液压高空作业车有关安全的功能设计.doc

液压高空作业车有关安全的功能设计液压高空作业车的安全性一直是这种设备设计中要考虑的重要环节。船用液压升降平台（以下简称平台）是一种比较典型的高空作业设备。平台的作用是将人员和设备从甲板送达近高的雷达顶部，从事检修维护工作，因此该设备在工作时对保证人员的安全提出很高的要求。设备简介平台由底座、转台、臂架和工作台A部分组成。其工作原理如下：通过转台上的液压马达驱动齿轮旋转，并啮合固定在底座上的大齿轮产生回转运动来调整工作台的方位。通过连接在转台臂架内的伸缩油缸的运动，推动多级臂架内的机械联动机构的伸缩来调整工作台与底座的距离。通过变幅油缸的运动，使臂架与转台的回转平面的俯仰角发生变化。通过这种动作的组合和协调来完成工作台的空间定位。%通过下调平油缸和上调平油缸的协调运动。使工作台在臂架俯仰时保持水平。问题分析和提出技术要求问题分析由于该平台工作时负载人员和设备从所处的船甲板平面上升到近高的雷达天线罩中，工作范围相当大，而且平台本身处在船体顶层甲板上，而该甲板距海平面就有高，加上工作台距甲板的近高度，因此工作台所载的人员和设备在距海平面的高度工作，所以如何保证他们的安全是该设备非常主要的要求，也是液压统设计中除满足功能外需要考虑的主要问题。在设计中我们主要考虑个方面：当液压系统失效时的情况和液压系统因停电或电气等故障发生停车的情况。平台正在工作时液压系统可能出现的故障：首先从平台液压系统本身的结构来看，由于结构复杂和管路众多，其中有数根长达数十米的软管。这些软管及所配的接头随着工作台的动作不断地运动和弯曲，因此系统管路破裂和泄漏是液压系统失效的一种主要形式；其次系统阀件在运行过程中失效，会造成系统运行失效而被迫停车。电气故障停车还有一种情况就是在液压系统正常的情况下，由于液压系统所属的电气系统失效（包括控制系统失效）造成系统突然被迫停车。更多的可能是在正常工作时发生突然停电的异常停车使人员滞留在高空。技术要求根据以上的分析，在设计中对平台液压系统针对性地提出了一些具体的技术要求。针对液压系统失效的情况首先，在设计中液压管路尽可能使用硬管，并保证软管的配管要求，减少因系统管路破裂和泄漏造成液压系统失效的可能性；其次，在系统运行过程中失效时，作为液压系统本身必须能可靠地保证高空作业人员所在的工作台能稳得住，下得来。必须保证如果发生液压系统失效时，不能发生突然的臂架坠落，工作台倾翻，危及工作台上的人员和设备的安全。而且还要通过其它方法使工作台能平稳地回降到甲板上。针对电气故障停车的情况针对由于电气系统失效（包括控制系统失效）造成系统突然被迫停车，以及在正常工作时发生突然停电的停车，电器控制可考虑多余度控制，能源供应可采用外接电源加自备动力的方式。但由于必须考虑到成本的因素，我们在系统设计时通过系统预置方案，在设备出现以上情况时液压系统能通过简单的操作使在高空工作的人员及设备安全返回甲板。具体方案为了使平台在液压系统或管路因意外突然发生损坏时，保证工作台不产生突然的臂架坠落或工作台倾翻等危及人员设备安全的情况。我们设计时针对每一个系统的不同情况采取了不同的方案。同时对于在设备出现因突然停电等造成系统被迫停车，我们设计了应急下放系统，通过简单的操作使滞留在高空的人员及设备安全返回甲板。调平锁紧回路在调平系统中，主要是采取液压回路中的锁紧回路。我们在支承工作台保持其水平的上调平油缸的液压油路中加入了一个叠加式液控单向阀，见图!。这样在工作过程中，只有上调平油缸有杆腔有油压时才能打开油缸无杆腔出口处的单向阀使无杆腔的油能排出，这时上调平油缸才能回缩，工作台才能向下摆。反之也是如此，只有当上调平油缸无杆腔有压力时才能打开有杆腔出口处的单向阀，使有杆腔的油能排出，使工作台动作。而在实际施工时这两个液控单向阀是以叠加形式装在油缸尾部，与油缸无其它管路连接，因此当连接上调平油缸的系统软硬管路因意外原因发生管路破损无油上供时，工作台不会因管路突然破损使油缸中的油泄出造成突然回缩使工作台倾翻，会保持原来的位置，只是失去自动调平功能而已，不会产生重大事故。伸缩平衡回路在伸缩系统中，我们也采取了措施，主要是利用液压回路中的平衡回路。在伸缩油缸的有杆腔和无杆腔的油路进入口接上一个双联液控单向顺序阀。其工作原理如下：液控单向顺序阀的顺序阀调整压力应稍大于最大工作压力，实际调试中采取当臂架处于上仰最大角度和下俯最大角度两个位置加上最大试验负载，分别调节两个阀中的顺序阀的开启压力，使其压力分别略大于臂架自缩和自伸的压力，这样只有当(油路有压力油时，并克服阀中的顺序阀的调定的开启压力时，伸缩缸有杆腔的油才能进入油口排出油缸，这时伸缩缸才能伸出活塞杆，臂架才能伸长，反之，只有在)油路有一定压力的液压油时，臂架才能回缩，而这两只液控单向阀直接安装在臂架伸缩油缸的缸体上，这样当该阀体下的管路因意外系统油路管路损坏时臂架依然能保持原有位置，而如果臂架上仰并伸出，工作台处于高空状态时，可由下面操作人员缓慢调低顺序阀开启压力，这样控制臂架回缩至全缩状态。变幅平衡回路在变幅系统中，我们采取了类似伸缩系统中的措施，见图变幅系统油路该系统的区别在于油缸在任何工况下只有自缩的倾向，因此只在变幅油缸的无杆腔油路进入口接上一个液控单向顺序阀，阀门开启压力控制口接在有杆腔。原理和调整原则同中所述。应急下放系统为了保证平台工作过程中，由于供电中断或其它情况造成液压系统停车时，正在高空工作的人员及设备能安全返回地面，我们在液压系统中设置了一个应急下放系统，其基本原理见图%。它主要是由个高压截止阀组成，平时它们处于截止状态，保持系统的正常运行。原理图中下面油路除回油口外均与换向阀连接，换向阀的中位机构均为型。当发生故障时，可视为不通。在发生液压系统停车故障时：首先用手工操作打开号截止阀。这时利用臂架和工作台自重产生的负载驱动变幅油缸的无杆腔产生油压。由于截止阀已导通，油压直接驱动伸缩油缸的活塞迫使伸缩油缸回缩使臂架缩回。缩回中利用启闭截止阀来控制臂架缩回速度。然后等臂架全部缩回后关闭号截止阀，通过启闭$号截止阀来控制变幅油缸单独回缩，使臂架下摆直至工作台完全下降到安全位置。这时全部关闭截止阀，系统又恢复到原来状态，等系统修复或恢复供电时，重新启动液压系统，平台又可正常工作。在调平系统中：由于上调平油缸在高空支撑着工作台，只是利用下调平油缸在臂架角度变化时伸缩产生的压力油使其随动伸缩，保证工作台随时水平。在发生事故时反应速度要求快、油路封闭可靠无内泄漏，所以采取液控单向阀的形式。在伸缩系统中：首先在发生事故时，除满足立即自动锁闭油路之外，然后还必须通过人工操作阀门使油缸回缩使在工作台上的人员和设备下来。其次由于油缸比较大，对阀件的内泄漏要求不是很高，因此在伸缩油缸的有杆腔和无杆腔的油路进入口接上一个双联液控单向顺序阀，同时安装在油缸上的阀件处于在下面的工作人员可操作的位置。在变幅系统中：除了和伸缩系统相同的因素之外，由于变幅油缸始终处于受压缩的状态，因此在无杆腔设置类似油路。在以上设计的油路必须直接安装在所控制的油缸上。第 5 页 共 5 页