支撑结构包括左前下滑块组件1、左前下右叉杆组件2、左前下左叉杆组件3、左前上左叉杆组件4、左前上右叉杆组件5和左前上滑块组件6；左前下右叉杆组件2、左前下左叉杆组件3中部通过前下左叉杆销轴36铰接；左前下右叉杆组件2的下端通过左前下销轴35铰接左前下滑块组件1，左前下滑块组件1滑动连接在底座组件8上，左前下右叉杆组件2的上端与左前上左叉杆组件4下端铰接；左前下左叉杆组件3的下端铰接在左下叉杆支撑轴37上，左前下左叉杆组件3的上端与左前上右叉杆组件5下端铰接；左前上左叉杆组件4、左前上右叉杆组件5中部通过前上左叉杆销轴21铰接；左前上左叉杆组件4的上端铰接左前上滑块组件6，左前上滑块组件6滑动连接在平台组件7下；左前上右叉杆组件5的上端铰接在左上叉杆支撑轴19上；

同理：

右前叉杆式支撑结构包括右前下滑块组件11，右前下左叉杆组件12，右前下右叉杆组件13，右前上右叉杆组件14，右前上左叉杆组件15，右前上滑块组件16，以及前上右叉杆销轴22、前下右叉杆销轴33和右前下销轴34；

左后叉杆式支撑结构包括左后下滑块组件1'、左后下右叉杆组件2'、左后下左叉杆组件3'、左后上左叉杆组件4'、左后上右叉杆组件5'、左后上滑块组件6'，以及后上左叉杆销轴26、后下左叉杆销轴27和左后下销轴28；

左前叉杆式支撑结构包括右后下滑块组件11'、右后下左叉杆组件12'、右后下右叉杆组件13'、右后上右叉杆组件14'、右后上左叉杆组件15'、右后上滑块组件16'，以及后上右叉杆销轴25、后下右叉杆销轴30和右后下销轴29；

在平台组件7下通过前油缸扎箍39、前扎箍螺栓40固定用于推动左前上滑块组件6的右前驱动油缸，和用于推动右前上滑块组件16的左前驱动油缸。右前驱动油缸包括右前活塞杆组件9、右前油缸组件10，左前驱动油缸包括左前活塞杆组件17、左前油缸组件18。在平台组件7下通过后油缸扎箍41、后扎箍螺栓42固定用于推动左后上滑块组件6'的右后驱动油缸，和用于推动右后上滑块组件16'的左后驱动油缸。右后驱动油缸包括右后活塞杆组件9'、右后油缸组件10'，左后驱动油缸包括左后活塞杆组件17'、左后油缸组件18'。

本实施例中使用了四副驱动油缸，分别是前向左驱动油缸副、前向右驱动油缸副、后向左驱动油缸副、后向右驱动油缸副。设置四副驱动油缸的目的是降低液压系统的压力、减小油缸的直径并减少油缸直径占据的高度，这是虚约束的现实应用，四套油缸的结构与尺寸完全相同，只是一对油缸布置在平台组件7的下前方，一对油缸布置在平台组件7的下后方。前右方的油缸副是右前活塞杆组件9与右前油缸组件10组成的油缸副，用于驱动左前上滑块组件6，前左方的油缸副是左前活塞杆组件17与左前油缸组件18组成的油缸副，用于驱动右前上滑块组件16，后右方的油缸副是右后活塞杆组件9'与右后油缸组件10'组成的油缸副，用于驱动左后上滑块组件6'，后左方的油缸副是左后活塞杆组件17'与左后油缸组件18'组成的油缸副，用于驱动右后上滑块组件16'。四个油缸副都以水平驱动的方式实现对平台组件7的垂直举升与下放，此方式明显区别于当前常见的在叉杆之间设置驱动油缸的升降平台，其目的是便于将油缸副的失压信号转化为防止平台下落的动作控制信号，其效果是便于将四个上滑块组件中的任意一个上滑块组件与平台组件7实现锁死。

平台组件7的长度为L，所有叉杆的长度为L_c，不失一般性，下面仅对右前方的油缸副驱动机构进行叙述：

当左前下左叉杆组件3的最小角位移为φ₁时，平台组件7上的转动副G与底座8上的转动副J之间的最低高度S_y1＝2L_csinφ₁，当左前下左叉杆组件3的最大角位移为φ₂时，平台组件7上的转动副G与底座组件8上的转动副J之间的最高高度S_y2＝2L_csinφ₂，平台组件7位于最低高度时，左前上滑块组件6上的转动副F相对于平台组件7上的转动副G的长度S_x1＝L_ccosφ₁、平台组件7位于最高高度时，左前上滑块组件6上的转动副F相对于平台组件7上的转动副G的长度S_x2＝L_ccosφ₂，平台组件7位于任意位置时，平台组件7上的转动副G与底座8上的转动副J之间的高度S_y＝2L_csinφ，平台组件7位于任意位置时，左前上滑块组件6上的转动副F相对于平台组件7上的转动副G的长度S_x＝L_ccosφ，平台组件7的最低高度H_min＝S_y1+h₁+h₂、h₁＝3.6L/100，h₂＝3.6L/100，平台组件7的最高高度H_max＝S_y2+h₁+h₂＝S_y1+h₁+h₂+H，右前活塞杆组件9与右前油缸组件10组成的油缸副的行程为S_zq，左前活塞杆组件17与左前油缸组件18组成的油缸副的行程为S_zh，S_zq＝S_zh＝L_c(cosφ₁–cosφ₂)，平台组件7两端支点到外侧的长度L_p＝3L/100，右前油缸组件10中右前油缸的长度L₁₀₁＝1.8S_zq，右前活塞杆组件9中右前活塞杆9–1的长度L₉₁＝1.6S_zq，左前上垫块7–2的长度L_zc＝1.5S_zq。

当已知平台组件7的最低高度H_min时，S_y1＝H_min–h₁+h₂＝2L_csinφ₁，得sinφ₁＝S_y1/2L_c，当已知平台组件7的最高高度H_max时，S_y2＝H_max–h₁+h₂＝2L_c sinφ₂，得sinφ₂＝S_y2/2L_c，当平台组件7在任意位置时，S_y＝2L_csinφ，叉杆的角位移左前下滑块组件1上的A与左前上滑块组件6上的F的初始位置在xJy坐标系中的坐标S_x1＝L_ccosφ₁，左前下滑块组件1上的A与左前上滑块组件6上的F在任意位置时的坐标S_x＝L_ccosφ，右前活塞杆组件9与右前油缸组件10组成的油缸副的长度变化量S＝L_c(cosφ₁–cosφ)。

左前下滑块组件1，左前下右叉杆组件2，左前下左叉杆组件3，左前上左叉杆组件4，左前上右叉杆组件5，左前上滑块组件6，平台组件7，底座组件8组成左前叉杆式支撑机构，S_x＝L_ccosφ，S_y＝2L_csinφ，货物与平台的重量为G，偏载系数为k，按照左右各二个驱动油缸计算受力的大小，平台组件7的受力分析如图5(a)所示，货物与平台的作用力为kW/4，左前上滑块组件6对平台组件7的支撑力F_67y＝0.125kWS_x1/S_x、水平摩擦力F_67f＝F_67yf，左前上右叉杆组件5对平台组件7的支撑力F_57y＝0.25kW(S_x–0.5S_x1)/S_x、水平作用力为F_57x，右前油缸体10–1对平台组件7的水平作用力为F_107x；

左前上滑块组件(6)的受力分析如图5(b)所示，F_76f＝F_67f，右前活塞杆9–1对左前上滑块组件6的作用力为F_96x，F_96x＝F_910x＝F_107x，左前上左叉杆组件4对左前上滑块组件6的作用力为F_46x，F_46y＝F_76y＝F_67y＝0.125kWS_x1/S_x；

右前活塞杆9–1与右前油缸体10–1组成的油缸副单边驱动时，平台组件7在水平方向的力平衡方程为

F_107x-F_57x＝F_67f (1)

左前上滑块组件6在水平方向的力平衡方程为

-F_96x+F_46x＝-F_76f (2)

由式(2)得F_46x＝F_96x–F_76f。

左前上左叉杆组件4的受力分析如图5(c)所示，左前上滑块组件6对左前上左叉杆组件4的作用力F_64x＝F_46x、F_64y＝F_46y，左前上右叉杆组件5对左前上左叉杆组件4的作用力F_54x与F_54y，左前下右叉杆组件2对左前上左叉杆组件4)的作用力F_24x与F_24y。对左前上左叉杆组件4上的C₁点取力矩平衡方程、取水平与垂直方向的平衡方程分别为

F_24x+F_54x-F_64x＝0 (4)

-F_24y+F_54y-F_64y＝0 (5)

左前上右叉杆组件5的受力分析如5(d)所示，平台组件7对左前上右叉杆组件5的作用力F_75x＝F_57x、F_75y＝F_57y，左前上左叉杆组件4对左前上右叉杆组件5的作用力F_45x＝F_54x，F_45y＝F_54y，左前下左叉杆组件3对左前上右叉杆组件5的作用力为F_35x、F_35y，对左前上右叉杆组件5的D₁点取力矩平衡方程、取水平与垂直方向的平衡方程分别为

F_57x-F_54x-F_35x＝0 (7)

-F_57y-F_54y+F_35y＝0 (8)

左前下右叉杆组件2的受力分析如图5(e)所示，左前上左叉杆组件4在C₁点对左前下右叉杆组件2的作用力F_42x＝F_24x、F_42y＝F_24y，左前下左叉杆组件(3在

B₁点对左前下右叉杆组件2的作用力为F_32x与F_32y，左前下滑块组件1对左前下右叉杆组件2的作用力为F_12y与F_12x，对左前下右叉杆组件2上的C₁点取力矩平衡方程、取水平与垂直方向的平衡方程分别为

F_12x+F_32x-F_24x＝0 (10)

-F_32y+F_24y+F_12y＝0 (11)

左前下左叉杆组件3的受力分析如图5(f)所示，左前上右叉杆组件5在D₁点对左前下左叉杆组件3的作用力F_53x＝F_35x、F_53y＝F_35y，底座组件8对左前下左叉杆组件3的作用力为F_83x、F_83y＝F_75y，左前下右叉杆组件2在B₁点对左前下左叉杆组件3的作用力F_23x＝F_32x、F_23y＝F_32y，对左前下左叉杆组件3上的D₁点取力矩平衡方程、取水平与垂直方向的平衡方程分别为

F_83x-F_32x+F_35x＝0 (13)

F_83y+F_32y-F_35y＝0 (14)

左前下滑块组件1的受力分析如图5(g)所示，F_81y＝F_76y＝0.125kWS_x1/S_x，F_81f＝F_81yf，F_21x＝F_12x＝F_81f，

底座组件8的受力分析如图5(h)所示，F_18y＝F_21y＝F_12y＝0.125kWS_x1/S_x，F_18f＝F_18yf，F_38x＝F_83x、F_38y＝F_83y。

对式(1)～式(14)进行消元，得各个运动副中的作用力分别为

F_96x＝F_46x+F_76f (17)

F_83x＝F_64x-F_57x-F_12x (18)

F_35x＝F_24x-F_83x-F_12x (22)

F_54x＝-F_24x+F_64x (25)

当已知平台组件7的最低高度H_min时，各个运动副中的作用力取得最大值，当已知平台组件7的最高高度H_max时，各个运动副中的作用力取得最小值，右前活塞杆9–1对左前上滑块组件6的作用力最小值F_96xmin，F_96xmin–F_76f＝F_46xmin成为右前第一压缩弹簧9–2初始压力F_9k0的设计参数，最好的参数关系为F_9k0≤0.8F_46xmin。

左前上滑块组件6、右前上滑块组件16、左后上滑块组件6'、右后上滑块组件16'上均有一个锁死装置；以左前上滑块组件6为例说明：

结合图6所示，平台前挡板7–4与平台左前筋板7–5分别焊接在平台顶板7–1的底层；左前上垫块7–2焊接在平台顶板7–1的底层；平台自锁块7–3镶嵌在左前上垫块7–2的V型槽内；平台自锁块7–3的底面加工有纵向三角槽；左上叉杆支撑轴19安装在平台前挡板7–4左端的孔内与平台左前筋板7–5的孔内；右前活塞杆9–1与右前油缸体10–1上的端盖组成移动副；右前油缸耳座10–2焊接在右前油缸体10–1的右端；右前油缸耳座10–2上的孔安装在右叉杆支撑轴23上；右叉杆支撑轴23安装在平台前挡板7–4右端的孔内。

再结合图7、图8，以及图9至图11所示，左前上左叉杆4–1通过前上左叉杆右销轴4–2安装在左前上滑块6–1的孔内。前上左叉杆右后套4–3与前上左叉杆右前套4–5用于将左前上左叉杆4–1定位在左前上滑块6–1的导槽C₁₂内。前上左叉杆销4–4将左前上左叉杆4–1固定在上左叉杆右销轴4–2上。左前上右叉杆5–1的左端安装在左上叉杆支撑轴19上。左前上滑块6–1与左前上垫块7–2组成沿着水平方向做横向移动的移动副。左前上锁块6–2与左前上滑块6–1组成沿着垂直方向做上下移动的移动副。左前上平移柱6–4与左前上调节铝块6–6相接触并安装在左前上弹簧套筒6–5内。左前上调节铝块6–6的左边安装在左前上弹簧套6–5内，右边安装在右前活塞杆9–1左端的孔内。右前第一压缩弹簧9–2安装在右前活塞杆9–1左端的轴上，右前第一压缩弹簧9–2在右前活塞杆9–1的轴肩与左前上滑块6–1的右端之间被压缩。压缩力源自平台组件7的重力，通过前上左叉杆右销轴4–2传递给左前上滑块6–1并作用在右前第一压缩弹簧9–2左端，右前第一压缩弹簧9–2右端的压力来自右前活塞杆组件9与右前油缸组件10组成的油缸副中的液压力。

当驱动油缸正常工作时，左前上压缩弹簧6–3、左前上平移柱6–4、左前上调节铝块6–6都安装在左前上弹簧套筒6–5内。右前活塞杆9–1端部的沉孔C_d通过左前上调节铝块6–6、左前上平移柱6–4将左前上压缩弹簧6–3压缩在左前上弹簧套筒6–5内。左前上锁块6–2的顶面加工有一排纵向三角齿。左前上锁块6–2安装在左前上滑块6–1的垂直导槽C₁₂内并组成移动副。左前上锁块6–2空套在左前上弹簧套筒6–5的外面。左前上连杆6–8通过左前上平移柱销6–7与左前上平移柱6–4组成转动副。左前上连杆6–8通过左前上锁块销6–9与左前上锁块6–2组成转动副。左前上限位销6–10固定安装在左前上锁块6–2上。

当驱动油缸出现故障时，供油压力出现突降，右前第一压缩弹簧9–2立刻将右前活塞杆9–1向右推移；当右前活塞杆9–1上的端槽C_g左侧与左前上限位销6–10碰撞接触时停止动作；右前活塞杆9–1的动作行程为h_x，同时，左前上压缩弹簧6–3同步动作；左前上锁块6–2被左前上连杆6–8拉动而上移，上移的行程为h_y；左前上锁块6–2顶端的一排纵向三角齿插入平台自锁块7–3上对应的纵向三角槽内；平台自锁块7–3焊接在平台顶板7–1上，左前上滑块组件6相对于平台组件7被固定下来，整个平台被锁住；

同时，四个分别用于控制四个驱动油缸的独立供油的管路上分别设置电磁控制阀，一旦其中一个供油压力出现突降，四个控制阀立即动作，关闭各自的供油通道，等待维修。

如图15至图19所示，右前活塞9–3安装在右前活塞杆9–1的右端；右前活塞O型密封圈9–7安装在右前活塞9–3内孔的槽内；右前第一密封圈10–3与右前第二密封圈10–4分别安装在右前活塞9–3的两端；右前活塞弹性挡圈9–8将右前活塞后挡盖9–5定位在右前活塞9–3的右端并挡住右前第一密封圈10–3；右前活塞前挡盖9–4挡住右前第二密封圈10–4；右前活塞杆O型密封圈9–6实现右前活塞杆9–1与右前油缸端盖10–9内孔之间的密封；右前O型密封圈10–5实现右前油缸体10–1的内孔与右前油缸端盖10–9之间的密封；右前油缸端板10–6焊接在右前油缸体10–1的左端；右前油缸耳座10–2焊接在右前油缸体10–1的右端；右前螺母10–8与右前油缸端盖10–9将右前油缸端盖10–9与右前油缸端板10–6连接起来；右前油缸前油孔座10–10焊接在右前油缸体10–1的左侧；右前油缸后油孔座10–11焊接在右前油缸体10–1的右侧。

左前上左叉杆组件4对左前上滑块组件6的作用力为F_46x，F_46x的最小值为F_46xmin，右前第一压缩弹簧9–2对右前活塞杆9–1的初始弹性推力为F_9k0，当驱动油缸出现故障时，右前活塞杆9–1以速度V_s向右做让位移动，设右前油缸体10–1对右前活塞杆9–1的水平摩擦力为F₁₀₉，令F_9k0≤0.8F_46xmin，同时令F_9k0≥10F₁₀₉，设右前活塞杆9–1及其安装在其上零件的总质量为m₉，当驱动油缸出现故障时，右前第一压缩弹簧9–2在初始弹性推力F_9k0的作用下推动右前活塞杆9–1向右移动，右前活塞杆9–1向右运动的位移为S₉，右前第一压缩弹簧9–2的弹簧刚度为k₉₂，右前第一压缩弹簧9–2推力F_9k＝F_9k0–k₉₂S₉，由于S₉较小，F_9k≈F_9k0，设右前活塞杆9–1的加速度为a₉，右前活塞杆9–1向右运动的动力学方程为

a₉＝(F_9k-F₁₀₉)/m₉ (26)

右前活塞杆9–1向右运动的时间为t₉，运动学方程为

锁死动作对应的右前活塞杆9–1的水平行程为h_x，令S₉＝h_x，t₉＝t₉₀，得锁死动作的时间t₉₀为

锁死动作的时间t₉₀最小为选择右前第一压缩弹簧9–2弹簧刚度k₉₂的设计原则，F_9k0＝k₉₂h_x。

当右前活塞杆9–1向右位移S₉时，在左前上弹簧6–3水平压缩力的推动下，左前上平移柱6–4与左前上调节松木块6–6在左前上弹簧套6–5内向右运动，左前上平移柱6–4通过左前上平移柱销6–7拉着左前上连杆6–8的上端向右运动，左前上连杆6–8通过左前上锁块销6–9拉着左前上锁块6–2向上位移S₆₂，左前上连杆6–8的初始方位角为θ₀，左前上连杆6–8的水平投影长度h_68x＝L₆₈cosθ₀，左前上连杆6–8的垂直投影高度h_68y＝L₆₈sinθ₀，左前上锁块6–2向上运动的位移S₆₂为

左前上连杆6–8的方位角θ为

θ＝arctan[(h_68y-S₆₂)/(h_68x+S₉)] (30)

左前上压缩弹簧6–3对左前上平移柱6–4的水平初始推力为F₆₃₄₀，F₆₃₄₀≤0.1F_46xmin，左前上压缩弹簧6–3的弹簧刚度的初始值为k₃₄，左前上压缩弹簧6–3对左前上平移柱6–4的水平推力F₆₃₄＝F₆₃₄₀–k₃₄S₉，由于S₉较小，F₆₃₄≈F₆₃₄₀，左前上弹簧套6–5对左前上平移柱6–4的支撑力为F_654y，左前上弹簧套6–5对左前上平移柱6–4的水平摩擦力F_654x＝F_654yf，f为摩擦系数，f＝0.08，如图18所示，左前上连杆6–8对左前上平移柱6–4的拉力为F₆₈₄，左前上平移柱6–4的力平衡方程为tanθ＝F_654y/(F₆₃₄–F_654yf)，F₆₈₄＝(F₆₃₄–F₆₃₄ftanθ)/(1+f tanθ)/cosθ，化简得F_654y与F₆₈₄分别为

F_654y＝F₆₃₄tanθ/(1+tanθ) (31)

F₆₈₄＝F₆₃₄(1-f tanθ)/[(1+f tanθ)cosθ] (32)

左前上连杆6–8对左前上锁块6–2的拉力F₆₈₂＝F₆₈₄，左前上滑块6–1对左前上锁块6–2的支撑力为F_612x，左前上滑块6–1对左前上锁块6–2的垂直摩擦力F_612y＝F_612xf，左前上锁块6–2向上运动的加速度为a_62y，如图19所示，左前上锁块6–2的力平衡方程为F_612x＝F₆₈₂cosθ，F₆₈₂sinθ＝m₆₂g+F_612y+m₆₂a_62y，化简得F_612x与a_62y分别为

f_612x＝F₆₃₄(1-f tanθ)/(1+f tanθ) (33)

a_62y＝[F₆₃₄(1-f tanθ)tanθ/(1+f tanθ)-m₆₂g-F₆₃₄(1-f tanθ)f/(1+f tanθ)]/m₆₂ (34)

左前上锁块6–2向上运动的位移为S₆₂，向上运动的时间为t₆₂，t₆₂＝t₉，运动学方程为

式29表达的是右前活塞杆9–1向右位移S₉时左前上锁块6–2向上运动的位移为S₆₂，属于运动学关系，式35表达的是左前上锁块6–2在左前上压缩弹簧6–3的作用下向上运动的位移为S₆₂，属于动力学关系；

锁死动作对应左前上锁块6–2的垂直行程为h_y，令S₆₂＝h_y，t₆₂＝t₆₂₀，得锁死动作的时间t₆₂₀为

令t₉₀＝t₆₂₀，于是得左前上压缩弹簧6–3弹簧刚度k₆₃的最终设计原则；t₉₀＝t₆₂₀＝0.05s为其它参数的设计原则；

驱动油缸失效总是出现在举升重物的阶段，在这0.05s的时间内，整个平台中的一个油缸不再驱动，与其对应的那一侧从上升状态转为在重物作用下的下降状态，防止下降由右前第一压缩弹簧9–2与左前上压缩弹簧6–3的同步动作以及相关的零件协同动作实现。

本发明在平台举升阶段，当液压系统中的一个驱动油缸出现故障时，能将平台自动锁死在出现故障的瞬时位置，从而避免因支撑力失去平衡导致平台倾斜或倾翻的问题。本发明不仅适应于单节两列双排的平台，也适应于双节两列双排的平台，还适应于多节两列双排的平台。本实施例针对的平台是，平台宽度b与长度L的比值大于等于0.45，平台的最低高度H_min与长度L的比值大于等于0.245，平台的举升高度H与长度L的比值大于等于0.65，平台的最高高度H_max与长度L的比值小于等于1，平台的升高量与最低高度的比值H与H_min小于等于2.6，举升重量W小于等于25t。

Claims

1.一种低初高大高比重载两列双排叉杆式平台油缸失效自锁机构，包括相对布置的平台组件、底座组件，以及多个连接在平台组件、底座组件之间的叉杆；每个所述叉杆的结构相同；

其特征在于：

2.根据权利要求1所述的低初高大高比重载两列双排叉杆式平台油缸失效自锁机构，其特征在于：所述上锁块上端是纵向三角齿，平台自锁块下端是与上锁块的纵向三角齿相互配合的纵向三角槽。

3.根据权利要求1所述的低初高大高比重载两列双排叉杆式平台油缸失效自锁机构，其特征在于：所述活塞杆端部开有与上弹簧套筒相对的沉槽，所述上调节铝块外端位于活塞杆端部的沉槽内。

4.根据权利要求1所述的低初高大高比重载两列双排叉杆式平台油缸失效自锁机构，其特征在于：所述上锁块呈倒“U”型；所述上连杆上端通过上平移柱销与上平移柱中部铰接，所述上连杆下端通过上锁块销与上锁块下部铰接。

5.根据权利要求1所述的低初高大高比重载两列双排叉杆式平台油缸失效自锁机构，其特征在于：所述油缸组件包括油缸体；所述油缸体后端固定有油缸耳座，油缸体前端固定有油缸端板；所述油缸端板通过螺栓和螺母连接有油缸端盖；所述活塞杆组件中的活塞杆穿过油缸端盖，在油缸端盖内壁与活塞杆之间安装有活塞杆O型密封圈，在油缸端盖外壁与油缸体之间安装有O型密封圈；所述活塞杆内端安装有活塞；在所述活塞内壁与活塞杆之间安装有活塞O型密封圈，活塞的两侧设有活塞前挡盖、活塞后挡盖；所述活塞前挡盖、活塞、活塞后挡盖通过安装在活塞杆内端的活塞弹性挡圈固定；所述活塞前挡盖、活塞后挡盖横截面呈U型，所述活塞的两端呈与活塞前挡盖、活塞后挡盖配合的台阶状；在所述活塞前挡盖、活塞后挡盖端部与活塞两端台阶之间安装有第二密封圈、第一密封圈。

6.根据权利要求1所述的低初高大高比重载两列双排叉杆式平台油缸失效自锁机构，其特征在于：所述叉杆共有四个，前后对称布置。