曾志强，贺云波

(广东工业大学 机电工程学院，广东 广州 510006)

0 引言

剪叉式高空作业平台是一种通过剪叉臂的起升将材料、工具、设备和工作人员运送至指定高度(大于3 m)进行高空作业的设备，一般由电控系统驱动液压泵搭配相应的电磁阀开闭完成相应动作[1]。目前许多相关研究都集中在结构和液压系统安装位置的优化上，面对负载质量估算的研究较少，而其力学分析过程对质量估算方法有一定的借鉴意义。本文将力学分析过程与实际应用结合完成外部载荷的估算。

1 力学分析

本文研究对象是国内某厂的JCPT1212型剪叉平台[2]，如图1所示。该高空作业平台由5副剪叉臂和两个型号相同的液压缸组成，两液压缸共用同一油路，机械结构强制两者同步起升。

图1 JCPT1212HD剪叉平台

本文采用达朗贝尔原理与虚功原理相结合的方法对该高空作业平台起升过程进行详细的力学分析[3]。该高空作业平台的力学模型如图2所示[4]。图2中，A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L均是剪叉臂的铰接点，其中A和K为固定铰点；以KL为X轴正方向，KA方向为Y轴正方向，建立直角坐标系；Mu、Md和Nu、Nd分别为上、下起升油缸的活塞顶点和油缸底部位置，Mut、Mdt和Nut、Ndt分别为上、下起升油缸在剪叉臂上的垂足；S1、S2、S3、S4、S5、S6分别为中心铰点；α角为剪叉臂KJ与X轴的夹角，β角为液压缸与X轴的夹角；W为外部载荷Wx与平台自重Wp之和；a为Md和S3之间的距离，b为Md和Mdt之间的距离，c为Nd和S1之间的距离，d为Nd和Ndt之间的距离，l为剪叉臂的长度。上起升油缸的铰接点与下起升油缸的对称安装，所以活塞和油缸铰点与剪叉臂铰点之间的距离也分别为a、b、c、d。……