2012年第三届系统科学，工程设计与制造信息化国际会议
电动剪叉式高空作业平台转向系统优化研究
作 者：潘国军，中国杭州，浙江传媒大学，185303952@qq.com
程珊珊，中国杭州，浙江海洋大学，785267465@qq.com
摘 要：转向系统是纯电动剪叉高空作业平台的重要组成部分，主要包括转向开关，动力单元，流量优先阀等部件。原有的结构中，流量控制通过流量优先阀，不仅成本高，而且效率低下。转向系统优化后，系统转变为闭环控制。转向能够自动复位，而且转向位置可精确控制的功能也得以实现，通过狭窄区域更加灵活，成本降低，效率提高。
关键词：高空作业平台；角度传感器；转向系统；闭环控制
研究介绍
高空作业平台是可以将工作地点提升到所需高度的一种设备。它的主要结构有三个部分。（1）基础部分，如梁，底盘，转向系统等；（2）工作平台，围栏等；（3）剪叉结构部分，即底盘组件和平台组件之间的链接部分。如图1所示，剪叉臂通过液压缸完成起重作业。由于纯电动高空作业平台可以自行推进，电动启动，操作简单，工作台面大，已广泛应用于机场，码头，货物运输物流中心，大型工厂等市政维护工作。
图1 高空作业平台 图2 转向系统结构
原有转向系统结构介绍
原有的转向系统结构主要由方向盘，连杆系统，驱动系统等组成。两个转向轮分别安装在车辆转向套筒的桁架上，两个方向盘由横杆链接，以使转向操作协调。转向液压缸一端安装在框架上，另一端安装在横梁上。如图2所示。
2.1原有转向系统工作原理
原有转向系统包含液压动力单元，液压缸，三位四通阀，流量优先阀，安全阀等主要部件。如图3所示，其工作原理为：工作人员在工作平台上打开主电源，操作转向按钮，接着电控单元通过总线接受转向信号，再发出两种信号：一个是泵电机控制信号，另一个是电磁控制信号。泵电机控制器收到泵电机的控制信号后，控制复合励磁电机旋转；另一个输出信号直接控制三位四通阀线圈，然后转向系统开始正常工作。这种转向系统的主要缺陷有：（1）高空作业平台通常使用相同的液压动力单元进行工作平台的升降和转向。平台的移动和升降通常需要三到四次转向。而且由于原有转向系统采用复合励磁电机，其转速难以调整，如图5所示。转向系统为了获取较小的流量需要增加流量优先阀，但流量优先阀的价格在600-1000元之间，成本高昂；（2）由于原有转向系统采用开关操作转向器，属于开环式。第一次使用时，需要弯腰确认方向盘的位置。正确转动方向盘则需 图3 转向系统液压示意图 图4系列励磁电机 要同时操作转向按钮来观察方向盘的位置。（3）开环控制的转向系统在车辆前进过程中，车辆易于倾覆。所以需要不断进行调整。单方向盘只能凭借感觉修正。所以在前进过程中需要不断修正，从而会消耗多余的能量。（4）开环控制的转向系统方向盘位置和行驶速度不是直接联系的。如果方向盘在最大转向位置或在高速运行，由于惯性，工作环境会相当危险。
提升转向系统
2.21 用串联电机取代复杂电机
直流系列励磁电机结构如图4所示。电磁转矩和磁通量与电枢电机成比例。
式中：T为扭矩，为电机常数，为单极通量，为电枢电流
励磁电机的绕阻和电枢缠绕在一起。因此是同一电流。当磁路不饱和时，可以认为和电枢电流成正比。
式中k为相称常数
把（2）式代入（1）式中，可计算出串联电机的电磁转矩
(3)式表明电枢电流和电磁转矩呈正比。励磁电机转速
式中U为电压，CE为电机常数，Ra为电枢绕阻电阻，Rf为电磁绕阻电阻
在T一定的条件下励磁电机的转速与电压呈正比，如图5所示。由于转向流提升流量1/4，所以要做的就是将电压降到正常电压的1/4，流量即可满足转向所需。泵电机控制容易实现，因此可以节省主要的转向系统流量优先阀的费用，节省成本。
2.22 改变转向系统的开关模式，使用能够输出具有复位功能的模拟信号方向盘，添加角度传感器转向系统
结构如图6所示。控制原理如图7所示。
图5直流电机机械特性图 图6 结构图 ECU首先检测是否有转向信号：（1）若不检测转向信号则检测是否有角度信号。若检测不到角度信号，ECU会同时输出泵电机信号和转向信号，泵电机控制器接受信号控制电机，转向信号传递到控制电磁阀，并最终控制转向缸直接移动减小角度直至减小到零，然后停止运动。（2）若检测转向信号，则ECU转换大小转向信号进入转向角，然后计算出角度与角度传感器进行比较。ECU计算输出泵电机信号和转向信号，直到两个角度差值在允许的范围内停止运动。改进的转向系统控制方向盘的旋转，同样时间内只要方向盘角度被标记，则方向盘在转动时会停在响应位置。同时方向盘由自动复位功能，由于改善转向系统增加角度传感器，可以对车辆速度和方向盘位置进行优化，在允许转角范围内，有允许前进或后退的最大速度，但是转向角度在一定角度的时候，其速度将会相应的减少，从而有效降低惯性带来的损害。
系统测试
3.1流量测试
使用电脑程序进行相应的调整，是泵电机控制器输出电压为正常电压的1/4。测试结果表明流量符合要求。
3.2转向性能测试
启动时，方向盘自动复位，车轮转动时方向盘旋转并保持不动。方向盘将保持转向角度，在手控方向盘复位时，转向车轮会自动复位。通过精度确认，当处理方向盘复位时，作业车直线行走10米，步行过程中能够修正方向，偏差小于0.5米，所以其精度高于95%。
结论
- 串联励磁电机取代了复合电机，取消了液压系统流量优先阀，节省了相当多一部分成本。
- 用复位电位器代替转动开关，增加角度传感器，使其操作简单。同时测试到车削精度达到95%以上，能够消耗能少的成本，进一步提高效率。
参考文献
[1] Pan Guo Jun, Chen Shan Shan. pure electric self-propelled aerial work platform steering system. Automation of manufacturing industry in march 2012. pp.102-105
[2] Zhu Bo. northern transport launched in two high-altitude vehicles, road construction machinery and construction mechanization, Dec 2009 . pp.58-62 27
[3] Wei Jiayi, Lv Chao. self-propelled aerial work platform built steering system design. Building Mechanization in Feb.2010.pp. 102-106
[4] closes. Forklift hydraulic steering system of forklift technology march 2004.pp.186-189
[5] Shu into proportional control of four wheel steering vehicle locomotion characteristics analysis of special purpose vehicle in march 2002.pp178-180
[6] JGT5100-1998 scissor type aerial working platform
国际汽车，动力与能源工程研讨会
基于Pro / E的液压升降机的设计与仿真剪刀式平台
作者：田红宇，张子怡
北京联合大学，北京朝外白家庄，北京100020
摘 要：剪叉式升降平台应用范围广泛。它主要由主平台，升降机构和底盘三部分组成。剪叉部分负责从低到高起重。液压缸布局多样。底盘移动方式有牵引，自走，助推器等。剪叉式升降机构的剪叉型号和液压缸布置是通过提升高度实现的。本文的研究对象是一个基于3D设计的3D软件Pro/E与8米剪叉式升降平台，其平台尺寸为1800times;900mm2。额定负载的功能使整个平台可以设置两个成对的剪叉式结构。该平台设计为折叠式，以节省更多的空间。升降平台采用液压驱动器，运行平稳稳定，精度要求相对较高。
关键词：升降平台，液压驱动，3D设计，Pro/E
绪论
剪叉式升降平台是垂直起重设备之一，可用于室内或室外，具有相当广阔的应用范围。它可应用于机械行业，自动生产线，地下室和物流配送线等领域。为了提升应用范围，剪叉式升降平台必须具有越来越高的载重能力，移动速度越来越快，速度越来越稳定，能够平稳启动和停止平台。
剪叉式升降机构是剪叉式升降平台的重要组成部分，它的力学特点将直接影响整个设备的性能。因此，设计平台最重要的问题是解决主要的结构维度。主要部件有剪叉部分，底盘，上平台，液压控制部件和驱动液压缸。
剪叉式升降平台有很多种类的建筑，但是主要部件典型的升降平台通常是上平台，剪叉式结构和底车。剪叉式结构和液压缸的位置甚至有不同的分类以此确定平台的提升高度。在本文中，我们给平台提升了8米的高度。 约1800times;900mm2 。上层平台将提供足够的空间和更大的空间，可以获得额定负载能力。底车有三种方式：拖动，自动运行和助力。 整个平台设计有一对剪叉机构，这两个部件对称地放在底部车上。每个剪刀机构有四个岗位 成对满足高度要求。
使用三维模拟软件Pro/E，机构设计与仿真剪叉升降平台的设备可以像上面所示的结构一样完成。整体组件的3D建模，模拟组装和机构模拟是通过该软件完成的。在这些模拟过程中，可以对组件之间的干扰进行检查。以下给出了该机制仿真的设计过程，其中有以下几个步骤，如图1[1]。
计划设计和参数确定
在此设计中，提出了一种自动运行的剪叉式升降平台，具有敏捷移动，稳定提升，运行方便，承载能力强等特点。
2.1主要参数确定
升降平台的主要参数如下。
bull; 额定载重500千克；
bull; 工作高度8米；
bull; 平台高度6.2米；
bull; 平台面积1800times;900mm2；
bull; 额定上升速度6-9米/分钟；
bull; 额定降落速度不超过6米/分钟。
下面分析移动速度。参见图2。平台的不同比较结果。当驱动液压缸速度为1米/分钟或5米/分钟时，已经给出了移动速度。如表1所示，我们可以得出结论：液压缸的移动速度越快，平台移动速度越快。
表1.平台速度比较
|
角度 |
20° |
30° |
剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料 资料编号：[140473]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word |
以上是毕业论文外文翻译，课题毕业论文、任务书、文献综述、开题报告、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
