CN111377381A - 一种用于高空工作平台的调平方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于高空工作平台的调平方法及装置，所述调平方法包括：臂架带动主动轮进行等角度同向转动；主动轮的圆周位移转化为主动传动条的直线位移；主动传动条的直线位移转化为主动调平油缸的等量伸缩位移；主动调平油缸的等量伸缩位移转化为从动调平油缸进行等量缩伸位移；从动调平油缸的缩伸位移转化为从动传动条的等量直线位移；从动传动条的等量直线位移转化为从动轮的圆周位移；从动轮带动工作平台进行等角度同向转动。所述的调平装置包括臂架、主动轮、主动传动条、主动辅助轮、主动调平油缸、转台、从动调平油缸、从动辅助轮、从动传动条、从动轮和工作平台。本发明具有调平精度高、调平范围大、可靠性高、可适用于各种臂架等优点。

Description

一种用于高空工作平台的调平方法及装置
技术领域
本发明是涉及一种用于高空工作平台的调平方法及装置，属于消防安全技术领域。
背景技术
高空作业车或登高平台消防车或云梯消防车作为一种常见的高空作业或救援装备，其工作臂的顶部均配有工作平台。车辆通过工作平台和臂架的运动进行人员输送。为了人员的作业安全，车辆设有工作平台自动调平装置，以确保臂架在运动过程中能使工作平台始终处于水平或近似水平状态。目前常用的工作平台调平方式可分为机械调平、液压调平和电动调平三种，在一些复合臂架中，也有各种调平方式组合使用的情况。机械调平大体又分为两种，第一种为平行四连杆机构，该机构由一组和几组平行四边形连杆机构组成，利用平行四边形两对边在运动中始终保持平行的原理对工作平台进行调平。第二种为链轮链条调平机构，该机构由平行四边形演变而来，每一组机构由链条和两个直径相同的链轮组成，一个链轮相对固定，另一个为相对转动链轮，两个链轮分别铰接在臂架两端的变幅铰点上，两个链轮通过链条保持相对转角不变，详细原理不作赘述。液压调平机构有两组三角形机构组成，两组三角形中各有一个调平油缸，两个调平油缸的有杆腔与有杆腔相连通，无杆腔与无杆腔相连通。利用臂架变幅过程中两组三角形的角度变化近似相等的原理对工作平台进行调平。电动调平机构则是在工作平台上设置倾角传感器，通过传感器感知平台与水平面的夹角，当偏离安全夹角时，通过液压执行机构(如油缸)驱动工作平台调平至安全夹角范围内。
调平精度、调平范围和调平可靠性是衡量调平装置优劣的三大重要指标。虽然以上调平方式很多，但均存在局限性及缺陷，具体如下：
平行四连杆机构和链轮链条调平机构只能用于非伸缩式臂架，且连杆、链条较长，占用空间太大，而且链条越长，弹性变形越大，两个链轮的相对转角偏差越大，调平精度越低；对于平行四连杆机构，受到结构空间限制，能调平的角度范围一般不超过150°，对于采用连杆机构进行变幅的臂架，臂架最大变幅角度可达180°的情况下，该种调平方式就不适用了。
液压油缸三角形的调平机构由于受到三角形的特性限制，臂架在变幅运动中，两组三角形的理论角度变化并不是严格意义上的相等。实际上，两组三角形的角度变化近似相等(偏差在±1°以内)的角度范围较小，即可用的调平角度范围太小，一般在50°以内(会存在一定的偏差)，而多数臂架的变幅角度在80度以上，若采用该种方式调平，调平偏差太大，加之液压油、液压胶管的弹性变形以及车辆本体的水平偏差，累积偏差可达3°以上，调平精度太低，增加了平台内人员的不适感及恐慌心理。
电动调平方式具有调平精度较高，调平角度大的优点，但受到电气系统元器件的影响，相较于以上两种方式，故障率较高，可靠性降低。另外，电动调平实际为间歇式调平，存在一定的滞后性，臂架运动速度越快，滞后感越明显，增加了平台内人员的不适感。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种具有调平精度高、调平范围大、可靠性高、可适用于各种臂架的用于高空工作平台的调平方法及装置。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种用于高空工作平台的调平方法，包括如下步骤：
S1、臂架带动主动轮进行等角度同向转动；
S2、主动轮的圆周位移转化为主动传动条的直线位移；
S3、主动传动条的直线位移转化为主动调平油缸的等量伸缩位移；
S4、主动调平油缸的等量伸缩位移转化为从动调平油缸进行等量缩伸位移；
S5、从动调平油缸的缩伸位移转化为从动传动条的等量直线位移；
S6、从动传动条的等量直线位移转化为从动轮的圆周位移；
S7、从动轮带动工作平台进行等角度同向转动。
进一步，所述的从动轮在主动调平油缸和从动调平油缸的作用下，转动方向与主动轮相反。
进一步，若主动调平油缸的有杆腔油流截面积用A1表示、主动调平油缸的无杆腔油流截面积用B1表示、从动调平油缸的有杆腔油流截面积用A2表示、从动调平油缸的无杆腔油流截面积用B2表示、主动轮的传动半径用R1表示、从动轮的传动半径用R2表示，则A1、A2、B1、B2、R1、R2存在以下关系式：
Figure BDA0001931203340000031
一种用于高空工作平台的调平装置，包括臂架、主动轮、主动传动条、主动辅助轮、主动调平油缸、转台、从动调平油缸、从动辅助轮、从动传动条、从动轮和工作平台，其特征在于：臂架与主动轮传动连接，主动轮与主动传动条传动连接，主动传动条与主动调平油缸传动连接，主动调平油缸与从动调平油缸传动连接，从动调平油缸与从动传动条传动连接，从动传动条与从动轮传动连接。
进一步，主动调平油缸的一端连接在主动传动条的直线部位处，主动调平油缸的另一端固定在转台上。
进一步，主动调平油缸的伸缩方向与主动传动条的直线部分相平行。
进一步，从动调平油缸的一端连接在从动传动条的直线部位处，从动调平油缸的另一端固定在臂架上。
进一步，从动调平油缸的伸缩方向与从动传动条的直线部分相平行。
进一步，所述的从动轮与主动轮的传动直径相同、转动方向相反。
进一步，主动调平油缸的无杆腔油流截面积、有杆腔油流截面积与从动调平油缸的无杆腔油流截面积、有杆腔油流截面积分别相同。
进一步，主动调平油缸与从动调平油缸的无杆腔相互连通、且有杆腔也相互连通。
进一步，主动传动条与主动轮，以及从动传动条与从动轮均采用啮合式同步传动，可以为链条链轮式传动，也可以为同步带和带轮传动。
进一步，臂架的一端与主动轮同轴铰接在转台上，臂架与主动轮相对固定。
进一步，工作平台与从动轮同轴铰接在臂架的另一端上，所述的从动轮与工作平台相对固定。
进一步，所述的主动辅助轮铰接在转台上，所述的从动辅助轮铰接在臂架上。
进一步，所述的从动调平油缸上安装有平衡阀。
相较于现有技术，本发明的有益技术效果在于：
1、与液压油缸三角形的调平方式相比，调平精度更高。由于本发明所述主动轮的转动角度与臂架的变幅角度能严格保持一致，从动轮的转动角度与工作平台的转动角度能严格保持一致，而主动轮与从动轮的转动角度完全相同、方向相反，因而臂架变幅的角度与工作平台的转动角度完全相同、方向相反，从而能确保臂架在变幅运动过程中，工作平台始终保持水平状态。
2、与其他机械和液压调平方式相比，调平角度范围大，占用空间小。因为本发明工作平台的调平角度取决于从动调平油缸的行程和从动轮的传动半径，而该参数可以根据需要设定，完全能满足需要，尤其是对于连杆机构进行大角度变幅的臂架。再者，主动调平机构和从动调平机构之间除液压油管相连外，中间再无其他连接装置，与臂架的长度无关，故结构紧凑，便于布置。
3、与电动调平方式相比，该调平装置完全由液压油缸和机械装置组成，不依赖于传感器的精度和可靠性，不依赖于电控程序的合理性，调平可靠性更高。
4、适用于各种形式的臂架，本发明不仅适用于单纯的伸缩臂或折叠臂，对于多节伸缩加多节折叠式的臂架同样适用。
附图说明
图1为一种常用的伸缩加折叠式高空作业车臂架的结构示意图；
图2为图1中Ⅰ的局部放大结构示意图；
图3为图1中Ⅱ的局部放大结构示意图；
图4为图1中Ⅲ的局部放大结构示意图；
图5为调平油缸间的连接原理图。
图中标号示意如下：1、转台；2、底部主动调平机构；2-1、底部主动调平油缸；2-2、底部主动辅助轮；2-3、底部主动传动条；2-4、底部主动轮；3、下变幅油缸；4、下臂；5、中间主动调平机构；5-1、中间主动调平油缸；5-2、中间主动辅助轮；5-3、中间主动传动条；5-4、中间主动轮；6、连杆变幅机构；7、上臂；8、从动调平机构；8-1、从动调平油缸；8-2、从动辅助轮；8-3、从动传动条；8-4、从动轮；9、工作平台；10、单向阀；11、梭阀；12、平衡阀。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步详细描述。
实施例
请参阅图1所示：本实施例提供的一种用于高空工作平台的调平装置，包括转台1、底部主动调平机构2、下变幅油缸3、下臂4、中间主动调平机构5、连杆变幅机构6、上臂7、从动调平机构8、工作平台9、单向阀10、梭阀11和平衡阀12。
本实施例中所述的转台1为一种旋转式平台，转台的下平面为水平状态；所述的下臂4为一种伸缩式结构，下臂4的一端与转台1采用铰接连接、另一端与上臂7铰接连接；所述下变幅油缸3的一端铰接在转台1上，另一端铰接在下臂4上，下变幅油缸3的伸缩带动下臂4绕转台1的铰点进行俯仰运动；所述的连杆变幅机构6为一种常用四连杆机构，由连杆组和上变幅油缸组成，通过上变幅油缸的驱动，四连杆机构带动上臂7绕下臂4的铰点进行俯仰运动；所述的上臂7为一折臂，一端与下臂4的顶端铰接，另一端与工作平台9铰接；所述的工作平台9为一种载人工作斗，与上臂7铰接连接。
请参阅图2所示，本实施例中所述的底部主动调平机构2由底部主动调平油缸2-1、底部主动辅助轮2-2、底部主动传动条2-3、底部主动轮2-4组成，底部主动辅助轮2-2为传动链轮，旋转轴固定在转台1上，主动辅助轮2-2可绕旋转轴旋转，底部主动轮2-4为传动链轮，固定在下臂4上，旋转轴与下臂4变幅轴同轴，底部主动传动条2-3为同步传动链条，是2-2和2-4的中间传动装置。底部主动调平油缸2-1的活塞杆一端固定在底部主动传动条2-3上，缸筒一端固定在转台1上，油缸轴线与底部主动传动条2-3的直线部分始终保持平行关系。
请参阅图3所示，本实施例中所述的中间主动调平机构5由中间主动调平油缸5-1、中间主动辅助轮5-2、中间主动传动条5-3、中间主动轮5-4组成，中间主动辅助轮5-2为传动链轮，旋转轴固定在下臂4上，主动辅助轮5-2可绕旋转轴旋转。中间主动轮5-4为传动链轮，固定在上臂7上，旋转轴与上臂7的变幅轴同轴；中间主动传动条5-3为同步传动链条，是5-2和5-4的中间传动装置。中间主动调平油缸5-1的活塞杆一端固定在中间主动传动条5-3上，缸筒一端固定在下臂4上，油缸轴线与中间主动传动条5-3的直线部分始终保持平行关系。
请参阅图4所示，本实施例中所述的从动调平机构8由从动调平油缸8-1、从动辅助轮8-2、从动传动条8-3、从动轮8-4组成，从动辅助轮8-2为传动链轮，旋转轴固定在上臂7上，从动辅助轮8-2可绕旋转轴旋转。从动轮8-4为传动链轮，固定在工作平台9上，旋转轴与工作平台9的上下旋转轴同轴。从动传动条8-3为同步传动链条，是8-2和8-4的中间传动装置。从动调平油缸8-1的活塞杆一端固定在从动传动条8-3上，缸筒一端固定在上臂7上，油缸轴线与从动传动条8-3的直线部分始终保持平行关系。
本实施例中所述的底部主动调平油缸2-1、中间主动调平油缸5-1、从动调平油缸8-1的无杆腔油流截面积相同，以及有杆腔油流截面积也相同；所述的底部主动轮2-4、中间主动轮5-4、从动轮8-4的传动半径均相同。
请参阅图5所示，底部主动调平油缸2-1、中间主动调平油缸5-1的无杆腔通过梭阀11与从动调平油缸8-1的无杆腔连通。底部主动调平油缸2-1、中间主动调平油缸5-1的有杆腔通过梭阀11与从动调平油缸8-1的有杆腔连通。另外，底部主动调平油缸2-1、从动调平油缸8-1的无杆腔之间设有单向阀10，中间主动调平油缸5-1、从动调平油缸8-1的无杆腔之间设有单向阀10，以确保8-1的无杆腔油流能够顺利的流向2-1或5-1的无杆腔。同理，底部主动调平油缸2-1与从动调平油缸8-1的有杆腔之间、中间主动调平油缸5-1与从动调平油缸8-1的有杆腔之间亦设有单向阀10。
请再参阅图5所示，为确保与从动调平油缸8-1相连的胶管发生爆裂事故后，油缸能够可靠地锁止，在8-1上设有平衡阀12。
本实施例提供的用于高空工作平台的调平装置的调平原理为：
调平机构装配时先保证工作平台的踩踏平面与转台下平面保持平行，当下臂4进行变幅运动时，下臂4带动底部主动轮2-4作等角度转动，底部主动轮2-4通过底部主动传动条2-3带动底部主动调平油缸2-1进行直线伸或缩运动。底部主动调平油缸2-1通过油液同步带动从动调平油缸8-1进行直线缩或伸运动，从动调平油缸8-1通过从动传动条8-3带动从动轮8-4进行转动，从动轮8-4驱动工作平台作9与底部主动轮2-4相反方向的等角度转动，从而实现工作平台的调平工作；同理，当上臂7进行变幅运动时，上臂7带动中间主动轮5-4作等角度转动，中间主动轮5-4通过中间主动传动条5-3带动中间主动调平油缸5-1进行直线伸或缩运动。中间主动调平油缸5-1通过油液同步带动从动调平油缸8-1进行直线缩或伸运动，从动调平油缸8-1通过从动传动条8-3带动从动轮8-4进行转动，从动轮8-4驱动工作平台作9与中间主动轮5-4相反方向的等角度转动，从而实现工作平台的调平工作。
由上可知，无论是下臂4或上臂7进行俯仰运动时，工作平台均能通过以上调平机构实时严格的进行与下臂4或上臂7反向的等角度转动，确保工作平台9始终与转台1的下平面保持平行，即保持水平状态。
综上所述可见，由于本发明所述主动轮的转动角度与臂架的变幅角度能严格保持一致，从动轮的转动角度与工作平台的转动角度能严格保持一致，而主动轮与从动轮的转动角度完全相同、方向相反，因而臂架变幅的角度与工作平台的转动角度完全相同、方向相反，从而能确保臂架在变幅运动过程中，工作平台始终保持水平状态，与液压油缸三角形的调平方式相比，调平精度更高；并且，因为本发明工作平台的调平角度取决于从动调平油缸的行程和从动轮的传动半径，而该参数可以根据需要设定，完全能满足需要，尤其是对于连杆机构进行大角度变幅的臂架，与其他机械和液压调平方式相比，调平角度范围大，占用空间小。再者，主动调平机构和从动调平机构之间除液压油管相连外，中间再无其他连接装置，与臂架的长度无关，故结构紧凑，便于布置；与电动调平方式相比，本发明调平装置完全由液压油缸和机械装置组成，不依赖于传感器的精度和可靠性，不依赖于电控程序的合理性，调平可靠性更高，不仅适用于单纯的伸缩臂或折叠臂，对于多节伸缩加多节折叠式的臂架同样适用；因此，本发明相对于现有技术，具有显著进步和实用性。
最后有必要在此指出的是：以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于高空工作平台的调平方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、臂架带动主动轮进行等角度同向转动；
S2、主动轮的圆周位移转化为主动传动条的直线位移；
S3、主动传动条的直线位移转化为主动调平油缸的等量伸缩位移；
S4、主动调平油缸的等量伸缩位移转化为从动调平油缸进行等量缩伸位移；
S5、从动调平油缸的缩伸位移转化为从动传动条的等量直线位移；
S6、从动传动条的等量直线位移转化为从动轮的圆周位移；
S7、从动轮带动工作平台进行等角度同向转动。
2.根据权利要求1所述的调平方法，其特征在于：所述的从动轮在主动调平油缸和从动调平油缸的作用下，转动方向与主动轮相反。
3.根据权利要求1所述的调平方法，其特征在于：若主动调平油缸的有杆腔油流截面积用A1表示、主动调平油缸的无杆腔油流截面积用B1表示、从动调平油缸的有杆腔油流截面积用A2表示、从动调平油缸的无杆腔油流截面积用B2表示、主动轮的传动半径用R1表示、从动轮的传动半径用R2表示，则A1、A2、B1、B2、R1、R2存在以下关系式：
Figure FDA0001931203330000011
4.一种用于高空工作平台的调平装置，包括臂架、主动轮、主动传动条、主动辅助轮、主动调平油缸、转台、从动调平油缸、从动辅助轮、从动传动条、从动轮和工作平台，其特征在于：臂架与主动轮传动连接，主动轮与主动传动条传动连接，主动传动条与主动调平油缸传动连接，主动调平油缸与从动调平油缸传动连接，从动调平油缸与从动传动条传动连接，从动传动条与从动轮传动连接。
5.根据权利要求4所述的调平装置，其特征在于：主动调平油缸的一端连接在主动传动条的直线部位处，主动调平油缸的另一端固定在转台上；从动调平油缸的一端连接在从动传动条的直线部位处，从动调平油缸的另一端固定在臂架上。
6.根据权利要求5所述的调平装置，其特征在于：主动调平油缸的伸缩方向与主动传动条的直线部分相平行，从动调平油缸的伸缩方向与从动传动条的直线部分相平行。
7.根据权利要求4所述的调平装置，其特征在于：从动轮与主动轮的传动直径相同、转动方向相反；主动调平油缸的无杆腔油流截面积、有杆腔油流截面积与从动调平油缸的无杆腔油流截面积、有杆腔油流截面积分别相同。
8.根据权利要求4所述的调平装置，其特征在于：主动调平油缸与从动调平油缸的无杆腔相互连通、且有杆腔也相互连通。
9.根据权利要求4所述的调平装置，其特征在于：臂架的一端与主动轮同轴铰接在转台上，臂架与主动轮相对固定；工作平台与从动轮同轴铰接在臂架的另一端上，所述的从动轮与工作平台相对固定；所述的主动辅助轮铰接在转台上，所述的从动辅助轮铰接在臂架上。
10.根据权利要求4所述的调平装置，其特征在于：所述的从动调平油缸上安装有平衡阀。
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