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[摘 要]高空作业车装置要想平稳、安全的运行，必须要拥有完善的高空作业车调平装置系统，才能使高空作业设备的安全得到保证。本文针对高空作业车调平装置中的静液压调平装置系统在工作过程中，对其系统进行简要分析，找到其中存在的系统误差，并根据其中存在的误差对其目标函数、约束条件、基本壁回转点优化、基本壁前支点优化、辅助油缸两端点优化以及平衡油缸两端点进行了优化，静液压调平系统稳定性得到显著的提高。本文主要阐述高空作业车调平装置的系统误差，并提出高空作业车调平装置的优化设计方案，希望对相关人员有所启示。
[关键词]高空作业车；调平装置；静液压；误差；优化设计
中图分类号：TU998.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）03-0355-01
引言：就目前情况而言，高空作业车装置系统在我国建筑、消防等行业中被广泛应用。静液压调平机构使目前我国常用的高空作业调平装置之一，其结构简单，成本较低，精准度较高，且不受外部环境因素影响，但如若高空作业车调平装置中存在误差，直接导致高空作业装置系统设备无法稳定的运行工作，甚至给现场施工人员以及作业人员的生命安全带来极大的威胁，因此，在使用静液压调平装置系统之前，要以实际施工情况为依据，开展对其调平结构的优化设计，继而保证调平系统的稳定性。
一、高空作业车调平装置的系统误差
（一）系统分析
静液压调平装置系统是高空作业调平系统主要的调平机构，其主要由基本壁以及辅助、调平油缸组成，工作斗通常由一个连杆机构与高空作业调平装置连接，高空作业车装置系统在工作过程中，主要依靠基本壁的升降来进行工作，而对于工作斗的而言，为无论基本壁的运行处于何种工作状态，工作斗必须与地面保持水平，才能保证高空作业车装置系统得以正常、稳定的运行工作。静液压调平装置系统主要依靠辅助油缸以及调平油缸来进行调平工作，辅助油缸与调平油缸一直保持相对稳定的工作状态，即辅助油缸由于高空作业车工作时所作用力向外伸张使，调平油缸就会相应的收回，继而保证工作斗的平衡状态，保证高空作业车稳定的运行工作。
静液压调平装置系统的初始状态为辅助油缸完全收住，调平油缸完全伸出，以静液压调平装置系统初始状态的基本壁的回转点为原点，以基本壁水平线为x轴，基本壁垂直线为y轴，建立静液压调平装置系统初始状态定义下的直角坐标系，基本壁转动角度范围为：0°～70°，基本壁回转点的直角坐标系为A（0，0）辅助油缸两端点为B（x1，y1）与C（x2，y2）调平油缸两端点为D（x3，y4），与E（x4，y4），基本壁前支点为F（x5，y5），调平油缸两端点距离为L1，辅助油缸两端点距离为L2，基本壁转动角度为a，建立数学函数关系式，得出L1与L2的等量关系，在调平油缸、基本壁与连杆构成的直角三角形中，设L1对角角度为b，得出基本壁角度在规定的范围内运动何种角度，其与工作斗之间连线的角度不变，即高空作业车装置系统得以稳定运行。
（二）系统误差
高空作业车装置系统在工作工程中，由于臂架的作业在升降过程中会导致臂架与水平地面之间产生夹角，严重破坏了高空作业车的平衡，加之油缸存在内泄或加工装配存在误差，极易使工作斗出现倾斜，直接威胁着现场工作人员的生命安全，因此，高空作业车的调平装置系统机构在高空作业车的工作过程中有着十分重要的意义。然而，就目前情况而言，我国高空作业车的调平装置系统机构中还存在些许误差，导致高空作业车运行工作中存在诸多安全隐患。
二、高空作业车调平装置的优化设计
（一）优化位置
静液压调平系统结构优化位置为铰点，其结构的数学模型为非线性规划模型，其中主要优化目标包括目标函数优化、约束条件优化、设计变量优化、基本壁回转点优化、基本壁前支点优化、辅助油缸两端点优化以及平衡油缸两端点优化。目标函数为：设定在静液压调平装置系统的基本壁在初始状态下，在调平油缸、基本壁与连杆构成的直角三角形中，设L1对角角度为b1，为了保证工作斗在高空作业调平装置系统工作中适中保持平衡状态，即水平状态，则基本壁在基本壁转动角度范围（0°～70°）内转动任意角度，始终保持优化前调平油缸、基本壁与连杆构成的直角三角形中L1对角角度b与优化后调平油缸、基本壁与连杆构成的直角三角形L1对角角度b1之间的差值最小，即工作斗与水平面的夹角与初始状态下的夹角的变量最大值尽量小，继而得出目标优化函数关系式。约束条件：約束条件主要分为两种，其主要包括（1）约束条件1：静液压调平系统结构的辅助油缸与调平油缸在高空作业车工作的过程中，油缸的运动行程均要小于油缸的收拢长度，在实际工作中，要以高空作业车的型号为依据，找到次高空作业车装置系统设计的油缸收拢长度，继而得出油缸收拢长度与油缸行程长度，而后根据静液压调平系统的初始状态定义，得出辅助油缸的收拢长度、油缸行程以及之间的函数关系式。（2）约束条件2：同上，找到调平油缸的收拢长度与行程，当基本壁转动角度b达到最大值70°时，即辅助油缸完全伸出，调平油缸完全收拢，继而得出调平油缸的收拢长度与油缸行程之间的函数关系式。
（二）优化结果
确定高空作业车调平系统的各铰点的参数值以及取值范围，求解多变量的约束非线性函数极小值进行优化，取得优化量变化结果，此时工作斗与水平地面的夹角与静液压调平装置系统的初始状态下的夹角变化量最小，结合工程特点，考虑实际加工工艺的可行性，继而取得夹角的变化范围。工作斗的与水平地面的夹角越小，即表明高空作业车调平装置系统运行越稳定，当基本壁与水平地面角度小于20°时，优化前后工作斗的与水平地面的夹角之差基本相似，当基本壁与水平地面之间的角度在40°左右时，优化前后工作斗的与水平地面的夹角差范围在0.2°之间，当基本壁与水平地面的角度逐渐增加至70°时，优化前后工作斗的与水平地面的夹角差范围在1.4°之间，该优化结果表明经过优化后的优化前后工作斗的与水平地面的夹角比优化前显著减小，即高空作业车运行安全性与可靠性越高。
结语：综上所述，静液压调平装置系统是目前我国高空作业车装置常见的调平系统，本文以实际工程状况为依据，构建了非线性数学模型与建立直角坐标系，对静液压调平系统中各铰点的位置进行了优化设计，其设计铰点主要包括目标函数优化、约束条件优化、设计变量优化、基本壁回转点优化、基本壁前支点优化、辅助油缸两端点优化以及平衡油缸两端点优化，且优化后的高空作业车运行安全性与可靠性得到显著高，大幅度提高了高空作业车调平系统工作的平稳性，促进了我国高空作业车装置的技术水平，同时，可为静液压调平系统的设计开发提供数据参考。
参考文献
[1] 王小龙；谢方平；刘大为；李旭；卢伟.果园升降平台调平装置的设计与试验[J].湖南农业大学学报（自然科学版）2015（05）
[2] 马军；彭博；路迪；谢欢.高空作业车工作装置整体性能有限元优化设计研究[J].机械设计2015（06）
[3] 俞浙青；孟嘉乐；徐龙稳；毛国新.高空作业车电液比例调平控制系统的设计与仿真[J].液压气动与密封2015（09）
[关键词]高空作业车；调平装置；静液压；误差；优化设计
中图分类号：TU998.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）03-0355-01
引言：就目前情况而言，高空作业车装置系统在我国建筑、消防等行业中被广泛应用。静液压调平机构使目前我国常用的高空作业调平装置之一，其结构简单，成本较低，精准度较高，且不受外部环境因素影响，但如若高空作业车调平装置中存在误差，直接导致高空作业装置系统设备无法稳定的运行工作，甚至给现场施工人员以及作业人员的生命安全带来极大的威胁，因此，在使用静液压调平装置系统之前，要以实际施工情况为依据，开展对其调平结构的优化设计，继而保证调平系统的稳定性。
一、高空作业车调平装置的系统误差
（一）系统分析
静液压调平装置系统是高空作业调平系统主要的调平机构，其主要由基本壁以及辅助、调平油缸组成，工作斗通常由一个连杆机构与高空作业调平装置连接，高空作业车装置系统在工作过程中，主要依靠基本壁的升降来进行工作，而对于工作斗的而言，为无论基本壁的运行处于何种工作状态，工作斗必须与地面保持水平，才能保证高空作业车装置系统得以正常、稳定的运行工作。静液压调平装置系统主要依靠辅助油缸以及调平油缸来进行调平工作，辅助油缸与调平油缸一直保持相对稳定的工作状态，即辅助油缸由于高空作业车工作时所作用力向外伸张使，调平油缸就会相应的收回，继而保证工作斗的平衡状态，保证高空作业车稳定的运行工作。
静液压调平装置系统的初始状态为辅助油缸完全收住，调平油缸完全伸出，以静液压调平装置系统初始状态的基本壁的回转点为原点，以基本壁水平线为x轴，基本壁垂直线为y轴，建立静液压调平装置系统初始状态定义下的直角坐标系，基本壁转动角度范围为：0°～70°，基本壁回转点的直角坐标系为A（0，0）辅助油缸两端点为B（x1，y1）与C（x2，y2）调平油缸两端点为D（x3，y4），与E（x4，y4），基本壁前支点为F（x5，y5），调平油缸两端点距离为L1，辅助油缸两端点距离为L2，基本壁转动角度为a，建立数学函数关系式，得出L1与L2的等量关系，在调平油缸、基本壁与连杆构成的直角三角形中，设L1对角角度为b，得出基本壁角度在规定的范围内运动何种角度，其与工作斗之间连线的角度不变，即高空作业车装置系统得以稳定运行。
（二）系统误差
高空作业车装置系统在工作工程中，由于臂架的作业在升降过程中会导致臂架与水平地面之间产生夹角，严重破坏了高空作业车的平衡，加之油缸存在内泄或加工装配存在误差，极易使工作斗出现倾斜，直接威胁着现场工作人员的生命安全，因此，高空作业车的调平装置系统机构在高空作业车的工作过程中有着十分重要的意义。然而，就目前情况而言，我国高空作业车的调平装置系统机构中还存在些许误差，导致高空作业车运行工作中存在诸多安全隐患。
二、高空作业车调平装置的优化设计
（一）优化位置
静液压调平系统结构优化位置为铰点，其结构的数学模型为非线性规划模型，其中主要优化目标包括目标函数优化、约束条件优化、设计变量优化、基本壁回转点优化、基本壁前支点优化、辅助油缸两端点优化以及平衡油缸两端点优化。目标函数为：设定在静液压调平装置系统的基本壁在初始状态下，在调平油缸、基本壁与连杆构成的直角三角形中，设L1对角角度为b1，为了保证工作斗在高空作业调平装置系统工作中适中保持平衡状态，即水平状态，则基本壁在基本壁转动角度范围（0°～70°）内转动任意角度，始终保持优化前调平油缸、基本壁与连杆构成的直角三角形中L1对角角度b与优化后调平油缸、基本壁与连杆构成的直角三角形L1对角角度b1之间的差值最小，即工作斗与水平面的夹角与初始状态下的夹角的变量最大值尽量小，继而得出目标优化函数关系式。约束条件：約束条件主要分为两种，其主要包括（1）约束条件1：静液压调平系统结构的辅助油缸与调平油缸在高空作业车工作的过程中，油缸的运动行程均要小于油缸的收拢长度，在实际工作中，要以高空作业车的型号为依据，找到次高空作业车装置系统设计的油缸收拢长度，继而得出油缸收拢长度与油缸行程长度，而后根据静液压调平系统的初始状态定义，得出辅助油缸的收拢长度、油缸行程以及之间的函数关系式。（2）约束条件2：同上，找到调平油缸的收拢长度与行程，当基本壁转动角度b达到最大值70°时，即辅助油缸完全伸出，调平油缸完全收拢，继而得出调平油缸的收拢长度与油缸行程之间的函数关系式。
（二）优化结果
确定高空作业车调平系统的各铰点的参数值以及取值范围，求解多变量的约束非线性函数极小值进行优化，取得优化量变化结果，此时工作斗与水平地面的夹角与静液压调平装置系统的初始状态下的夹角变化量最小，结合工程特点，考虑实际加工工艺的可行性，继而取得夹角的变化范围。工作斗的与水平地面的夹角越小，即表明高空作业车调平装置系统运行越稳定，当基本壁与水平地面角度小于20°时，优化前后工作斗的与水平地面的夹角之差基本相似，当基本壁与水平地面之间的角度在40°左右时，优化前后工作斗的与水平地面的夹角差范围在0.2°之间，当基本壁与水平地面的角度逐渐增加至70°时，优化前后工作斗的与水平地面的夹角差范围在1.4°之间，该优化结果表明经过优化后的优化前后工作斗的与水平地面的夹角比优化前显著减小，即高空作业车运行安全性与可靠性越高。
结语：综上所述，静液压调平装置系统是目前我国高空作业车装置常见的调平系统，本文以实际工程状况为依据，构建了非线性数学模型与建立直角坐标系，对静液压调平系统中各铰点的位置进行了优化设计，其设计铰点主要包括目标函数优化、约束条件优化、设计变量优化、基本壁回转点优化、基本壁前支点优化、辅助油缸两端点优化以及平衡油缸两端点优化，且优化后的高空作业车运行安全性与可靠性得到显著高，大幅度提高了高空作业车调平系统工作的平稳性，促进了我国高空作业车装置的技术水平，同时，可为静液压调平系统的设计开发提供数据参考。
参考文献
[1] 王小龙；谢方平；刘大为；李旭；卢伟.果园升降平台调平装置的设计与试验[J].湖南农业大学学报（自然科学版）2015（05）
[2] 马军；彭博；路迪；谢欢.高空作业车工作装置整体性能有限元优化设计研究[J].机械设计2015（06）
[3] 俞浙青；孟嘉乐；徐龙稳；毛国新.高空作业车电液比例调平控制系统的设计与仿真[J].液压气动与密封2015（09）