高空作业车配重确定方法及确定装置与流程

本发明涉及高空作业车配重技术，尤其涉及一种高空作业车配重确定方法及确定装置。

背景技术：

高空作业车的稳定性对于整车来说十分重要。而配重是保证高空作业车稳定性的重要举措，但高空作业车合理精确的配重在研发中难以确定，原因在于高空作业工作和行驶的特殊性，经常会遇到一些危险工况，承载变化大。目前，配重基本参考经验数据或进行多次试验确定。但是由于高空作业车载国内的发展时间较短，市场较小，所以相关研究较少，可供参考的经验有限。同时，由于高空作业车的开发成本高，开发周期长，而试验的破坏性大，故需要一套完整的、精确度可靠的配重计算方法减小开发成本和周期。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种高空作业车配重确定方法及确定装置，本发明综合考虑了高空作业车在实际作业中可能遇到的多种路况及危险工况，可精确地计算配重，计算难度较小，计算速度快。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高空作业车配重确定方法，包括以下步骤：

1)建立整车坐标系；以高空作业车的右后车轮中心面的接地点为原点o，前进方向为x轴正向，垂直x轴指向左后车轮接地点为y轴正向，垂直xoy向上为z轴正向建立空间坐标系；

2)确定危险工况；所述危险工况包括空载上坡、满载下坡、最远距离满载工作和最高距离满载工作；

3)数据采集；包括配重质心坐标(x0,y0,z0)和高空作业车除配重以外的其他部件(包括承载物)的质量m1及质心坐标(x1,y1,z1)；并计算整车质心坐标；

4)针对4种危险工况的稳定条件计算配重质量的可行域；

4.1)对于空载上坡工况，车辆易发生“后翻”危险，其稳定条件为整车重力作用线接地点在后轮接地线之前，表达式为：

式中，φ为质心-原点连线与z轴的夹角；α为最大爬坡角度。

综合考虑车辆结构，配重一般位于车辆尾部，解得配重质量的可行域为：(0，(z1tanα-x1)m1/(x0-z0tanα))。

4.2)对于满载下坡工况，车辆易发生“前翻”危险，其稳定条件为整车重力作用线接地点在前轮接地线之后，表达式为：

式中，l为车辆轴距；

综合考虑车辆结构，配重一般位于车辆尾部，解得配重质量的可行域为：((x1+z1tanα-l)m1/(l-x0-z0tanα),+∞)；

4.3)对于最远距离满载工况，车辆易发生“前翻”危险，其稳定条件为整车重力作用线接地点在前轮接地线之后，表达式为：

综合考虑车辆结构，配重一般位于车辆尾部，解得配重质量的可行域为：((x1-l)m1/(l-x0),+∞)

4.4)对于最高距离满载工况，车辆易发生“侧翻”危险，其稳定条件为整车重力的稳定力矩大于风力的侧翻力矩，表达式为：

式中，f为最大风载压力。

综合考虑车辆结构，配重一般位于车辆尾部，解得配重质量的可行域为：

综合各工况下配重质量的可行域，取其可行域的交集，即为综合工况下配重质量的可行域，根据综合工况下配重质量的可行域的最小值，作为最优的配重质量。

一种高空作业车配重确定装置，包括：

整车坐标系建立模块，用于以高空作业车的右后车轮中心面的接地点为原点o，前进方向为x轴正向，垂直x轴指向左后车轮接地点为y轴正向，垂直xoy向上为z轴正向建立空间坐标系；

数据采集模块，用于采集包括配重质心坐标(x0,y0,z0)和高空作业车除配重以外的其他部件(包括承载物)的质量m1及质心坐标(x1,y1,z1)；并计算整车质心坐标；

可行域计算模块，用于针对4种危险工况的稳定条件计算配重质量的可行域；所述危险工况包括空载上坡、满载下坡、最远距离满载工作和最高距离满载工作；具体如下：

1)对于空载上坡工况，车辆易发生“后翻”危险，其稳定条件为整车重力作用线接地点在后轮接地线之前，表达式为：

式中，φ为质心-原点连线与z轴的夹角；α为最大爬坡角度。

综合考虑车辆结构，配重一般位于车辆尾部，解得配重质量的可行域为：(0，(z1tanα-x1)m1/(x0-z0tanα))。

2)对于满载下坡工况，车辆易发生“前翻”危险，其稳定条件为整车重力作用线接地点在前轮接地线之后，表达式为：

式中，l为车辆轴距；

综合考虑车辆结构，配重一般位于车辆尾部，解得配重质量的可行域为：((x1+z1tanα-l)m1/(l-x0-z0tanα),+∞)；

3)对于最远距离满载工况，车辆易发生“前翻”危险，其稳定条件为整车重力作用线接地点在前轮接地线之后，表达式为：

综合考虑车辆结构，配重一般位于车辆尾部，解得配重质量的可行域为：((x1-l)m1/(l-x0),+∞)

4)对于最高距离满载工况，车辆易发生“侧翻”危险，其稳定条件为整车重力的稳定力矩大于风力的侧翻力矩，表达式为：

式中，f为最大风载压力。

综合考虑车辆结构，配重一般位于车辆尾部，解得配重质量的可行域为：

配重质量输出模块，用于综合各工况下配重质量的可行域，取其可行域的交集，即为综合工况下配重质量的可行域，根据综合工况下配重质量的可行域的最小值，作为最优的配重质量输出。

本发明产生的有益效果是：

1、具有很好的理论基础，摆脱以往依赖经验重复试验的过程，实用性强。

2、结合实际考虑可能遇到的多种危险工况，适用面广。

3、计算方法准确，计算结果精确可靠，节约开发成本。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例的结构示意图；

图2是整车坐标系示意图；

图3是高空作业车空载上坡工况示意图；

图4是高空作业车满载下坡工况示意图；

图5是高空作业车最远距离工况示意图；

图6是高空作业车最高距离工况示意图；

图中：1-斜坡；2-整车；3-配重；4-伸缩臂；5-作业平台；6-前车轮；7-后车轮。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，一种高空作业车配重确定方法，包括以下步骤：

1)建立整车坐标系；以高空作业车的右后车轮中心面的接地点为原点o，前进方向为x轴正向，垂直x轴指向左后车轮接地点为y轴正向，垂直xoy向上为z轴正向建立空间坐标系；如图2所示；

2)确定危险工况；所述危险工况包括空载上坡、满载下坡、最远距离满载工作和最高距离满载工作；

3)数据采集；包括配重质心坐标(x0,y0,z0)和高空作业车除配重以外的其他部件(包括承载物)的质量m1及质心坐标(x1,y1,z1)；并计算整车质心坐标；

4)针对4种危险工况的稳定条件计算配重质量的可行域；4种危险工况的示意图分别如图3，4，5，6所示；4种危险工况分别为：空载上坡，满载下坡，最远距离满载工作和最高距离满载工作；

4.1)对于空载上坡工况，车辆易发生“后翻”危险，其稳定条件为整车重力作用线接地点在后轮接地线之前，表达式为：

式中，φ为质心-原点连线与z轴的夹角；α为最大爬坡角度。

综合考虑车辆结构，配重一般位于车辆尾部，解得配重质量的可行域为：(0，(z1tanα-x1)m1/(x0-z0tanα))。

4.2)对于满载下坡工况，车辆易发生“前翻”危险，其稳定条件为整车重力作用线接地点在前轮接地线之后，表达式为：

式中，l为车辆轴距；

综合考虑车辆结构，配重一般位于车辆尾部，解得配重质量的可行域为：((x1+z1tanα-l)m1/(l-x0-z0tanα),+∞)；

4.3)对于最远距离满载工况，车辆易发生“前翻”危险，其稳定条件为整车重力作用线接地点在前轮接地线之后，表达式为：

综合考虑车辆结构，配重一般位于车辆尾部，解得配重质量的可行域为：((x1-l)m1/(l-x0),+∞)

4.4)对于最高距离满载工况，示意图为图6，车辆易发生“侧翻”危险，其稳定条件为整车重力的稳定力矩大于风力的侧翻力矩，表达式为：

式中，f为最大风载压力。

综合考虑车辆结构，配重一般位于车辆尾部，解得配重质量的可行域为：

综合各工况下配重质量的可行域，取其可行域的交集，即为综合工况下配重质量的可行域，根据综合工况下配重质量的可行域的最小值，作为最优的配重质量。

根据上述方案，本发明还提供一种高空作业车配重确定装置，包括：

整车坐标系建立模块，用于以高空作业车的右后车轮中心面的接地点为原点o，前进方向为x轴正向，垂直x轴指向左后车轮接地点为y轴正向，垂直xoy向上为z轴正向建立空间坐标系；

数据采集模块，用于采集包括配重质心坐标(x0,y0,z0)和高空作业车除配重以外的其他部件(包括承载物)的质量m1及质心坐标(x1,y1,z1)；并计算整车质心坐标；

可行域计算模块，用于针对4种危险工况的稳定条件计算配重质量的可行域；所述危险工况包括空载上坡、满载下坡、最远距离满载工作和最高距离满载工作；具体如下：

1)对于空载上坡工况，车辆易发生“后翻”危险，其稳定条件为整车重力作用线接地点在后轮接地线之前，表达式为：

式中，φ为质心-原点连线与z轴的夹角；α为最大爬坡角度。

综合考虑车辆结构，配重一般位于车辆尾部，解得配重质量的可行域为：(0，(z1tanα-x1)m1/(x0-z0tanα))。

2)对于满载下坡工况，车辆易发生“前翻”危险，其稳定条件为整车重力作用线接地点在前轮接地线之后，表达式为：

式中，l为车辆轴距；

综合考虑车辆结构，配重一般位于车辆尾部，解得配重质量的可行域为：((x1+z1tanα-l)m1/(l-x0-z0tanα),+∞)；

3)对于最远距离满载工况，车辆易发生“前翻”危险，其稳定条件为整车重力作用线接地点在前轮接地线之后，表达式为：

综合考虑车辆结构，配重一般位于车辆尾部，解得配重质量的可行域为：((x1-l)m1/(l-x0),+∞)

4)对于最高距离满载工况，示意图为图6，车辆易发生“侧翻”危险，其稳定条件为整车重力的稳定力矩大于风力的侧翻力矩，表达式为：

式中，f为最大风载压力。

综合考虑车辆结构，配重一般位于车辆尾部，解得配重质量的可行域为：

配重质量输出模块，用于综合各工况下配重质量的可行域，取其可行域的交集，即为综合工况下配重质量的可行域，根据综合工况下配重质量的可行域的最小值，作为最优的配重质量输出。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。