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編 號(hào) 無(wú)錫太湖學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ） 題目： 折疊臂式橋梁檢測(cè)車的設(shè)計(jì) 信 機(jī) 系 機(jī) 械 工 程 及 自 動(dòng) 化 專 業(yè) 學(xué) 號(hào)： 0923110 學(xué)生姓名： 殷曉鋒 指導(dǎo)教師： 黃 敏（職稱：副教授） （職稱： ） 2013 年 5 月 25 日 無(wú)錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 誠(chéng) 信 承 諾 書 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 折疊臂式橋梁檢測(cè)車 的設(shè)計(jì) 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果，其內(nèi)容除 了在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中特別加以標(biāo)注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢 業(yè)設(shè)計(jì)（論文）不包含任何其他個(gè)人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。 班 級(jí)： 機(jī)械 93 學(xué) 號(hào)： 0923110 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 I 無(wú) 錫 太 湖 學(xué) 院 信 機(jī) 系 機(jī) 械 工 程 及 自 動(dòng) 化 專 業(yè) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 任 務(wù) 書 一、題目及專題： 1、題目 折疊臂式橋梁檢測(cè)車的設(shè)計(jì) 2、專題 二、課題來(lái)源及選題依據(jù) 橋梁檢測(cè)車是一種可以為橋梁檢測(cè)人員在檢測(cè)過(guò)程中提供作業(yè)平臺(tái)，裝 備有橋梁檢測(cè)儀器，用于流動(dòng)檢測(cè)和(或)維修作業(yè)的專用汽車。它可以隨時(shí) 移動(dòng)位置，能安全、快速、高效地讓檢測(cè)人員進(jìn)入作業(yè)位置進(jìn)行流動(dòng)檢測(cè)或 維修作業(yè)。工作時(shí)不影響交通，而且可以在不收回臂架的情況下慢速行駛。 橋梁檢測(cè)車技術(shù)含量很高，涉及到機(jī)械、液壓、電子、雷達(dá)、通信等先 進(jìn)技術(shù)。具有效率高、安全性好、適應(yīng)性強(qiáng)、功率消耗低等優(yōu)點(diǎn)，適用于特 大型公路橋、城市高架橋、鐵路橋、公鐵兩用橋的預(yù)防性檢查和維修作業(yè)， 并為操作者在檢測(cè)每一組成部分時(shí)提供安全保障，還可用于環(huán)境險(xiǎn)惡不適合 人工檢測(cè)的場(chǎng)合。這種車輛一般是在二類貨車底盤基礎(chǔ)上加裝專用工作裝置 而成的。 三、本設(shè)計(jì)（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求： ①完成折疊臂式橋梁檢測(cè)車的總體方案設(shè)計(jì)； ②完成零部件的選型計(jì)算、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核； II ③熟練掌握有關(guān)計(jì)算機(jī)繪圖軟件，并繪制裝配圖和零件圖紙，折合 A0 圖紙 不少于 3 張； ④完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書的撰寫，并翻譯外文資料 1 篇。 四、接受任務(wù)學(xué)生： 機(jī)械 93 班 姓名 殷曉鋒 五、開(kāi)始及完成日期： 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)（或顧問(wèn)）： 指導(dǎo)教師 簽名 簽名 簽名 教 研 室 主 任 〔學(xué)科組組長(zhǎng)研究所所長(zhǎng)〕 簽名 系主任 簽名 2012 年 11 月 12 日 III 摘 要 隨著公路交通的發(fā)展，我國(guó)的橋梁數(shù)量也迅猛增加。雖然在經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面創(chuàng)造了良 好的交通條件，但隨之而來(lái)的檢驗(yàn)維修問(wèn)題將比較嚴(yán)重。由于橋梁的隱患問(wèn)題而導(dǎo)致的 交通事故往往是很嚴(yán)重的，因此，橋梁的安全越來(lái)越顯得重要，從而產(chǎn)生了橋梁檢測(cè)的 問(wèn)題，并由此衍生出一種新的檢測(cè)工具--橋梁檢測(cè)車。 我國(guó)未來(lái)幾年的橋梁將保持著較快的速度發(fā)展，橋梁檢測(cè)車在橋梁檢測(cè)方面具有十 分廣闊的市場(chǎng)。 橋梁檢測(cè)車是一種搭載檢測(cè)設(shè)備和工作人員的改裝汽車，因此安全顯得特別重要。 本文針對(duì)橋梁檢測(cè)車的特點(diǎn)，以折疊臂式橋梁檢測(cè)車為例子，結(jié)合液壓控制系統(tǒng)，做如 下研究: 1. 折疊臂式橋梁檢測(cè)車的工作原理； 2. 對(duì)汽車設(shè)備的選型； 3. 支腿受力分析； 4. 液壓控制系統(tǒng)。 關(guān)鍵詞：橋梁檢測(cè)車；折疊臂式；受力分析；液壓控制 IV Abstract With the development of highway traffic, the number of bridges in China is increasing rapidly. While in the aspect of economic development to create a good traffic conditions, but the subsequent inspection maintenance issues will be more serious. Due to the concerns of bridge caused by traffic accidents is often very serious, therefore, the safety of the bridge is more and more important, then produce the bridge detection problem, and thus derived a new detection tool - bridge inspection vehicle. Chinese bridge in the next few years will remain relatively high speed development, bridge inspection vehicle has a very broad market in bridge inspection. Bridge inspection vehicle is a kind of modified car carrying test equipment and staff, so is very important to safety. In this paper, according to the characteristics of the bridge inspection vehicle, with folding arm type bridge inspection vehicle car as an example, combined with the hydraulic control system, do the following research: 1. Folding arm bridge inspection vehicle automobile works; 2. Selection of automotive equipment; 3. Leg force analysis; 4. Hydraulic control system. Keywords: bridge inspection vehicle; the folding arm type; leg force analysis; hydraulic control system V 目 錄 摘 要 .III ABSTRACT IV 目 錄 V 1 緒 論 .1 1.1 課題意義與背景 1 1.1.1 課題意義 .1 1.1.2 課題背景 .1 1.2 橋梁檢測(cè)車主要結(jié)構(gòu)形式及國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 2 1.2.1 橋梁檢測(cè)車主要結(jié)構(gòu)形式 .2 1.2.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r .3 1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容 5 2 橋梁檢測(cè)車主要結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) .6 2.1 折疊臂式橋梁檢測(cè)車總設(shè)計(jì)方案 6 2.2 總運(yùn)動(dòng)方案 7 2.3 本章小結(jié) 7 3 折疊臂式橋梁檢測(cè)車的設(shè)備裝置 .8 3.1 動(dòng)力裝置 8 3.2 工作裝置類型 8 3.2.1 支腿機(jī)構(gòu) .8 3.2.2 舉升機(jī)構(gòu) .9 3.2.3 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) .9 3.2.4 作業(yè)平臺(tái)的分析 .10 3.3 安全裝置 13 3.4 主題參數(shù) 13 3.4.1 尺寸參數(shù) .13 3.4.2 質(zhì)量參數(shù) .13 3.5 折疊臂式橋梁檢測(cè)車地盤的選擇 14 3.6 本章小結(jié) 14 4 舉升機(jī)構(gòu)與回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .15 4.1 舉升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 15 4.1.1 舉升機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)范圍 .15 4.1.2 動(dòng)臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和主要尺寸 .15 4.2 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 15 4.2.1 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) .16 4.2.2 確定圓柱滾子的允許載荷 .16 4.3 本章小結(jié) 17 5 支腿機(jī)構(gòu)和液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 .18 VI 5.1 支腿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 18 5.1.1 支腿跨距 .18 5.1.2 支撐腳接地面積 .20 5.2 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 20 5.2.1 液壓系統(tǒng)原理分析 .20 5.2.2 油缸選型 .21 5.2.3 液壓泵的選型與計(jì)算 .22 5.2.4 油箱容積與管路內(nèi)徑計(jì)算 .23 5.2.5 液壓系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì) .24 5.2.6 液壓泵的選型 .24 5.3 本章小結(jié) 24 6 折疊臂式橋梁檢測(cè)車穩(wěn)定性能分析 .25 6.1 支腿壓力計(jì)算 25 6.2 本章小結(jié) 27 7 結(jié) 論 .28 致 謝 .29 參考文獻(xiàn) .30 附 錄 .31 V 折疊臂式橋梁檢測(cè)車的設(shè)計(jì) 1 1 緒 論 1.1 課題意義與背景 1.1.1 課題意義 橋梁是國(guó)家的重要基礎(chǔ)設(shè)施，橋梁是經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的重要組成部分。橋梁的建設(shè)需要 大量的資金投入，在經(jīng)濟(jì)社會(huì)中又有著重要作用，使得人們對(duì)橋梁的安全性、耐久性越 來(lái)越重視。與此同時(shí)，橋梁長(zhǎng)時(shí)間的使用，由于各種外界環(huán)境的影響，橋梁結(jié)構(gòu)將不可 避免地產(chǎn)生自然老化、損傷積累等各種各樣的疲勞和損傷，這些損傷都將導(dǎo)致嚴(yán)重的交 通事故，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。此外，早期設(shè)計(jì)與社會(huì)發(fā)展的不協(xié)調(diào)，很多 橋梁承載能力已經(jīng)達(dá)不到社會(huì)的需求、橋面寬度不能滿足巨大的車流量，這就需要對(duì)原 有橋梁的結(jié)構(gòu)安全進(jìn)行檢測(cè)評(píng)估，鑒定它的實(shí)際承載能力，以確定加固改造方案；同時(shí) 新建橋梁也須進(jìn)行承載力檢測(cè)，以檢驗(yàn)其施，工質(zhì)量，為竣工驗(yàn)收提供科學(xué)依據(jù) [1]。 對(duì)橋梁的結(jié)構(gòu)損傷采取有效手段進(jìn)行監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)和控制，不但可以發(fā)現(xiàn)橋梁當(dāng)時(shí)的 結(jié)構(gòu)是否損壞或服務(wù)功能是否降低外，確保交通樞紐的安全和正常運(yùn)行，并可獲得下列 的效益：（1）準(zhǔn)確提供橋梁信息；（2）提供橋梁損壞程度信息；（3）對(duì)橋梁有完整的 記錄；（4） （5）及時(shí)維修；（6）對(duì)新建設(shè)的橋梁提供有效的信息 [2]。 對(duì)橋梁裂縫進(jìn)行長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)和壽命評(píng)估是十分重要的。由于大多數(shù)橋梁的結(jié)構(gòu)裂縫 主要產(chǎn)生在橋梁底部，檢測(cè)起來(lái)很困難，與此同時(shí)橋梁結(jié)構(gòu)形式日趨發(fā)展向大型化和新 穎化，使這個(gè)問(wèn)題更加難于解決。由此，橋梁檢測(cè)己經(jīng)成為一個(gè)巫待探索的研究領(lǐng)域。 1.1.2 課題背景 目前我國(guó)橋梁檢測(cè)存在的主要問(wèn)題表現(xiàn)在： ① 設(shè)備不先進(jìn)： 對(duì)于跨線橋等旱地上橋梁，多采用在橋梁的下方搭架，然后人員在架上工作的方式 進(jìn)行，對(duì)于跨河橋則采用船上搭架的方式進(jìn)行，部分過(guò)高的橋梁或船只沒(méi)法靠近的橋梁 基本上找不到好辦法來(lái)解決檢測(cè)檢查問(wèn)題。 ② 耗資高： 搭設(shè)腳手架需要耗費(fèi)更多的人力、物力、財(cái)力，而且從搭設(shè)到開(kāi)始使用，最后再拆 除也耗時(shí)較長(zhǎng)，并且影響進(jìn)度。交通影響大： ③ 安全?。?工作人員站在支架上或者船上進(jìn)行工作，容易造成事故。 ④ 范圍?。?由于受到橋梁的具體環(huán)境和搭設(shè)支架的限制，現(xiàn)有的辦法很難對(duì)橋梁的每一部分進(jìn) 行檢測(cè)，只能選擇有代表性的部分進(jìn)行檢查，這樣也就使降低了我們對(duì)橋梁使用狀況的 掌握，如果設(shè)備陳舊、手段落后自然無(wú)法反映橋梁的全部現(xiàn)狀，影響了對(duì)橋梁的質(zhì)量評(píng) 估。 為了克服以上橋梁檢測(cè)方式存在的問(wèn)題，需要設(shè)計(jì)生產(chǎn)出一種可以為橋梁檢測(cè)人員 在檢測(cè)過(guò)程中提供作業(yè)平臺(tái)的專用設(shè)備。這就是通常大家所說(shuō)的橋梁檢測(cè)車，它實(shí)際上 是一種用于橋梁檢測(cè)維修作業(yè)的專用汽車，可以讓作業(yè)人員隨時(shí)移動(dòng)位置，安全、快速、 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2 高效地進(jìn)入作業(yè)位置。 有專家認(rèn)為，由于“十五”期間及至少未來(lái) 10 年內(nèi)我國(guó)公路及橋梁建設(shè)仍將保持較 快的發(fā)展速度，所以預(yù)計(jì)我國(guó)今后大型橋梁檢測(cè)車等在內(nèi)的道路養(yǎng)護(hù)檢測(cè)機(jī)械車將具有 十分廣闊的市場(chǎng)。 專用的橋梁檢測(cè)車通過(guò)液壓伸臂機(jī)構(gòu)，將檢測(cè)裝置(攝像機(jī)、超聲波探測(cè)器等)或工作 人員承載到橋梁底面任意位置的有效探測(cè)距離內(nèi)，檢測(cè)橋梁底部缺陷或進(jìn)行維修。這種 橋梁底部缺陷的檢測(cè)方式，具有高效率，安全性好，較強(qiáng)適應(yīng)性、低功率消耗等優(yōu)點(diǎn) [3]。 因此，本文研究的目的和意義在于： 1. 為研究和開(kāi)發(fā)出新型智能化的檢測(cè)裝備，提供參考和基礎(chǔ)。 2. 檢測(cè)車析架結(jié)構(gòu)小、工作臂長(zhǎng)，可以穿過(guò)斜拉索，能準(zhǔn)確、高效率地解決特大橋 梁特別是斜拉橋底部缺陷的檢測(cè)難題。 3.可將檢測(cè)儀送到橋底的各個(gè)位置檢測(cè)橋梁底部缺陷，取代人工探身橋底的檢測(cè)方式， 建立安全、可靠的無(wú)危險(xiǎn)工作環(huán)境。 4.有效降低橋梁檢測(cè)車的生產(chǎn)成本。 1.2 橋梁檢測(cè)車主要結(jié)構(gòu)形式及國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 1.2.1 橋梁檢測(cè)車主要結(jié)構(gòu)形式 橋梁檢測(cè)車是指裝備有橋梁檢測(cè)儀器和工作臺(tái)，用于流動(dòng)檢測(cè)和（或）維修作業(yè)的 專用汽車。它由汽車底盤和上裝（上部工作裝置）2 部分組成。橋梁檢測(cè)車最早出現(xiàn)在歐 美，現(xiàn)在的裝備技術(shù)已很先進(jìn)，均采用電子液壓控制，并配置有應(yīng)急裝置、穩(wěn)定裝置、 遙控裝置及發(fā)電設(shè)備。其上裝結(jié)構(gòu)型式有折疊臂式和桁架式 2 種。 （1） 桁架式橋梁檢測(cè)車 采用通道式工作平臺(tái)，穩(wěn)定性好，承載能力大，使用時(shí)檢測(cè)人員能方便地從橋面進(jìn) 入平臺(tái)或返回橋面，如配置升降機(jī)則可大大增加下橋深度。 （2） 折疊臂式橋梁檢測(cè)車 折疊臂式橋檢車也叫吊籃式橋梁檢測(cè)車，其結(jié)構(gòu)小巧,受橋梁結(jié)構(gòu)制約少,工作靈活, 既可檢測(cè)橋下也可升起檢測(cè)橋梁上部結(jié)構(gòu),可有線、無(wú)線操作,靈活方便,有時(shí)候還可以做 為高空作業(yè)車使用,價(jià)格相對(duì)析架式橋檢車低 [4]。 1.2.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r ①國(guó)外狀況： 橋梁檢測(cè)車最早出現(xiàn)在歐美，美國(guó) HYDRA 公司、Aspen Aerials(賽奔馳)公司，德國(guó) MOOG 公司，意大利 BAR 工 N 公司等已有用于橋梁檢測(cè)的檢測(cè)車?，F(xiàn)在的裝備技術(shù)已很 先進(jìn)，均采用電子液壓控制制，并配置有應(yīng)急裝置、穩(wěn)定裝置、遙控裝置及發(fā)電設(shè)備。 意大利 BARIN（百靈）：公司生產(chǎn)的 ABC 系列桁架式橋梁檢測(cè)車最大水平工作范 圍 6～23 m，最大下橋深度 4～9.5m，最大承載質(zhì)量 300～800 kg，最大跨越寬度 1.7～4.65m，最大跨越護(hù)欄高度 2.0 ～5.4m∶AB 系列折疊臂式橋梁檢測(cè)車橋下最大水平 距離 6.5～22m，橋下最大垂直距離 10～25.5m，橋上最大垂直距離 8～20.5 m，吊籃最大 載質(zhì)量 200～300kg [5]。 NIBL 系列吊籃式橋梁檢測(cè)車橋下最大水平距離 12～16m ，橋下最大垂直距離 15～19. 折疊臂式橋梁檢測(cè)車的設(shè)計(jì) 3 5m，橋上最大垂直距離 14～21m，吊籃最大載質(zhì)量 280 kg。 美國(guó) Aspen Aerials(賽奔馳)：公司只生產(chǎn)折疊臂式橋梁檢測(cè)車 [6]，主要產(chǎn)品型號(hào)有 A～30，A～d0，UB～50，A～62，A～75，其橋下最大水平距離 9.4～22. 8m，橋下最大 垂直距離 12.1～22m，橋上最大垂直距離 9. 2～16.1m ，吊籃最大載質(zhì)量 272～318 kg。所 有 Aspen Aerials 橋梁檢測(cè)車系列均可在無(wú)須裝設(shè)液壓支腿和配重的情況下進(jìn)行平穩(wěn)、安 全、可靠地操作。 奧地利 PALFINGER （帕爾菲格）公司研發(fā)生產(chǎn)的 PA19000 型折疊臂式橋梁檢測(cè) 車，橋下吊籃最大水平伸長(zhǎng)可達(dá) 16.2m，最大下橋深度 14m,最大承載質(zhì)量 280 kg，吊 籃向上最大舉升高度 24.5m；美國(guó) REACHALL 公司生產(chǎn)的 UB 系列折疊臂式橋梁檢測(cè) 車，橋下吊籃水平伸長(zhǎng)可達(dá)到 13.2-18.6m，下橋深度可達(dá) 15.8-21.3m，最大承載質(zhì)量 272 kg，吊籃向上最大舉升高度 10.7-14.4m。 ②國(guó)內(nèi)狀況： 在我國(guó)，橋梁檢測(cè)維修車尚處于研發(fā)的初級(jí)階段。我國(guó)早在 20 世紀(jì) 80 年代末 90 年 代初，由交通部公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院在北京起重機(jī)廠生產(chǎn)的 QY～8 型汽車起重機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn) 行改造設(shè)計(jì)，最后以失敗告終，后來(lái)國(guó)內(nèi)又有幾家單位研制也均以失敗告終。最近幾年， 國(guó)內(nèi)一批大型工程機(jī)械廠家開(kāi)始從事橋梁檢測(cè)車的研制，主要有徐工集團(tuán)、湖南寶龍等， 其產(chǎn)品和性能均能達(dá)到國(guó)外設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)。 徐工集團(tuán)：徐工集團(tuán)成立于 1989 年，主要從事工程機(jī)械的研發(fā)和生產(chǎn)，1997 年由徐 工集團(tuán)液壓氣動(dòng)機(jī)械公司、西安公路交通大學(xué)和河南省公路局聯(lián)合成功研制出 XZJ5140JQJ10 型折疊臂式橋梁檢測(cè)車，結(jié)束了我國(guó)無(wú)橋梁檢測(cè)車的歷史 [7]。 吊籃式(折疊臂式) 橋梁檢測(cè)車主要有 QJ07， QJ12，QJ16 、QJ16L，其橋下最水平距 離 8～16. 37 m，最大下橋深度 10～20m，最大承載質(zhì)量 100～200 kg。 2006 年 1 月，徐工集團(tuán)成功研制出 18m 桁架式橋梁檢測(cè)車，標(biāo)志著徐工躋身于全球 4 大橋梁檢測(cè)車生產(chǎn)領(lǐng)域，與意大利 BARIN，德國(guó) MOOG、美國(guó)凱捷公司并駕齊驅(qū)，進(jìn) 入橋梁檢測(cè)車系列化的快車道。目前該集團(tuán)己經(jīng)形成 9～22m 桁架式系列產(chǎn)品，最大水平 工作范圍 9～21. 9m，最大下橋深度 6～8.5m，最大承載質(zhì)量 600～800kg，最大跨越寬度 2.1～2.5m，最大跨越護(hù)欄高度 2.0～3.2m。 湖南恒潤(rùn)高利有限公司湖南恒潤(rùn)高利有限公司，有多年的高速公路建設(shè)與養(yǎng)護(hù)經(jīng)驗(yàn)， 是以提供滿足客戶需求的高品質(zhì)道路養(yǎng)護(hù)機(jī)械為目標(biāo)，集產(chǎn)品研發(fā)、制造、營(yíng)銷為一體 的專業(yè)化工程機(jī)械企業(yè)。 2009 年 2 月，該公司根據(jù)市場(chǎng)行情和發(fā)展需要，參照德國(guó) MOOG 橋梁檢測(cè)車，在其 基礎(chǔ)上合理改進(jìn)，井在吸取國(guó)內(nèi)外橋梁檢測(cè)作業(yè)車經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上研制推出 16 in 桁架式橋 梁檢測(cè)作業(yè)車。該公司目前主要有 HHR5250JQJ16，HHR5250JQJ08 車型，其最大水平工 作范圍 8～16 m，最大下橋深度 7. 0m，最大承載質(zhì)量 600～700 kg，最大跨越寬度 2. 1～2. 2 m，最大跨越護(hù)欄高度 2.2m。 1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容 1. 根據(jù)橋梁檢測(cè)的要求,確定橋梁檢測(cè)車的總體方案和臂架機(jī)構(gòu)的方案。 2. 設(shè)計(jì)出檢測(cè)車臂架結(jié)構(gòu)。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 3. 液壓控制操作方案。 4. 折疊臂式橋梁檢測(cè)車的穩(wěn)定性。 折疊臂式橋梁檢測(cè)車的設(shè)計(jì) 5 2 橋梁檢測(cè)車主要結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 2.1 折疊臂式橋梁檢測(cè)車總設(shè)計(jì)方案 橋 梁 檢 測(cè) 車 按 照 舉 升 機(jī) 構(gòu) 可 以 分 為 四 種 類 型 。 1、 交 叉 剪 刀 式 舉 升 機(jī) 構(gòu) 交 叉 剪 刀 式 舉 升 機(jī) 構(gòu) 是 按 交 叉 布 置 ， 鉸 接 成 剪 刀 型 的 連 桿 框 架 結(jié) 構(gòu) 。 當(dāng) 改 變 連 桿 交 叉 的 角 度 時(shí) 即 實(shí) 現(xiàn) 升 降 運(yùn) 動(dòng) ， 如 圖 2.1（ c） 所 示 。 連 桿 交 叉 角 度 的 改 變 ， 可 通 過(guò) 液 壓 油 缸 活 塞 桿 的 伸 縮 或 鋼 絲 繩 的 收 放 來(lái) 實(shí) 現(xiàn) 。 這 種 舉 升 機(jī) 構(gòu) 能 完 成 較 低 高 度 的 作 業(yè) ， 工 作 平 穩(wěn) ， 作 業(yè) 平 臺(tái) 較 大 ， 被 廣 泛 的 應(yīng) 用 于 飛 機(jī) 、 船 舶 制 造 、 室 內(nèi) 維 修 、 清 潔 電 車 線 路 維 修 等 作 業(yè) 場(chǎng) 地 。 但 是 ， 這 種 作 業(yè) 車 越 障 能 力 差 、 工 作 范 圍 小 。 2、 套 筒 式 舉 升 機(jī) 構(gòu) 套 筒 式 舉 升 機(jī) 構(gòu) 通 過(guò) 多 節(jié) 套 筒 的 伸 縮 完 成 升 降 運(yùn) 動(dòng) ， 如 圖 2.1(d)所 示 。 驅(qū) 動(dòng) 方 式 也 可 采 用 液 壓 傳 動(dòng) 或 鋼 絲 繩 滑 輪 傳 動(dòng) ， 這 種 垂 直 升 降 式 舉 升 機(jī) 構(gòu) 作 業(yè) 高 度 有 限 ， 工 作 范 圍 小 ， 但 作 業(yè) 車 平 臺(tái) 較 大 ， 且 支 撐 穩(wěn) 定 。 3、 伸 縮 臂 式 舉 升 機(jī) 構(gòu) 伸 縮 臂 式 舉 升 機(jī) 構(gòu) 由 多 節(jié) 套 裝 、 可 伸 縮 的 箱 型 臂 構(gòu) 成 ， 如 圖 2.1（ a） 所 示 。 它 包 括 基 本 臂 和 伸 縮 臂 兩 部 分 。 伸 縮 臂 可 為 一 節(jié) 或 多 節(jié) ， 各 節(jié) 間 裝 有 液 壓 缸 。 液 壓 缸 工 作 時(shí) ， 各 節(jié) 臂 在 液 壓 缸 活 塞 桿 的 推 動(dòng) 下 可 沿 導(dǎo) 向 元 件 （ 滑 塊 ） 上 、 下 滑 動(dòng) ， 從 而 改 變 臂 架 的 長(zhǎng) 度 。 整 個(gè) 臂 架 系 統(tǒng) 支 承 在 液 壓 缸 底 部 的 鉸 支 座 和 變 幅 液 壓 缸 的 兩 端 。 通 過(guò) 變 幅 液 壓 缸 活 塞 桿 的 伸 縮 實(shí) 現(xiàn) 臂 架 擺 動(dòng) ， 從 而 達(dá) 到 變 幅 與 升 降 的 目 的 。 這 種 型 式 的 臂 架 其 最 大 作 業(yè) 高 度 可 達(dá) 60～ 80 米 。 由 于 伸 縮 臂 式 舉 升 機(jī) 構(gòu) 可 獲 得 較 大 的 作 業(yè) 高 度 和 變 幅 ， 因 此 ， 被 廣 泛 的 應(yīng) 用 于 各 種 橋 梁 檢 測(cè) 車 上 。 但 是 ， 這 種 作 業(yè) 車 的 越 障 能 力 差 。 4、 折 疊 臂 式 舉 升 機(jī) 構(gòu) 折 疊 臂 式 舉 升 機(jī) 構(gòu) 由 多 節(jié) 箱 形 臂 折 疊 而 成 ， 如 圖 2.1（ c） 所 示 。 這 種 型 式 一 般 采 用 2～ 3 節(jié) 折 疊 臂 組 成 。 其 折 疊 的 方 式 可 分 為 上 折 式 和 下 折 式 兩 種 。 各 節(jié) 臂 的 折 疊 和 展 開(kāi) 運(yùn) 動(dòng) 由 各 節(jié) 間 液 壓 缸 完 成 。 這 種 型 式 的 舉 升 機(jī) 構(gòu) 可 完 成 一 定 高 度 和 幅 度 的 作 業(yè) ， 另 外 ， 下 折 式 還 可 完 成 地 平 面 以 下 的 空 間 作 業(yè) ， 擴(kuò) 大 了 折 疊 臂 式 橋 梁 檢 測(cè) 車 的 作 業(yè) 范 圍 [8]。 由 于 折 疊 臂 式 舉 升 機(jī) 構(gòu) 具 有 靈 活 多 樣 、 適 應(yīng) 性 好 、 越 障 能 力 強(qiáng) 等 優(yōu) 點(diǎn) ， 所 以 ， 應(yīng) 用 非 常 廣 泛 。 綜 上 所 述 ， 由 于 折 疊 臂 式 舉 升 機(jī) 構(gòu) 比 交 叉 剪 刀 式 和 套 筒 式 的 工 作 范 圍 大 、 越 障 能 力 好 ， 且 折 疊 式 舉 升 機(jī) 構(gòu) 比 伸 縮 臂 式 舉 升 機(jī) 構(gòu) 來(lái) 說(shuō) 具 有 靈 活 多 樣 、 適 應(yīng) 性 好 、 越 障 能 力 強(qiáng) 等 優(yōu) 點(diǎn) 。 如 圖 2.1(b)所 示 。 相 比 較 而 言 ， 折 疊 臂 式 橋 梁 檢 測(cè) 車 有 著 更 多 的 有 點(diǎn) ， 因 此 ， 本 設(shè) 計(jì) 選 擇 折 疊 臂 式 橋 梁 檢 測(cè) 車 作 為 研 究 對(duì) 象 。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 (a) 伸 縮 式 (b) 折 疊 式 (c) 交 叉 剪 式 (d) 套 筒 式 圖 2.1 橋 梁 檢 測(cè) 車 的 結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 圖 2.2 總運(yùn)動(dòng)方案 通過(guò)下臂液壓缸的伸縮，可以實(shí)現(xiàn)下臂的收放，再通過(guò)中間的上臂液壓缸的伸縮， 實(shí)現(xiàn)上臂的收放。工作平臺(tái)的旋轉(zhuǎn)，是通過(guò)下邊后車體上的電機(jī)通過(guò)軸帶動(dòng)齒輪，再帶 動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上的大齒輪實(shí)現(xiàn)的。 工作人員站在工作平臺(tái)上，由舉升臂的收放實(shí)現(xiàn)在高空 3.5m 到 8m 的工作空間。汽 車的行走可以帶動(dòng)工作設(shè)備的移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)多地方的工作。 總裝配圖如下： 2.3 本章小結(jié) 本章通過(guò)比較，選擇一種合適的橋梁檢測(cè)車，最終確定了折疊臂式橋梁檢測(cè)車。并 確定了由電機(jī)帶動(dòng)回轉(zhuǎn)平臺(tái)，由液壓缸實(shí)現(xiàn)舉升的工作原理。 折疊臂式橋梁檢測(cè)車的設(shè)計(jì) 7 3 折疊臂式橋梁檢測(cè)車的設(shè)備裝置 3.1 動(dòng)力裝置 動(dòng) 力 傳 動(dòng) 裝 置 包 括 折 疊 臂 式 橋 梁 檢 測(cè) 車 各 工 作 裝 置 的 動(dòng) 力 傳 動(dòng) 部 分 ， 其 設(shè) 計(jì) 要 求 如 下 ： (1)對(duì) 作 業(yè) 功 能 ， 在 規(guī) 定 的 載 荷 范 圍 內(nèi) ， 不 論 載 荷 大 小 ， 要 求 動(dòng) 力 傳 動(dòng) 裝 置 具 有 穩(wěn) 定 的 工 作 轉(zhuǎn) 速 ； (2)在 同 一 工 作 循 環(huán) 內(nèi) ， 工 作 裝 置 的 回 轉(zhuǎn) 機(jī) 構(gòu) 、 舉 升 機(jī) 構(gòu) 等 是 正 向 和 逆 向 運(yùn) 動(dòng) 交 替 進(jìn) 行 的 ， 因 此 要 求 能 適 應(yīng) 運(yùn) 動(dòng) 方 向 的 不 斷 改 變 ； (3)在 工 作 過(guò) 程 中 ， 各 工 作 裝 置 的 工 作 速 度 應(yīng) 能 隨 作 業(yè) 進(jìn) 度 及 時(shí) 調(diào) 整 ， 且 調(diào) 速 范 圍 大 ， 如 舉 升 機(jī) 構(gòu) 需 要 有 很 低 的 微 動(dòng) 速 度 。 1、 內(nèi) 燃 機(jī) ——機(jī) 械 傳 動(dòng) 這 種 傳 動(dòng) 方 式 僅 在 用 途 單 一 的 橋 梁 檢 測(cè) 車 上 使 用 。 動(dòng) 力 源 為 汽 車 發(fā) 動(dòng) 機(jī) ， 動(dòng) 力 經(jīng) 變 速 器 傳 出 后 ， 還 要 經(jīng) 分 動(dòng) 器 、 離 合 器 、 減 速 器 、 卷 揚(yáng) 機(jī) 、 滑 輪 以 及 鋼 絲 繩 等 傳 遞 到 工 作 裝 置 ， 傳 動(dòng) 路 線 長(zhǎng) ， 結(jié) 構(gòu) 較 復(fù) 雜 。 2、 電 力 ——機(jī) 械 傳 動(dòng) 這 種 傳 動(dòng) 方 式 是 利 用 外 接 電 源 或 車 載 電 源 （ 蓄 電 池 ） ， 通 過(guò) 電 動(dòng) 機(jī) 將 電 能 轉(zhuǎn) 換 成 機(jī) 械 能 ， 再 經(jīng) 機(jī) 械 傳 動(dòng) 裝 置 將 動(dòng) 力 傳 遞 到 各 工 作 裝 置 。 由 于 電 動(dòng) 機(jī) 具 有 逆 轉(zhuǎn) 性 和 在 較 大 轉(zhuǎn) 速 范 圍 內(nèi) 實(shí) 現(xiàn) 無(wú) 級(jí) 調(diào) 速 等 特 點(diǎn) ， 并 且 各 機(jī) 構(gòu) 可 由 獨(dú) 立 的 電 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) ， 簡(jiǎn) 化 了 傳 動(dòng) 和 操 縱 機(jī) 構(gòu) ， 而 且 噪 聲 小 、 污 染 少 ， 適 用 在 外 接 電 源 方 便 或 流 動(dòng) 性 不 大 的 場(chǎng) 地 作 業(yè) 。 3、 內(nèi) 燃 機(jī) ——電 力 傳 動(dòng) 這 種 傳 動(dòng) 方 式 的 路 線 是 汽 車 發(fā) 動(dòng) 機(jī) → 發(fā) 電 機(jī) → 電 動(dòng) 機(jī) ， 然 后 帶 動(dòng) 各 工 作 裝 置 運(yùn) 轉(zhuǎn) 。 其 優(yōu) 點(diǎn) 是 利 用 直 流 電 動(dòng) 機(jī) 的 優(yōu) 良 工 作 特 性 ， 使 橋 梁 檢 測(cè) 車 獲 得 良 好 的 作 業(yè) 性 能 ， 但 這 些 傳 動(dòng) 裝 置 質(zhì) 量 較 大 ， 價(jià) 格 昂 貴 。 4、 內(nèi) 燃 機(jī) ——液 壓 傳 動(dòng) 大 部 分 折 疊 臂 式 橋 梁 檢 測(cè) 車 都 采 用 這 種 工 作 方 式 ， 它 可 充 分 利 用 液 壓 傳 動(dòng) 的 優(yōu) 點(diǎn) ， 簡(jiǎn) 化 傳 動(dòng) 結(jié) 構(gòu) ， 并 且 易 于 實(shí) 現(xiàn) 無(wú) 級(jí) 調(diào) 速 和 運(yùn) 動(dòng) 方 向 的 變 換 ， 傳 動(dòng) 平 穩(wěn) 、 操 作 簡(jiǎn) 單 、 方 便 、 省 力 、 能 防 止 過(guò) 載 [9]。 綜 上 所 述 ， 通 過(guò) 以 上 各 種 動(dòng) 力 傳 動(dòng) 裝 置 的 結(jié) 構(gòu) 、 經(jīng) 濟(jì) 性 、 適 用 范 圍 以 及 操 作 性 能 等 多 方 面 性 能 的 分 析 ， 將 動(dòng) 力 傳 動(dòng) 裝 置 選 定 為 內(nèi) 燃 機(jī) ——液 壓 傳 動(dòng) 這 種 形 式 。 3.2 工作裝置類型 3.2.1 支腿機(jī)構(gòu) 支 腿 機(jī) 構(gòu) 是 大 多 數(shù) 折 疊 臂 式 橋 梁 檢 測(cè) 車 所 必 備 的 工 作 裝 置 ， 目 前 均 采 用 液 壓 支 腿 。 這 類 裝 置 是 利 用 從 汽 車 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 取 出 的 動(dòng) 力 來(lái) 驅(qū) 動(dòng) 液 壓 泵 ， 通 過(guò) 控 制 閥 把 液 壓 泵 產(chǎn) 生 的 液 壓 油 供 給 液 壓 支 腿 的 工 作 缸 ， 實(shí) 現(xiàn) 支 腿 伸 縮 。 其 優(yōu) 點(diǎn) 是 操 作 簡(jiǎn) 單 ， 動(dòng) 作 迅 速 。 液 壓 式 支 腿 按 數(shù) 量 來(lái) 分 有 雙 支 腿 和 四 支 腿 兩 種 。 雙 支 腿 的 兩 個(gè) 支 腳 布 置 在 起 重 裝 置 下 的 車 體 兩 側(cè) ， 起 支 撐 點(diǎn) 只 有 兩 個(gè) ， 因 而 支 撐 能 力 低 ， 穩(wěn) 定 性 差 。 1、 單 缸 雙 支 腿 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 8 這 是 用 一 個(gè) 雙 作 用 液 壓 缸 來(lái) 驅(qū) 動(dòng) 兩 側(cè) 支 腿 伸 縮 的 。 這 種 支 腿 結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 單 ， 操 作 方 便 ， 但 液 壓 缸 行 程 長(zhǎng) ， 且 是 浮 置 于 箱 形 長(zhǎng) 槽 內(nèi) ， 動(dòng) 作 慢 ， 強(qiáng) 度 差 ， 一 般 較 少 采 用 。 2、 雙 缸 雙 支 腿 其 各 支 腿 均 由 單 獨(dú) 的 液 壓 缸 驅(qū) 動(dòng) ， 其 具 有 結(jié) 構(gòu) 緊 湊 ， 動(dòng) 作 迅 速 ， 制 成 效 能 高 等 特 點(diǎn) 。 3、 四 支 腿 其 中 兩 個(gè) 支 腿 安 裝 在 汽 車 的 后 部 ， 另 兩 個(gè) 支 腿 安 裝 在 前 后 輪 之 間 。 在 作 業(yè) 車 的 兩 側(cè) ， 一 般 具 有 操 縱 桿 ， 可 使 前 、 后 、 左 、 右 4 個(gè) 液 壓 支 腿 單 獨(dú) 地 伸 出 或 縮 回 ， 所 以 即 使 在 不 平 整 或 傾 斜 的 地 面 上 ， 也 能 把 車 調(diào) 整 到 水 平 狀 態(tài) ， 提 高 了 整 車 作 業(yè) 時(shí) 的 穩(wěn) 定 性 [10]。 液 壓 支 腿 按 其 結(jié) 構(gòu) 形 式 又 可 分 為 ： 蛙 式 支 腿 、 H 式 支 腿 和 X 式 支 腿 。 1、 蛙 式 支 腿 蛙 式 支 腿 的 伸 縮 動(dòng) 作 由 一 個(gè) 液 壓 缸 完 成 。 這 種 支 腿 結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 單 ， 液 壓 缸 數(shù) 少 ， 一 支 腿 一 液 壓 缸 ， 結(jié) 構(gòu) 質(zhì) 量 小 。 但 支 腿 在 伸 出 過(guò) 程 中 受 搖 臂 尺 寸 的 限 制 ， 支 腿 的 跨 距 不 能 很 大 ， 調(diào) 平 性 能 較 差 ， 且 在 支 反 力 變 化 過(guò) 程 中 有 爬 移 現(xiàn) 象 。 2、 H 式 支 腿 這 種 形 式 的 支 腿 對(duì) 地 面 適 應(yīng) 性 好 ， 易 于 調(diào) 平 ， 且 在 支 反 力 變 化 過(guò) 程 中 無(wú) 爬 移 現(xiàn) 象 ， 是 橋 梁 檢 測(cè) 車 車 較 理 想 的 支 腿 形 式 。 H 式 支 腿 由 兩 個(gè) 液 壓 缸 驅(qū) 動(dòng) 即 水 平 推 力 液 壓 缸 和 垂 直 的 支 撐 液 壓 缸 。 這 種 支 腿 形 式 的 穩(wěn) 定 性 良 好 。 3、 X 式 支 腿 這 種 支 腿 的 垂 直 液 壓 缸 作 用 在 伸 縮 腿 的 中 間 ， 四 個(gè) 伸 縮 腿 是 同 步 工 作 的 ， 而 垂 直 液 壓 缸 可 同 時(shí) 頂 升 ， 也 可 單 獨(dú) 工 作 ， 以 便 對(duì) 車 架 進(jìn) 行 調(diào) 平 。 由 于 X 式 支 腿 的 垂 直 支 撐 液 壓 缸 作 用 在 橫 梁 的 中 間 ， 而 橫 梁 又 直 接 支 撐 在 地 面 上 ， 這 就 比 H 式 支 腿 更 加 穩(wěn) 定 。 綜 上 所 述 ， H 型 支 腿 穩(wěn) 定 性 較 蛙 式 支 腿 好 ， 雖 然 X 型 支 腿 的 穩(wěn) 定 性 比 H 型 支 腿 更 好 ， 但 X 型 支 腿 的 離 地 間 隙 比 H 型 支 腿 小 。 因 此 ， 橋 梁 檢 測(cè) 車 的 支 腿 機(jī) 構(gòu) 選 擇 H 型 支 腿 。 3.2.2 舉升機(jī)構(gòu) 舉 升 機(jī) 構(gòu) 的 作 用 是 實(shí) 現(xiàn) 作 業(yè) 平 臺(tái) 的 升 降 和 變 幅 ， 其 結(jié) 構(gòu) 型 式 有 交 叉 剪 刀 式 、 套 筒 式 、 伸 縮 臂 式 和 折 疊 臂 式 。 3.2.3 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 回 轉(zhuǎn) 機(jī) 構(gòu) 是 由 回 轉(zhuǎn) 驅(qū) 動(dòng) 機(jī) 構(gòu) 和 回 轉(zhuǎn) 支 撐 機(jī) 構(gòu) 兩 部 分 構(gòu) 成 的 。 根 據(jù) 驅(qū) 動(dòng) 裝 置 的 不 同 回 轉(zhuǎn) 機(jī) 構(gòu) 可 分 為 ： 機(jī) 械 驅(qū) 動(dòng) 式 、 電 力 驅(qū) 動(dòng) 式 和 液 壓 驅(qū) 動(dòng) 式 。 根 據(jù) 回 轉(zhuǎn) 支 撐 的 結(jié) 構(gòu) 不 同 ， 回 轉(zhuǎn) 機(jī) 構(gòu) 可 分 為 轉(zhuǎn) 柱 式 、 立 柱 式 和 轉(zhuǎn) 盤 式 ， 其 中 轉(zhuǎn) 盤 式 是 一 種 較 常 用 的 形 式 。 轉(zhuǎn) 盤 式 回 轉(zhuǎn) 支 撐 裝 置 又 可 分 為 兩 種 ： 支 撐 滾 輪 式 和 滾 動(dòng) 軸 承 式 。 支 撐 滾 輪 式 回 轉(zhuǎn) 支 撐 裝 置 增 大 了 轉(zhuǎn) 盤 回 轉(zhuǎn) 裝 置 的 高 度 ， 且 質(zhì) 量 增 加 ， 成 本 增 大 ； 滾 動(dòng) 軸 承 式 回 轉(zhuǎn) 支 撐 裝 置 是 目 前 應(yīng) 用 最 多 的 一 種 ， 它 是 在 普 通 滾 動(dòng) 軸 承 的 基 礎(chǔ) 上 發(fā) 展 起 來(lái) 的 ， 結(jié) 構(gòu) 上 相 當(dāng) 于 放 大 了 的 滾 動(dòng) 軸 承 。 其 優(yōu) 點(diǎn) 是 回 轉(zhuǎn) 摩 擦 阻 力 矩 小 ， 承 載 能 力 大 ， 高 度 低 。 由 于 回 轉(zhuǎn) 支 撐 裝 置 的 高 度 降 低 ， 可 以 降 低 整 車 的 質(zhì) 心 ， 從 而 增 大 了 汽 車 的 穩(wěn) 定 性 。 折疊臂式橋梁檢測(cè)車的設(shè)計(jì) 9 滾 動(dòng) 軸 承 式 回 轉(zhuǎn) 支 撐 機(jī) 構(gòu) 按 結(jié) 構(gòu) 可 分 為 以 下 幾 種 ： 1、 單 排 滾 球 式 轉(zhuǎn) 盤 單 排 球 轉(zhuǎn) 盤 多 數(shù) 是 由 內(nèi) 外 座 圈 組 合 成 一 個(gè) 整 體 的 滾 道 ， 其 滾 道 是 圓 弧 形 曲 面 ， 是 最 簡(jiǎn) 單 的 一 種 回 轉(zhuǎn) 支 撐 裝 置 ， 球 和 導(dǎo) 向 體 從 內(nèi) 圈 或 外 圈 的 圓 孔 中 裝 進(jìn) 滾 道 里 ， 然 后 將 裝 配 孔 堵 塞 。 這 種 回 轉(zhuǎn) 支 撐 裝 置 的 優(yōu) 點(diǎn) 是 ： 質(zhì) 量 輕 、 結(jié) 構(gòu) 緊 湊 、 成 本 較 低 ， 但 其 承 載 能 力 小 ， 故 應(yīng) 用 不 多 。 2、 雙 排 滾 球 式 轉(zhuǎn) 盤 主 要 由 上 、 下 雙 排 球 體 、 內(nèi) 、 外 座 圈 、 間 隔 體 和 潤(rùn) 滑 密 封 裝 置 等 組 成 。 上 、 下 球 體 均 排 列 在 一 整 體 的 內(nèi) （ 或 外 ） 座 圈 內(nèi) 。 雙 排 球 轉(zhuǎn) 盤 回 轉(zhuǎn) 支 撐 裝 置 比 同 樣 大 小 和 相 同 數(shù) 目 的 單 排 球 轉(zhuǎn) 盤 回 轉(zhuǎn) 支 撐 裝 置 的 承 載 能 力 要 大 得 多 。 3、 交 叉 滾 柱 式 轉(zhuǎn) 盤 滾 子 的 接 觸 角 一 般 為 45°， 相 鄰 的 滾 子 軸 線 交 叉 排 列 ， 即 相 鄰 的 兩 圓 柱 滾 子 軸 線 成 90°交 叉 。 這 不 但 使 回 轉(zhuǎn) 機(jī) 構(gòu) 能 承 受 軸 向 和 徑 向 載 荷 ， 而 且 還 能 承 受 翻 傾 力 矩 。 此 外 ， 和 滾 球 轉(zhuǎn) 盤 相 比 ， 這 種 滾 道 是 平 面 ， 加 工 工 藝 比 較 簡(jiǎn) 單 ， 容 易 達(dá) 到 加 工 要 求 。 4、 高 承 載 能 力 轉(zhuǎn) 盤 在 一 些 大 型 的 起 重 舉 升 專 用 汽 車 中 ， 可 用 雙 排 、 多 排 的 滾 球 或 滾 柱 式 回 轉(zhuǎn) 支 撐 裝 置 。 3.2.4 作業(yè)平臺(tái)的分析 舉 升 機(jī) 構(gòu) 的 端 部 連 接 作 業(yè) 平 臺(tái) ， 它 是 用 于 載 人 或 器 材 的 基 本 構(gòu) 件 。 為 了 保 證 作 業(yè) 人 員 安 全 工 作 和 防 止 器 材 掉 落 ， 各 國(guó) 對(duì) 作 業(yè) 平 臺(tái) 的 結(jié) 構(gòu) 和 性 能 提 出 了 明 確 的 要 求 [11]。 如 平 臺(tái) 的 護(hù) 欄 高 度 、 平 臺(tái) 寬 度 、 平 臺(tái) 的 防 滑 表 面 、 平 臺(tái) 上 的 安 全 帶 及 短 索 的 結(jié) 點(diǎn) 等 。 為 了 使 作 業(yè) 平 臺(tái) 的 底 平 面 在 作 業(yè) 過(guò) 程 中 始 終 保 持 水 平 ， 高 空 作 業(yè) 車 上 裝 有 式 作 業(yè) 平 臺(tái) 保 持 水 平 的 自 動(dòng) 調(diào) 平 機(jī) 構(gòu) ， 主 要 有 以 下 四 種 ： 1、 重 力 （ 自 重 ） 式 調(diào) 平 機(jī) 構(gòu) 如 圖 3.1（ a） 所 示 。 其 原 理 是 將 作 業(yè) 臂 的 頂 端 與 作 業(yè) 平 臺(tái) 質(zhì) 心 鉛 垂 線 上 的 一 點(diǎn) 鉸 接 ， 這 樣 使 工 作 臂 無(wú) 論 作 什 么 運(yùn) 動(dòng) 、 作 業(yè) 平 臺(tái) 始 終 處 于 鉛 錘 狀 態(tài) ， 其 底 平 面 能 保 持 水 平 位 置 。 但 是 這 種 機(jī) 構(gòu) 在 舉 升 過(guò) 程 中 由 于 慣 性 力 的 作 用 及 作 業(yè) 人 員 的 質(zhì) 心 不 能 與 作 業(yè) 平 臺(tái) 的 質(zhì) 心 完 全 重 合 。 使 作 業(yè) 平 臺(tái) 出 現(xiàn) 偏 移 和 偏 擺 ， 減 少 了 安 全 感 ， 這 種 機(jī) 構(gòu) 已 很 少 采 用 。 2、 平 行 四 桿 調(diào) 平 機(jī) 構(gòu) 如 圖 3.1（ b） 所 示 ， 是 常 采 用 的 機(jī) 械 式 結(jié) 構(gòu) 。 其 原 理 是 當(dāng) 上 、 下 折 臂 同 時(shí) 或 分 別 作 起 伏 運(yùn) 動(dòng) 時(shí) ， 兩 套 四 桿 機(jī) 構(gòu) 中 的 連 桿 、 、 始 終 保 持 平 行 ， 使 與 連 桿 相 鉸 接 的abcdef 作 業(yè) 平 臺(tái) 的 底 面 在 舉 升 過(guò) 程 中 總 處 于 水 平 。 這 種 調(diào) 平 機(jī) 構(gòu) 用 于 折 疊 式 動(dòng) 臂 。 其 平 衡 精 確 ， 制 造 簡(jiǎn) 單 ， 工 作 可 靠 ， 使 用 非 常 廣 泛 。 3、 機(jī) 液 組 合 式 等 容 積 液 壓 缸 調(diào) 平 機(jī) 構(gòu) 如 圖 3.1（ c） 所 示 。 其 原 理 是 主 調(diào) 液 壓 缸 5 與 副 調(diào) 液 壓 缸 2 的 結(jié) 構(gòu) 、 大 小 、 容 積 完 全 相 同 ， 在 作 業(yè) 前 兩 液 壓 缸 充 滿 壓 力 油 ， 且 兩 液 壓 缸 的 有 桿 腔 和 無(wú) 桿 腔 分 別 相 連 ， 使 兩 缸 形 成 一 個(gè) 封 閉 回 路 。 當(dāng) 作 業(yè) 臂 受 變 幅 液 壓 缸 作 用 時(shí) ， 會(huì) 帶 動(dòng) 主 調(diào) 液 壓 缸 5 的 活 塞 桿 伸 縮 ， 與 此 同 時(shí) ， 和 液 壓 缸 5 形 成 封 閉 回 路 的 液 壓 缸 2 的 活 塞 桿 則 產(chǎn) 生 相 應(yīng) 的 伸 縮 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 10 運(yùn) 動(dòng) 。 當(dāng) 滿 足 ad 和 bf、 ad 和 ae、 bf 和 bg 始 終 相 等 時(shí) ， 無(wú) 論 作 業(yè) 臂 處 于 何 種 狀 態(tài) ， 都 能 保 持 作 業(yè) 平 臺(tái) 底 面 處 在 水 平 位 置 。 這 種 機(jī) 構(gòu) 一 般 用 于 伸 縮 式 動(dòng) 臂 。 4、 電 —液 伺 服 調(diào) 平 機(jī) 構(gòu) 它 的 工 作 原 理 是 在 作 業(yè) 臂 的 頂 端 與 作 業(yè) 平 臺(tái) 之 間 ， 通 過(guò) 重 力 元 件 獲 得 信 號(hào) ， 再 由 電 磁 閥 根 據(jù) 電 信 號(hào) 控 制 液 壓 油 缸 工 作 ， 使 作 業(yè) 平 臺(tái) 自 動(dòng) 保 持 平 衡 。 下 圖 3.2 為 一 種 電 — 液 伺 服 調(diào) 平 系 統(tǒng) 原 理 圖 。 綜 上 所 述 ， 重 力 式 調(diào) 平 機(jī) 構(gòu) 安 全 性 能 太 差 ， 不 宜 應(yīng) 用 ； 等 容 積 液 壓 缸 調(diào) 平 機(jī) 構(gòu) 一 般 只 應(yīng) 用 于 伸 縮 式 舉 升 機(jī) 構(gòu) ； 電 —液 伺 服 調(diào) 平 機(jī) 構(gòu) 實(shí) 現(xiàn) 起 來(lái) 比 較 困 難 。 由 于 以 上 原 因 作 業(yè) 平 臺(tái) 及 調(diào) 平 機(jī) 構(gòu) 選 定 為 平 行 四 桿 調(diào) 平 機(jī) 構(gòu) ， 如 圖 3.1(b)所 示 。 (a) 重 力 （ 自 重 ） 式 調(diào) 平 機(jī) 構(gòu) 折疊臂式橋梁檢測(cè)車的設(shè)計(jì) 11 (b) 四 桿 調(diào) 平 機(jī) 構(gòu) (c) 等 容 積 液 壓 缸 調(diào) 平 機(jī) 構(gòu) 圖 3.1 作 業(yè) 斗 的 平 衡 機(jī) 構(gòu) 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 12 θ 反饋，跟蹤角度位移信號(hào) θ 轉(zhuǎn)子擺錘 信號(hào) 傾斜 傳感器 放大 器 伺服 閥 伺服 液壓缸 四連 機(jī)桿 能源器 圖 3.2 電 —液 調(diào) 平 原 理 圖 3.3 安全裝置 為 了 使 舉 升 機(jī) 構(gòu) 能 停 在 任 意 位 置 ， 并 防 止 工 作 平 臺(tái) 自 由 或 超 速 下 落 ， 必 須 在 液 壓 系 統(tǒng) 中 安 裝 平 衡 閥 。 為 使 支 腿 垂 直 液 壓 缸 在 移 動(dòng) 的 過(guò) 程 中 能 在 任 意 位 置 上 停 止 ， 并 防 止 停 止 后 在 外 力 的 作 用 下 發(fā) 生 位 移 ， 導(dǎo) 致 事 故 發(fā) 生 ， 應(yīng) 在 支 腿 液 壓 缸 的 進(jìn) 回 油 路 上 設(shè) 有 雙 向 液 壓 鎖 。 橋 梁 檢 測(cè) 車 應(yīng) 配 備 緊 急 停 止 裝 置 ， 并 安 裝 在 操 作 者 的 應(yīng) 急 位 置 。 發(fā) 生 錯(cuò) 誤 操 作 時(shí) ， 該 裝 置 應(yīng) 能 有 效 的 排 除 由 此 產(chǎn) 生 的 故 障 和 危 險(xiǎn) ， 保 護(hù) 橋 梁 檢 測(cè) 車 和 各 機(jī) 構(gòu) 的 安 全 。 在 公 路 上 進(jìn) 行 作 業(yè) 的 折 疊 臂 式 橋 梁 檢 測(cè) 車 ， 若 車 上 的 動(dòng) 力 傳 動(dòng) 裝 置 出 現(xiàn) 故 障 ， 而 工 作 人 員 又 困 在 高 空 作 業(yè) 平 臺(tái) 上 ， 無(wú) 法 排 除 故 障 ， 可 能 發(fā) 生 阻 礙 道 路 交 通 的 事 故 。 因 此 ， 橋 梁 檢 測(cè) 車 必 須 設(shè) 置 輔 助 下 降 裝 置 ， 中 小 型 橋 梁 檢 測(cè) 車 采 用 手 動(dòng) 泵 人 工 輔 助 下 降 。 折 疊 式 橋 梁 檢 測(cè) 車 為 防 止 作 業(yè) 平 臺(tái) 翻 轉(zhuǎn) ， 則 規(guī) 定 下 臂 處 于 接 近 水 平 狀 態(tài) 時(shí) ， 上 臂 與 水 平 面 的 夾 角 不 允 許 超 過(guò) 78°。 為 此 ， 在 橋 梁 檢 測(cè) 車 上 設(shè) 置 了 限 位 行 程 開(kāi) 關(guān) ， 只 要 發(fā) 生 超 過(guò) 上 述 規(guī) 定 的 情 況 ， 行 程 立 即 斷 電 ， 液 壓 油 卸 荷 ， 阻 止 上 臂 與 水 平 面 的 夾 角 超 過(guò) 規(guī) 定 值 。 同 時(shí) ， 蜂 鳴 器 報(bào) 警 ， 提 醒 操 作 人 員 注 意 ， 防 止 事 故 發(fā) 生 。 3.4 主題參數(shù) 3.4.1 尺寸參數(shù) 折 疊 臂 式 橋 梁 檢 測(cè) 車 都 是 在 二 類 底 盤 的 基 礎(chǔ) 上 進(jìn) 行 改 裝 而 成 ， 主 要 尺 寸 參 數(shù) 原 則 上 應(yīng) 于 原 車 底 盤 尺 寸 相 同 ， 保 證 性 能 參 數(shù) 與 原 車 基 本 保 持 不 變 。 只 有 整 車 的 高 度 由 于 舉 升 機(jī) 構(gòu) 高 于 車 頭 的 頂 部 ， 所 以 整 車 的 高 度 會(huì) 有 所 增 加 。 3.4.2 質(zhì)量參數(shù) 1. 額 定 裝 載 質(zhì) 量 ma 對(duì) 于 作 業(yè) 型 專 用 汽 車 ， 如 起 重 舉 升 汽 車 、 橋 梁 檢 測(cè) 車 等 ， 總 質(zhì) 量 主 要 由 改 裝 后 的 汽 車 底 盤 質(zhì) 量 和 專 用 工 作 裝 置 質(zhì) 量 確 定 ， 無(wú) 需 考 慮 裝 載 質(zhì) 量 。 2. 整 車 整 備 質(zhì) 量 m0 整 車 整 備 質(zhì) 量 是 指 專 用 汽 車 帶 有 全 部 工 作 裝 置 及 底 盤 所 有 的 附 屬 設(shè) 備 ， 加 滿 油 和 水 ， 但 未 載 人 和 載 貨 時(shí) 整 車 質(zhì) 量 。 參 考 同 類 橋 梁 檢 測(cè) 車 的 整 車 整 備 質(zhì) 量 ， 在 此 基 礎(chǔ) 上 在 增 加 工 作 裝 置 的 質(zhì) 量 ， 便 可 估 算 橋 梁 檢 測(cè) 車 的 整 車 整 備 質(zhì) 量 m0。 以 東 風(fēng) 汽 車 有 限 公 司 生 產(chǎn) 的 折 疊 臂 式 橋 梁 檢 測(cè) 車 做 為 參 考 ， 經(jīng) 調(diào) 查 和 查 閱 相 關(guān) 資 料 得 知 金 杯 的 折 疊 臂 式 橋 梁 檢 測(cè) 車 的 整 車 整 備 質(zhì) 量 約 為 5000kg。 折疊臂式橋梁檢測(cè)車的設(shè)計(jì) 13 3.總 質(zhì) 量 ma 所 謂 總 質(zhì) 量 是 指 專 用 汽 車 整 備 齊 全 ， 滿 載 （ 規(guī) 定 值 ） 貨 物 及 乘 員 時(shí) 的 質(zhì) 量 。 總 質(zhì) 量 計(jì) 算 公 式 為 ： Kg51936500????pam 式 中 ： mp——乘 員 質(zhì) 量 （ Kg） ， 按 每 人 65Kg 計(jì) 。 3.5 折疊臂式橋梁檢測(cè)車地盤的選擇 專 用 汽 車 性 能 的 好 壞 直 接 取 決 于 專 用 汽 車 底 盤 的 好 壞 ， 通 常 專 用 車 輛 所 采 用 的 基 本 底 盤 按 結(jié) 構(gòu) 分 可 分 為 二 、 三 、 四 類 底 盤 。 二 類 底 盤 是 在 整 車 基 礎(chǔ) 上 去 掉 貨 廂 ， 三 類 底 盤 是 從 整 車 上 去 掉 駕 駛 室 與 貨 廂 ， 四 類 底 盤 是 在 三 類 底 盤 的 上 去 掉 車 架 總 成 剩 下 的 散 件 。 汽 車 底 盤 的 選 擇 主 要 是 根 據(jù) 專 用 汽 車 的 類 型 、 用 途 、 裝 載 質(zhì) 量 、 使 用 條 件 、 專 用 汽 車 的 性 能 指 標(biāo) 、 專 用 設(shè) 備 或 裝 置 的 外 形 、 尺 寸 、 動(dòng) 力 匹 配 等 決 定 ， 目 前 ， 幾 乎 80%以 上 的 專 用 車 輛 采 用 二 類 底 盤 進(jìn) 行 改 裝 設(shè) 計(jì) 。 采 用 二 類 汽 車 底 盤 進(jìn) 行 改 裝 設(shè) 計(jì) 工 作 重 點(diǎn) 是 整 車 總 體 布 置 和 工 作 裝 置 設(shè) 計(jì) ， 對(duì) 底 盤 僅 作 性 能 適 應(yīng) 性 分 析 和 必 要 的 強(qiáng) 度 校 核 ， 以 確 保 改 裝 后 的 整 車 性 能 基 本 與 原 車 接 近 [12]。 在 汽 車 底 盤 選 型 方 面 ， 一 般 應(yīng) 滿 足 下 述 要 求 （ 1） 適 用 性 對(duì) 于 專 用 改 裝 車 底 盤 應(yīng) 適 用 于 專 用 汽 車 特 殊 功 能 的 要 求 ， 并 以 此 為 主 要 目 標(biāo) 進(jìn) 行 改 裝 造 型 設(shè) 計(jì) 。 （ 2） 可 靠 性 所 選 用 汽 車 底 盤 要 求 工 作 可 靠 ， 出 現(xiàn) 故 障 的 幾 率 少 ， 零 部 件 要 有 足 夠 的 強(qiáng) 度 和 壽 命 。 且 同 一 車 型 各 總 成 零 部 件 的 壽 命 應(yīng) 趨 于 平 衡 。 （ 3） 先 進(jìn) 性 應(yīng) 使 用 整 車 在 動(dòng) 力 性 、 經(jīng) 濟(jì) 性 、 操 縱 穩(wěn) 定 性 、 行 駛 平 順 性 及 通 過(guò) 性 等 基 本 性 能 指 標(biāo) 和 功 能 方 面 達(dá) 到 同 類 車 型 的 先 進(jìn) 水 平 的 汽 車 底 盤 。 而 且 在 專 用 性 能 上 要 滿 足 國(guó) 家 或 行 業(yè) 標(biāo) 準(zhǔn) 的 要 求 。 （ 4） 方 便 性 所 選 用 的 底 盤 要 求 便 于 安 裝 、 檢 查 保 養(yǎng) 和 維 修 ， 處 理 好 結(jié) 構(gòu) 緊 湊 與 裝 配 調(diào) 試 空 間 合 理 的 矛 盾 。 在 選 用 底 盤 時(shí) ， 除 了 上 述 因 素 外 ， 還 有 以 下 兩 個(gè) 和 重 要 的 方 面 ， 一 是 汽 車 底 盤 價(jià) 格 ， 它 是 專 用 汽 車 購(gòu) 置 成 本 中 很 大 的 部 分 ， 一 定 要 考 慮 到 用 戶 可 以 接 受 。 這 也 涉 及 到 專 用 汽 車 產(chǎn) 品 能 否 很 快 的 占 有 市 場(chǎng) ， 企 業(yè) 能 否 增 加 效 益 問(wèn) 題 ； 二 是 汽 車 底 盤 供 貨 要 有 來(lái) 源 ， 所 選 的 底 盤 在 市 場(chǎng) 上 必 須 有 一 定 的 保 有 量 。 3.6 本章小結(jié) 本 章 通 過(guò) 理 論 及 計(jì) 算 ， 基 本 確 定 了 動(dòng) 力 裝 置 、 工 作 裝 置 、 安 全 裝 置 以 及 主 題 參 數(shù) 和 地 盤 的 選 擇 ， 使 得 折 疊 臂 式 橋 梁 檢 測(cè) 車 有 了 初 步 的 構(gòu) 架 。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 14 4 舉升機(jī)構(gòu)與回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 4.1 舉升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.1.1 舉升機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)范圍 本 設(shè) 計(jì) 中 所 設(shè) 計(jì) 的 舉 升 機(jī) 構(gòu) 包 括 上 臂 和 下 臂 兩 個(gè) 動(dòng) 臂 。 下 臂 下 端 鉸 接 在 回 轉(zhuǎn) 臺(tái) 上 ， 由 下 臂 油 缸 驅(qū) 動(dòng) ； 上 臂 下 端 與 上 臂 下 端 鉸 接 ， 由 撐 臂 液 壓 缸 和 平 行 四 桿 機(jī) 構(gòu) 驅(qū) 動(dòng) ； 作 業(yè) 斗 與 上 臂 尾 部 鉸 接 ， 由 外 露 式 平 行 四 桿 機(jī) 構(gòu) 是 作 業(yè) 斗 保 持 水 平 。 上 臂 和 下 臂 在 鉛 錘 面 內(nèi) 的 運(yùn) 動(dòng) 范 圍 為 ：