消防车多节直臂举升同步伸缩系统的设计
墼塾：墼叁吼峰・ｎＺ‰厶五赫・
登高平台消防车的举升高度是靠直臂加曲臂组合式臂架实现，在进行５０ｍ以上举升高度的产品蹬计时，直臂应是多级同步伸缩系统，该系统包括：（１）直臂动力伸缩机构，（２）两套从动伸缩机构，一套是为实现作业平台摆动调甲、曲臂折叠的液压软管和电缆管线拖动的拖链机构：另套足为消防水炮提供水源的伸缩水管机构。
下面以ＣＤＺ５０型登高平台消防车五节直臂举升同步伸缩系统为例，探讨其设计方法及分析有关问题。
从图示我们不难发现这种五节直臂同步伸缩机构的优点和设计难点。
（１）机构优点
我们可以与图２所示的汽乍起苇机五＿ｉ了直臂顺序伸缩机构比较，内容和结果如表１。
１五节直臂同步伸缩机构
该机构同步伸缩原理是由单级液压缸带动第二节臂伸缩，再由三级伸缩钢丝绳分别通过第一节臂依次带动第＝、四、五节臂同步伸缩，如图１所示。
图２顺序伸缩机构
１第一臂段２第一臂段３第伸缩液挑缸４第二臂段５缩臂绳总成６第一伸缩液压缸７第四臂段８第三伸缩液眶缸９弟丑臂段１０．｛申臂绳总成
表１同步伸缩机构与顺序伸缩机构的性能对比
比较项目伸缩液压缸数量伸缩钢丝绳总成数
同步伸缩
１
顺序伸缩
３
ｌ
３小
———
删蛔
ＩＶ【｜１Ｉ【Ｉ
Ｉｌ【Ｉｎ
Ｂ
Ｂ
直臂截面尺寸伸缩液眶系统臂架总重量伸缩速度
大
简单复杂
重
轻快
低明冠
慢
高
圈１五节直臂同步伸缩机构
制造成本提高作业稳定性适于消防车作业综台评价
ｌＯ
ｌ第一臂段２．第＿臂段３．第三臂段４第四臂段５第五臂段６伸缩液压缸７、８、９缩臂绳总成１１、１２伸臂绳总成
一般不适合
优
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ｊ彳ｉ＾敞２００２（０２）
ｇ脚－锄ｄ屯ｌ矗：ｌ蠡缸－
（２）设计难点
从图１看出，同步伸缩机构在单级液压缸带动第二节臂和通过三级钢丝绳的同步伸缩过程中，液压缸运行到一定高度至全伸时液压缸的支点Ａ耍脱离第四、五节臂，如何保证这时液压缸的导向和回位是该机构的设计难点。
为此在液压缸筒外壁设计左右导轨翼板，在第三、四节臂根部相应处分别设置导向支承轮，其轴固连于臂的侧板上，如图ｌ的Ｂ—Ｂ、Ｃ－Ｃ，当五节臂全伸出时，第三节臂支承轮与液压缸的导轨翼板保持支承，在液压缸底部设置形如“牛舌头”的支承引导架，使机构在回位过程中每遇第四节、第五节臂根部时起左、右、上、下引导作用。
（３）机构的受力分析
我们对举升伸缩系统在最大仰角（与地面夹角接近９０。）时伸臂工况进行受力分析，为简化，设举升伸缩系统与地面垂直，日不考虑水平分力、各臂段伸出时的摩擦阻力及动载影响，如图３所示
只＝２Ｅ—Ｆ２＋Ｇ。
亟盐：盐墨
整理后得出：
只＝尸年Ｇ，
Ｆ２＝２Ｐ＋２Ｇ１＋Ｇ２Ｆ，＝３Ｐ＋３Ｃ１＋２Ｃ２＋ＧｊＦ４＝４Ｐ＋４Ｇ１＋３Ｇ２＋２Ｇ３＋Ｇ４
由此可见，多级同步伸缩机构的伸臂绳拉力从第五节臂段向第二臂段逐级增大，到第．节臂段反映的是液压缸受力，比五节直臂顺序伸缩机构的第一伸缩液压缸受力大，所以在液压缸设计中要考虑这个受力状况。
２五节直臂同步伸缩电液拖链机构
该机构由两级伸缩拖链组成，如图４所示。它的主要作用是把来自上车拿第一节臂的液压管路和电缆管线经过五节直臂同步伸缩机构传递到第五节臂，实现作业平台的摆动调平和曲臂折叠。
｝尸
Ａ
圈３举升机构的受力分析
＾、足、凡．第五、网、＿臂段伸出时伸臂绳张力Ｆ４液压
缸推力Ｐ外载荷Ｇ』ｍＧＧＭＧ第五、四、二、二节臂
目重
图４两级同步伸缩拖链机构示意图
图ｑＪ，ｎｔ，ａ：为伸缩绳与举升臂中心线夹角。
因为口ｌ＝。２＝２。－３．５。，
Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、Ⅳ、Ｖ分别为１、２、３、４、５节臂段
１．级链托架及管线盒２、１２一、二级拖链３、１３．一、二级链盒４、１４．滑道５、６、１５、１６链盒甘向托架７、１７．链盒支架８．液压管路和电缆９一级链滑动托架（１１）１０＿二级链滑动托架（Ｉ）
１
所以ｃｏｓ。１＿∞ｓ可以列出：
＾＝尸＋Ｇ１Ｒ＝２Ｒ＋Ｇｚ＾＝２Ｒ一＾十Ｇ３
ｏ
２≈１
１．一级链托梨滑道
（１）机构同步伸缩原理
从五节直臂同步伸缩机构看出，仲绵液压缸带
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设计・计算
场。峨，ｒｏｄ黾＆ｌｌ厶ｋ－
动第二节臂全伸出为一个行程，到第五节臂全伸出为４倍行程，所以拖链机构也必须满足这个规律。图４的一级拖链２下部由固连在第一节臂上的托架ｌ托持，并在端头固定，依次向臂根往上排布与链盒３连接，链盒另一端与第二节臂头的链盒支架７固连，当第■、＝节臂同步伸山时，一级链盒及拖链在第三
节臂拖动下，同步跟踪伸出。今伸时上部链盒移动２
倍行程，下部拖链跟踪拖动１个行程。Ｊ司理，一级拖链１２下部巾固连在第ｔ节臂上的滑动托架（ＩＩ）９托持，拖链与链盒１３连接，链盒另一端与第五节臂头的链盒支架１７固连，当第四、五节臂同步伸出时，■级链盒及拖链在第五节臂拖动Ｆ相对其固连的第三节臂全仲时，上部链盒移动２倍行程，相对第一节臂移动４倍行程。所以形成的两级拖链机构满足了五节直臂同步伸缩对行程倍数关系的要求。
（２）滑动与导向的设计
对丁这个两级拖链机构，设计中考虑的问题：一是链子的托持，尤其是连接在第三节臂上的第＿级链子在第一、二节臂之间的托持与滑动；二是阿级链盒的导向与滑动。
①一级链子的托持
如图４，在第一节臂ｒ设计有链托架发管线盒１，托架工作而呈ｕ型，链子在其中被拖动。
②二级链子的托持与滑动
从原理知，二级链子下端固定在第ｉ符臂，与二
级链盒固连的第五节臂带动其伸缩，解决—搬链子
在第ｉ节臂至第‘节臂之间的托持要设计成滑动式托架，如图４ｃ—ｃ所示，由ｕ型二级链滑动托架（ＩＩ）９、带滑动槽的二级链滑动托架（Ｉ）１０和有支承轮固连在第一节臂侧的二级链托架渭道ｌ１组成。
⑨两级链及链盒的导向与滑动
在第一节臂侧板设计两级滑道４和１４分别保证链盒３和１３在第一节臂段的平稳滑动；为了确保级链盒３脱离滑道时平稳滑动，在第一节臂头设置导向托架６，在第一节臂头设置导向托架５，完成一级链盒及链子的托持滑动；为了使二级链盒１３脱离滑道时托持，在第四节臂头设置导向托架１６、在第二节臂头设置导向托架１５，完成■级链盒及链子的托持滑动。
３五节伸缩水管机构
在五节直臂同步伸缩机构安装拖链机构的另
一侧安装“拉杆式”五节伸缩水管机构，如图５所示。
』壁裁
图５五节伸缩水管机构
５．五级水管６、１１．支架７…８
１．一级水管２．＿级水管３・级水管４．四级水管
９
１０．托卡架Ａ－＋筒
支承环Ｂｔ。．杆导向套ｃ…Ｖ璋！密封Ｄ…螺纹压
盖Ｅｔ。．防尘嘲
它上要由一至五级水管组成，水管内部有筒支承环Ａ、杆导向套Ｂ、Ｖ型密封ｃ、螺纹压盖Ｄ和防尘幽Ｅ；水管外部由支架６、１１，托卡架７、８、９、１０分别把各级水管与相应臂侧连接，使各级水管在伸缩臂的带动Ｆ实现从动伸缩，并且总伸缩行程为伸缩液压缸行程的４倍。
每级水管之间的理论窀隙有５撕．５ｍｍ，在全缩
状态，由筒支承环Ａ和杆导向套Ｂ两点形成跨距为￡（约为液压缸行程）的简支粱。通过核算第五、四、三、二级水管在其中间的自然挠度分别为３３
ｉＩＬｒｎ、
１９．５ｍｍ、１３．７ｍｍ、１０．３Ｉｎｌｌｌ，所以水管在全缩和伸缩过程中，下挠部位处十相互接触摩擦状态，为了提高水管的耐磨性和使水管有光滑的外圆表面而可靠伸缩均必须在水管外圆表面镀硬铬，为了防止水管锈蚀在水管内表面也需镀硬铬，这是水管设计的注意点。另外，杆导向套与水管外圃的配合精度为
Ｈ１１／ｔ９。
这里对多节直臂举升同步伸缩系统所涉及的直臂伸缩机构、拖链机构和伸缩水管机构的设计原理和思路作了简明的探讨。全面的讲，在有些登高平台消防车的伸缩系统中还有伸缩爬梯机构，其原理与伸缩水管机构相类似，在此不再讨论。这些机构在登高平台消防车的多节直臂举升同步伸缩系统中应用很广，可以为同类产品伸缩系统的设计提供借签。
通讯地址：锦州重型机械股份有限公司技术中心锦州市太
和区重型里加号Ｃ１２１００５）（收稿口期：２００１—０７一０７）
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消防车多节直臂举升同步伸缩系统的设计
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
钟安庆， 郭维斌， 田丽敏锦州重型机械股份有限公司
工程机械
CONSTRUCTION MACHINERY AND EQUIPMENT2002,33(2)3次
引证文献(3条)
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