(徐州海伦哲专用车辆股份有限公司 江苏徐州 221004)
摘要:通过对伸缩臂式高空作业车转台回转启停时平台晃动幅度大的各种因素分析,总结出可能造成平台晃动幅度大的原因,同时进一步提出相关的解决措施。
关键词:高空作业车转台回转平台晃动
一、背景
随着市场上对伸缩臂产品的需求越来越大,我公司伸缩臂产品销量直线上升,伸缩臂逐渐代替折叠臂成为主流产品。在使用高空作业车时,需要通过转台的回转、臂架的伸缩、变幅将人通过平台运送到高空中。在转台回转启停时,平台会有一定幅度的左右摆动,如果摆动幅度过大,会使人在高空中产生不安全感。所以转台回转启停时的平台晃动成为了一个难题。轻微时影响平台工作人员工作的舒适性,严重时会影响其他承载的结构件的受力,甚至影响整个产品的使用寿命。所以平台晃动大的问题,影响着整个产品的性能,需要对其深入的分析研究。
二、探讨平台晃动大影响因素
整个伸缩臂高空作业车上车结构主要构成有:回转支承、回转减速机、转台、臂架结构(主要有三节臂或四节臂)、伸缩系统、滑块、托架、平台等。
平台作为整车的末端部件,在回转启停时的晃动,受前方各部件的影响较大。当操作整车回转动作启停时,平台受前方各部件及机构的影响,需要摆动一定次数和幅度才能停下来。根据对上车结构的分析主要有以下几个方面影响平台晃动:转台刚度、臂架刚度、回转支承间隙、回转支承与减速机啮合间隙、臂架间隙、臂架的搭接量、转台回转速度等。
1.转台刚度
转台下部与回转支承连接,上方与臂架尾部的铰点连接。当回转启停时,特别是急停时,铰点处如果刚度不足,转台两侧板会有变形。此结构在臂的最尾部,通过臂长放大,传到平台处的晃动量会数十倍的增加,对平台晃动影响极大。
2.臂架刚度
多级伸缩臂架结构每级臂的刚度都会影响平台的晃动,臂架刚度好,回转时,臂架的弹性变形小,左右摆动值小。因为平台与臂头连接,所以对平台晃动量也有很大的影响。
3.回转支承间隙
回转支承作为整车呈上启下的部件。是整车回转的主要部件。回转支承依靠内圈和外圈的滚珠来实现内外圈的回转。同时内外圈在制造时也会存在轴向和径向间隙,当回转启停时,如果内外圈的间隙过大,因为惯性,会有相对晃动。因为本身回转支承间隙已经控制的比较小,对平台晃动量影响较小。
4.回转支承与减速机啮合间隙
回转支承与减速机通过齿轮啮合完成转台回转动作,两者之间的齿轮啮合间隙大小也是影响平台晃动的因素之一。当回转动作突然停止时,由于惯性,回转不能及时停下来,如果两者之间的间隙大,会导致两齿轮在间隙中来回晃动,进而影响末端平台的晃动量。但可以通过调节两者之间的间隙,对平台晃动量影响较小。
5.臂架间隙
每节伸缩臂上下左右之间都需要安装滑块,影响平台晃动大的主要是侧方滑块与臂架的间隙。滑块与臂架之间的间隙一般为1mm-1.5mm。但由于伸缩臂长度较长,伸缩臂的尺寸公差和形位公差如果加工没有达到要求,导致滑块与臂架之间的间隙会大于要求值。当臂与臂的间隙比标准值大1mm时,由于臂伸出较长,末端平台左右晃动会根据到平台的距离放大数十倍,甚至几十倍。所以保证臂架制造公差及滑块与臂架之间的间隙,对减小平台晃动有很大作用。
6.转台回转速度
转台在启停时由于速度较快,急停时回转马达紧急制动,因为惯性,平台处不能立即停止,所以平台处继续摆动,如果速度越快,摆动量越大,摆动次数越多。
三、改进措施
通过以上分析,主要有以上方面影响平台晃动量的因素。回转支承间隙本身比较小,可通过对其轴向间隙和径向间隙量控制,由经验值可得,轴向和径向间隙可控制在0.08-0.35mm。回转支承和减速机啮合间隙在装配时可以通过百分表测量保证,一般控制在0.3mm;臂架间隙可以通过侧方的滑块进行调节,滑块与臂架间隙在1-1.5m之间,同时提高臂架的加工精度。
影响比较大的是转台、臂架刚度和回转速度,增大臂架刚度需增加臂架的重量,对上装的倾翻矩影响较大,在设计时不考虑增加臂架刚度。可将重点放在增加转台的刚度和降低回转速度来减小平台晃动量和摆动次数。
对公司某车型的转台加强前和加强后进行有限元分析,可以看出,加强前和加强后转台的变形量有很大改善;
图2 加强后的转台变形云图
并在实车上试验,实车测量转台加强前和加强后的平台晃动量如下:
通过以两项的改善,对平台晃动量和摆动次数有很大的改善,目前已经应用在该车上,效果良好,可以满足使用要求。
四、结语
通过以上分析,影响转台回转时平台晃动的主要原因是转台的刚度和回转速度,增加转台的刚度和降低回转速度可以很大的改善平台的晃动量和摆动次数,能够增加平台操作人员的舒适性和安全感。