剪叉式高空作业平台制动系统分析

南艳君 张子浪 浙江爱知工程机械有限公司

由于结构紧凑、维护简单以及通用性强的优点，剪叉式高空作业平台被广泛应用于货物运送、航空装卸以及大型设备的安装与维护中。因此，对剪叉式高空作业车的承载能力、起升高度以及启停平稳性要求更高，且六级以上的剪叉式高空作业车的主要负载是人。所以，当高空作业车进入指定工作区域内，并且底盘满足工况要求时，上车部分的剪叉机构在上下两液压缸的驱动下，平台上升的运动稳定性就显得尤为重要了。因此，对于平台的运动稳定性而言，可以从结构、液压以及电气3 个方面进行优化。随着科技的不断进步，对高空作业安全性要求也在不断的增加。用键合图法对剪叉机构进行了研究，对每级剪叉臂进行了受力分析，画出了相应的键合图，并将所有构件联系在一起，借助仿真软件20Sim 进行了求解，得出了工作平台的动态特性。

一、概述

剪叉式高空作业平台是一种常用的高空作业专用设备，其主要作用是将工作人员运送至高空进行作业或者垂直运送及卸载货物，广泛用于食品加工企业的设备检修及材料运送、仓库、建筑、桥梁及公路建设、电力维修、航空航天、船舶制造等领域。因此，剪叉式高空作业平台的整机安全性，行走的稳定性，使用的舒适性就显得尤为重要。本文将对剪叉式高空作业平台使用过程中行走液压系统出现的问题进行分析并提出改进办法。

二、剪叉式高空作业平台制动系统分析

（一）整车驻坡制动分析

剪叉式高空作业平台主要使用环境为地面基础已基本完成的场合，制动要求较高。其运输状态是固定在25%斜坡式清障车或平板式运输车上，即剪叉式高空作业车需具备在25%斜坡上行走及驻车的能力。其行走机构布局为：两个制动器安装于两个后轮内（即后轮制动），两个行走马达安装于两个前轮内（即前轮驱动）。

（二）液压系统的建模

剪叉式高空作业平台的作业主要分为3个阶段：（1）上升阶段。需要加节流阀对速度进行调控，使得平台的上升速度满足工况要求；（2）暂停作业阶段。平台到达指定作业高度后，需要确保液压系统能够实现自锁，使得确保作业人员的作业安全；（3）下降阶段。平台可依靠完全自重下降，在液压系统的回油路上添加可变阻尼孔，使得有杆腔产生背压，从而确保平台的下降速度满足工况要求。上车液压系统原理如图1 所示。由图1可知，液压系统原理如下：首先压力油从油箱流经过滤器进入齿轮泵，由电动机驱动齿轮泵为液压系统提供动力，压力油进入电磁换向阀Y1，此时换向阀Y1 右位接通，油液流经电磁换向阀Y2，此时换向阀Y2 左位接通，液压油流经节流阀9.1，对进油路节流调速；压力油分别进入的单向阀10.1、10.2，在压力油进入无杆腔油路上，设置单向阀以防止平台因负载自重下落，使得活塞杆平稳伸出；当平台上升至指定高度后，电磁换向阀Y2 右位接通后，比例溢流阀溢流。在不考虑阀口泄漏的情况下，工作平台不再上升，保持其纵向起升高度。在完成高空作业后，电磁比例换向阀Y2 左位接通，换向阀Y1 左位接通，活塞杆在剪叉机构的自重下，工作平台开始下降，无杆腔液压油流经节流阀9.2、9.3，对工作平台的下降速度进行调控后，液压油流经过滤器后，进入油箱。

图1 上车液压系统原理图

（三）发展前景

随着我国城镇化进程的快速推进，土地成本逐渐升高，高空作业需求放大，传统的脚手架受地面情况、作业范围等条件限制将逐步淘汰，而高空作业平台以其明显的安全性、经济性填补了这一空缺。欧美发达国家很早就对安全性较差的人工脚手架立法管理，美国法律规定当工作高度超过3 米时必须用工作平台。巴西1977 年出台了NR18法案，严格限制对高空作业施工的设备与安全防护要求，法案出台后平均事故死亡率大幅降低。我国住建部统计数据表明，近5 年来房屋市政工程安全事故中高处坠落占比一直超过50%，此种情况下，作业安全优势明显的高空平台受到追捧；而经济性方面更是不言而喻，人力成本提升是近年来和未来必须面对的不争事实，而普通工种逐渐被淘汰，因为工作效率低，造成总体成本提升，未来多技术复合型工种将占主流，升降工作平台依赖高机动性减少人员节约时间，总体成本得到有效降低。纵观世界舞台，在发达地区高空作业平台已经完全取代了脚手架，而我国的上海、北京、广州、深圳的保有量也位居国内前列，说明经济越发达，该产品的优势越明显，高安全性、高施工效率和高经济性将使高空平台产业在我国的发展进程中大放异彩。

三、结语

制动系统是剪叉式高空作业平台的重要系统之一，其设计合理性直接影响使用安全，也影响操作者的使用习惯。随着人们对安全及工作效率的重视程度不断加深，高空作业车市场将不断增长，制动系统的设计也将越来越完善。