液壓動力合頁連杆式快速升降雲梯車的製作方法

2023-05-28 23:38:01 3

專利名稱：液壓動力合頁連杆式快速升降雲梯車的製作方法
技術領域：
本發明涉及消防救援使用的雲梯車，尤其是涉及利用液壓動力和合頁連杆式機械裝置的快速升降雲梯車。
背景技術：
消防雲梯車一般採用液壓動力伸縮雲梯，使操作平臺升降。該設備操作控制方便， 工作可靠，目前絕大多數消防雲梯車均採取這種設備。雖然單純使用液壓動力的升降雲梯車具有上述優點，但其結構複雜，提升速度慢。升降雲梯車包括雲梯、液壓缸、活塞、密封裝置、傳動裝置等；控制系統有壓力傳感器、溫度傳感器、位置傳感器以及計算機系統等構成完整的升降雲梯車系統。由於液壓裝置本身機械結構的限制，特別是大尺寸的液壓缸不但加工複雜，造價昂貴，在消防車上安裝也受到空間的諸多限制，因此，目前單純使用液壓動力提升雲梯的的升降雲梯車，其雲梯高度多在20-30米，再加上水柱的高度，普通的消防車一般僅能提供40-50米高度以下的滅火工作，僅僅能達到10多層樓房的高度。隨著城市規模的發展，樓層愈來愈高，40-50層的樓房的消防救火，利用目前的消防車不能滿足要求， 高層樓房失火由於水柱達不大高度而貽誤救援工作的報導比比皆是。同時，目前的升降雲梯車雲梯的升降動作單純依靠液壓動力，液壓缸伸展動作比較慢，而且雲梯的結構是一節一節的依次展開，展開的速度較慢，不利於使用平臺快速升到高層樓層，貽誤最佳救援時間。
發明內容本發明的目的在於克服單純液壓動力的升降雲梯車的固有缺陷，提出一種採用液壓動力，同時利用機械槓桿作用原理，配合先進的電子控制系統，將液壓動力和合頁連杆式機械裝置有機結合，實現一種結構簡單，升降力大，提升快、效率高，大大提升雲梯展開高度的快速升降雲梯車。為實現本發明的目的，提出一種液壓動力合頁連杆式快速升降雲梯車，該升降雲梯車由汽車底盤、機座、升降機構、工作平臺和伸縮雲梯構成，所述升降機構4安裝在所述汽車底盤7中部的機座15上，升降機構4的上方設置所述工作平臺3，工作平臺3內安裝所述伸縮雲梯2，伸縮雲梯2前端設置工作鬥1，後端設置雲梯動力箱20，工作平臺3下方設置移動配重塊11 ；其中，所述升降機構4均為一種液壓動力合頁連杆式結構，包括升降外固定框、輔助升降油缸和升降絲槓裝置。所述升降機構4採用3級提升的方式，每一級升降機構4由升降外固定框42、垂直油缸沈和升降絲槓裝置43組成，3級升降機構4採用串聯方式，通過每一級升降機構4的依次展開，將工作平臺3提升到高空。所述升降機構4增加一套鋼纜系統，包括固定鋼絲纜繩5、地面固定錨51和牽引電機52，固定鋼絲纜繩5從汽車底盤7底部的牽引電機52 —直拉到工作平臺3的底部，再返回地面，固定在分布於汽車底盤7周圍一定距離的地面固定錨51上，通過牽引電機52為鋼絲纜繩5提供牽引力，進一步穩定升降雲梯車在高空作業時的狀態。所述伸縮雲梯2包括雲梯伸縮機構10、移動配重塊11和支撐機構，所述伸縮雲梯 2為多節梯子套接，雲梯伸縮機構10為合頁連杆式機構，伸縮雲梯2利用雲梯伸縮機構10 逐節展開；支撐機構由提升纜繩21和支撐杆22組成，可以改變伸縮雲梯2抬升的角度，通過工作平臺3下方設置的移動配重塊11來達到平衡，使處於伸縮雲梯2前端的工作鬥1進一步達到不同高度的工作位置。所述伸縮雲梯2包括滑梯軌道38和滑梯軌道車39，其中，滑梯軌道38平行設置於伸縮雲梯2的內側，所述滑梯軌道車39在所述滑梯軌道38上滑動，為工作鬥1提供運輸通道。所述合頁連杆結構由多個連杆27採用鉸接結構而成；所述垂直油缸沈分別與連杆27鉸接；所述升降絲槓裝置包括正反絲杆16，在所述機座15上方橫向安裝，所述正反絲杆 16兩端分別設置具有內螺紋的左右絞耳座18，所述絞耳座18在正反絲杆16作用下沿正反絲杆16往復移動；在所述合頁連杆機構上方設置承力板四，所述承力板四下方設置滑軌30，所述承力板四具有位於中間的固定絞耳座37和兩端的兩個滑動絞耳座36，所述兩個滑動絞耳座 36可以在承力板四和滑軌30之間滑動；所述合頁連杆機構最上方的連杆分別與固定絞耳座37和2個滑動支撐座36形成 3個鉸接點；所述承重座17、左右絞耳座18、左右垂直油缸的鉸耳座35分別和連杆鉸接。所述正反絲杆16的驅動裝置由液壓馬達32、絲杆驅動主動輪33和絲杆驅動被動輪；34組成，其中，絲杆驅動主動輪33和絲杆驅動被動輪34相嚙合，液壓馬達32通過絲杆驅動主動輪33驅動絲杆驅動被動輪34，進而驅動正反絲杆16旋轉。在工作平臺的4個邊設置4套升降機構4，通過液壓馬達34同步驅動4套升降機構4的正反絲杆16)使4套升降機構4同步提升和下降。所述升降機構4構成的框架結構內設置電梯M，在電梯M的一個側面設置電梯開合門19 ；在電梯M和框架結構之間的空間內，安裝電源控制管帶接頭44、液壓油管帶接頭 45、雷射準垂儀傳感器46和水炮管帶接頭47。本設計的液壓動力合頁連杆式快速升降雲梯車，升降高度可按照實際需要設定製作，可提供高達60-100米的高空救援作業的工作平臺，工作平臺相當於20-40層樓的高度， 雲梯臂前端連接消防水炮，再加上水柱的高度，可對80-120米以上高度的建築物進行滅火。可以達到30-50層樓的高度，基本滿足大多數高層樓房的救火要求；本設計還具有快速垂直升降的特點，整個上升過程在幾十秒內即可完成；在雲梯頂端的工作鬥配置的救生吊籃和滑梯可以快速轉移消防隊員和受困人員。

圖1是快速升降雲梯車的整體結構圖；圖2顯示快速升降雲梯車工作平臺處於升起狀態；圖3顯示了雲梯的展開的各種狀態；圖4顯示雲梯的機械結構；[0022]圖5顯示快速升降雲梯車的液壓動力和合頁籠[0023]圖6顯示合頁連杆式機械的布置方式。[0024]圖中[0025]1工作鬥13油管帶盤[0026]2伸縮雲梯14滅火水箱[0027]21提升纜繩15機座[0028]22支撐杆16正反絲槓[0029]23雲梯動力箱17承重座[0030]3旋轉工作平臺18絞耳座[0031]4升降機構19電梯開合門[0032]41合頁連杆機構20雲梯動力箱[0033]42升降外固定框24電梯[0034]43升降絲槓裝置25從動傘齒輪[0035]44電源控制管帶接頭26垂直油缸[0036]45液壓油管帶接頭27連杆[0037]46雷射準垂儀傳感器28鉸接點[0038]47水炮管帶接頭29承力板[0039]5固定鋼絲纜繩30滑軌[0040]51地面固定錨31軸承[0041]52牽引電機32主動傘齒輪[0042]6支腳33行j■減速機[0043]7汽車底盤34液壓馬達[0044]8滅火水管帶盤35絞:W[0045]9滅火泡沫管帶盤36絞:W[0046]10雲梯伸縮機構37絞:W[0047]11移動配重塊38滑梯軌道[0048]12電纜帶盤39滑梯軌道車
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具體實施方式
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，對本發明進一步詳細說明。本發明升降雲梯車由運輸汽車底盤、升降裝置和電子控制系統四部分組成。其中， 運輸汽車底盤採用長度為12米的運輸車輛底盤改裝而成；升降裝置包括液壓動力部分和機械傳動部分，液壓動力部分由升降絲槓、多個高壓油缸和液壓馬達構成；機械傳動部分為合頁連杆結構，特點是合頁連杆結構的各個連杆之間採用鉸接結構；電子自動控制系統由水平控制系統、重心偏移控制系統和升降控制系統組成。圖1是的升降雲梯車的整體結構圖；顯示雲梯車處於停放狀態，此時升降機構4處於回收狀態。汽車底盤7 —般採用10-12米長的重型卡車，汽車發動機為整個升降雲梯車提供動力，特別是液壓動力。車廂內配置滅火水管帶盤8、滅火泡沫管帶盤9、電纜帶盤12、油管帶盤13和滅火水箱14等消防救火常規設備；汽車底盤7底部4個角共設置4個支腳 6，提升雲梯時，採用機械或液壓裝置展開支腳6，為升降雲梯車提供更穩定的基礎。升降機構4安裝在汽車底盤7中部，升降機構4的上方設置旋轉工作平臺3，工作平臺3內安裝伸縮雲梯2，伸縮雲梯2前端為工作鬥1，後端為雲梯動力箱20，工作平臺3下方設置移動配重塊11。圖2顯示快速升降雲梯車工作平臺處於升起狀態；工作平臺3通過升降機構4的展開提升到高空，本實施例的升降機構4採用三級提升的方式，由三個合頁連杆機構41串聯而成，三個合頁連杆機構41均為一種使用液壓動力的合頁連杆式結構，其中，每一級合頁連杆機構41包括升降外固定框42、垂直油缸沈和升降絲槓裝置43 ；三級升降機構4 一級一級串聯設置，通過升降機構的依次展開，將工作平臺3提升到高空。為了保持升降雲梯車的穩定，除了利用4個展開的支腳6外，本發明還提供了一套鋼纜系統，包括固定鋼絲纜繩5、地面固定錨51和牽引電機52，固定鋼絲纜繩5從汽車底盤 7底部的牽引電機52 —直拉到工作平臺3的底部，再返回地面，固定在分布於汽車底盤7周圍一定距離的地面固定錨51上，通過牽引電機52為鋼絲纜繩5提供牽引力，進一步穩定升降雲梯車在高空作業時的狀態。工作平臺3下方設置電梯對，位於升降外固定框42圍成的空間內，為處於高空的工作平臺3提供人員和設備的運輸通道。圖3顯示了雲梯的展開狀態；汽車底盤7上的升降機構4展開，工作平臺3被提升到高空，伸縮雲梯2安裝在旋轉工作平臺3上，隨著工作平臺3提升到高空；然後，伸縮雲梯 2利用雲梯伸縮機構10將多級伸縮梯一節一節伸展開，伸縮雲梯2還具有由提升纜繩21和支撐杆22組成的支撐機構，可以改變伸縮雲梯2抬升的角度，使處於伸縮雲梯2前端的工作鬥1進一步達到不同高度的工作位置；同時，通過工作平臺3下方設置的移動配重塊11 來達到平衡。圖4顯示雲梯的機械結構；同時也顯示了汽車底盤7安裝的支腳6伸展開的狀態。 伸縮雲梯2為多節伸縮梯套接，雲梯伸縮機構10為合頁連杆式機構，伸縮雲梯2利用雲梯伸縮機構10逐節展開，將工作鬥1提升到高空；同時，節伸縮梯內側設置兩道平行的滑梯軌道38，供滑梯軌道車39在其上滑動，為工作鬥1提供運輸通道。圖5顯示本快速升降雲梯車使用的液壓動力和合頁連杆式機械結構；如圖所示， 該快速升降雲梯車的機械傳動結構固定在機座15上，液壓傳動部分的垂直油缸沈由3個高壓油缸構成，分別處於合頁連杆結構的兩端和中間；合頁連杆結構由多個連杆27之間採用鉸接結構組成。機座15上方橫向安裝有升降絲槓裝置的正反絲槓16，正反絲槓16兩端分別設置具有內螺紋的絞耳座18，機座15的中心點設置承重座17，正反絲槓16 —端安裝從動傘齒輪25，與主動傘齒輪32嚙合，液壓馬達34通過行星減速機33驅動主動傘齒輪32、 從動傘齒輪25，帶動正反絲槓16轉動，絞耳座18在正反絲槓16的驅動下，同步向機座15 的中心或兩端移動。在合頁連杆機構上方設置承力板四，承力板四的下方設置滑軌30，工作平臺3設置在承力板四上；承力板四由位於最上方的3個鉸接點觀支撐，在該3個鉸接點中，中間的鉸接點觀是絞耳座37的鉸接點，相對承力板四固定，兩端的鉸接點觀分別是左右兩個滑動絞耳座36的鉸接點，兩個滑動絞耳座36通過軸承31在承力板四和滑軌30之間滑動。根據本實用新型，在合頁連杆機構的全部連杆鉸接點觀中，有9個關鍵點，分別為處於連杆機構下方中間的兩個點A、B，位於連杆機構左邊下方的兩個點C、D，位於右邊下方的兩個點C』、D』和承力板四的3個支撐鉸接點28 ；其中，B點在機座15中心的承重座17 上，為固定點，A點和中間垂直油缸沈鉸接，D、D』點分別為左右絞耳座18的鉸接點，C、C』 分別為左右垂直油缸沈的鉸接座35的鉸接點。圖6顯示合頁連杆式機械布置方式。在提升工作平臺的4個邊分別設置一套合頁連杆式提升機械，形成4邊形框架結構。對於本實施例採用的3級提升機構，上一級提升機構套接下一級提升機構中，形成如圖5所示的結構安排。每一級的框架結構在控制機構的驅動下同步升起和落下，3級結構根據從裡到外的順序依次展開。框架結構內設置電梯24，電梯開合門19設置在電梯的一個側面；在電梯M和框架結構之間的空間內，安裝電源控制管帶接頭44、液壓油管帶接頭45、雷射準垂儀傳感器 46和水炮管帶接頭47。工作狀態打開快速升降雲梯車的液壓系統，液壓油迅速進入3個垂直油缸沈和液壓馬達擬，在9個鉸接點中，B點固定不動，液壓馬達34驅動正反絲杆16，左右絞耳座18 分別在正反絲杆16的推動下，帶動D和D』點向機座15的中心移動，在3個垂直油缸沈的作用下，C點和C』點在向中心移動的同時，同A點一起分別在垂直方向向上移動；上述鉸接點的運動，使合頁連杆27之間的夾角發生變化，分析其中一個由連杆27組成的菱形四邊形，在初始狀態(尚未提升)時，上下兩個夾角大於90°，左右兩個夾角由小於90°，上下兩個夾角由大於90°逐漸變小，左右兩個夾角逐漸變大，推動承力板四上升。從支撐承力板四的3個鉸接點觀的狀態分析，由於連杆之間角度的變化，中間的鉸接點觀相對承力板四固定，兩端的鉸接點觀分別從承力板四的兩端向中心移動，鉸接點觀受到的推力由大到小逐步變化，同時，鉸接點觀向上移動的速度又由慢到快逐步加快，將固定在承力板四上面的工作平臺提升到需要的高度。雲梯的雲梯伸縮機構10採用相同的結構展開，考慮到僅僅承擔工作鬥1和工作人員的重量，負荷相對較輕，只採用一套上述合頁連杆式提升機械即可滿足需要。本快速升降雲梯車的液壓動力裝置，可以採用如320kg/cm2的高壓齒輪油泵，油缸的活塞直徑10cm，活塞杆推力為25噸，12個油缸可升降上百噸噸重物，可輕鬆升降5_10 噸的物品；根據云梯車的負荷確定在一套合頁連杆式機械中使用的垂直油缸沈個數，例如， 可以分別在每級升降機構中設置2個、4個或更多的垂直油缸26。工作平臺下方採用旋轉機構，可旋轉幾乎360度，雲梯上攜帶工作鬥，工作鬥可載荷500公斤，可讓3-5名消防員同時在高空的鬥中工作。從車輛展開到工作鬥運至高空，少於3分鐘的時間。工作鬥最前端可安裝高強度照明燈和擔架，工作鬥兩邊的空間都可以加以利用， 左邊安裝水炮滅火的同時右邊還可以安裝手提式排煙機為火場吹散有毒濃煙。除了消防泵、水炮外，該車車頭前還配置5噸牽引力量的絞盤，車尾配備了照明設備，探照燈在尾部升起後，可以照亮周邊數十米範圍。本系統電子控制系統大量採用了各種先進的傳感器技術、伺服控制技術和軟體控制特殊算法，對整個系統電子自動控制，確保系統使用的方便安全。操作人員只需發出控制指令，由電子控制系統按照程序精確完成。電子自動控制系統由以下幾個部分組成(1)水平伺服控制使用液壓支撐臂，在工作的時候起到支撐的作用。使用時根據水平儀調整到各方向完全水平狀態。由基座水平控制系統和平臺水平控制系統兩個獨立的系統組成(a)基座水平控制系統有三種狀態★支撐機架收起狀態整個系統停放時的狀態，基座水平控制系統處於關閉狀態；★支撐機架收放運動狀態此時機架處於運動過程中，基座水平控制系統處於待機狀態，等待支撐機架到位信號，方開始工作；★基座水平系統自動狀態在支撐機架伸展到位後，四個支撐腳著地，水平控制系統開始工作，通過傳感器檢測基座的水平參數，控制執行機構(液壓泵)，動態控制調整整個基座水平，使得整個基座處於水平狀態；(b)平臺水平控制系統有兩種狀態★待機狀態當升降平臺處於收起、上升和下降時的狀態；★自動控制狀態當上升到位後，平臺水平控制系統開始工作；通過傳感器檢測平臺的水平參數，控制執行機構(液壓泵)，動態控制調整整個平臺水平，使得整個平臺處於水平狀態；工作鬥還設計有電腦穩定裝置，由於工作鬥離地50-60米，上面人員的走動都會給整個雲梯帶來相當大的震動，另外風力吹動雲梯也會造成晃動，採用電腦穩定裝置以保持工作鬥內的平衡。(2)偏移伺服控制當平臺上升到位後，使用雷射準直裝置，檢測平臺與基座的偏移誤差，實時控制四根斜拉鋼絲繩的牽引力度，動態調整工作平臺與基座的相對位置，保持平臺重心與基座的重心的重合，維持平臺的垂直平穩性。(3)升降伺服電子控制系統通過傳感器實時檢測斜拉鋼絲繩的牽引力度，根據雷射檢測控制系統的偏移指令，升降伺服電子控制系統動態調整牽引力度，糾偏平臺與基座的偏移差值，保持平臺的重心與基座重心的良好重合。整個電子控制裝置配備操遙控器，操作員在距離車體50米範圍內的遙控操作雲梯和工作鬥。所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步的詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，並不用於限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求1.一種液壓動力合頁連杆式快速升降雲梯車，該升降雲梯車由汽車底盤、機座、升降機構、工作平臺和伸縮雲梯構成，其特徵在於，所述升降機構(4)安裝在所述汽車底盤(7)中部的機座(15)上，升降機構⑷的上方設置所述工作平臺(3)，工作平臺(3)內安裝所述伸縮雲梯O)，伸縮雲梯(2)前端設置工作鬥(1)，後端設置雲梯動力箱(20)，工作平臺(3) 下方設置移動配重塊(11)；其中，所述升降機構(4)為液壓動力合頁連杆式結構，該結構包括升降外固定框、垂直油缸和升降絲槓裝置的。
2.根據權利要求1所述的快速升降雲梯車，其特徵在於，所述升降機構(4)採用3級提升的方式，每一級升降機構由升降外固定框(42)、垂直油缸06)和升降絲槓裝置G3) 組成，3級升降機構(4)採用串聯方式，通過每一級升降機構的依次展開，將工作平臺 (3)提升到高空。
3.根據權利要求1所述的快速升降雲梯車，其特徵在於，所述升降機構(4)還包括一套鋼纜系統，包括固定鋼絲纜繩(5)、地面固定錨(51)和牽引電機(52)，固定鋼絲纜繩(5) 從汽車底盤(7)底部的牽引電機(5 —直拉到工作平臺(3)的底部，再返回地面，固定在分布於汽車底盤(7)周圍一定距離的地面固定錨(51)上，通過牽引電機(52)為鋼絲纜繩 (5)提供牽引力，進一步穩定升降雲梯車在高空作業時的狀態。
4.根據權利要求1所述的快速升降雲梯車，其特徵在於，所述伸縮雲梯(2)包括雲梯伸縮機構(10)、移動配重塊(11)和支撐機構，所述伸縮雲梯(2)為多節梯子套接，雲梯伸縮機構(10)為所述液壓動力合頁連杆式機構，伸縮雲梯(2)利用雲梯伸縮機構(10)逐節展開；支撐機構由提升纜繩和支撐杆02)組成，用於改變伸縮雲梯(2)抬升的角度，通過工作平臺(3)下方設置的移動配重塊(11)來達到平衡，使處於伸縮雲梯(2)前端的工作鬥(1)提升不同高度的工作位置。
5.根據權利要求4所述的快速升降雲梯車，其特徵在於，所述伸縮雲梯(2)包括滑梯軌道(38)和滑梯軌道車(39)，其中，滑梯軌道(38)平行設置於伸縮雲梯(2)的內側，所述滑梯軌道車(39)在所述滑梯軌道(38)上滑動，為工作鬥(1)提供運輸通道。
6.根據權利要求1所述的快速升降雲梯車，其特徵在於，所述合頁連杆結構由多個連杆(XT)採用鉸接結構而成；所述垂直油缸06)分別與連杆(XT)鉸接；所述升降絲槓裝置包括正反絲杆(16)，在所述機座(15)上方橫向安裝，所述正反絲杆 (16)兩端分別設置具有內螺紋的左右絞耳座(18)，所述絞耳座(18)在正反絲杆(16)作用下沿正反絲杆(16)往復移動；在所述合頁連杆機構上方設置承力板( )，所述承力板09)下方設置滑軌(30)，所述承力板09)具有位於中間的固定絞耳座(37)和兩端的兩個滑動絞耳座(36)，所述兩個滑動絞耳座(36)可以在承力板09)和滑軌(30)之間滑動；所述合頁連杆機構最上方的連杆分別與固定絞耳座(37)和2個滑動支撐座(36)形成 3個鉸接點；所述承重座(17)、左右絞耳座(18)、左右垂直油缸的鉸耳座(3 分別和連杆鉸接。
7.根據權利要求1所述的快速升降雲梯車，其特徵在於，所述正反絲杆(16)的驅動裝置由液壓馬達(32)、絲杆驅動主動輪(3 和絲杆驅動被動輪(34)組成，其中，絲杆驅動主動輪(3 和絲杆驅動被動輪(34)相嚙合，液壓馬達(3 通過絲杆驅動主動輪(3 驅動絲杆驅動被動輪(34)，進而驅動正反絲杆(16)旋轉。
8.根據權利要求1所述的快速升降雲梯車，其特徵在於，在工作平臺的4個邊設置4套升降機構G)，通過液壓馬達(34)同步驅動4套升降機構的正反絲杆(16)，使4套升降機構同步提升和下降。
9.根據權利要求1所述的快速升降雲梯車，其特徵在於，所述升降機構(4)構成的框架結構內設置電梯04)，在電梯04)的一個側面設置電梯開合門(19)；在電梯04)和框架結構之間的空間內，安裝電源控制管帶接頭(44)、液壓油管帶接頭(45)、雷射準垂儀傳感器G6)和水炮管帶接頭G7)。
專利摘要本實用新型是一種液壓動力合頁連杆式快速升降雲梯車，該升降雲梯車由液壓動力部分、機械傳動部分和機座構成，液壓機構提供動力，合頁連杆式機械裝置配合液壓機構快速提升雲梯車升降平臺，安裝在升降平臺上的雲梯依靠雲梯伸縮機構展開，使工作鬥提升到高空進行作業。本發明的升降雲梯車體積小，提升的高度和展開的速度大大提高，為各種類型的雲梯車升降提供理想的推動力；其製造工藝簡單，造價低，可以大大提升雲梯車工作的效能。
文檔編號B66F11/04GK202143760SQ201120053728
公開日2012年2月15日 申請日期2011年3月3日 優先權日2011年3月3日
發明者李劍, 陳作應 申請人:李劍, 陳作應