一種柔索預(yù)應(yīng)力云梯梯架的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及工程機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種應(yīng)用于高空作業(yè)的云梯梯架。
【背景技術(shù)】
[0002]云梯工程機(jī)械是一種進(jìn)行高空作業(yè)的技術(shù)裝備，一般由云梯及其移動裝載系統(tǒng)構(gòu)成。移動裝載系統(tǒng)可以是通用汽車底盤或其他專用裝置；云梯系統(tǒng)的梯架結(jié)構(gòu)安裝于移動裝置的底盤或車身頂部上，在梯架端部負(fù)載的條件下，梯架結(jié)構(gòu)具有實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)位、舉升和伸縮等適應(yīng)高空作業(yè)要求的運(yùn)動功能。云梯系統(tǒng)具有作業(yè)范圍大、速度響應(yīng)快、運(yùn)行平穩(wěn)等突出優(yōu)點(diǎn)。云梯系統(tǒng)已有近百年的歷史，目前在作業(yè)高度上已可達(dá)到100米以上，廣泛應(yīng)用于消防救援、室內(nèi)外高空載人作業(yè)和貨物搬運(yùn)等場合。
[0003]梯架結(jié)構(gòu)是云梯系統(tǒng)中的承載部件，其主要承載構(gòu)件為下弦梁桿，受力結(jié)構(gòu)上為大跨度懸臂梁。梯架端部的工作斗及(或)負(fù)載，對懸臂梁產(chǎn)生大彎曲力矩作用，引起下弦梁桿截面承受大的彎曲應(yīng)力和梯架端部大撓度。因此，梯架結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度直接決定云梯的承載能力、運(yùn)行性能和結(jié)構(gòu)安全性。
[0004]作為大型懸臂梁結(jié)構(gòu)，梯架自重是影響強(qiáng)度剛度的主要載荷。梯架結(jié)構(gòu)的輕量化是高性能、低成本云梯系統(tǒng)技術(shù)開發(fā)的重點(diǎn)。提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度是系統(tǒng)輕量化的主要途徑。目前輕量化方法有結(jié)構(gòu)優(yōu)化、高強(qiáng)度材料和復(fù)合材料應(yīng)用等技術(shù)。由于梯架的主要承載構(gòu)件為下弦梁桿，其截面相對懸伸跨距比值極小，因此梁桿截面和其他輔助承載結(jié)構(gòu)優(yōu)化的輕量化效果有限。在高強(qiáng)度材料應(yīng)用方面，高強(qiáng)度鋼得到了普遍應(yīng)用，但世界范圍內(nèi)各國的材料技術(shù)水平差異較大；近二十年來，高強(qiáng)度鋁合金由于其具有比鋼更好的強(qiáng)度質(zhì)量比，逐步受到重視，但由于其剛性較差，目前僅能實(shí)現(xiàn)較小舉升高度；有報(bào)道采用高強(qiáng)度復(fù)合材料涂覆鋼結(jié)構(gòu)表面的方法，以增強(qiáng)梯架的抗撓曲能力，該方法的效果受材料特性、涂覆層厚度及接合面粘結(jié)強(qiáng)度的影響限制。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型提出了一種柔索預(yù)應(yīng)力云梯梯架系統(tǒng)，其目的在于，采用剛?cè)峤Y(jié)合的梯架結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)材料特性，顯著提高梯架結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度，有效減輕系統(tǒng)總質(zhì)量，提升云梯的作業(yè)性能，降低成本。
[0006]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0007]—種柔索預(yù)應(yīng)力云梯梯架，包括兩節(jié)或兩節(jié)以上可相對滑移伸縮的單節(jié)臂架，所述單節(jié)臂架包括兩根下弦梁桿、兩根上弦張拉索、多根立柱和多級梯蹬，兩根下弦梁桿之間通過多級梯蹬聯(lián)接，兩根上弦張拉索分別位于兩根下弦梁桿的上方，位于同一側(cè)的下弦梁桿與上弦張拉索之間通過多根立柱聯(lián)接，上弦張拉索具有比下弦梁桿小的彈性模量和大的拉伸率。
[0008]進(jìn)一步地，還包括安裝于兩相鄰立柱之間的上弦張拉索上的張力預(yù)緊機(jī)構(gòu)。
[0009]進(jìn)一步地，對于兩相鄰立柱之間的一段上弦張拉索，所述張力預(yù)緊機(jī)構(gòu)置于該段上弦張拉索的端頭、兩端或中間。
[0010]進(jìn)一步地，所述下弦梁桿材料采用黑色金屬材料，所述上弦張拉索采用復(fù)合材料纜索或有色金屬材料纜索。
[0011]進(jìn)一步地，所述下弦梁桿采用有色金屬材料，所述上弦張拉索采用人工合成纖維材料繩索或天然植物纖維材料繩索。
[0012]進(jìn)一步地，所述下弦梁桿采用木材，所述上弦張拉索采用鋼絲繩或人工合成纖維繩索或天然植物纖維材料繩索。
[0013]進(jìn)一步地，所述立柱與下弦梁桿聯(lián)接部位具有結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型采用張拉索取代了現(xiàn)有梯架結(jié)構(gòu)中的剛性上弦梁，與剛性下弦梁形成了一種剛?cè)峤Y(jié)合的新梯架結(jié)構(gòu)形式。通過柔索加載預(yù)彎曲下弦梁的預(yù)應(yīng)力，抵消工作載荷引起的梯架向下彎曲變形產(chǎn)生的應(yīng)力，從而提高了梯架結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度。上弦梁采用相對下弦梁較為柔性的材料，減輕了總質(zhì)量，提升云梯的作業(yè)性能，降低成本。
【附圖說明】
[0015]圖1是本實(shí)用新型梯架整體結(jié)構(gòu)圖；
[0016]圖2是本實(shí)用新型柔索加載預(yù)應(yīng)力的原理示意圖，其中，圖2(a)是梯架自由狀態(tài)示意圖，圖2(b)是上拉索預(yù)張后下弦梁桿的預(yù)彎曲變形示意圖，圖2(c)是下弦梁工作載荷下彎曲變形示意圖；
[0017]圖3是本實(shí)用新型張力預(yù)緊機(jī)構(gòu)及其布置示意圖，其中，圖3(a)是段兩端布置示意圖，圖3(b)是段中間布置示意圖，圖3(c)是段端頭布置示意圖，圖3(d)是張力預(yù)緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖4是本實(shí)用新型立柱的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。此外，下面所描述的本實(shí)用新型各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0020]圖1給出本實(shí)用新型云梯梯架的一個(gè)具體實(shí)施例，包括可相對滑移伸縮第一臂架I和第二臂架2。單節(jié)臂架包括下弦梁桿3、上弦張拉索4、立柱5、梯蹬6，其中，兩根平行的下弦梁桿3間由多級梯蹬6聯(lián)接，同側(cè)的上弦張拉索4和下弦梁桿3間由沿下弦梁桿3長度方向分布的若干個(gè)豎向立柱5相聯(lián)，立柱5將上弦張拉索分隔成多段獨(dú)立張拉索。
[0021]柔索施加預(yù)應(yīng)力方法如圖2所示。圖2(a)所示為處于自由狀態(tài)即未受載荷的梯架結(jié)構(gòu)；如圖2(b)中所示，分別對各分段張拉索按設(shè)定預(yù)張力張緊，預(yù)張力T和力臂L形成彎矩。張緊后的各張拉索形成了下弦梁向上的預(yù)彎曲變形；圖2(c)中所示，工作載荷作用時(shí)向下彎曲變形與預(yù)彎曲方向相反，其產(chǎn)生的應(yīng)力被預(yù)彎應(yīng)力部分抵消。
[0022]張拉索預(yù)張力值設(shè)定原則為，自由態(tài)下弦梁桿在索預(yù)張力作用下的向上變形量a值，應(yīng)小于工作載荷作用下梁桿最大撓曲變形量b值；為防止張拉索張力松弛現(xiàn)象發(fā)生，索預(yù)張力應(yīng)保證在材料拉伸松弛易發(fā)生的伸長率范圍以上，如張拉索為尼龍繩時(shí)，索預(yù)張緊時(shí)伸長率應(yīng)在10%以上。
[0023]上弦張拉索材料應(yīng)具有比下弦梁桿材料小的彈性模量和大的拉伸率。譬如，下弦梁桿材料為鋼材等高強(qiáng)度黑色金屬材料時(shí)，張拉索材料選為復(fù)合材料或有色金屬材料纜索；又譬如，下弦梁桿為鋁合金或鋁鎂合金等輕質(zhì)有色金屬材料，張拉索材料選為人工合成纖維或天然植物纖維材料，如尼龍繩、麻繩等；又譬如，下弦梁桿材料為木材等天然材料時(shí)，張拉索可選為鋼絲繩、人工合成纖維或天然植物纖維材料。
[0024]上張拉索還可兼具爬行云梯時(shí)的扶手功能。張拉索作為扶手，對表面非光滑的索結(jié)構(gòu)可采用在其表面增加套管或索表面涂覆材料的方法處理。
[0025]上張拉索預(yù)張力可采用索伸長量控制法或張拉力控制法實(shí)現(xiàn)。采用索伸長量控制方法時(shí)，由于索產(chǎn)生的預(yù)張力與索伸長量成正比，根據(jù)選用索材料及其結(jié)構(gòu)，可計(jì)算得出各段索的初始長度值，具有初始長度的索張拉安裝后即可獲得相應(yīng)的預(yù)張力值。采用索張拉力控制法時(shí)，各段索間分別設(shè)置有張力預(yù)緊機(jī)構(gòu)，通過預(yù)緊機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)和索張力測量儀的測量，即可獲得索預(yù)張力值。采用索伸長量控制法時(shí)索系結(jié)構(gòu)簡單，但其預(yù)張力為間接控制，施加預(yù)張力的精度較低；采用索張拉力控制法時(shí)，索系結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，但預(yù)張力為直接控制，預(yù)張力控制精度高，有利于梯架獲得好的結(jié)構(gòu)性能。
[0026]如圖3所示，為一種索張拉力控制法的實(shí)施例。索張力預(yù)緊機(jī)構(gòu)可置于索兩端如圖3(a)所示、中間部位如圖3(b)所示或端頭如圖3(c)所示。圖3(d)給出一個(gè)具體的實(shí)施方式作為示例，張力預(yù)緊機(jī)構(gòu)包括殼體7、索固緊壓頭9、螺母10、螺桿11、安裝板12，上弦張拉索4由帶錐面的索固緊壓頭9用螺紋旋壓緊固于殼體7中，螺桿11通過安裝板12錨固在立柱5內(nèi)，螺母10和螺桿11構(gòu)成螺旋機(jī)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)螺母10即可實(shí)現(xiàn)將索4向立柱5方向拉伸，從而到達(dá)調(diào)節(jié)索張力的目的。
[0027]同側(cè)的上弦張拉索4和下弦梁桿3間由若干個(gè)豎向立柱5相聯(lián)，豎向立柱5與下弦梁桿3間的聯(lián)結(jié)方式可采用焊接、鉚接等制造工藝。
[0028]按照本實(shí)用新型的較佳實(shí)施方式，如圖4所示，可在豎向立柱與下弦梁桿聯(lián)接部位設(shè)計(jì)立柱的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)。由于聯(lián)接部承載的彎曲應(yīng)力大而立柱作為桿狀構(gòu)件的抗彎截面矩小，為滿足聯(lián)接部位的強(qiáng)度及剛度要求，采用三角板或桿件斜撐等增強(qiáng)立柱聯(lián)接強(qiáng)度。如圖4中的立柱加強(qiáng)結(jié)構(gòu)8為三角板聯(lián)接。
[0029]本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種柔索預(yù)應(yīng)力云梯梯架，包括兩節(jié)或兩節(jié)以上可相對滑移伸縮的單節(jié)臂架，其特征在于，所述單節(jié)臂架包括兩根下弦梁桿、兩根上弦張拉索、多根立柱和多級梯蹬，兩根下弦梁桿之間通過多級梯蹬聯(lián)接，兩根上弦張拉索分別位于兩根下弦梁桿的上方，位于同一側(cè)的下弦梁桿與上弦張拉索之間通過多根立柱聯(lián)接，上弦張拉索具有比下弦梁桿小的彈性模量和大的拉伸率。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔索預(yù)應(yīng)力云梯梯架，其特征在于，還包括安裝于兩相鄰立柱之間的上弦張拉索上的張力預(yù)緊機(jī)構(gòu)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的柔索預(yù)應(yīng)力云梯梯架，其特征在于，對于兩相鄰立柱之間的一段上弦張拉索，所述張力預(yù)緊機(jī)構(gòu)置于該段上弦張拉索的端頭、兩端或中間。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的柔索預(yù)應(yīng)力云梯梯架，其特征在于，所述下弦梁桿材料采用黑色金屬材料，所述上弦張拉索采用復(fù)合材料纜索或有色金屬材料纜索。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的柔索預(yù)應(yīng)力云梯梯架，其特征在于，所述下弦梁桿采用有色金屬材料，所述上弦張拉索采用人工合成纖維材料繩索或天然植物纖維材料繩索。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的柔索預(yù)應(yīng)力云梯梯架，其特征在于，所述下弦梁桿采用木材，所述上弦張拉索采用鋼絲繩或人工合成纖維繩索或天然植物纖維材料繩索。7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的柔索預(yù)應(yīng)力云梯梯架，其特征在于，所述立柱與下弦梁桿聯(lián)接部位具有結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種柔索預(yù)應(yīng)力云梯梯架，包括兩節(jié)或兩節(jié)以上可相對滑移伸縮的單節(jié)臂架，其特征在于，所述單節(jié)臂架包括兩根下弦梁桿、兩根上弦張拉索、多根立柱和多級梯蹬，兩根下弦梁桿之間通過多級梯蹬聯(lián)接，兩根上弦張拉索分別位于兩根下弦梁桿的上方，位于同一側(cè)的下弦梁桿與上弦張拉索之間通過多根立柱聯(lián)接，上弦張拉索具有比下弦梁桿小的彈性模量和大的拉伸率。本實(shí)用新型采用剛?cè)峤Y(jié)合的梯架結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)材料特性，顯著提高梯架結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度，有效減輕系統(tǒng)總質(zhì)量，提升云梯的作業(yè)性能，降低成本。
【IPC分類】B66F11/04
【公開號】CN204752136
【申請?zhí)枴緾N201520442294
【發(fā)明人】程遠(yuǎn)雄, 黃其柏, 李善德
【申請人】湖北省專用汽車研究院
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年6月25日