液压动力合页连杆式快速升降云梯车

1.一种液压动力合页连杆式快速升降云梯车，该升降云梯车由汽车底盘、机座、升降机构、工作平台和伸缩云梯构成，其特征在于，所述升降机构(4)安装在所述汽车底盘(7)中部的机座(15)上，升降机构(4)的上方设置所述工作平台(3)，工作平台(3)内安装所述伸缩云梯(2)，伸缩云梯(2)前端设置工作斗(1)，后端设置云梯动力箱(20)，工作平台(3)下方设置移动配重块(11)；其中，所述升降机构(4)为液压动力合页连杆式结构，该结构包括升降外固定框、垂直油缸和升降丝杠装置的。
2.根据权利要求1所述的快速升降云梯车，其特征在于，所述升降机构(4)采用3级提升的方式，每一级升降机构(4)由升降外固定框(42)、垂直油缸(26)和升降丝杠装置(43)组成，3级升降机构(4)采用串联方式，通过每一级升降机构(4)的依次展开，将工作平台(3)提升到高空。
3.根据权利要求1所述的快速升降云梯车，其特征在于，所述升降机构(4)还包括一套钢缆系统，包括固定钢丝缆绳(5)、地面固定锚(51)和牵引电机(52)，固定钢丝缆绳(5)从汽车底盘(7)底部的牵引电机(52)一直拉到工作平台(3)的底部，再返回地面，固定在分布于汽车底盘(7)周围一定距离的地面固定锚(51)上，通过牵引电机(52)为钢丝缆绳(5)提供牵引力，进一步稳定升降云梯车在高空作业时的状态。
4.根据权利要求1所述的快速升降云梯车，其特征在于，所述伸缩云梯(2)包括云梯伸缩机构(10)、移动配重块(11)和支撑机构，所述伸缩云梯(2)为多节梯子套接，云梯伸缩机构(10)为所述液压动力合页连杆式机构，伸缩云梯(2)利用云梯伸缩机构(10)逐节展开；支撑机构由提升缆绳(21)和支撑杆(22)组成，用于改变伸缩云梯(2)抬升的角度，通过工作平台(3)下方设置的移动配重块(11)来达到平衡，使处于伸缩云梯(2)前端的工作斗(1)提升不同高度的工作位置。
5.根据权利要求4所述的快速升降云梯车，其特征在于，所述伸缩云梯(2)包括滑梯轨道(38)和滑梯轨道车(39)，其中，滑梯轨道(38)平行设置于伸缩云梯(2)的内侧，所述滑梯轨道车(39)在所述滑梯轨道(38)上滑动，为工作斗(1)提供运输通道。
6.根据权利要求1所述的快速升降云梯车，其特征在于，所述合页连杆结构由多个连杆(27)采用铰接结构而成；所述垂直油缸(26)分别与连杆(27)铰接；
所述升降丝杠装置包括正反丝杆(16)，在所述机座(15)上方横向安装，所述正反丝杆(16)两端分别设置具有内螺纹的左右绞耳座(18)，所述绞耳座(18)在正反丝杆(16)作用下沿正反丝杆(16)往复移动；
在所述合页连杆机构上方设置承力板(29)，所述承力板(29)下方设置滑轨(30)，所述承力板(29)具有位于中间的固定绞耳座(37)和两端的两个滑动绞耳座(36)，所述两个滑动绞耳座(36)可以在承力板(29)和滑轨(30)之间滑动；
所述合页连杆机构最上方的连杆分别与固定绞耳座(37)和2个滑动支撑座(36)形成
3个铰接点；所述承重座(17)、左右绞耳座(18)、左右垂直油缸的铰耳座(35)分别和连杆铰接。
7.根据权利要求1所述的快速升降云梯车，其特征在于，所述正反丝杆(16)的驱动装置由液压马达(32)、丝杆驱动主动轮(33)和丝杆驱动被动轮(34)组成，其中，丝杆驱动主动轮(33)和丝杆驱动被动轮(34)相啮合，液压马达(32)通过丝杆驱动主动轮(33)驱动丝杆驱动被动轮(34)，进而驱动正反丝杆(16)旋转。
8.根据权利要求1所述的快速升降云梯车，其特征在于，在工作平台的4个边设置4套升降机构(4)，通过液压马达(34)同步驱动4套升降机构(4)的正反丝杆(16)，使4套升降机构(4)同步提升和下降。
9.根据权利要求1所述的快速升降云梯车，其特征在于，所述升降机构(4)构成的框架结构内设置电梯(24)，在电梯(24)的一个侧面设置电梯开合门(19)；在电梯(24)和框架结构之间的空间内，安装电源控制管带接头(44)、液压油管带接头(45)、激光准垂仪传感器(46)和水炮管带接头(47)。

液压动力合页连杆式快速升降云梯车\n技术领域\n[0001] 本发明涉及消防救援使用的云梯车，尤其是涉及利用液压动力和合页连杆式机械装置的快速升降云梯车。\n背景技术\n[0002] 消防云梯车一般采用液压动力伸缩云梯，使操作平台升降。该设备操作控制方便，工作可靠，目前绝大多数消防云梯车均采取这种设备。虽然单纯使用液压动力的升降云梯车具有上述优点，但其结构复杂，提升速度慢。升降云梯车包括：云梯、液压缸、活塞、密封装置、传动装置等；控制系统有：压力传感器、温度传感器、位置传感器以及计算机系统等构成完整的升降云梯车系统。由于液压装置本身机械结构的限制，特别是大尺寸的液压缸不但加工复杂，造价昂贵，在消防车上安装也受到空间的诸多限制，因此，目前单纯使用液压动力提升云梯的的升降云梯车，其云梯高度多在20-30米，再加上水柱的高度，普通的消防车一般仅能提供40-50米高度以下的灭火工作，仅仅能达到10多层楼房的高度。随着城市规模的发展，楼层愈来愈高，40-50层的楼房的消防救火，利用目前的消防车不能满足要求，高层楼房失火由于水柱达不大高度而贻误救援工作的报道比比皆是。\n[0003] 同时，目前的升降云梯车云梯的升降动作单纯依靠液压动力，液压缸伸展动作比较慢，而且云梯的结构是一节一节的依次展开，展开的速度较慢，不利于使用平台快速升到高层楼层，贻误最佳救援时间。\n发明内容\n[0004] 本发明的目的在于克服单纯液压动力的升降云梯车的固有缺陷，提出一种采用液压动力，同时利用机械杠杆作用原理，配合先进的电子控制系统，将液压动力和合页连杆式机械装置有机结合，实现一种结构简单，升降力大，提升快、效率高，大大提升云梯展开高度的快速升降云梯车。\n[0005] 为实现本发明的目的，提出一种液压动力合页连杆式快速升降云梯车，该升降云梯车由汽车底盘、机座、升降机构、工作平台和伸缩云梯构成，所述升降机构4安装在所述汽车底盘7中部的机座15上，升降机构4的上方设置所述工作平台3，工作平台3内安装所述伸缩云梯2，伸缩云梯2前端设置工作斗1，后端设置云梯动力箱20，工作平台3下方设置移动配重块11；其中，所述升降机构4均为一种液压动力合页连杆式结构，包括升降外固定框、辅助升降油缸和升降丝杠装置。\n[0006] 所述升降机构4采用3级提升的方式，每一级升降机构4由升降外固定框42、垂直油缸26和升降丝杠装置43组成，3级升降机构4采用串联方式，通过每一级升降机构4的依次展开，将工作平台3提升到高空。\n[0007] 所述升降机构4增加一套钢缆系统，包括固定钢丝缆绳5、地面固定锚51和牵引电机52，固定钢丝缆绳5从汽车底盘7底部的牵引电机52一直拉到工作平台3的底部，再返回地面，固定在分布于汽车底盘7周围一定距离的地面固定锚51上，通过牵引电机52为钢丝缆绳5提供牵引力，进一步稳定升降云梯车在高空作业时的状态。\n[0008] 所述伸缩云梯2包括云梯伸缩机构10、移动配重块11和支撑机构，所述伸缩云梯\n2为多节梯子套接，云梯伸缩机构10为合页连杆式机构，伸缩云梯2利用云梯伸缩机构10逐节展开；支撑机构由提升缆绳21和支撑杆22组成，可以改变伸缩云梯2抬升的角度，通过工作平台3下方设置的移动配重块11来达到平衡，使处于伸缩云梯2前端的工作斗1进一步达到不同高度的工作位置。\n[0009] 所述伸缩云梯2包括滑梯轨道38和滑梯轨道车39，其中，滑梯轨道38平行设置于伸缩云梯2的内侧，所述滑梯轨道车39在所述滑梯轨道38上滑动，为工作斗1提供运输通道。\n[0010] 所述合页连杆结构由多个连杆27采用铰接结构而成；所述垂直油缸26分别与连杆27铰接；\n[0011] 所述升降丝杠装置包括正反丝杆16，在所述机座15上方横向安装，所述正反丝杆\n16两端分别设置具有内螺纹的左右绞耳座18，所述绞耳座18在正反丝杆16作用下沿正反丝杆16往复移动；\n[0012] 在所述合页连杆机构上方设置承力板29，所述承力板29下方设置滑轨30，所述承力板29具有位于中间的固定绞耳座37和两端的两个滑动绞耳座36，所述两个滑动绞耳座\n36可以在承力板29和滑轨30之间滑动；\n[0013] 所述合页连杆机构最上方的连杆分别与固定绞耳座37和2个滑动支撑座36形成\n3个铰接点；所述承重座17、左右绞耳座18、左右垂直油缸的铰耳座35分别和连杆铰接。\n[0014] 所述正反丝杆16的驱动装置由液压马达32、丝杆驱动主动轮33和丝杆驱动被动轮34组成，其中，丝杆驱动主动轮33和丝杆驱动被动轮34相啮合，液压马达32通过丝杆驱动主动轮33驱动丝杆驱动被动轮34，进而驱动正反丝杆16旋转。\n[0015] 在工作平台的4个边设置4套升降机构4，通过液压马达34同步驱动4套升降机构4的正反丝杆16)使4套升降机构4同步提升和下降。\n[0016] 所述升降机构4构成的框架结构内设置电梯24，在电梯24的一个侧面设置电梯开合门19；在电梯24和框架结构之间的空间内，安装电源控制管带接头44、液压油管带接头\n45、激光准垂仪传感器46和水炮管带接头47。\n[0017] 本设计的液压动力合页连杆式快速升降云梯车，升降高度可按照实际需要设定制作，可提供高达60-100米的高空救援作业的工作平台，工作平台相当于20-40层楼的高度，云梯臂前端连接消防水炮，再加上水柱的高度，可对80-120米以上高度的建筑物进行灭火。可以达到30-50层楼的高度，基本满足大多数高层楼房的救火要求；本设计还具有快速垂直升降的特点，整个上升过程在几十秒内即可完成；在云梯顶端的工作斗配置的救生吊篮和滑梯可以快速转移消防队员和受困人员。\n附图说明\n[0018] 图1是快速升降云梯车的整体结构图；\n[0019] 图2显示快速升降云梯车工作平台处于升起状态；\n[0020] 图3显示了云梯的展开的各种状态；\n[0021] 图4显示云梯的机械结构；\n[0022] 图5显示快速升降云梯车的液压动力和合页连杆式机械结构；\n[0023] 图6显示合页连杆式机械的布置方式。\n[0024] 图中\n[0025] 1 工作斗 13 油管带盘\n[0026] 2 伸缩云梯 14 灭火水箱\n[0027] 21 提升缆绳 15 机座\n[0028] 22 支撑杆 16 正反丝杠\n[0029] 23 云梯动力箱 17 承重座\n[0030] 3 旋转工作平台 18 绞耳座\n[0031] 4 升降机构 19 电梯开合门\n[0032] 41 合页连杆机构 20 云梯动力箱\n[0033] 42 升降外固定框 24 电梯\n[0034] 43 升降丝杠装置 25 从动伞齿轮\n[0035] 44 电源控制管带接头 26 垂直油缸\n[0036] 45 液压油管带接头 27 连杆\n[0037] 46 激光准垂仪传感器 28 铰接点\n[0038] 47 水炮管带接头 29 承力板\n[0039] 5 固定钢丝缆绳 30 滑轨\n[0040] 51 地面固定锚 31 轴承\n[0041] 52 牵引电机 32 主动伞齿轮\n[0042] 6 支脚 33 行星减速机\n[0043] 7 汽车底盘 34 液压马达\n[0044] 8 灭火水管带盘 35 绞耳座\n[0045] 9 灭火泡沫管带盘 36 绞耳座\n[0046] 10 云梯伸缩机构 37 绞耳座\n[0047] 11 移动配重块 38 滑梯轨道\n[0048] 12 电缆带盘 39 滑梯轨道车\n具体实施方式\n[0049] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进一步详细说明。\n[0050] 本发明升降云梯车由运输汽车底盘、升降装置和电子控制系统四部分组成。其中，运输汽车底盘采用长度为12米的运输车辆底盘改装而成；升降装置包括液压动力部分和机械传动部分，液压动力部分由升降丝杠、多个高压油缸和液压马达构成；机械传动部分为合页连杆结构，特点是合页连杆结构的各个连杆之间采用铰接结构；电子自动控制系统由水平控制系统、重心偏移控制系统和升降控制系统组成。\n[0051] 图1是的升降云梯车的整体结构图；显示云梯车处于停放状态，此时升降机构4处于回收状态。汽车底盘7一般采用10-12米长的重型卡车，汽车发动机为整个升降云梯车提供动力，特别是液压动力。车厢内配置灭火水管带盘8、灭火泡沫管带盘9、电缆带盘12、油管带盘13和灭火水箱14等消防救火常规设备；汽车底盘7底部4个角共设置4个支脚\n6，提升云梯时，采用机械或液压装置展开支脚6，为升降云梯车提供更稳定的基础。\n[0052] 升降机构4安装在汽车底盘7中部，升降机构4的上方设置旋转工作平台3，工作平台3内安装伸缩云梯2，伸缩云梯2前端为工作斗1，后端为云梯动力箱20，工作平台3下方设置移动配重块11。\n[0053] 图2显示快速升降云梯车工作平台处于升起状态；工作平台3通过升降机构4的展开提升到高空，本实施例的升降机构4采用三级提升的方式，由三个合页连杆机构41串联而成，三个合页连杆机构41均为一种使用液压动力的合页连杆式结构，其中，每一级合页连杆机构41包括升降外固定框42、垂直油缸26和升降丝杠装置43；三级升降机构4一级一级串联设置，通过升降机构的依次展开，将工作平台3提升到高空。\n[0054] 为了保持升降云梯车的稳定，除了利用4个展开的支脚6外，本发明还提供了一套钢缆系统，包括固定钢丝缆绳5、地面固定锚51和牵引电机52，固定钢丝缆绳5从汽车底盘\n7底部的牵引电机52一直拉到工作平台3的底部，再返回地面，固定在分布于汽车底盘7周围一定距离的地面固定锚51上，通过牵引电机52为钢丝缆绳5提供牵引力，进一步稳定升降云梯车在高空作业时的状态。\n[0055] 工作平台3下方设置电梯24，位于升降外固定框42围成的空间内，为处于高空的工作平台3提供人员和设备的运输通道。\n[0056] 图3显示了云梯的展开状态；汽车底盘7上的升降机构4展开，工作平台3被提升到高空，伸缩云梯2安装在旋转工作平台3上，随着工作平台3提升到高空；然后，伸缩云梯\n2利用云梯伸缩机构10将多级伸缩梯一节一节伸展开，伸缩云梯2还具有由提升缆绳21和支撑杆22组成的支撑机构，可以改变伸缩云梯2抬升的角度，使处于伸缩云梯2前端的工作斗1进一步达到不同高度的工作位置；同时，通过工作平台3下方设置的移动配重块11来达到平衡。\n[0057] 图4显示云梯的机械结构；同时也显示了汽车底盘7安装的支脚6伸展开的状态。\n伸缩云梯2为多节伸缩梯套接，云梯伸缩机构10为合页连杆式机构，伸缩云梯2利用云梯伸缩机构10逐节展开，将工作斗1提升到高空；同时，节伸缩梯内侧设置两道平行的滑梯轨道38，供滑梯轨道车39在其上滑动，为工作斗1提供运输通道。\n[0058] 图5显示本快速升降云梯车使用的液压动力和合页连杆式机械结构；如图所示，该快速升降云梯车的机械传动结构固定在机座15上，液压传动部分的垂直油缸26由3个高压油缸构成，分别处于合页连杆结构的两端和中间；合页连杆结构由多个连杆27之间采用铰接结构组成。机座15上方横向安装有升降丝杠装置的正反丝杠16，正反丝杠16两端分别设置具有内螺纹的绞耳座18，机座15的中心点设置承重座17，正反丝杠16一端安装从动伞齿轮25，与主动伞齿轮32啮合，液压马达34通过行星减速机33驱动主动伞齿轮32、从动伞齿轮25，带动正反丝杠16转动，绞耳座18在正反丝杠16的驱动下，同步向机座15的中心或两端移动。\n[0059] 在合页连杆机构上方设置承力板29，承力板29的下方设置滑轨30，工作平台3设置在承力板29上；承力板29由位于最上方的3个铰接点28支撑，在该3个铰接点中，中间的铰接点28是绞耳座37的铰接点，相对承力板29固定，两端的铰接点28分别是左右两个滑动绞耳座36的铰接点，两个滑动绞耳座36通过轴承31在承力板29和滑轨30之间滑动。\n[0060] 根据本实用新型，在合页连杆机构的全部连杆铰接点28中，有9个关键点，分别为处于连杆机构下方中间的两个点A、B，位于连杆机构左边下方的两个点C、D，位于右边下方的两个点C’、D’和承力板29的3个支撑铰接点28；其中，B点在机座15中心的承重座17上，为固定点，A点和中间垂直油缸26铰接，D、D’点分别为左右绞耳座18的铰接点，C、C’分别为左右垂直油缸26的铰接座35的铰接点。\n[0061] 图6显示合页连杆式机械布置方式。在提升工作平台的4个边分别设置一套合页连杆式提升机械，形成4边形框架结构。对于本实施例采用的3级提升机构，上一级提升机构套接下一级提升机构中，形成如图5所示的结构安排。每一级的框架结构在控制机构的驱动下同步升起和落下，3级结构根据从里到外的顺序依次展开。\n[0062] 框架结构内设置电梯24，电梯开合门19设置在电梯的一个侧面；在电梯24和框架结构之间的空间内，安装电源控制管带接头44、液压油管带接头45、激光准垂仪传感器\n46和水炮管带接头47。\n[0063] 工作状态：打开快速升降云梯车的液压系统，液压油迅速进入3个垂直油缸26和液压马达34，在9个铰接点中，B点固定不动，液压马达34驱动正反丝杆16，左右绞耳座18分别在正反丝杆16的推动下，带动D和D’点向机座15的中心移动，在3个垂直油缸26的作用下，C点和C’点在向中心移动的同时，同A点一起分别在垂直方向向上移动；上述铰接点的运动，使合页连杆27之间的夹角发生变化，分析其中一个由连杆27组成的菱形四边形，在初始状态(尚未提升)时，上下两个夹角大于90°，左右两个夹角由小于90°，上下两个夹角由大于90°逐渐变小，左右两个夹角逐渐变大，推动承力板29上升。\n[0064] 从支撑承力板29的3个铰接点28的状态分析，由于连杆之间角度的变化，中间的铰接点28相对承力板29固定，两端的铰接点28分别从承力板29的两端向中心移动，铰接点28受到的推力由大到小逐步变化，同时，铰接点28向上移动的速度又由慢到快逐步加快，将固定在承力板29上面的工作平台提升到需要的高度。\n[0065] 云梯的云梯伸缩机构10采用相同的结构展开，考虑到仅仅承担工作斗1和工作人员的重量，负荷相对较轻，只采用一套上述合页连杆式提升机械即可满足需要。\n[0066] 本快速升降云梯车的液压动力装置，可以采用如320kg/cm2的高压齿轮油泵，油缸的活塞直径10cm，活塞杆推力为25吨，12个油缸可升降上百吨吨重物，可轻松升降5-10吨的物品；\n[0067] 根据云梯车的负荷确定在一套合页连杆式机械中使用的垂直油缸26个数，例如，可以分别在每级升降机构中设置2个、4个或更多的垂直油缸26。\n[0068] 工作平台下方采用旋转机构，可旋转几乎360度，云梯上携带工作斗，工作斗可载荷500公斤，可让3-5名消防员同时在高空的斗中工作。从车辆展开到工作斗运至高空，少于3分钟的时间。\n[0069] 工作斗最前端可安装高强度照明灯和担架，工作斗两边的空间都可以加以利用，左边安装水炮灭火的同时右边还可以安装手提式排烟机为火场吹散有毒浓烟。\n[0070] 除了消防泵、水炮外，该车车头前还配置5吨牵引力量的绞盘，车尾配备了照明设备，探照灯在尾部升起后，可以照亮周边数十米范围。\n[0071] 本系统电子控制系统大量采用了各种先进的传感器技术、伺服控制技术和软件控制特殊算法，对整个系统电子自动控制，确保系统使用的方便安全。\n[0072] 操作人员只需发出控制指令，由电子控制系统按照程序精确完成。\n[0073] 电子自动控制系统由以下几个部分组成：\n[0074] (1)水平伺服控制：\n[0075] 使用液压支撑臂，在工作的时候起到支撑的作用。使用时根据水平仪调整到各方向完全水平状态。由基座水平控制系统和平台水平控制系统两个独立的系统组成：\n[0076] (a)基座水平控制系统：\n[0077] 有三种状态：\n[0078] ★支撑机架收起状态：\n[0079] 整个系统停放时的状态，基座水平控制系统处于关闭状态；\n[0080] ★支撑机架收放运动状态：\n[0081] 此时机架处于运动过程中，基座水平控制系统处于待机状态，等待支撑机架到位信号，方开始工作；\n[0082] ★基座水平系统自动状态：\n[0083] 在支撑机架伸展到位后，四个支撑脚着地，水平控制系统开始工作，通过传感器检测基座的水平参数，控制执行机构(液压泵)，动态控制调整整个基座水平，使得整个基座处于水平状态；\n[0084] (b)平台水平控制系统：\n[0085] 有两种状态：\n[0086] ★待机状态：\n[0087] 当升降平台处于收起、上升和下降时的状态；\n[0088] ★自动控制状态：\n[0089] 当上升到位后，平台水平控制系统开始工作；通过传感器检测平台的水平参数，控制执行机构(液压泵)，动态控制调整整个平台水平，使得整个平台处于水平状态；\n[0090] 工作斗还设计有电脑稳定装置，由于工作斗离地50-60米，上面人员的走动都会给整个云梯带来相当大的震动，另外风力吹动云梯也会造成晃动，采用电脑稳定装置以保持工作斗内的平衡。\n[0091] (2)偏移伺服控制：\n[0092] 当平台上升到位后，使用激光准直装置，检测平台与基座的偏移误差，实时控制四根斜拉钢丝绳的牵引力度，动态调整工作平台与基座的相对位置，保持平台重心与基座的重心的重合，维持平台的垂直平稳性。\n[0093] (3)升降伺服电子控制系统：\n[0094] 通过传感器实时检测斜拉钢丝绳的牵引力度，根据激光检测控制系统的偏移指令，升降伺服电子控制系统动态调整牵引力度，纠偏平台与基座的偏移差值，保持平台的重心与基座重心的良好重合。\n[0095] 整个电子控制装置配备操遥控器，操作员在距离车体50米范围内的遥控操作云梯和工作斗。\n[0096] 所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。