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摘要：剪叉式液压升降机是一种应用广泛的液压升降装置，由于其结构简单、工作稳定、维护方便等优点，因此被广泛应用于车站、机场、厂房维护、设备安装以及大厅和户外设施的维修当中。近几年，随着建筑业的快速发展，剪叉式液压升降机的需求量也在迅速增加。但是，目前针对剪叉式液压升降机的理论分析没有一套完整的方法，尤其是其起升机构，这使得工程人员只能依靠经验去进行设计。大大限制了剪叉式液压升降机的进一步发展。
关键词：剪叉式液压升降机；剪叉臂；结构优化
1剪叉式液压升降机的结构特点
剪叉式液压升降机主要由操作平台、起升机构和底座三个部分组成。操作平台位于升降机的最上部，主要是为工作人员提供操作环境，并承受一定的载荷，四周一般都装有护栏，下部由臂架支撑。底座位于最下面，其整体结构包括支撑部分，主要有油箱，控制器、轮胎和支腿等部件。对于不同类型的升降机其底座也有不同的特点。对于固定式剪叉式液压升降机（如图1），其底部比较简单，只需安装一副导轨和槽钢。对于牵引式升降机（如图2），它主要依靠电力或者柴油机驱动，其底座装有柴油机或者驱动器等部件，底座下还装有四个轮子供移动使用；自行走式液压升降机的（如图3）底座主要装有电瓶和控制器等部件。起升机构主要是由剪叉臂组成，剪叉臂又分为内壁和外壁，它们通过销轴相链接，对应不同的起升高度可以选择不同的剪叉臂架数目。液压缸布置在升降机内侧，使结构更加紧凑合理。液压缸采用双作用单杆活塞式液压缸，通过该液压缸提供的推力实现升降机的正常工作。在断电或者动力消失的情况下，如果是上升过程，升降台能稳定的停在某处，不会突然下落，如果是下降过程也能够缓慢下降，不会造成冲击。
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下面以含有3组剪叉臂的升降机为例介绍其结构特点和升降原理。
图4为含3组剪叉臂的剪叉式液压升降机模型简化图，该机构含有3组剪叉臂和1个液压缸。从下往上依次定义为角度轴 1、双管和角度轴 2，每一个结构均由两根对称的剪叉臂组成，中间它们通过焊管连接。液压缸的一端与角度轴1相连，一端与角度2相连。角度轴1中的两根剪叉臂的一端与底座固结，另一端可以在滑道里往复移动。通过它的移动带动双管中的剪叉臂，进而带动角度轴2中的剪叉臂，实现升降机的上下移动。角度轴2中剪叉臂的一端是与操作平台固定连接的。
2结构设计
升降机主要由底盘、剪叉臂、工作台、驱动缸及液压系统组成。底座采用矩形框架结构，在其上部两侧分别焊接有滑动导轨和铰销轴支座，在其下面安装有行走车轮和转向装置，两端安装了用以保证机器工作稳定性的四个可伸缩支腿，它们共同组成了机器的底盘；工作台也采用矩形框架结构，在其上部焊装有护栏，下部两侧分别焊接了铰销轴支座和滑动导轨。内侧剪叉臂为由前后剪叉杆和横梁焊接成的矩形框架，外侧剪叉臂为单体结构，剪叉臂采用矩形截面的型钢，截面大小可根据承载要求确定，长度根据升降高度要求确定；同层内、外侧剪叉臂在中间转动联接成剪叉，异层剪叉臂两端分别铰接；两侧剪叉臂的上、下端分别与工作台和底座成转动和滑动连接；工作台的升降由液压缸驱动，液压缸通过 U 形连接架驱动剪叉臂，U形连接架的侧板端部同焊接在内侧剪叉臂上的横梁筋板用销轴转动连接，在横撑上开设的球窝与焊接在驱动缸活塞杆和缸底端部的钢球相配合，构成球铰，两者间实现了高约束的转动连接，能保证驱动缸在升降过程中始终处于垂直位置，使外载荷作用在驱动缸的纵轴线方向，消除了偏载，减小了驱动缸相对运动部件之间的磨损，延长了使用寿命。U 形连接架的长度根据驱动缸的最小安装长度确定，要保证球铰的配合深度不小于钢球直径的二分之一，以使驱动缸不脱离 U 形连接架。
3液压系统设计
用插装阀设计的升降机液压系统如图所示。.png)
系统采用蓄能器实现势能的回收和再利用；采用了两个并联的二级伸缩式单作用液压缸驱动剪叉臂和工作台的升降，采用二位三通阀控制液压缸的运动方向；采用机械连接保证两驱动液压缸实现同步运动；采用由限压式变量叶片泵和调速阀组成的容积- 节流调速回路控制驱动液压缸的运动速度；液压泵的输出压力由负载决定，溢流阀 4 是做系统安全阀用，泵的流量由液压缸的直径和最大运动速度要求确定，其余各液压元件的规格由其实际通过的流量和工作压力来确定。系统包括方向控制回路、速度控制回路、势能回收及再利用回路、压力保护回路，在紧急情况下，可实现工作台的快速下降。
4 实施方式
先将底座，内、外侧剪叉臂和工作台等结构件按设计要求组装成部件，再将行走车轮、转向装置和可伸缩底座支腿安装在底座下方，构成底盘；然后将底层剪叉臂的一侧和底座转动连接，另外一侧和底座滑动连接，再顺序安装其余各层剪叉臂，同层内、 外侧剪叉臂和在中心转动联接成剪叉，异层两端分别铰接，工作台和最上层剪叉臂的一侧转动连接，同另外一侧滑动连接；将按配合要求加工好的连接球头分别焊装在液压缸活塞杆及缸底端部的平面上，再将其分别装入 U 形连接架横撑上的球窝中，构成球铰；然后将驱连接架的侧板同上、下相邻内侧剪叉臂的横梁间的连接筋板用销轴转动连接；液压缸的进出油管采用高压橡胶软管并安装在矩形空心剪叉杆的内部；油箱用长、 宽尺寸较大，高度较小的结构型式，将其安装在底座下方，气囊式蓄能器垂直安装在底座上方的中部，先将液压泵安装在机架上，再将机架固定在底座上，泵的电动机直接固定在底座上，驱动电机与液压泵用连轴器连接；将按专门设计要求制造的插装阀块体用螺栓固定在底座上表面的中部，再用油管将油箱、插装阀块体、液压泵、蓄能器和上下驱动缸和按说明书附图所示的液压系统原理图所示的位置关系进行连接；液压泵的启动开关和阀组的电磁控制开关安装在工作台表面的边缘处，使工作人员可自行控制升降和工作位置。
5结语
根据剪叉式液压升降机的结构特点，建立了剪叉式液压升降机起升机构的数学模型。通过对升降机的分类，将其起升机构划分为了三种类型，即一油缸推一组剪叉臂；一油缸推两组剪叉臂；一油缸推三组剪叉臂。采用插装阀构成液压系统，提高液压系统效率、工效和抗污染能力，并解决了阀集成安装的问题；用蓄能器回收及再利用势能，降低了能耗。
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论文作者:鲁志操
论文发表刊物:《基层建设》2016年14期
论文发表时间:2016/11/2
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