剪叉式液压升降台的设计计算_.pdf

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剪叉式液压升降台的设计计算曾午平太原科技大学卫良保太原030024摘要：

通过分析，将剪叉式液压升降台按其结构划分成不同的组件模块，推导建立各模块求解计算的理论表达式，使结构整体计算得以简化，并用实例进行验证。

关键词：

液压升降台；设计计算；组件模块中图分类号：

TH2116文献标识码：

A文章编号：

10010785（2010）O1002003Abstract：

Thepaperdividesscissorshydraulicliftintodifferentcomponentmodulesaccordingtoitsstructure，andderivesthetheoreticalexpressionsforeachmodule，makingtheentirestructuralcalculationsimplifiedFinallyitverifiesthismethodbyexampleKeywords：

hydrauliclift；designandcalculation；componentmodule剪叉式液压升降台不仅广泛应用于仓库、机场、车站、码头和工厂等地的货物起升、装卸及搬运作业，而且适用于各类工程的高空维护与维修。

因此从过去引进技术的合资生产到现在自主品牌的国产化发展迅速。

但产品开发中由于设计计算方法不尽完善而导致产品笨重或过于精减引发安全事故。

本文针对剪叉式液压升降台的构造特征，分析机构受力特点，总结出共性组件模块，推演出普遍适用的设计计算方法。

1结构特征分析剪叉式液压升降台的结构型式多种多样，从低起升到高起升，组成剪叉臂杆的数目多，液压缸的布置形式多样。

但不论何种形式，其主要由底座、液压缸支承的起升工作臂架和承载平台3部分组成，且为中心对称结构。

分析液压缸支承的起升工作臂架，总体是依起升高度按基本构件组合而成的多层结构的受力体。

如图1所示的单侧剪叉臂架按液压缸层数可看成1液压缸推3副剪叉的3层结构。

因此通过归纳各种形式的液压剪叉升降台，依对称性按液压缸推动剪叉数量均可划分为1液压缸推动1副剪叉、1液压缸推动2副剪叉和1液压缸推动3副剪叉的3种基本构件组。

这种模块化的结构共性特征为程序化规范的设计

（2）椭圆形截面是八边形截面的演化，具有很好的抗屈曲能力，所以吊臂自重得到了大大的减少，吊臂材料得到了更充分的应用。

（3）有限元优化吊臂间的连接关系的处理，对优化结果精度影响很大，本文用自由度耦合是符合实际的。

参考文献1王金诺，于兰峰起重运输机金属结构M北京：

中国铁道出版社，20022黄文培，于兰峰，黄洪钟铁路救援起重机箱形伸缩臂的优化设计J起重运输机械，2000

（1）：

14一20一3张质文，虞和谦，王金诺，等起重机设计手册M北京：

一中国铁道出版社，19984康海波基于ANSYS的大吨位回转铁路起重机吊臂结构分析与研究D成都：

西南交大出版社，20045王立彬，彭培英，靳慧，等铁路起重机伸缩臂模糊可靠性分析J起重运输机械，2003（9）：

12156刘永NS100GT型100t伸缩臂式铁路起重机的设计J铁道车辆，2005，43（9）作者：

曾宪渊地址：

成都西南交通大学机械工程研究所邮编：

610031收稿日期：

20090211起重运输机械2010

（1）计算方法奠定了基础，也为计算机编程实现自动化设计提供了便利。

图1剪又式液压升降台结构示意图1平台2起升工作臂3底座2数学模型的建立21单液压缸推动1副剪叉数学模型如图2所示，HG表示起升液压缸，该结构主要用于低起升的单层升降台，是最简单的形式。

建立以固定支点A为坐标原点的直角坐标系，计算图中关键点G、H、0、W的虚位移。

图2单液压缸推动1副剪叉数学模型AxH=一AHsinaAa，AyH=AHcosaAaG=-AOsinaAc+OGsincAa，yG=DGcosAyw：

ABcosaAaAyo=AOcosaAa列虚功方程一PAyw+Fcos（Ot+卢）Axc+Fsin（O+3）AyGFcos（O+）HFsin（+3）AyHP3Ay0=0

（1）PABcosot+（-AOsin+OGsin（x）cos（ct+）+DGcosotsin（tx+3）+一P3xAOcosa

（2）Asinc0s（+卢）一月cossin（+卢）-式中P=（0506）P+05P2P举升载荷起重运输机械2010

（1）P，平台自重P组件模块自重卜作用于G、H2销轴的液压缸推力22单液压缸推动2副剪叉数学模型的建立如图3所示：

下端耳环分别标记为、，上端耳环分别标记为G、，（其中i是液压缸的数量），下端耳环的长度为z。

，上端耳环长度为z，以A点为坐标原点，AB为轴，AC为y轴建立直角坐标系，求得各关键点的坐标表示及虚位移。

图3单液压缸推动2副剪叉数学模型=Lc咖+6c唧：

in_6s，=Lc咖+6c一l1cos（q1一），=sin一6sinf。

sin

（一）Gx（L一口）c。

G打=（2i-1）Lsina+（一。

）sin口=（一。

）COS+f2c。

s（：

+）Iiy（2一1）Lsin+（。

）sin+12sin（2+a）Y阢=2iLsinaAy髋=2iLcosaAa=卜sin+6sinasin

（一）】：

COS-6COS-f1cos（：

卜sinina=COS-6c0s各层剪叉自重作用点坐标变化Ay用=（2i一1）LcosotAot在I点处，X方向微位移与X、Y微位移的合位移之间的夹角为卢；J点处X方向微位移与X、Y方向微位移的合位移之间的夹角为，则ta一tl,cos（COSObCOS（DCOS一O）-=一一一】一一sin一bsinotl1sin（lOt）列虚功方程一PAy一P3Ay丹+FcosflAxI=1i=1+FsinflAy一FcosiAxi=1=l一FsiniAy=0（3）=1当n=1时，为液压缸推动2副剪叉；当n=2时，为2液压缸推动4副剪又。

23单液压缸推动3副剪叉数学模型的建立同单液压缸推动2副剪叉，由虚功原理可以推导出公式图4单液压缸推动3副剪叉数学模型一PAy一P3Ay丹+FcosfiAxI=101+Fsin3Ay一FcosiAxl1=I一FsiniAy=0（4）i=l由式（4）可以求出液压缸的推力F。

当n=1时一22一为单液压缸推动3副剪叉；当凡=2时为2液压缸推动6副剪又。

3应用实例以3个液压缸推动9副剪叉为例，介绍按上述计算公式的求解和校核。

（1）基本参数额定载荷Q=lt，上平台自重550kg，上平台最低高度252376mm，上平台最大高度1942217mm，剪叉与轴的原始角O=5O3。

，剪臂长度L=3200mm，上耳环的长度f=300mm，安装角度50。

，安装点距离剪叉臂杆中点1300mm，下端耳环长度z=300mm，安装角度50。

，安装点距离剪叉臂中点1300am。

（2）计算将基本参数带人到计算公式中可以求得F=2004103N，通过分析各杆组的受力，可以得到各铰点处的受力FA=F卧：

3875NFMy-FN=一3875NF=39822869NFD=2057221NFc=一72746349NFc=1572936NFo1=一39822869NFo1=一2444721N4结束语本文通过对剪叉式液压升降台结构分析，建立了符合结构特征的基本组件模块，用虚功原理的理论推导方法，给出了各组件模块的求解计算表达式，使看似复杂的剪叉式液压升降台结构设计计算大为简化。

以此为基础编制了通用的CAD软件，实现了三维结构的实体仿真。

参考文献1李廉锟主编结构力学M北京：

高等教育出版社，20042唐朝明剪叉式液压升降平台的设计J机车车辆工艺，1995（3）3苏翼林主编材料力学M天津：

天津大学出版社，20014卫良保，陶元芳，王鹰液压升降平台机构有限元分析计算fJ建筑机械，2003（10）作者：

曾午平地址：

山西省太原市太原科技大学630信箱邮编：

050024起重运输机械2010

（1）