一种新型起升机构及其液压系统的设计

　　1 引言

　　传统的起升机构，如自卸车、起重机、工程车等，多为三铰点式起升机构，且都是后铰支点固定式结构。在某些特殊应用场合，在负载起升过程中，需要将后铰支点移动，以适应空间和结构形式需要。本文提出了一种后铰支点可移式的新型起升机构，该机构无论从组成、运动形式及液压控制原理来看，都与传统后铰支点固定的三铰点式机构有较大的不同，因此有必要对其结构和控制特性进行分析研究，为更好地利用该机构提供依据。

　　2 新型起升机构的分析

　　2. 1 结构特点

　　图1a 所示为传统的三铰点起升机构，其后铰支点固定，该机构是目前最常用的一种起升结构形式; 主要由起升油缸、负载、机架等组成，后铰点O₂固定; 对于其运动及受力分析许多文献已有介绍^{[1 -2]}。图1b 所示为后铰支点可移式的起升机构，主要由起升臂、起升油缸、水平油缸( 两个) 、轨道、滑块和机械锁紧装置组成。与图1a 所示起升机构相比，机构中增加了水平油缸、轨道、滑块和机械锁紧装置，在将负载从水平状态起升至某幅度或垂直状态的过程中，通过水平油缸活塞杆的伸缩改变负载沿机架纵向的空间位置。从图1b 中可看出，起升臂的后铰支点O₂不是固定在机架的底座上，而是通过滑块、轨道与水平油缸相连。起升过程中，起升油缸活塞伸出，推动起升臂和负载绕铰支点O₂转动，水平油缸活塞缩回，拉动起升臂和负载沿轨道滑动。起升机构依靠起升油缸和水平油缸的“推、拉”协同运动，将负载起升至预设状态。由于水平油缸的作用，负载位置随O₂点的移动而沿机架纵向变动停留位置。后铰支点可移式起升机构拓展了传统三铰点固定式起升机构的运动形式和功能，但也相应增加了机构的自由度和机构控制的难度。

　　2. 2 起升机构的自由度

　　将图1 所示机构等效为图2 所示的平面机构。其中，P₁、P₃、P₄为平面转动副，P₂滑移副。当水平油缸不动作，只有起升油缸动作时，P₅为固定副，相当于图1a结构，此时系统的自由度数为:

　　自由度数与主动件( 起升油缸) 数相同，机构具有确定的运动。

　　当起升油缸和水平油缸同时动作时，P₅为滑移副，相当于图1b 结构，此时系统的自由度数为:

　　自由度数与主动件数( 起升和水平油缸) 相同，机构同样具有确定的运动。所以，后铰支点可移式起升机构能够正确的运行，可满足工程需求，通过仿真实验也验证了这一点^[3]。