根据起重机设计规范,结合某型高空作业平台结构特点,采用力矩法建立高空作业平台抗倾覆稳定性数学模型,并在3 种工况下对某一支腿布置方案稳定性进行分析计算,得出单、双人负载时高空作业平台稳定性系数范围,结果表明高空作业平台在其作业范围内可达到整体稳定。
1 组成:
某型高空作业平台总重约为 3 800 kg,上回转机构可绕底座旋转360°,整体三维模型,包括支腿、回转支承及车体、伸缩臂、飞臂和吊篮等部分。最大工作高度为 23 m,单人负载水平工作半径为 12 m,双人负载水平工作半径为 9 m。
2 工况分析:
工况1: 伸缩臂全伸,伸缩臂与飞臂中心线重合,伸缩臂与水平夹角α 在单人负载、双人负载时为 60° ~ 86°。
工况2: 伸缩臂与水平夹角保持不变,即双人负载α 为 66°,单人负载α 为 60°,飞臂与水平夹角β 在0 ~ α 之间变化。
工况3: 伸缩臂与水平夹角α 变化范围为双人负载为 0 ~ 66°,单人负载为 0 ~ 60°,飞臂保持水平。
对3 种工况进行力学分析,从而确定高空作业平台的抗倾覆性能。
1 模型的建立:
借鉴已有起重机整体抗倾覆稳定性的计算方法,采用力矩法分别求出稳定力矩和倾覆力矩。吊篮、负载及飞臂重量为倾覆载荷,伸缩臂自重分为 2 部分,一部分自重认为作用在伸缩臂根部 Gb ,可等效为稳定力矩;另一部分自重 Gh 作用在伸缩臂端部,等效为倾覆力矩。
2 抗倾覆稳定性模型求解
利用 Matlab 软件对工作范围曲线上稳定性系数K 进行分析计算,分别得出3 种工况下,支腿位于纵向距离l = 2 700 mm,横向距离B = 5 485mm 布置方案且臂架回转面在纵向距离l 位置情况下的稳定性系数K 与伸缩臂、飞臂与水平线夹角α、β 的关系曲线。
1)工况1 时,在双人负载和单人负载情况下,当α 在60° ~ 86°范围内变化时,稳定性系数K 随着 α 的增加而增加。
2)工况2 时,在双人负载和单人负载情况下,当β 分别在0 ~ 66°和 0 ~ 60°范围内变化时,稳定性系数K 随β 的增加而增加。
3)工况3 时,在双人负载和单人负载情况下,当α 分别在0 ~ 66°和 0 ~ 60°范围内变化时,稳定性系数K 随α 的增加而减小。
分析计算得出与工况对应的 K 值。可知此型号高空作业平台在极限工作状态抗倾覆稳定性系数K 大于1,由此可根据规范判定其达到整体抗倾覆稳定性。