液壓高空作業(yè)車有關(guān)安全的功能設(shè)計(jì)

液壓高空作業(yè)車的安全性一直是這種設(shè)備設(shè)計(jì)中要考慮的重要環(huán)節(jié)。船用液壓升降平臺(tái)（以下簡(jiǎn)稱平臺(tái)）是一種比較典型的高空作業(yè)設(shè)備。平臺(tái)的作用是將人員和設(shè)備從甲板送達(dá)近高的雷達(dá)頂部，從事檢修維護(hù)工作，因此該設(shè)備在工作時(shí)對(duì)保證人員的安全提出很高的要求。
        設(shè)備簡(jiǎn)介平臺(tái)由底座、轉(zhuǎn)臺(tái)、臂架和工作臺(tái)A部分組成。其工作原理如下：通過轉(zhuǎn)臺(tái)上的液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)，并嚙合固定在底座上的大齒輪產(chǎn)生回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來調(diào)整工作臺(tái)的方位。"通過連接在轉(zhuǎn)臺(tái)臂架內(nèi)的伸縮油缸的運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)多級(jí)臂架內(nèi)的機(jī)械聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)的伸縮來調(diào)整工作臺(tái)與底座的距離。通過變幅油缸的運(yùn)動(dòng)，使臂架與轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)平面的俯仰角發(fā)生變化。通過這種動(dòng)作的組合和協(xié)調(diào)來完成工作臺(tái)的空間定位。%通過下調(diào)平油缸和上調(diào)平油缸的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)。使工作臺(tái)在臂架俯仰時(shí)保持水平。
        問題分析和提出技術(shù)要求問題分析由于該平臺(tái)工作時(shí)負(fù)載人員和設(shè)備從所處的船甲板平面上升到近高的雷達(dá)天線罩中，工作范圍相當(dāng)大，而且平臺(tái)本身處在船體頂層甲板上，而該甲板距海平面就有高，加上工作臺(tái)距甲板的近高度，因此工作臺(tái)所載的人員和設(shè)備在距海平面"的高度工作，所以如何保證他們的安全是該設(shè)備非常主要的要求，也是液壓統(tǒng)設(shè)計(jì)中除滿足功能外需要考慮的主要問題。在設(shè)計(jì)中我們主要考慮個(gè)方面：當(dāng)液壓系統(tǒng)失效時(shí)的情況和液壓系統(tǒng)因停電或電氣等故障發(fā)生停車的情況。
        平臺(tái)正在工作時(shí)液壓系統(tǒng)可能出現(xiàn)的故障：首先從平臺(tái)液壓系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)來看，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜和管路眾多，其中有數(shù)根長達(dá)數(shù)十米的軟管。這些軟管及所配的接頭隨著工作臺(tái)的動(dòng)作不斷地運(yùn)動(dòng)和彎曲，因此系統(tǒng)管路破裂和泄漏是液壓系統(tǒng)失效的一種主要形式；其次系統(tǒng)閥件在運(yùn)行過程中失效，會(huì)造成系統(tǒng)運(yùn)行失效而被迫停車。
        電氣故障停車還有一種情況就是在液壓系統(tǒng)正常的情況下，由于液壓系統(tǒng)所屬的電氣系統(tǒng)失效（包括控制系統(tǒng)失效）造成系統(tǒng)突然被迫停車。更多的可能是在正常工作時(shí)發(fā)生突然停電的異常停車使人員滯留在高空。
        技術(shù)要求
        根據(jù)以上的分析，在設(shè)計(jì)中對(duì)平臺(tái)液壓系統(tǒng)針對(duì)性地提出了一些具體的技術(shù)要求。針對(duì)液壓系統(tǒng)失效的情況首先，在設(shè)計(jì)中液壓管路盡可能使用硬管，并保證軟管的配管要求，減少因系統(tǒng)管路破裂和泄漏造成液壓系統(tǒng)失效的可能性；其次，在系統(tǒng)運(yùn)行過程中失效時(shí)，作為液壓系統(tǒng)本身必須能可靠地保證高空作業(yè)人員所在的工作臺(tái)能穩(wěn)得住，下得來。必須保證如果發(fā)生液壓系統(tǒng)失效時(shí)，不能發(fā)生突然的臂架墜落，工作臺(tái)傾翻，危及工作臺(tái)上的人員和設(shè)備的安全。而且還要通過其它方法使工作臺(tái)能平穩(wěn)地回降到甲板上。針對(duì)電氣故障停車的情況針對(duì)由于電氣系統(tǒng)失效（包括控制系統(tǒng)失效）造成系統(tǒng)突然被迫停車，以及在正常工作時(shí)發(fā)生突然停電的停車，電器控制可考慮多余度控制，能源供應(yīng)可采用外接電源加自備動(dòng)力的方式。但由于必須考慮到成本的因素，我們?cè)谙到y(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)通過系統(tǒng)預(yù)置方案，在設(shè)備出現(xiàn)以上情況時(shí)液壓系統(tǒng)能通過簡(jiǎn)單的操作使在高空工作的人員及設(shè)備安全返回甲板。具體方案為了使平臺(tái)在液壓系統(tǒng)或管路因意外突然發(fā)生損壞時(shí)，保證工作臺(tái)不產(chǎn)生突然的臂架墜落或工作臺(tái)傾翻等危及人員設(shè)備安全的情況。我們?cè)O(shè)計(jì)時(shí)針對(duì)每一個(gè)系統(tǒng)的不同情況采取了不同的方案。同時(shí)對(duì)于在設(shè)備出現(xiàn)因突然停電等造成系統(tǒng)被迫停車，我們?cè)O(shè)計(jì)了應(yīng)急下放系統(tǒng)，通過簡(jiǎn)單的操作使滯留在高空的人員及設(shè)備安全返回甲板。調(diào)平鎖緊回路在調(diào)平系統(tǒng)中，主要是采取液壓回路中的鎖緊回路。我們?cè)谥С泄ぷ髋_(tái)保持其水平的上調(diào)平油缸的液壓油路中加入了一個(gè)疊加式液控單向閥，見圖!。這樣在工作過程中，只有上調(diào)平油缸有桿腔有油壓時(shí)才能打開油缸無桿腔出口處的單向閥使無桿腔的油能排出，這時(shí)上調(diào)平油缸才能回縮，工作臺(tái)才能向下擺。反之也是如此，只有當(dāng)上調(diào)平油缸無桿腔有壓力時(shí)才能打開有桿腔出口處的單向閥，使有桿腔的油能排出，使工作臺(tái)動(dòng)作。而在實(shí)際施工時(shí)這兩個(gè)液控單向閥是以疊加形式裝在油缸尾部，與油缸無其它管路連接，因此當(dāng)連接上調(diào)平油缸的系統(tǒng)軟硬管路因意外原因發(fā)生管路破損無油上供時(shí)，工作臺(tái)不會(huì)因管路突然破損使油缸中的油泄出造成突然回縮使工作臺(tái)傾翻，會(huì)保持原來的位置，只是失去自動(dòng)調(diào)平功能而已，不會(huì)產(chǎn)生重大事故。
        伸縮平衡回路在伸縮系統(tǒng)中，我們也采取了措施，主要是利用液壓回路中的平衡回路。在伸縮油缸的有桿腔和無桿腔的油路進(jìn)入口接上一個(gè)雙聯(lián)液控單向順序閥。其工作原理如下：液控單向順序閥的順序閥調(diào)整壓力應(yīng)稍大于最大工作壓力，實(shí)際調(diào)試中采取當(dāng)臂架處于上仰最大角度和下俯最大角度兩個(gè)位置加上最大試驗(yàn)負(fù)載，分別調(diào)節(jié)兩個(gè)閥中的順序閥的開啟壓力，使其壓力分別略大于臂架自縮和自伸的壓力，這樣只有當(dāng)(油路有壓力油時(shí)，并克服’閥中的順序閥的調(diào)定的開啟壓力時(shí)，伸縮缸有桿腔的油才能進(jìn)入’油口排出油缸，這時(shí)伸縮缸才能伸出活塞桿，臂架才能伸長，反之，只有在)油路有一定壓力的液壓油時(shí)，臂架才能回縮，而這兩只液控單向閥直接安裝在臂架伸縮油缸的缸體上，這樣當(dāng)該閥體下的管路因意外系統(tǒng)油路管路損壞時(shí)臂架依然能保持原有位置，而如果臂架上仰并伸出，工作臺(tái)處于高空狀態(tài)時(shí)，可由下面操作人員緩慢調(diào)低順序閥開啟壓力，這樣控制臂架回縮至全縮狀態(tài)。
        變幅平衡回路在變幅系統(tǒng)中，我們采取了類似伸縮系統(tǒng)中的措施，見圖變幅系統(tǒng)油路該系統(tǒng)的區(qū)別在于油缸在任何工況下只有自縮的傾向，因此只在變幅油缸的無桿腔油路進(jìn)入口接上一個(gè)液控單向順序閥，閥門開啟壓力控制口接在有桿腔。原理和調(diào)整原則同中所述。應(yīng)急下放系統(tǒng)為了保證平臺(tái)工作過程中，由于供電中斷或其它情況造成液壓系統(tǒng)停車時(shí)，正在高空工作的人員及設(shè)備能安全返回地面，我們?cè)谝簤合到y(tǒng)中設(shè)置了一個(gè)應(yīng)急下放系統(tǒng)，其基本原理見圖%。它主要是由個(gè)高壓截止閥組成，平時(shí)它們處于截止?fàn)顟B(tài)，保持系統(tǒng)的正常運(yùn)行。原理圖中下面油路除回油口外均與換向閥連接，換向閥的中位機(jī)構(gòu)均為型。當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，可視為不通。在發(fā)生液壓系統(tǒng)停車故障時(shí)：首先用手工操作打開號(hào)截止閥。這時(shí)利用臂架和工作臺(tái)自重產(chǎn)生的負(fù)載驅(qū)動(dòng)變幅油缸的無桿腔產(chǎn)生油壓。由于截止閥已導(dǎo)通，油壓直接驅(qū)動(dòng)伸縮油缸的活塞迫使伸縮油缸回縮使臂架縮回。縮回中利用啟閉截止閥來控制臂架縮回速度。然后等臂架全部縮回后關(guān)閉號(hào)截止閥，通過啟閉$號(hào)截止閥來控制變幅油缸單獨(dú)回縮，使臂架下擺直至工作臺(tái)完全下降到安全位置。這時(shí)全部關(guān)閉截止閥，系統(tǒng)又恢復(fù)到原來狀態(tài)，等系統(tǒng)修復(fù)或恢復(fù)供電時(shí)，重新啟動(dòng)液壓系統(tǒng)，平臺(tái)又可正常工作。
        在調(diào)平系統(tǒng)中：由于上調(diào)平油缸在高空支撐著工作臺(tái)，只是利用下調(diào)平油缸在臂架角度變化時(shí)伸縮產(chǎn)生的壓力油使其隨動(dòng)伸縮，保證工作臺(tái)隨時(shí)水平。在發(fā)生事故時(shí)反應(yīng)速度要求快、油路封閉可靠無內(nèi)泄漏，所以采取液控單向閥的形式。在伸縮系統(tǒng)中：首先在發(fā)生事故時(shí)，除滿足立即自動(dòng)鎖閉油路之外，然后還必須通過人工操作閥門使油缸回縮使在工作臺(tái)上的人員和設(shè)備下來。其次由于油缸比較大，對(duì)閥件的內(nèi)泄漏要求不是很高，因此在伸縮油缸的有桿腔和無桿腔的油路進(jìn)入口接上一個(gè)雙聯(lián)液控單向順序閥，同時(shí)安裝在油缸上的閥件處于在下面的工作人員可操作的位置。在變幅系統(tǒng)中：除了和伸縮系統(tǒng)相同的因素之外，由于變幅油缸始終處于受壓縮的狀態(tài)，因此在無桿腔設(shè)置類似油路。在以上設(shè)計(jì)的油路必須直接安裝在所控制的油缸上。