劉丹， 陸進添， 段曉宇， 張建新

（三一帕爾菲格特種車輛裝備有限公司，江蘇南通226400）

0 引 言

剪叉式高空作業(yè)平臺用于室內(nèi)、室外的登高作業(yè)中，其結(jié)構(gòu)一般由平臺、叉架、底盤3部分組成，其中叉架的設(shè)計最為關(guān)鍵。

剪叉機構(gòu)因為其結(jié)構(gòu)形式簡單、可靠性良好而廣泛應用在叉架設(shè)計中，一般由升降液壓缸、剪叉臂、轉(zhuǎn)動銷軸等結(jié)構(gòu)組成，如圖1所示。從結(jié)構(gòu)上看,升降液壓缸兩端分別鉸接于剪叉臂支耳, 內(nèi)叉和外叉分別在兩端和中點處進行鉸接,同時，內(nèi)剪叉臂的一端通過銷軸與底盤連接固定,另一端通過滑塊與平臺連接;外剪叉臂一端與底盤通過滑塊連接,另一端與工作平臺鉸接[1]。

如圖1所示，以6層剪叉式高空車為例，首先利用能量守恒定律計算油缸力，再通過受力分析得到各鉸點的受力狀況，并通過應力試驗對理論分析方法的可行性進行校驗，最終將應力試驗與理論分析結(jié)果相互對比分析，進而綜合判斷剪叉臂各部位和整體受力大小和分布，從而為后期的校核提供參考和依據(jù)。

圖1 剪叉車高空車

1 工作原理

從運動方式看,叉架整體的運動變化是液壓缸的活塞運動使附近叉架受力而直接發(fā)生內(nèi)、外叉之間相對夾角變化，再通過叉架之間的鉸接作用使該力和運動得以傳遞，最終使叉架整體高度變化[2]，最終借助其他部件的配合而實現(xiàn)送人到達高處進行作業(yè)的實際作用。

2 受力分析過程

2.1 模型的簡化

以叉架整體為對象，其分別受到底盤作用于鉸點和滑塊處豎直向上的力Ga6和Gb6、工作平臺作用于鉸點和滑塊處豎直向下的力Ga0和Gb0（忽略摩擦力）。由于叉架受力均位于前后兩個平行平面內(nèi)，且兩平面受力情況相同，因此可將模型簡化為一個二維平面[3]，如圖2所示,需要設(shè)計的參數(shù)如表1所示。

圖2 叉架模型的簡化

表1 某系列叉架結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)

2.2 油缸推力計算

2.2.1 油缸長度

當剪叉機構(gòu)起升角度為α時，下油缸周圍各鉸點參數(shù)的定義如圖3所示。

根據(jù)三角函數(shù)關(guān)系，可計算得下油缸長度S2：

2.3 單層叉架受力分析

3 整車應力試驗驗證

3.1 數(shù)據(jù)分析

在完成針對各鉸點力的計算分析后，通過實際狀況下整車的應力試驗所得數(shù)據(jù)與之對比，從而對理論分析的現(xiàn)實可行性進行判斷?，F(xiàn)作如下設(shè)計輸入，如表2所示。

結(jié)合第2節(jié)受力分析可計算得出理論值。再通過應力試驗，在盡可能靠近鉸點位置處布置應變片記錄應力數(shù)值如圖5所示,記錄起升25°時的應力數(shù)值。以中間鉸點為例，得到如表3所示數(shù)據(jù)偏差表。

4 結(jié) 論

對多層剪叉機構(gòu)整體的分析中，首次從做功的角度出發(fā)，利用能量守恒定律，以起升角度映射叉架起升的各個工作狀態(tài)，推導出了油缸力與起升角度的變化關(guān)系，進而通過逐層受力分析得到各鉸點的受力變化情況。并且通過實際工況下的應力試驗數(shù)據(jù)與理論分析的結(jié)果對比分析，驗證了利用能量守恒定律計算油缸推力的方法的正確性。