一种混合臂高空作业车的制作方法

本发明涉及一种高空作业车，具体是一种混合臂高空作业车，属于特种车辆技术领域。

背景技术：

随着我国经济的飞速发展，车辆交通流量的高速增加，城市内的立交桥、环城高架桥及穿山隧道、过江隧道或穿湖隧道的数量日益增多，车辆排出的大量尾气中的油污和高速通过的行驶车辆卷起的大量扬尘混合在一起最终附着在立交桥、高架桥和隧道的墙面、隔音屏及护栏上，日积月累就形成明显的污渍，污渍不仅会影响美观，而且会影响照明效果，严重的甚至影响驾驶员视线进而影响行车安全，通常需要对墙面、隔音屏及护栏进行定期清洗维护，清除污渍。

高空作业车是高空设备安装、维护、清洗的的特种车辆，与搭脚手架、梯子等传统的作业方式相比具有作业性能好、作业效率高、作业安全等优点，目前高空作业车按臂架类型通常分为三类：折叠臂式高空作业车、伸缩臂式高空作业车和由两级伸缩臂和曲臂组成的混合臂形式高空作业车。

现有的高空作业车还存在以下缺陷：

1. 折叠臂式高空作业车折叠臂臂架长度固定，不能实现回收尺寸较小的紧凑型产品，且在工作时仅靠臂架的角度变化到达工作目标，过程中存在下臂动作对上臂动作影响较大，不能迅速的到达目标作业点，作业效率低，折叠臂形式高空作业车下臂变幅缸还存在受力拉压变换的问题，影响油缸的可靠性及使用寿命；

2. 伸缩臂式高空作业车伸缩臂存在空间利用不足，跨越障碍能力差，作业时工作机构不能弥补倾翻力矩的缺点；

3. 普通混合臂结构也存在下臂动作对上臂动作影响较大的问题，同时由于普通混合臂式高空作业车臂架形式复杂，通常不能直接采用机械调平机构和液压联动调平机构，而是采用传感器+液压缸的调平机构，这种传统的混合臂调平形式成本较高；

4. 普通高空作业车一般机构型式为油缸直接驱动变幅缸变幅动作，臂架上方的弯矩作用在油缸上面，且油缸受弯矩的影响，受力变化较大，甚至会产生拉-压变换的情况。这种方式对油缸的强度、稳定性、局部的质量等要求较高，且运行中会对提高磨损、失稳、疲劳失效的危险性，同时较大的受力也增加了液压油缸的尺寸，影响整车的紧凑性。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供一种混合臂高空作业车，能够在有效减小作业时基础臂变幅油缸的受力、消除基础臂变幅油缸拉-压变换的恶劣工况、提高基础臂变幅油缸使用寿命的同时实现提高调平的灵活性和可靠性、降低生产成本。

为实现上述目的，本混合臂高空作业车包括汽车车体总成、连杆式基础臂、过渡连接臂、伸缩臂、工作平台调平装置和工作平台；

所述的汽车车体总成包括驾驶室、底盘、副车架和行走装置，副车架固定连接在底盘上；

所述的连杆式基础臂设置于驾驶室的后方，包括支撑立柱、基础臂架、基础臂连杆和基础臂变幅油缸；支撑立柱底端通过立柱回转支承机构与副车架连接，立柱回转支承机构包括回转支承驱动；基础臂架与基础臂连杆长度相同、且基础臂架平行设置于基础臂连杆的上方，基础臂架和基础臂连杆的一端分别铰接连接于支撑立柱、另一端铰接连接于所述的过渡连接臂，基础臂架、基础臂连杆、基础臂架与基础臂连杆在支撑立柱上的铰接点之间的虚拟连杆、基础臂架与基础臂连杆在过渡连接臂上的铰接点之间的虚拟连杆共同组成四连杆机构；基础臂变幅油缸一端铰接连接于支撑立柱、另一端铰接连接于基础臂架；

所述的伸缩臂对应连杆式基础臂的位置设置在连杆式基础臂的正上方，包括基础节臂、伸缩臂变幅油缸和至少一个伸缩节臂；基础节臂底端铰接连接于过渡连接臂的顶端，基础节臂内部设有伸缩节臂推移液压缸；伸缩臂变幅油缸一端铰接连接于过渡连接臂、另一端铰接连接于基础节臂，且伸缩臂变幅油缸与过渡连接臂的铰接点位于基础臂架与过渡连接臂铰接点的同侧、位于基础节臂与过渡连接臂铰接点的下方；伸缩节臂套装在基础节臂内；

所述的工作平台调平装置包括连杆式曲臂、托架、曲臂变幅油缸、一级调平液压缸和二级调平液压缸；

连杆式曲臂是中空的框架结构或箱型结构，中空的框架结构或箱型结构内部包括第一连接架、第一拉杆、第二拉杆和第二连接架；第一连接架上设有B、C、D、E四个铰接点，铰接点B、D、E围绕铰接点C设置于铰接点C的周围，连杆式曲臂整体通过铰接点C铰接连接于伸缩节臂的末节；第二连接架上设有F、G、H三个铰接点，铰接点F、H围绕铰接点G设置于铰接点G的周围；第一拉杆与第二拉杆长度相同，第一拉杆的一端通过铰接点B与第一连接架铰接连接、另一端通过铰接点F与第二连接架铰接连接，第二拉杆的一端通过铰接点D与第一连接架铰接连接、另一端通过铰接点H与第二连接架铰接连接，铰接点B、C、G、F共同围成第一个四连杆机构，铰接点C、D、H、G共同围成第二个四连杆机构，两个四连杆机构共用铰接点C和G整体构成双平行四连杆机构，且在左右方向上第一拉杆和第二拉杆平行错位设置，各铰接点的轴线均沿左右方向平行设置；

托架通过竖直设置的回转马达与第二连接架连接，回转马达的机体与第二连接架固定连接，回转马达的回转部件与托架固定连接；

曲臂变幅油缸一端与伸缩节臂的末节铰接连接、另一端与连杆式曲臂铰接连接；

一级调平液压缸一端与过渡连接臂铰接连接、另一端与基础节臂铰接连接；二级调平液压缸设置在伸缩节臂的末节的内部，二级调平液压缸一端通过铰接点A与伸缩节臂的末节铰接连接、另一端通过铰接点E与第一连接架铰接连接，铰接点E分别与铰接点B、铰接点D联动连接；一级调平液压缸和二级调平液压缸通过液压管路及控制阀组联动连接。

所述的工作平台的底端与托架固定连接。

作为本发明的优选方案，所述的支撑立柱设置在副车架的后部。

作为本发明的优选方案，所述的支撑立柱是向后倾斜设置的结构。

作为本发明的进一步改进方案，所述的过渡连接臂设置成梯形结构，铰接点均设置在梯形结构的两个腰部位置。

作为本发明的进一步改进方案，所述的基础臂架与支撑立柱的铰接位置、支撑立柱底端的回转支承机构上均设有角度传感器，角度传感器与控制装置电连接。

作为本发明的进一步改进方案，所述的基础臂架上对应基础节臂的位置、或基础节臂上对应基础臂架的位置设有承载座。

作为本发明的进一步改进方案，所述的汽车车体总成还包括辅助支撑腿，辅助支撑腿设置为四件，分别对称安装在副车架的四周，辅助支撑腿包括伸缩支撑液压缸和支撑底脚。

作为本发明的进一步改进方案，所述的控制装置包括重心控制回路，所述的伸缩支撑液压缸上设置压力传感器，压力传感器与控制装置电连接。

与现有技术相比，本混合臂高空作业车采用连杆式折叠臂+伸缩臂+曲臂的结构形式，可以充分利用驾驶室后面的空间，减小完全收纳后的外形尺寸小；由于采用四连杆结构的连杆式基础臂，因此可以有效减小作业时基础臂变幅油缸的受力，消除基础臂变幅油缸拉、压变换的恶劣工况，同时可以实现油缸尺寸的减小、提高基础臂变幅油缸的使用寿命；伸缩臂由于通过过渡连接臂设置在连杆式基础臂的正上方，因此在连杆式基础臂动作时伸缩臂会向相同的方向运动，便于判断和操作，目标定位能力较好，且具有较好的障碍跨越能力和多种方式接近目标作业点的能力；本混合臂高空作业车的工作平台调平装置采用机械连杆+液压联动调平的结构形式，与传统的传感器+液压缸调平的结构形式相比，能够提高调平可靠性、降低生产成本；由于采用双四连杆结构的连杆式曲臂，双四连杆结构在二级调平液压缸的带动下可以越过四连杆机构的死点并反方向展开，因此不存在死角，可以实现连杆式曲臂作大于180°的无死点旋转，进而实现增大连杆式曲臂的作业范围、提高调平的灵活性。

附图说明

图1是本发明正常行驶状态时的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是本发明半展开状态时的结构示意图；

图4是本发明完全展开状态时的结构示意图；

图5是本发明伸缩臂及工作平台调平装置的结构示意图；

图6是本发明工作平台调平装置翻折呈轴线与伸缩臂的轴线重合时的结构示意图；

图7是本发明工作平台调平装置完全展开状态时的结构示意图。

图中：1、汽车车体总成，11、底盘，12、副车架，13、辅助支撑腿，2、连杆式基础臂，21、支撑立柱，22、基础臂架，23、基础臂连杆，24、基础臂变幅油缸，3、过渡连接臂，4、伸缩臂，41、基础节臂，42、伸缩臂变幅油缸，43、伸缩节臂，5、工作平台调平装置，51、连杆式曲臂，511、第一连接架，512、第一拉杆，513、第二拉杆，514、第二连接架，52、托架，53、曲臂变幅油缸，54、一级调平液压缸，55、二级调平液压缸，6、工作平台。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1所示，本混合臂高空作业车包括汽车车体总成1、连杆式基础臂2、过渡连接臂3、伸缩臂4、工作平台调平装置5、工作平台6和控制装置（以下描述以驾驶室所在的方向为前方）。

所述的汽车车体总成1包括驾驶室、底盘11、副车架12和行走装置，副车架12固定连接在底盘11上。

所述的连杆式基础臂2设置于驾驶室的后方，包括支撑立柱21、基础臂架22、基础臂连杆23和基础臂变幅油缸24；支撑立柱21底端通过立柱回转支承机构与副车架12连接，立柱回转支承机构包括回转支承驱动，支撑立柱21可以通过立柱回转支承机构带动连杆式基础臂2沿回转支承机构旋转中心轴向360°旋转；基础臂架22与基础臂连杆23长度相同、且基础臂架22平行设置于基础臂连杆23的上方，基础臂架22和基础臂连杆23的一端分别铰接连接于支撑立柱21、另一端铰接连接于所述的过渡连接臂3，基础臂架22、基础臂连杆23、基础臂架22与基础臂连杆23在支撑立柱21上的铰接点之间的虚拟连杆、基础臂架22与基础臂连杆23在过渡连接臂3上的铰接点之间的虚拟连杆共同组成四连杆机构；基础臂变幅油缸24一端铰接连接于支撑立柱21、另一端铰接连接于基础臂架22，通过控制基础臂变幅油缸24的伸缩可以实现连杆式基础臂2的四连杆机构平移变形、进而实现连杆式基础臂2整体变幅。

如图2所示，所述的伸缩臂4对应连杆式基础臂2的位置设置在连杆式基础臂2的正上方，包括基础节臂41、伸缩臂变幅油缸42和至少一个伸缩节臂43；基础节臂41底端铰接连接于过渡连接臂3的顶端，基础节臂41内部设有伸缩节臂推移液压缸；伸缩臂变幅油缸42一端铰接连接于过渡连接臂3、另一端铰接连接于基础节臂41，且伸缩臂变幅油缸42与过渡连接臂3的铰接点位于基础臂架22与过渡连接臂3铰接点的同侧、位于基础节臂41与过渡连接臂3铰接点的下方；伸缩节臂43套装在基础节臂41内，通过控制伸缩节臂推移液压缸的伸缩可以实现伸缩节臂43在基础节臂41内的伸出或缩入。

如图5所示，所述的工作平台调平装置5包括连杆式曲臂51、托架52、曲臂变幅油缸53、一级调平液压缸54和二级调平液压缸55；

连杆式曲臂51是中空的框架结构或箱型结构，中空的框架结构或箱型结构内部包括第一连接架511、第一拉杆512、第二拉杆513和第二连接架514；第一连接架511上设有B、C、D、E四个铰接点，铰接点B、D、E围绕铰接点C设置于铰接点C的周围，连杆式曲臂51整体通过铰接点C铰接连接于伸缩节臂43的末节；第二连接架514上设有F、G、H三个铰接点，铰接点F、H围绕铰接点G设置于铰接点G的周围；第一拉杆512与第二拉杆513长度相同，第一拉杆512的一端通过铰接点B与第一连接架511铰接连接、另一端通过铰接点F与第二连接架514铰接连接，第二拉杆513的一端通过铰接点D与第一连接架511铰接连接、另一端通过铰接点H与第二连接架514铰接连接，铰接点B、C、G、F共同围成第一个四连杆机构，铰接点C、D、H、G共同围成第二个四连杆机构，两个四连杆机构共用铰接点C和G整体构成双平行四连杆机构，且在左右方向上第一拉杆512和第二拉杆513平行错位设置，各铰接点的轴线均沿左右方向平行设置；

托架52通过竖直设置的回转马达与第二连接架514连接，回转马达的机体与第二连接架514固定连接，回转马达的回转部件与托架52固定连接，通过控制回转马达的正转与反转可以实现托架52沿回转马达的回转轴旋转运动；

曲臂变幅油缸53一端与伸缩节臂43的末节铰接连接、另一端与连杆式曲臂51铰接连接，通过控制曲臂变幅油缸53的伸缩可以实现连杆式曲臂51的变幅；

一级调平液压缸54一端与过渡连接臂3铰接连接、另一端与基础节臂41铰接连接；二级调平液压缸55设置在伸缩节臂43的末节的内部，二级调平液压缸55一端通过铰接点A与伸缩节臂43的末节铰接连接、另一端通过铰接点E与第一连接架511铰接连接，铰接点E分别与铰接点B、铰接点D联动连接；一级调平液压缸54和二级调平液压缸55通过液压管路及控制阀组联动连接。

所述的工作平台6的底端与托架52固定连接。

本混合臂高空作业车在正常行车状态时，如图1所示，其基础臂变幅油缸24、伸缩臂变幅油缸42、伸缩节臂推移液压缸、曲臂变幅油缸53均处于缩入状态，即过渡连接臂3呈底端顶靠在副车架12上的竖直状态、伸缩臂4呈水平状态位于连杆式基础臂2的上方、连杆式曲臂51与托架52呈L形，此时第一连接架511的铰接点E位于铰接点B、C和D的下方，连杆式基础臂2、伸缩臂4和工作平台调平装置5处于完全收纳状态，不会影响正常行车。

在需要高空作业时，先将本混合臂高空作业车停靠在车道上适当位置，然后控制基础臂变幅油缸24伸出，连杆式基础臂2的四连杆机构动作使连杆式基础臂2举起至适当高度，如图3、图4所示，再根据需要控制伸缩臂变幅油缸42、伸缩节臂推移液压缸及曲臂变幅油缸53伸出使伸缩节臂43在变幅的同时自基础节臂41内伸出至适当距离，随着伸缩臂4的伸长即变幅，伸缩臂4延伸轴线相对水平面的夹角、连杆式曲臂51相对于与伸缩节臂43末节的角度、以及连杆式曲臂51的延伸轴线相对水平面的夹角均不断变化，伸缩臂4变幅的过程中一级调平液压缸54跟随伸缩臂4的变幅动作而伸出，同时二级调平液压缸55通过液压控制系统自适应跟随一级调平液压缸54的伸出而伸出使双四连杆机构变形使工作平台6相对于连杆式曲臂51的夹角不断变化、而相对于水平面的角度不变，实现工作平台6始终保持水平状态的自动调平。

以工作平台6位于伸缩臂4的后方为例，在伸缩臂4变幅的过程中二级调平液压缸55跟随一级调平液压缸54逐渐自适应调整的同时，如图5至图7所示，二级调平液压缸55可以沿铰接点A为旋转中心作小角度转动并伸缩，即二级调平液压缸55的活塞端伸出并通过铰接点E驱动第一连接架511以铰接点C 为旋转中心逆时针转动，同时第一连接架511通过铰接点B驱动第一拉杆512移动、通过铰接点D驱动第二拉杆513移动，接着第一拉杆512通过铰接点F、第二拉杆513通过铰接点H同时驱动第二连接架514以铰接点G为轴同步逆时针转动，此时第一拉杆512位于第二拉杆513的后方，二级调平液压缸55伸出至极限位置后再逐渐回缩，二级调平液压缸55伸出极限位置其铰接点E即位于四连杆机构的死点位置，即第一连接架511和第二连接架514转动的过程中第一拉杆512在二级调平液压缸55的带动下逐渐越过四连杆机构的死点并反方向展开实现连杆式曲臂51作大于180°的无死点旋转，连杆式曲臂51的轴线在伸缩臂4变幅的过程中逐渐与伸缩臂4的轴线重合形成如图6所示的状态，此时第一连接架511已越过四连杆机构的死点并位于第二拉杆513的上方，二级调平液压缸55继续缩入至设定位置时第一拉杆512在二级调平液压缸55的带动下逐渐反方向展开形成如图7所示的完全展开的极限状态。

所述的支撑立柱21可以设置在副车架12的前部，也可以设置在副车架12的后部，由于当支撑立柱21设置在副车架12的后部时，伸缩臂4经过渡连接臂3架设在连杆式基础臂2正上方时工作平台6可位于支撑立柱21后方的富裕空间内，工作平台6的放置空间可不受驾驶室的影响，因此优选后者，即，作为本发明的优选方案，所述的支撑立柱21设置在副车架12的后部。

所述的支撑立柱21可以是竖直设置，也可以是倾斜设置，由于倾斜设置的支撑立柱21可以相对增加连杆式基础臂2的整体长度、进而实现更大的工作范围，因此优选后者，即，作为本发明的优选方案，如图1所示，所述的支撑立柱21是向后倾斜设置的结构。

为了使过渡连接臂3在保证足够的支撑强度的前提下减小整体尺寸，作为本发明的进一步改进方案，所述的过渡连接臂3设置成梯形结构，铰接点均设置在梯形结构的两个腰部位置。

在连杆式基础臂2举升和回转的过程中，为了实现准确控制举升角度和回转角度，作为本发明的进一步改进方案，所述的基础臂架22与支撑立柱21的铰接位置、支撑立柱21底端的回转支承机构上均设有角度传感器，角度传感器与控制装置电连接。

在本混合臂高空作业车在正常行车状态时为了防止因伸缩臂4自重原因造成伸缩臂变幅油缸42始终处于负重受压状态，作为本发明的进一步改进方案，所述的基础臂架22上对应基础节臂41的位置、或基础节臂41上对应基础臂架22的位置设有承载座；正常行车状态时伸缩臂4可通过承载座搭接在基础臂架22上，进而实现保护伸缩臂变幅油缸42、防止其始终处于负重受压状态。

为了防止本混合臂高空作业车在高空作业过程中由于立柱回转支承机构旋转角度过大、伸缩节臂43伸出过长、工作平台调平装置5完全展开状态时造成整车重心偏移、车辆稳定性不足，作为本发明的改进方案，如图1、图3所示，所述的汽车车体总成1还包括辅助支撑腿13，辅助支撑腿13设置为四件，分别对称安装在副车架12的四周，辅助支撑腿13包括伸缩支撑液压缸和支撑底脚；本混合臂高空作业车在正常行驶状态时，伸缩支撑液压缸处于缩入状态，支撑底脚脱离地面，保证正常行驶，在高空作业前，控制伸缩支撑液压缸同步向下伸出使支撑底脚稳固支撑在地面上，实现本混合臂高空作业车在定点作业时车辆的稳定性。

为了进一步增大本混合臂高空作业车在洗刷作业时的车辆稳定性，防止车辆倾翻，作为本发明的进一步改进方案，所述的控制装置包括重心控制回路，所述的伸缩支撑液压缸上设置压力传感器，压力传感器与控制装置电连接；当车辆重心偏移至一侧时，此侧的伸缩支撑液压缸的压力传感器反馈压力值达到设定值时，控制阀开启，液压泵给此侧的伸缩支撑液压缸泵压至设定值抵抗重心偏移；同时另一侧的伸缩支撑液压缸的压力传感器反馈压力值小于设定压力值，控制阀开启，另一侧的伸缩支撑液压缸卸载至设定值；当重心再度变化时，重心控制回路根据压力传感器的反馈重新调整伸缩支撑液压缸的压力，实现智能控制。

本混合臂高空作业车采用连杆式折叠臂+伸缩臂+曲臂的结构形式，可以充分利用驾驶室后面的空间，减小完全收纳后的外形尺寸小；由于采用四连杆结构的连杆式基础臂2，因此可以有效减小作业时基础臂变幅油缸24的受力，消除基础臂变幅油缸24拉、压变换的恶劣工况，同时可以实现油缸尺寸的减小、提高基础臂变幅油缸24的使用寿命；伸缩臂4由于通过过渡连接臂3设置在连杆式基础臂2的正上方，因此在连杆式基础臂2动作时伸缩臂4会向相同的方向运动，便于判断和操作，目标定位能力较好，且具有较好的障碍跨越能力和多种方式接近目标作业点的能力；本混合臂高空作业车的工作平台调平装置5采用机械连杆+液压联动调平的结构形式，与传统的传感器+液压缸调平的结构形式相比，能够提高调平可靠性、降低生产成本；由于采用双四连杆结构的连杆式曲臂51，双四连杆结构在二级调平液压缸55的带动下可以越过四连杆机构的死点并反方向展开，因此不存在死角，可以实现连杆式曲臂51作大于180°的无死点旋转，进而实现增大连杆式曲臂51的作业范围、提高调平的灵活性。