履带车抗倾覆稳定性计算分析.docx

高空作业车抗倾覆稳定性计算分析抗倾覆稳定性是高空作业车的基本安全性能之一。由于高空作业车在工作时所受的载荷 情况复杂，需要找出一种比较方便计算且能充分考虑到各种载荷作用关系的间接校核方法进 行验证。目前我国对高空作业机械有4种校核方法:高空车国家标准校核方法、起重机校核方法、 平台消防车校核方法、ISO国际标准方法。本高空作业车将以流动式起重机的标准 (GB/T19924-2005/ISO4305:1991)为基础，结合其他方法提出一种既合理又实用的分析方 法，以满足该高空作业车抗倾覆稳定性的校核条件。1高空作业车受力分析高空作业车的一个或多个受力构件失去保持稳定平衡的能力，称为高空作业车的失稳， 产生的原因有工作斗过重、支撑面倾斜或风力等一个或多个因素造成的。在分析本车抗倾覆 稳定性之前了解机械本身的受力情况是十分必要的。图1为本车结构示意图，除了受到本身各个部件的重力、风力(有风工况)及工作人员 自重之外还要受到惯性力。为了研究高空作业车的承载能力，获取其极限位置的工况，往往 将自身重力视为稳定力，外界受力视为倾覆力。图1高空作业车结构示意图1-工作斗，2-上臂，3-下臂，4-履带地盘高空作业车倾翻线的确定高空作业车失稳倾覆时的倾翻线是由其支腿尺寸确定的，在相邻支腿连线构成的梯形 中，离重心距离最短的那一条边即为倾翻线。图2为高空作业车底盘支腿伸出位置图，支腿支撑点之间的连线为倾翻线。zc图2高空作业车底盘支腿伸出位置图1-支腿，2-回转支撑3高空作业车抗倾覆稳定性的计算借鉴起重机设计规范中关于流动式起重机稳定性计算的方法对高空作业车的抗倾覆稳 定性进行分析计算。根据工作状态的不同，分为无风静载、有风动载、非工作状态3种状态。3.1无风静载在无风静载工况下采用“稳定系数法”进行分析，既稳定系数K等于倾覆线内侧的稳 定力矩Ms与倾覆线外侧的倾覆力矩Mt的比值，K=Ms/Mt。当K=1时为临界值；当K>1时， 为稳定值;当K<1时为失稳值。根据本车情况，本车抗倾覆稳定性计算公式为：K _ M _ G L M" G L + GL + G Lt x x s s d d式中K一稳定性系数；Ms一倾覆线内侧的稳定力矩;M倾覆线外侧的倾覆力矩；Gz一底盘、支腿及回转机构重力；Gx 一下臂重力；Gs一上臂重量；Gd一工作斗及载重；Lz一车体重心与倾覆线之间的距离；Lx一下臂重心与倾覆线之间的距离；Ls一上臂重心与倾覆线之间的距离；Ld一工作斗及载重重心与倾覆线之间的距离；3.2有风动载严格来说，高空作业车的动态稳定分析应该采用震动理论瞬时平衡的方法来研究。但考 虑涉及到的因素比较多，计算比较复杂。因此从实用性方面考虑，本车研究借鉴起重机设计 规范中的方法对高空作业车的动态稳定性进行计算，并沿用“稳定系数法”进行理论公式的 推导，在原有的稳定性函数的基础上加上水平方向上的载荷(风力、惯性力)即可。由此推 导出的高空作业车的动态抗倾覆稳定性计算公式为K = Ms =七Mt G L + GL + G L + 竺G R2 + F H(2)尤 尤 s s d d gt dd d式中Fd一风力；Hd一工作斗中心与地面之间的距离；R一上下臂长度；n一举升转速。3.3非工作状态的稳定性高空作业车在非工作状态下上下臂处于收回状态，所有部件的重心都在底盘在地面投影 的面域内，在水平地面上安全可靠，不用考虑抗倾覆稳定性。自行走过程中，在有坡度的路 面上时，计算其抗倾覆稳定性。图3为高空作业车在有坡度地面时的受力图。F为底盘牵引 力，G为整车总重力，其他受力未在图中标示。分解a坡度受力公式F = G sin a + mA(3)式中 A一整车爬坡时的加速度根据底盘参数得知，底盘总承载能力为3.5t，爬坡度为30°。在行走过程中，坡度不大 于30°时，不会发生倾覆。若静载放置在有坡度的路面时，若保证不倾翻满足以下计算(4)G sin a * h > G cos a * ll a < acr tan h式中h一重心到地面垂直距离l一重心到倾覆线平行于地面的距离图3高空作业车在有坡度地面时的受力图4本车计算表2本车现有及估量数据Hd(mm)1500Fd(N)(6 级风)3000n（转/分钟）1/4Lz(mm)2000Gz(N)27000R(mm)3300Lx(mm)570gx（n）3500l250Ls(mm)4100Gs（N）2500H600Ld(mm)5300Gd(N)2000t60*30根据本车现有数据对其进行3种状况验证分析，可以得出在极限位置时的抗倾覆稳定性；无 风静载K=2.36>1高空作业车稳定，有风动载K=1.84>1高空作业车稳定。非工作状态时保证稳定性的爬坡度行走过程a<30。静载坡度面时a<22.6。图4高空作业车危险工况