CN102029033B - 折叠臂架及具有该臂架的举高消防车 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种折叠臂架，包括主臂、折叠臂、连接构件和用于驱动折叠臂相对于主臂进行变幅作业的变幅机构；其中，所述连接构件的一端与主臂的前部固定连接，且其另一端横向伸出至所述主臂的旁侧；且所述折叠臂与所述连接构件的另一端铰接于第一铰点，所述变幅机构置于所述折叠臂与连接构件之间，以驱动折叠臂进行变幅作业。本发明的主臂与折叠臂之间的相对位置关系大致呈平行状态，从而使得折叠臂收回后位于主臂的旁侧，此状态下，折叠臂不占用折叠臂架的整体高度，折叠臂架的整体高度基本为主臂高度，从而可有效节省总体设计的高度空间。在此基础上，本发明还提供一种具有该臂架的举高消防车。

Description

折叠臂架及具有该臂架的举高消防车

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，具体涉及一种折叠臂架及具有该臂架的举高消防车。

背景技术

现有举高消防车的专用底盘上安装有举升臂架及输送消防液的管道，实际作业过程中，展开举升臂架将消防液输送至一定的高度进行高空灭火作业。目前举高消防车的举升臂架的结构主要有三种形式：其一，主臂加一节折叠臂组合式臂架；其二，多节折叠臂架；其三，由2组主臂折叠的组合式臂架。以上三种臂架结构形式存在共同的特点：臂架结构均采用上下型折叠布置方式。

请参见图1，该图示出了主臂加折叠臂组合式臂架的基本结构，图中所示的主臂为伸缩臂；收回状态下，折叠臂节位于伸缩臂式主臂的下方。

相关规定对于消防车作出了限高的要求，即，整车高度不能超过4米；由于专用底盘的驾驶室高度的确定的，因此，上下型折叠布置方式的臂架的设计就受到相应的局限，限制了臂架的截面高度；而截面的大小特别是截面高度决定着臂架竖直面内的强度和刚度。

基于举高消防车的臂架进行受力分析可知，臂架应力主要基于臂架自重产生，而侧向风载和回转惯性力相对较小；显然，在臂架等重且满足旁弯刚度的工况下，截面高度越大，臂架的强度和刚度越大，整车的作业高度和幅度等性能指标越好；反之则性能越差。由此可知，现有上下型折叠臂的布置方式已成为制约提高作业性能消防车的最大障碍。

有鉴于此，亟待针对臂架结构进行优化设计，以协调整车高度与臂架截面高度之间相互限制的问题。

发明内容

针对上述缺陷，本发明解决的技术问题在于，提供一种结构优化的折叠臂架，折叠臂处于收回状态时位于主臂的旁侧，从而有效降低了臂架的整体高度。在此基础上，本发明还提供一种具有该臂架的举高消防车。

本发明提供的折叠臂架，包括主臂、折叠臂、连接构件和用于驱动折叠臂相对于主臂进行变幅作业的变幅机构；其中，所述连接构件的一端与主臂的前部固定连接，且其另一端横向伸出至所述主臂的旁侧；且所述折叠臂与所述连接构件的另一端铰接于第一铰点，所述变幅机构置于所述折叠臂与连接构件之间，以驱动折叠臂进行变幅作业。

优选地，所述变幅机构具体包括变幅连杆、拉杆和伸缩缸；其中，所述变幅连杆的一端与所述连接构件铰接于第二铰点；且沿连接构件的高度方向，第二铰点位于第一铰点的上方；所述拉杆的一端与所述变幅连杆的中部铰接于第三铰点，其另一端与所述折叠臂铰接于第四铰点；且沿所述折叠臂的长度方向，第四铰点位于第一铰点的内侧；所述伸缩缸的缸杆端或者缸筒端与所述变幅连杆的另一端铰接于第五铰点，其缸筒端或者缸杆端与所述折叠臂铰接于第六铰点；且沿所述折叠臂的长度方向，第六铰点位于第四铰点的内侧。

优选地，所述折叠臂处于收回状态时，其延伸方向与所述主臂的延伸方向一致，且两者的下表面大致位于相同的高度。

优选地，所述折叠臂处于收回状态时，第一铰点和第四铰点大致处于同一水平面内，第二铰点、第三铰点、第五铰点和第六铰点大致处于同一水平面内。

优选地，所述折叠臂上设置有铰接附座，且所述伸缩缸与折叠臂之间的第六铰点位于该铰接附座上。

优选地，所述折叠臂处于收回状态时，所述伸缩缸的活塞与缸筒底部相抵。

优选地，所述伸缩缸的活塞与缸盖相抵时，所述折叠臂的延伸方向与所述主臂的延伸方向之间的夹角为170°～175°。

优选地，所述主臂具体为由多节箱形臂套叠的伸缩臂，且其内层臂节的前部与所述连接构件固定连接；所述折叠臂具体为单节臂节或者由多节箱形臂套叠的伸缩臂。

优选地，所述连接构件的主体为箱形结构。

本发明提供的举高消防车，包括底盘和如前所述的折叠臂架。

本发明提供的折叠臂架在主臂与伸缩臂之间设置有连接构件，该连接构件横向设置于主臂与折叠臂之间，其一端与主臂的前部固定连接且其另一端用于与折叠臂铰接，从而实现主臂与折叠臂的延伸方向大致呈平行状态；这样，折叠臂架折叠臂处于收回状态时，折叠臂位于主臂的旁侧。此状态下，折叠臂不占用折叠臂架的整体高度，折叠臂架的整体高度基本为主臂高度。显然，基于相同的底盘及使用工况的前提下，与现有技术相比，应用本发明所述折叠臂架可有效节省总体设计的高度空间，从而可最大限度地提高臂架在竖直面内的强度和刚度，确保举高消防作业的安全可靠性。

在本发明优选方案中，变幅机构具体包括变幅连杆、拉杆和伸缩缸；理论上，所述变幅连杆、拉杆和伸缩缸与折叠臂和连接构件(主臂)构成平面五连杆机构。其中，折叠臂与连接构件铰接；变幅连杆铰接于连接构件与伸缩缸之间，伸缩缸的另一端与折叠臂铰接；拉杆铰接于变幅连杆与折叠臂之间。展开作业时，压力油进入伸缩缸的无杆腔，伸缩缸推动折叠臂相对于连接构件向前摆转，与此同时，拉杆带动变幅连杆相对于连接构件同向摆转，进而带动与变幅连杆铰接的伸缩缸一并运动，直至折叠臂完全展开。本优选方案共有五个构件，结构设计合理、可靠，在伸缩缸驱动折叠臂展开的过程中，运用连杆曲线确保折叠臂的运动轨迹更加顺畅、无死点。

在本发明的另一优选方案中的连接构件具体为箱形结构，如此设计，可在满足强度和刚度要求的前提下，降低臂架的自重，从而可有效保障折叠臂架的承载能力。

本发明提供的折叠臂架适用于进行举升作业的工作机械，特别适用于举高消防车。

附图说明

图1是现有技术中主臂加折叠臂组合式臂架的连接关系示意图；

图2和图3均是具体实施方式中所述举高消防车的侧视图；其中，图2中所示的折叠臂架处于收回状态，图3中所示的折叠臂架处于展开状态；

图4和图5分别示出了具体实施方式中所述折叠臂架各部件的连接关系；其中，图4为折叠臂架的局部侧视图，图5为折叠臂架的局部俯视图；

图6是具体实施方式中所述平面五连杆机构的运动原理图；

图7是具体实施方式中所述折叠臂展开过程的状态示意图；

图8是具体实施方式中所述折叠臂完全展开的状态示意图。

图2至图8中所示：

底盘100、折叠臂架200；

主臂1、内层臂节11、折叠臂2、铰接附座21、变幅机构3、变幅连杆31、拉杆32、伸缩缸33、主臂变幅油缸4、连接构件5。

具体实施方式

基于现有主臂加折叠臂组合式臂架的结构形式，本发明进行了优化设计，其核心在于主臂与折叠臂相对位置关系的改变，两者大致呈平行状态设置，从而使得折叠臂收回后位于主臂的旁侧，此状态下，折叠臂不占用折叠臂架的整体高度，折叠臂架的整体高度基本为主臂高度，从而可有效节省总体设计的高度空间。

本文中所涉及的横向、前部等方位词，是以操作者面向车前的视角为基准定义的；应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

不失一般性，下面以举高消防车为例结合说明书附图具体说明本实施方式。

请参见图2和图3，举高消防车主要包括底盘100、折叠臂架200及相应的动力***、电气控制***、液压控制***(图中未示出)等。其中，图2中所示举高消防车的折叠臂架处于收回状态，图3中所示举高消防车的折叠臂架200处于展开状态，主臂1在主臂变幅油缸4的作用下支起，折叠臂2在变幅机构3的作用下展开。需要说明的是，底盘100与相应的动力***、电气控制***、液压控制***等主要功能部件与现有技术完全相同，本领域的技术人员基于现有技术完全可以实现，本文不再赘述。本实施方式将详细阐述折叠臂架200的组成及连接关系。

请参见图4和图5，分别示出了本实施方式所述折叠臂架各部件连接关系；其中，图4为折叠臂架的局部侧视图，图5为折叠臂架的局部俯视图。

图中所示，折叠臂架200的主臂1和折叠臂2的延伸方向大致呈平行状态设置，其中，主臂1是由多节箱形臂套叠的伸缩臂，折叠臂2为单节臂节。连接构件5相对于臂架的延伸方向横向设置，其一端与主臂1内层臂节11的前部固定连接，其另一端与折叠臂2的端部铰接(折叠臂2与连接构件5铰接于第一铰点A)；变幅机构3置于折叠臂2与连接构件5之间，以驱动折叠臂2相对于主臂1进行变幅作业(如图3所示)。实际上，主臂1也可以采用非伸缩式结构，折叠臂2也可以采用由多节箱形臂套叠的伸缩臂，只要满足使用需要均在本申请请求保护的范围内。

具体地，如图4所示，变幅机构3具体包括变幅连杆31、拉杆32和伸缩缸33，该变幅连杆31、拉杆32和伸缩缸33与折叠臂2和连接构件5(主臂)构成平面五连杆机构。

变幅连杆31的一端与连接构件5铰接于第二铰点B；且沿连接构件5的高度方向，第二铰点B位于第一铰点A的上方；拉杆32的一端与变幅连杆31的中部铰接于第三铰点C，拉杆32的另一端与折叠臂2铰接于第四铰点D；且沿折叠臂2的长度方向，第四铰点D位于第一铰点A的内侧；伸缩缸33的缸杆端与变幅连杆31的另一端铰接于第五铰点E，伸缩缸33的缸筒端与折叠臂2铰接于第六铰点F；且沿折叠臂2的长度方向，第六铰点F位于第四铰点D的内侧。可以理解的是，也可以伸缩缸33的缸筒端与变幅连杆31的另一端铰接，伸缩缸33的缸杆端与折叠臂2铰接。具体地，折叠臂2上设置有铰接附座21，且伸缩缸33与折叠臂2之间的第六铰点F位于该铰接附座21上。

下面结合图6简要说明折叠臂2的展开工作过程，图6是该平面五连杆机构的运动原理图。

结合图6所示，伸缩缸33与折叠臂2之间的运动配合关系即为曲柄滑块机构。展开作业时，压力油进入伸缩缸33的无杆腔，伸缩缸33的缸杆伸出并推动折叠臂2相对于连接构件5向前摆转，如图6中虚线所示，拉杆32带动变幅连杆31相对于连接构件5同向摆转，进而带动与变幅连杆31铰接的伸缩缸33一并运动(如图7所示)，直至折叠臂2完全展开(如图8所示)。该机构设计合理、可靠，在伸缩缸33驱动折叠臂2展开的过程中，运用连杆曲线确保折叠臂2的运动轨迹更加顺畅、无死点。

依据最大限度地节省总体高度空间的设计基准，优选地，当折叠臂2处于收回状态时，其延伸方向与主臂1的延伸方向一致，且两者的下表面大致位于相同的高度。折叠臂2处于收回状态时，第一铰点A和第四铰点D大致处于同一水平面内，且第二铰点B、第三铰点C、第五铰点E和第六铰点F大致处于同一水平面内。

为提高折叠臂2展开作业的安全稳定性，应当基于折叠臂2的收回及完全展开两个极限工作位置进行限位，以避免其运动过度与相邻部件产生干涉。比如，可以是这样的设计：折叠臂2处于收回状态时，伸缩缸33的活塞与缸筒底部相抵，以实现其收回状态的限位；伸缩缸33的活塞与缸盖相抵时，折叠臂的延伸方向与主臂的延伸方向之间的夹角为170°～175°，以实现其完全展开的限位。

特别说明的是，伸缩缸33的活塞与缸盖相抵时，折叠臂的延伸方向与主臂的延伸方向之间的夹角限定为170°～175°，以满足作业空间的要求并且使得变幅油缸处于受力较合理的位置。

另外，连接构件5的主体可以选用多种结构形式，优选箱形结构。显然，基于箱形结构的特点为，可在满足强度和刚度要求的前提下，降低臂架的自重，有效保障折叠臂架的承载能力。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.折叠臂架，包括主臂、折叠臂和用于驱动折叠臂相对于主臂进行变幅作业的变幅机构，其特征在于，还包括：

连接构件，其一端与主臂的前部固定连接，且其另一端横向伸出至所述主臂的旁侧；且

所述折叠臂与所述连接构件的另一端铰接于第一铰点，所述变幅机构置于所述折叠臂与连接构件之间，以驱动折叠臂进行变幅作业。

2.根据权利要求1所述的折叠臂架，其特征在于，所述变幅机构具体包括：

变幅连杆，其一端与所述连接构件铰接于第二铰点；且沿连接构件的高度方向，第二铰点位于第一铰点的上方；

拉杆，其一端与所述变幅连杆的中部铰接于第三铰点，其另一端与所述折叠臂铰接于第四铰点；且沿所述折叠臂的长度方向，第四铰点位于第一铰点的内侧；和

伸缩缸，其缸杆端或者缸筒端与所述变幅连杆的另一端铰接于第五铰点，其缸筒端或者缸杆端与所述折叠臂铰接于第六铰点；且沿所述折叠臂的长度方向，第六铰点位于第四铰点的内侧。

3.根据权利要求2所述的折叠臂架，其特征在于，所述折叠臂处于收回状态时，其延伸方向与所述主臂的延伸方向一致，且两者的下表面位于相同的高度。

4.根据权利要求3所述的折叠臂架，其特征在于，所述折叠臂处于收回状态时，第一铰点和第四铰点大致处于同一水平面内，第二铰点、第三铰点、第五铰点和第六铰点大致处于同一水平面内。

5.根据权利要求4所述的折叠臂架，其特征在于，所述折叠臂上设置有铰接附座，且所述伸缩缸与折叠臂之间的第六铰点位于该铰接附座上。

6.根据权利要求3所述的折叠臂架，其特征在于，所述折叠臂处于收回状态时，所述伸缩缸的活塞与缸筒底部相抵。

7.根据权利要求6所述的折叠臂架，其特征在于，所述伸缩缸的活塞与缸盖相抵时，所述折叠臂的延伸方向与所述主臂的延伸方向之间的夹角为170°～175°。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的折叠臂架，其特征在于，所述主臂具体为由多节箱形臂套叠的伸缩臂，且其内层臂节的前部与所述连接构件固定连接；所述折叠臂具体为单节臂节或者由多节箱形臂套叠的伸缩臂。

9.根据权利要求8所述的折叠臂架，其特征在于，所述连接构件的主体为箱形结构。

10.举高消防车，包括底盘和举升臂架，其特征在于，所述举升臂架采用如权利要求1至9中任一项所述的折叠臂架。

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