吉林大学学报(工学版) ›› 2024, Vol. 54 ›› Issue (12): 3450-3459.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20231257

• 车辆工程·机械工程 • 上一篇    下一篇

新型多功能高空作业平台稳定性分析和尺度综合

邬伟骏1,2(),吴江波1,张家乐1,周强1,杨乔洪2,秦训鹏2()   

  1. 1.国家电投集团江西电力有限公司 新能源发电分公司,南昌 330038
    2.武汉理工大学 现代汽车零部件技术湖北省重点实验室,武汉 430070
  • 收稿日期:2023-09-30 出版日期:2024-12-01 发布日期:2025-01-24
  • 通讯作者: 秦训鹏 E-mail:810920895@qq.com;qxp915@sohu.com
  • 作者简介:邬伟骏(1991-),男,高级工程师,硕士.研究方向:新能源装备及其维保技术.E-mail:810920895@qq.com
  • 基金资助:
    国家重点研发计划项目(2022YFB3706903)

Stability analysis and scale synthesis of new multifunctional aerial work platform

Wei-jun WU1,2(),Jiang-bo WU1,Jia-le ZHANG1,Qiang ZHOU1,Qiao-hong YANG2,Xun-peng QIN2()   

  1. 1.State Power Investment Group Jiangxi Electric Power Co. ,Ltd. ,New Energy Power Generation Branch,Nanchang 330038,China
    2.Hubei Key Laboratory of Advanced Technology for Automotive Components,Wuhan University of Technology,Wuhan 430070,China
  • Received:2023-09-30 Online:2024-12-01 Published:2025-01-24
  • Contact: Xun-peng QIN E-mail:810920895@qq.com;qxp915@sohu.com

摘要:

为扩大空中可操作范围,提高机构的灵活性,开发了一种带旋转伸缩动力装置的剪叉式高空作业平台。在完成基本尺寸初步设计的基础上,对作业平台抗倾覆稳定性进行了分析。当作业平台旋转至与底板夹角为90°时,通过建立力学模型,以稳定系数法验证了其载荷稳定性,以直角坐标法和瞬时速度中心法计算出作业平台速度和加速度。通过虚功原理得到液压缸推力,并采用遗传算法对下液压缸的铰点位置进行了优化。最后,采用ADAMS软件进行动力学仿真对比分析,并结合作业平台实物加速度和速度测量结果验证了理论计算和仿真结果的正确性。

关键词: 机械工程, 剪叉式高空作业平台, 稳定性, 运动学, 动力学

Abstract:

To increase the operating range and improve the flexibility of the mechanism, a scissor aerial work platform with a rotating and telescopic power device was developed. Based on the preliminary design of the basic dimensions of the scissor aerial work platform, an analysis of the anti-overturning stability was conducted. When the operating platform was rotated to an angle of 90° with the bottom plate, the mechanical model was established to verify its load stability requirements by the stability coefficient method, and the speed and acceleration of the working platform were calculated using the cartesian coordinate method and the instantaneous velocity center method. The hydraulic cylinder thrust was obtained by the principle of virtual work, and the hinge point position of the lower hydraulic cylinder was optimized by genetic algorithm. Finally, dynamic simulation and comparative analysis were performed using ADAMS, and combined with the physical acceleration and velocity measurement results of the work platform, the correctness of the theoretical calculation and simulation results is verified.

Key words: mechanical engineering, scissor aerial platform, stability, kinematics, dynamics

中图分类号: 

  • TH137.331

图1

剪叉式高空作业平台极限收缩和极限伸张工况"

图2

可旋转/可伸缩式剪叉机构作业平台"

表 1

载荷方向和作用点"

载荷类型方向作用点
结构载荷竖直向下自下而上第三组剪叉臂中间铰点孔的中心位置
手动操作力垂直于工作平台左上角与倾覆边线的连线工作平台左上角上方1.1 m处
风载水平

工作人员:工作平台上1.1 m处

工具材料:工作平台上0.5 m处

作业平台:距倾覆边线垂直距离5 m处

测试载荷水平

倾斜地面:工作平台右上角

水平地面:工作平台右上角上方0.3 m处

额定载荷竖直向下平台最右端靠近边缘0.l m处

图3

可旋转可伸缩式剪叉机构作业平台"

图4

剪叉机构的理论力学模型"

图5

遗传算法迭代曲线"

表2

优化前、后的下液压缸铰点位置数据对比"

优化N1O1M1O3液压缸推力F/N
优化前70581339 950
优化后68969938 800

图6

优化前、后的下液压缸推力对比曲线"

表3

各结构件之间的约束关系"

结构件1结构件2运动副类型
液压缸液压缸活塞杆移动副
液压缸液压缸铰点销转动副
工作平台底板滑块剪叉臂移动副
工作平台工作平台底板滑块转动副
工作平台铰点销剪叉臂转动副
剪叉臂剪叉臂销转动副
基座滑块剪叉臂移动副
基座铰点销剪叉臂转动副
基座地平面固定副

图7

上、下液压缸推力及其推力和曲线"

图8

下液压缸推力仿真结果与理论推导对比曲线"

图9

工作平台速度仿真结果与理论推导对比曲线"

图10

工作平台加速度仿真结果与理论推导对比曲线"

图11

铰接点 A2 、 B2 所受合力"

图12

第一层剪叉臂中心角速度"

图13

剪叉式伸缩臂实物图"

图14

实物工作平台加速度变化曲线"

图15

实物工作平台速度变化曲线"

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