聶一彪

（長沙悅誠機電科技有限公司,長沙 410075）

0 引言

隨著國家基礎建設的發(fā)展，基礎建設市場一片繁榮，公路、鐵路、水利正實現(xiàn)跨越式發(fā)展，其中隧道、水洞施工是公路、鐵路、水利建設中重要的組成部分。目前國內(nèi)外無紡布和防水板的鋪設是靠搭簡易臺架，工人站在臺架上對無紡布和防水板進行鋪設。拱架安裝靠一臺挖掘機用挖斗吊著拱架，另一挖掘機用挖斗將工人送至拱架下，對拱架進行安裝。這些都不符合施工規(guī)范。因此，設計適合隧道施工環(huán)境滿足防水板鋪設、拱架安裝、隧道全斷面檢修、構件安裝、小件吊裝等作業(yè)需求的多功能作業(yè)設備迫在眉睫。我公司聯(lián)合中南大學、中鐵一局建工機械有限公司，在針對施工實際要求的基礎上研制成功了JGMZY10型隧道多功能作業(yè)車。

圖1

1 JGMZY10型隧道多功能作業(yè)車簡況

該作業(yè)車主要由履帶底盤、機身、司機室、吊機、升降平臺、調(diào)平機構、防水板支架、防水板托架等部分組成［1－4］，如圖 1 所示。

2 升降平臺調(diào)平機構

當隧道多功能作業(yè)車在帶坡度的地面上工作時，升降平臺也會隨著整機形成坡度，進而影響整機安全性。根據(jù)ANSI/SIA A92.6-2006標準的要求，升降平臺的坡度應小于5°。因此需要設計成一種能夠在升降平臺處于傾斜狀態(tài)時對升降平臺進行調(diào)平的結構。

圖2 升降平臺與調(diào)平機構連接示意圖

圖3 調(diào)平機構結構示意圖

為了使調(diào)平過程中升降平臺更平穩(wěn)、操作更便利，JGMZY10型隧道多功能作業(yè)車調(diào)平機構采用前推四連桿式調(diào)平方式。前推四連桿式調(diào)平機構由舉升臂、拉桿、油缸及各鉸點等零部件組成，舉升臂的3個鉸接點，一個固定在升降平臺底架上，一個與拉桿連接，一個與油缸上支點連接，油缸下支點及拉桿下支點固定在機身車架上，其結構如圖2～圖3所示。

2.1 數(shù)學模型的建立

圖4 調(diào)平機構數(shù)學模型

選升降平臺與車架的交點O為坐標系原點。X軸的正向朝左，Y軸的正向朝上。如圖4所示，圖中ABC為舉升臂的三個鉸點，繞A點作圓周運動，BD為拉桿，繞D點作圓周運動。CE為舉升油缸，繞E點作圓周運動（活塞既作圓周運動同時又作直線往復運動），G點為升降平臺質(zhì)心。

2.2 舉升調(diào)平機構的受力分析與載荷計算

圖5 調(diào)平機構桿組的拆分

此調(diào)平機構舉升油缸是主動件，整個機構除機架外，就是一個Ⅲ級有源桿組，不能再分，根據(jù)桿組理論，要對其進行分析必須知道內(nèi)點 A、B、C 初始近似值，而要得到內(nèi)點的近似值比較困難，如果把舉升角度α虛擬給出，把升降平臺看作主動件，根據(jù)桿組分析理論升降平臺舉升調(diào)平機構可拆分為如圖5基本桿組：升降機作為一個單構件，拉桿和舉升臂做為一個Ⅱ級桿組。如果只進行運動分，拆分為一個單構件和兩個Ⅱ級桿組非常簡單，但是進行受力就比較困難，因為C點的外力不能直接求出。如果對機構進行受力分析，把機構拆分為一個Ⅲ級有源桿組就非常簡單。因此，根據(jù)分析和求解方便的原則，在運動分析時，將調(diào)平機構拆分為一個單構件和兩個Ⅱ級桿組，受力分析時拆分為一個Ⅲ級有源桿組。本調(diào)平機構的使用，是在整機開始工作前調(diào)平，關注的重點不在于運動分析，因此，本文僅對調(diào)平機構做受力分析。

1）升降平臺受力分析（如圖6）：

－FAx（Ay-Oy）-FAy（Ax－Ox）=FGx（Gy-Oy）-FGy（Gx-Ox）。（3）

2）拉桿受力分析（如圖 7）：

3）舉升臂受力分析（如圖8）：

4）油缸受力分析（見圖 9）：

圖6 升降平臺受力分析

圖7 拉桿受力分析

圖8 舉升臂受力分析

圖9 油缸受力分析

將上述式（1）～（12）聯(lián)立，求解線性方程組就可以得到各鉸點的受力情況。

設計計算結果表明，受升降平臺以及機身空間布置的限制，在優(yōu)選了相關鉸點的情況下，仍需對升降平臺右側底架（圖4所示O點側）進行加固處理。

3 結語

通過四連桿調(diào)平機構舉升臂的舉升，來實現(xiàn)對隧道多功能作業(yè)車升降平臺的調(diào)平，這種方式結構簡單，操作容易。實踐證明，利用桿組法對調(diào)平機構進行受力分析進而指導設計是有效的。

［參考文獻］

［1］崔科宇，嚴斌，應力軍，等.隧道多功能作業(yè)車：中國，CN102410030［P］.2012-04-11.

［2］崔科宇，嚴斌，應力軍，等.隧道多功能作業(yè)車防水板支架：中國，CN201982114U［P］.2011-09-21.

［3］崔科宇，嚴斌，應力軍，等.隧道多功能作業(yè)車機身結構：中國，CN202016467U［P］.2011-10-26.

［4］崔科宇，嚴斌，應力軍，等.一種隧道多功能作業(yè)車升降平臺∶中國，CN202047824U［P］.2011-11-23.