一种用于臂架减振的装置论文和设计-王茂伟

全文摘要

本实用新型公开了一种用于臂架减振的装置，所述装置至少包括举升臂架和变幅油缸，所述的变幅油缸为一种液压油缸，一端与臂架连接；在变幅油缸上设置有平衡阀，在变幅油缸的有杆腔和无杆腔上分别设置有溢流阀，且所述溢流阀的进口与油缸连接，所述溢流阀的出口与液压油箱连接。本实用新型适用于臂架在各种工作状态下突然停止时的减振，可大幅缩短振动的次数和幅度，甚至可彻底消除臂架停止时的反弹现象，具有实用价值。

主设计要求

1.一种用于臂架减振的装置，至少包括举升臂架和变幅油缸，其特征在于：所述的变幅油缸为一种液压油缸，一端与臂架连接；在变幅油缸上设置有平衡阀，在变幅油缸的有杆腔和无杆腔上分别设置有溢流阀，且所述溢流阀的进口与油缸连接，所述溢流阀的出口与液压油箱连接。

设计方案

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述溢流阀为一种电液比例压力控制阀。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述变幅油缸的有杆腔和无杆腔分别设置有测量油压的传感器。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的装置还设有电磁控制的换向阀。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述臂架安装有但不限于以下传感器：测量臂架长度和角度的传感器，测量臂架工作载荷的传感器。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的装置还设有控制器。

设计说明书

技术领域

本实用新型是涉及一种用于臂架减振的装置，属于消防安全技术领域。

背景技术

随着消防救援工作的越来越频繁，消防队员对于救援装备的安全及舒适性要求越来越高。而作为高空灭火救援的主要装备举高消防车，臂架的动作速度、运动平稳性、停止准确性和停止平稳性是衡量其动作性能的主要指标。动作速度可以通过加大液压系统的流量来解决，运动平稳性可以通过液压平衡阀来解决，这已经是成熟的技术。而臂架的停止准确性和停止平稳性即臂架的减振性能，是目前多数厂家亟需解决的难题。

众所周知，臂架作为一种悬臂梁结构，运动速度越快，停止时的晃动也就越大，若减小臂架的运动速度，则救援时间就会加长，两者相互矛盾。臂架晃动会加剧操作人员和被救援人员的恐慌心理，影响其正常的救援工作开展，严重的晃动还会使整车失稳，以致产生翻车的严重事故。

当前，臂架减振的常用方法主要有两种，一种方法是通过电气控制系统的斜坡方式来对臂架的运动进行减速停止，该方法的缺陷是，若斜坡设置过长，臂架停止位置的准确性就太差，就会偏离所需的工作位置，甚至产生于外部障碍物碰撞的危险，若斜坡设置过短，臂架的晃动就得不到有效控制，即斜坡结束，臂架仍在晃动，因为臂架在各种工况下所需要设置的斜坡参数不同，而斜坡设置不能根据臂架的工作状态实时调节，故该种方法局限性很大。另一种方法则是使用缓冲油缸，该方法的缺点是，缓冲油缸只能在油缸伸或缩到极限位置才起作用，对于中间位置不起作用，实用性太差。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述问题，本实用新型的目的是提供一种可有效控制臂架停止时振动的用于臂架减振的装置。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种用于臂架减振的装置，至少包括举升臂架和变幅油缸，所述的变幅油缸为一种液压油缸，一端与臂架连接，用于驱动臂架进行俯仰运动；在变幅油缸上设置有平衡阀，用于控制臂架在变幅运动中的平稳性；在所述变幅油缸的有杆腔和无杆腔上分别设置有溢流阀，且所述溢流阀的进口与油缸连接，所述溢流阀的出口与液压油箱连接。

作为一种优选方案，所述溢流阀为一种电液比例压力控制阀，通过调节电信号来改变溢流阀的开启压力，溢流阀在断电状态下始终处于截止状态。

作为一种优选方案，所述变幅油缸的有杆腔和无杆腔分别设置有测量油压的传感器。

作为一种优选方案，所述装置还设有电磁控制的换向阀。

作为一种优选方案，所述臂架安装有但不限于以下传感器：测量臂架长度和角度的传感器，测量臂架工作载荷的传感器，用来实时传输臂架的长度、角度以及工作载荷等信息。

作为一种优选方案，所述装置还设有控制器，所述控制器通过读取臂架上设置的传感器数据进行计算，根据电磁控制的换向阀的信号输出判断换向阀是否打开，进一步对电液比例压力溢流阀进行控制。

相较于现有技术，本实用新型的有益技术效果在于：

1、适用于臂架在各种工作状态下突然停止时的减振；

2、可大幅缩短振动的次数和幅度，甚至彻底消除臂架停止时的反弹现象。

附图说明

图1为一种常用的登高平台消防车的结构示意图；

图2为图1中序号2的受力分析图；

图3为实施例中所述装置实现减振的工作原理图。

图中标号示意如下：1、转台；2、油压传感器；3、变幅油缸；4、油压传感器；5、长角传感器；6、变幅臂架；7、控制器；8、称重传感器；9、工作平台；10、电液比例溢流阀；11、双相平衡阀；12、电液比例换向阀；13、电液比例溢流阀；14、单向补油阀。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型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臂架减振的装置，包括转台1、油压传感器2、变幅油缸3、油压传感器4、长角传感器5、变幅臂架6、控制器7、称重传感器8、工作平台9、电液比例溢流阀10、双相平衡阀11、电液比例换向阀12和电液比例溢流阀13。

本本实施例中所述的转台1为一种旋转式平台，通过回转支承与下部车体连接。转台1上安装有控制器7，用于采集传感器信号(如油压传感器2、油压传感器4、长角传感器5、称重传感器8)并进行分析计算，根据既定的程序输出控制信号到执行机构，如电液比例溢流阀10、电液比例换向阀12、电液比例溢流阀13。

本实施例中所述的变幅臂架6为伸缩式结构，一端与转台1采用铰接连接，另一端与工作平台9铰接，变幅臂架6上安装有实时测量臂架长度和俯仰角度的长角传感器5。

本实施例中所述的变幅油缸3为一种液压油缸，一端铰接在转台1上，另一端铰接在变幅臂架6上，通过油缸的伸缩可带动变幅臂架6绕转台铰点进行俯仰运动。变幅油缸3的无杆腔和有杆腔上分别安装有油压传感器2、油压传感器4，用于实时测量无杆腔和有杆腔的油压。

本实施例中所述的工作平台9铰接在变幅臂架6上，可绕铰接轴进行俯仰调平。工作平台9上安装有称重传感器8，用于实时测量平台内的实际承受载荷。

如图3所示，所述变幅油缸3的无杆腔和有杆腔上分别连接有电液比例溢流阀10、电液比例溢流阀13。所述的电液比例溢流阀10、电液比例溢流阀13可通过电流的大小对开启压力进行比例无级控制。断电状态时，电液比例溢流阀10、电液比例溢流阀13变为截止阀。

如图3所示，作为一种常用配置，变幅臂架6通过电液比例换向阀12进行换向动作。

如图3所示，为确保变幅臂架6的运动平稳性及停止时的锁止可靠性，变幅油缸3上安装有双相平衡阀11。

如图3所示，在电液比例溢流阀10的出口和变幅油缸3的无杆腔之间、电液比例溢流阀13的出口和变幅油缸3的有杆腔之间分别设有单向补油阀14。

图2所示的三角形是由转台1、变幅油缸3、变幅臂架6的连接铰点组成的，图中的三角形边长a、b均为已知参数，角度θ可由控制器7通过长角传感器5读出。明显的，变幅臂架6的自身重力、工作平台上的实际载荷和自身重力载荷可简化为力N和绕臂架变幅铰点的力矩M，力N和力矩M均可由控制器7通过长角传感器5、称重传感器8、变幅臂架6的各节臂重量及重心位置、工作平台的重量及重心位置等已知或可测参数进行计算得出。油缸的力用F表示，根据力矩平衡及余弦定理，不难算出：

将变幅油缸3的无杆腔实测油压用P_{A<\/sub>表示，有杆腔的实测油压用P_{B<\/sub>表示，臂架在当前位置静止平衡状态时的无杆腔油压用P表示，无杆腔的无杆腔油流截面积用A表示，有杆腔油流截面积用B表示，则}}

F＝PA-P_B<\/sub>B

结合以上两个式子，可以得出：

采用本实用新型上述装置实现臂架减振的工作过程，包括如下步骤：

第一步，根据臂架上设置的各类传感器数据实时计算臂架在当前位置处于平衡状态时的变幅油缸3的无杆腔所需油压P；

第二步，控制器判断，当以下条件同时满足时，将打开电液比例压力溢流阀10、电液比例压力溢流阀13，同步设定电液比例压力溢流阀10的开启压力为P1，设定电液比例压力溢流阀13的开启压力为P2；假如设定安全系数为1％(可根据实际需要进行调整)，则P1＝P×1％，P2可根据需要设定为定值，减振过程开始；

条件1：电液比例换向阀12处于关闭状态；

条件2：变幅油缸3的无杆腔的实测油压PA大于P1；

第三步，当控制器检测到PA保持稳定且小于或等于P1时，发出信号并给电液比例溢流阀10、电液比例压力溢流阀13断电，减振过程结束。

由上可知，当减振开始后即变幅油缸3的无杆腔油液通过电液比例溢流阀10流回油箱，有杆腔则通过单向补油阀14进行补油。相反，当臂架出现反弹时，有杆腔的油液通过电液比例溢流阀13流回油箱，无杆腔则通过单向补油阀14进行补油。振动的根本原因就是电液比例换向阀12突然关闭后，臂架及载荷的惯性使得无杆腔的油压偏离平衡状态时的油压P，故只要臂架不在平衡状态，电液比例压力溢流阀10或电液比例压力溢流阀13就会持续起到阻尼减振作用，直至臂架处于静止稳定状态。而且，减振与臂架的位置和载荷无关，适用于臂架的任何位置及状态。只需合理设置P1的安全系数，可将臂架的自由振动转化为一次减速过程，大大提高了臂架及整车的安全性和人员的舒适性。

综上所述可见：本实用新型所述装置适用于臂架在各种工作状态下突然停止时的减振，可大幅缩短振动的次数和幅度，甚至可彻底消除臂架停止时的反弹现象；因此，本实用新型相对于现有技术，具有明显进步和实用性。

最后有必要在此指出的是：以上所述仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

设计图

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