伸缩臂结构及消防车的制作方法

1.本技术涉及伸缩臂技术领域，尤其是涉及一种伸缩臂结构及消防车。


背景技术：

2.在消防领域中，举高消防车的臂架是其开展灭火及救援工作时的主要部件，相关技术中，臂架结构是由伸缩臂焊接结构件、驱动油缸、定滑轮(包括伸轮和收轮)和拉索等结构组成，驱动油缸的数量可以为两个，也可以为一个，当采用两个驱动油缸驱动时，占用的安装空间较大，不适于应用在小型消防车上；当采用一个驱动油缸驱动，并配合定滑轮使用时，驱动油缸的一端安装在第一节臂上，另一端安装在第二节臂上，供油时产生压力驱动第二节臂起升，同时安装在第二节臂头部的定滑轮带动拉索驱动第三节臂起升，以此类推，逐渐升起所有节臂。在起升状态下，第二节臂上安装的伸轮拉索受力较大，需要采用较粗的拉索才能够保证整个臂架的稳定性。


技术实现要素：

3.本技术的目的在于提供一种伸缩臂结构及消防车，以缓解现有技术中存在的现有的伸缩臂结构占用空间较大、不易保证整个臂架稳定性的技术问题。
4.基于上述目的，本技术提供了一种伸缩臂结构，包括伸缩驱动机构和主动伸缩组件，所述主动伸缩组件包括套设连接的第一节臂、第二节臂和第三节臂，所述伸缩驱动机构的一端与所述第二节臂连接，所述伸缩驱动机构的另一端与所述第三节臂连接；
5.所述第二节臂的尾部设置有第一伸臂轮，所述第一伸臂轮绕设有第一伸臂绳，所述第一伸臂绳的一端与所述第一节臂的头部连接，所述第一伸臂绳的另一端与所述第三节臂的尾部连接；
6.所述第二节臂的头部设置有第一收臂轮；所述第一收臂轮绕设有第一收臂绳，所述第一收臂绳的一端与所述第一节臂的头部连接，所述第一收臂绳的另一端与所述第三节臂的尾部连接；
7.其中，所述第一伸臂轮为动滑轮，所述第一收臂轮为定滑轮。
8.在本技术的一个实施例中，所述伸缩臂结构还包括附加伸缩组件，所述附加伸缩组件包括至少一个支臂；
9.所述第三节臂设置有第一伸收组件，与所述第三节臂相邻的支臂的至少部分位于所述第三节臂的内部，所述第一伸收组件连接所述第二节臂以及与所述第三节臂相邻的支臂，以使所述与所述第三节臂相邻的支臂能够相对于所述第三节臂伸出或收回。
10.在本技术的一个实施例中，所述支臂的数量为多个，多个所述支臂套设连接；相邻两个所述支臂中，套接在外部的支臂设置有第二伸收组件，所述第二伸收组件连接位于所述套接在外部的支臂的前一支臂和后一支臂，以使所述前一支臂能够相对于所述套接在外部的支臂伸出或收回。
11.在本技术的一个实施例中，所述第一伸收组件包括第二伸臂轮和第二收臂轮，所
述第二伸臂轮安装于所述第三节臂的头部，所述第二伸臂轮绕设有第二伸臂绳，所述第二伸臂绳的一端与所述第二节臂的头部连接，与所述第三节臂相邻的支臂的尾部连接于所述第二伸臂绳的另一端；
12.所述第二收臂轮安装于所述第三节臂的尾部，所述第二收臂轮绕设有第二收臂绳，所述第二收臂绳的一端与所述第二节臂的头部连接，与所述第三节臂相邻的支臂的尾部连接于所述第二收臂绳的另一端；
13.其中，所述第二伸臂轮和所述第二收臂轮均为定滑轮。
14.在本技术的一个实施例中，所述支臂的数量为两个，两个所述支臂分别为第四节臂和第五节臂，所述第四节臂套设于所述第三节臂的内部，所述第五节臂套设于所述第四节臂的内部。
15.在本技术的一个实施例中，所述第二伸收组件包括第三伸臂轮和第三收臂轮，所述第三伸臂轮安装于所述第四节臂的头部，所述第三伸臂轮绕设有第三伸臂绳，所述第三伸臂绳的一端与所述第三节臂的头部连接，所述第三伸臂绳的另一端与所述第五节臂的尾部连接；
16.所述第三收臂轮安装于所述第四节臂的尾部，所述第三收臂轮绕设有第三收臂绳，所述第三收臂绳的一端与所述第三节臂的头部连接，所述第三收臂绳的另一端与所述第五节臂的尾部连接；
17.其中，所述第三伸臂轮和所述第三收臂轮均为定滑轮。
18.在本技术的一个实施例中，所述伸缩驱动机构的一端与所述第二节臂铰接，所述伸缩驱动机构的另一端与所述第三节臂铰接。
19.在本技术的一个实施例中，所述第一伸臂绳和所述第一收臂绳为链条或绳索。
20.在本技术的一个实施例中，所述伸缩驱动机构为液压缸、电动缸或气缸。
21.基于上述目的，本技术还提供了一种消防车，包括所述的伸缩臂结构。
22.本技术的有益效果主要在于：
23.本技术提供的伸缩臂结构，在使用时，将第一节臂安装在车辆底盘上，由于伸缩驱动机构的一端与第二节臂连接，伸缩驱动机构的另一端与第三节臂连接，第三节臂是随着伸缩驱动机构的伸长而伸出，因此，第一伸臂绳无需承受较大的力，也无需采用较粗的第一伸臂绳，由于第一伸臂轮为动滑轮，在第三节臂伸出的过程中，能够通过第一伸臂轮和第一伸臂绳带动第二节臂相对于第一节臂伸出，在第二节臂和第三节臂伸出的过程中以及完全伸出后，能够保证伸缩臂结构的整体稳定性。同时，本实施例采用一个伸缩驱动机构驱动伸缩臂结构的伸缩，节省了安装空间。
附图说明
24.为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1为相关技术中的伸缩臂架的结构示意图；
26.图2a至图2d为相关技术中的伸缩臂架的受力分析示意图；
27.图3为本技术实施例提供的伸缩臂结构的结构示意图；
28.图4a至图4d为本技术实施例提供的伸缩臂结构的受力分析示意图。
29.图标：001-第一节臂；002-第二节臂；003-第三节臂；004-第四节臂；005-第五节臂；006-驱动油缸；007-伸轮a；008-收轮a；009-伸轮b；010-收轮b；011-伸轮c；012-收轮c；013-伸绳a；014-伸绳b；015-伸绳c；100-第一节臂；200-第二节臂；300-第三节臂；400-第四节臂；500-第五节臂；101-第一伸臂轮；102-第一收臂轮；103-第一伸臂绳；104-第一收臂绳；105-第二伸臂轮；106-第二收臂轮；107-第二伸臂绳；108-第二收臂绳；109-第三伸臂轮；110-第三收臂轮；111-第三伸臂绳；112-第三收臂绳；113-伸缩驱动机构。
具体实施方式
30.下面将结合实施例对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
31.在本技术的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
32.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
33.图1示出了相关技术中的伸缩臂架在伸出状态下的结构示意图。参见图1所示，相关技术中的伸缩臂架包括驱动油缸006以及从外向内套设连接的第一节臂001、第二节臂002、第三节臂003、第四节臂004和第五节臂005，驱动油缸006的一端与第一节臂001连接，驱动油缸006的另一端与第二节臂002连接；伸轮a007安装于第二节臂002的头部，伸轮a007绕设有伸绳a013，伸绳a013的一端与第一节臂001的头部连接，伸绳a013的另一端与第三节臂003的尾部连接；伸轮b009安装于第三节臂003的头部，伸轮b009绕设有伸绳b014，伸绳b014的一端与第二节臂002的头部连接，伸绳b014的另一端与第四节臂004的尾部连接；伸轮c011安装于第四节臂004的头部，伸轮c011绕设有伸绳c015，伸绳c015的一端与第三节臂003的头部连接，伸绳b014的另一端与第五节臂005的尾部连接；收轮a008安装于第二节臂002的尾部，收轮b010安装于第三节臂003的尾部，收轮c012安装于第四节臂004的尾部。
34.下面对相关技术中的伸缩臂架在垂直向上伸出状态下进行受力分析。
35.参见图2a所示，对于第五节臂005而言，f5'＝g5，其中，f5'为伸绳c015的拉力，g5包括第五节臂005的重力以及设置于第五节臂005上方的工作台(图中未示出)的重力，工作台包括工作斗和折臂，折臂的一端与工作斗连接，折臂的另一端与第五节臂005连接，在作业过程中，工作斗内会有多个工作人员，甚至还会有被救援人员，因此，通常情况下，g5包括第
五节臂005的重力、工作斗和折臂的重力以及工作斗内的所有人员的重力之和。
36.参见图2b所示，对于第四节臂004而言，f4'＝2
×
f'5 g4，其中，f4'为伸绳b014的拉力，g4为第四节臂004的重力。
37.参见图2c所示，对于第三节臂003而言，f' f5'＝2
×
f4' g3，其中，f'为伸绳a013的拉力，g3为第三节臂003的重力。
38.参见图2d所示，对于第二节臂002而言，t' f4'＝2
×
f' g2，其中，t'为驱动油缸006的推力，g2为第二节臂002的重力。
39.综上可得，驱动油缸006的推力t'＝g2 2g3 3g4 4g5，伸绳a013的拉力f'＝g3 2g4 3g5。
40.参见图3所示，本实施例提供了一种伸缩臂结构，包括伸缩驱动机构113和主动伸缩组件，主动伸缩组件包括套设连接的第一节臂100、第二节臂200和第三节臂300，伸缩驱动机构113的一端与第二节臂200连接，伸缩驱动机构113的另一端与第三节臂300连接；第二节臂200的尾部设置有第一伸臂轮101，第一伸臂轮101绕设有第一伸臂绳103，第一伸臂绳103的一端与第一节臂100的头部连接，第一伸臂绳103的另一端与第三节臂300的尾部连接；第二节臂200的头部设置有第一收臂轮102；第一收臂轮102绕设有第一收臂绳104，第一收臂绳104的一端与第一节臂100的头部连接，第一收臂绳104的另一端与第三节臂300的尾部连接；其中，第一伸臂轮101为动滑轮，第一收臂轮102为定滑轮。
41.基于该结构，本实施例提供的伸缩臂结构，在使用时，将第一节臂100安装在车辆底盘上，由于伸缩驱动机构113的一端与第二节臂200连接，伸缩驱动机构113的另一端与第三节臂300连接，第三节臂300是随着伸缩驱动机构113的伸长而伸出，因此，第一伸臂绳103无需承受较大的力，也无需采用较粗的第一伸臂绳103，由于第一伸臂轮101为动滑轮，在第三节臂300伸出的过程中，能够通过第一伸臂轮101和第一伸臂绳103带动第二节臂200相对于第一节臂100伸出，并且由于第一伸臂轮101为动滑轮，利用动滑轮具有省力的特性，也使得第一伸臂绳103无需采用较粗的绳或链条，在第二节臂200和第三节臂300伸出的过程中以及完全伸出后，能够保证伸缩臂结构的整体稳定性。同时，本实施例采用一个伸缩驱动机构113驱动伸缩臂结构的伸缩，节省了安装空间。
42.在一个实施例中，伸缩臂结构还包括附加伸缩组件，附加伸缩组件包括至少一个支臂；第三节臂300设置有第一伸收组件，与第三节臂300相邻的支臂的至少部分位于第三节臂300的内部，第一伸收组件连接第二节臂200以及与第三节臂300相邻的支臂，以使与第三节臂300相邻的支臂能够相对于第三节臂300伸出或收回。
43.通过设置附加伸缩组件，使得伸缩臂结构能够达到的高度提高，也就是说，伸缩臂结构不仅包括第一节臂100、第二节臂200和第三节臂300，还可以包括更多节臂。
44.在一个实施例中，支臂的数量为多个，多个支臂套设连接；相邻两个支臂中，套接在外部的支臂设置有第二伸收组件，第二伸收组件连接位于该套接在外部的支臂的前一支臂和后一支臂，以使前一支臂能够相对于该套接在外部的支臂伸出或收回。其中，前一支臂套设于该套接在外部的支臂的内部，后一支臂套设于该套接在外部的支臂的外部。
45.示例性的，参见图3所示，支臂的数量为两个，两个支臂分别命名为第四节臂400和第五节臂500，第四节臂400套设于第三节臂300的内部，第五节臂500套设于第四节臂400的内部。其中，第四节臂400设置有第二伸收组件，第二伸收组件连接第三节臂300和第五节臂
500，以使第五节臂500能够相对于第四节臂400伸出或收回。
46.在一个实施例中，第一伸收组件包括第二伸臂轮105和第二收臂轮106，第二伸臂轮105安装于第三节臂300的头部，第二伸臂轮105绕设有第二伸臂绳107，第二伸臂绳107的一端与第二节臂200的头部连接，第二伸臂绳107的另一端与第四节臂400的尾部连接；第二收臂轮106安装于第三节臂300的尾部，第二收臂轮106绕设有第二收臂绳108，第二收臂绳108的一端与第二节臂200的头部连接，第二收臂绳108的另一端与第四节臂400的尾部连接；其中，第二伸臂轮105和第二收臂轮106均为定滑轮。
47.具体而言，第三节臂300的头部具有安装板，第二伸臂轮105安装于安装板的靠近第一节臂100的一侧，第二伸臂绳107的一端与第二节臂200的头部连接，第二伸臂绳107的另一端与第四节臂400的尾部连接。
48.第二收臂轮106安装于第三节臂300的尾部的背离第一节臂100的一侧，第二收臂绳108的一端与第二节臂200的头部连接，第二收臂绳108的另一端与第四节臂400的尾部连接，第二收臂绳108的位于第二收臂轮106与第二节臂200的头部之间的绳段位于第二节臂200的内部，第二收臂绳108的另一段位于第三节臂300的内部。
49.在一个实施例中，参见图3所示，第二伸收组件包括第三伸臂轮109和第三收臂轮110，第三伸臂轮109安装于第四节臂400的头部，第三伸臂轮109绕设有第三伸臂绳111，第三伸臂绳111的一端与第三节臂300的头部连接，第三伸臂绳111的另一端与第五节臂500的尾部连接；第三收臂轮110安装于第四节臂400的尾部，第三收臂轮110绕设有第三收臂绳112，第三收臂绳112的一端与第三节臂300的头部连接，第三收臂绳112的另一端与第五节臂500的尾部连接；其中，第三伸臂轮109和第三收臂轮110均为定滑轮。
50.本实施例提供的伸缩臂结构，在伸出过程中，伸缩驱动机构113伸长，带动第三节臂300、第四节臂400和第五节臂500一起相对于第二节臂200伸出，由于第一伸臂轮101为动滑轮，第三节臂300通过第一伸臂绳103带动第二节臂200相对于第一节臂100伸出；在第三节臂300伸出的过程中，通过第二伸臂轮105和第二伸臂绳107带动第四节臂400和第五节臂500相对于第三节臂300伸出；在第四节臂400伸出的过程中，通过第三伸臂轮109和第三伸臂绳111带动第五节臂500相对于第四节臂400伸出，从而实现完全伸出状态。
51.在收回过程中，伸缩驱动机构113缩短，第三节臂300向第二节臂200的内部收回，第一伸臂绳103处于松弛状态，在第一收臂轮102和第一收臂绳104的带动下，以及在第二节臂200自身的重力作用下，第二节臂200收回至第一节臂100的内部；在第三节臂300收回的过程中，通过第二收臂轮106和第二收臂绳108带动第四节臂400向第三节臂300的内部收回；在第四节臂400收回的过程中，通过第三收臂轮110和第三收臂绳112带动第五节臂500向第四节臂400的内部收回，从而实现完全收回状态。
52.下面对本实施例提供的伸缩臂结构在垂直向上伸出状态下进行受力分析。此处假设本实施例中的第一节臂100、第二节臂200、第三节臂300、第四节臂400和第五节臂500的重力分别与相关技术中的第一节臂001、第二节臂002、第三节臂003、第四节臂004和第五节臂005的重力相等。
53.参见图4a所示，对于第五节臂500而言，f5＝g5，其中，f5为第三伸臂绳111的拉力，g5包括第五节臂500的重力以及设置于第五节臂500上方的工作台(图中未示出)的重力，工作台包括工作斗和折臂，折臂的一端与工作斗连接，折臂的另一端与第五节臂500连接，在
作业过程中，工作斗内会有多个工作人员，甚至还会有被救援人员，因此，通常情况下，g5包括第五节臂500的重力、工作斗和折臂的重力以及工作斗内的所有人员的重力之和。由于本实施例中的第五节臂500的重力与相关技术中的第五节臂005的重力相等，因此，f5＝f5'。
54.参见图4b所示，对于第四节臂400而言，f4＝2
×
f5 g4，其中，f4为第二伸臂绳107的拉力，g4为第四节臂400的重力。由于本实施例中的第四节臂400的重力与相关技术中的第四节臂004的重力相等，因此，f4＝f4'。
55.参见图4c所示，对于第三节臂300而言，t f5＝2
×
f4 g3 f，其中，f为第一伸臂绳103的拉力，g3为第三节臂300的重力。
56.参见图4d所示，对于第二节臂200而言，t g2＝2
×
f f4，其中，t为伸缩驱动机构113的推力，g2为第二节臂200的重力。
57.综上可得，伸缩驱动机构113的推力t＝g2 2g3 3g4 4g5，第一伸臂绳103的拉力f＝g2 g3 g4 g5。
58.经计算可得：f'-f＝(g4 2g5)-g2，由于g5包括第五节臂500的重力、工作斗和折臂的重力以及工作斗内的所有人员的重力之和，因此，2g5＞g2，进而得到g4 2g5＞g2，因此，f＜f'，也就是说，本实施例中的第一伸臂绳103的受力有所减小，从而提升了整个伸缩臂结构安全性，由于第一伸臂绳103的受力减小了，可以采用比之前更细的绳索，整体的重量也减轻了。
59.例如，第一节臂100的重量为6200n，第二节臂200的重量为5100n，第三节臂300的重量为4500n，第四节臂400的重量为3200n，第五节臂500的重量为2600n，折臂的重量为800n，工作斗的重量为1800n，工作斗内的所有人员的重量为3000n，因此，g5为8200n，那么2g5远大于g2。需要说明的是，本实施例中，为便于理解，摩擦力、浮力、滑轮的重力均忽略不计，每一节臂的重量与重力基本相等。
60.本实施例中的伸缩驱动机构113的推力t与相关技术中的驱动油缸006的推力t'大小相等，因此，无需对伸缩驱动机构113进行重新选型。
61.在一个实施例中，伸缩驱动机构113的一端与第二节臂200铰接，伸缩驱动机构113的另一端与第三节臂300铰接。采用铰接的方式能够减小伸缩臂结构伸缩过程中的晃动对伸缩驱动机构113产生的影响，起到一定的缓冲作用，防止伸缩驱动机构113损坏。
62.在一个实施例中，第一伸臂绳103和第一收臂绳104为链条或绳索。示例性的，第一伸臂绳103和第一收臂绳104可以为但不限于钢丝绳、板链或其他类型的可靠的连接介质。
63.需要说明的是，第二伸臂绳107、第二收臂绳108、第三伸臂绳111和第三收臂绳112也可以为链条或绳索。
64.在一个实施例中，伸缩驱动机构113为液压缸。
65.在其他实施例中，伸缩驱动机构113也可以为电动缸或气缸。
66.本实施例还提供了一种消防车，包括本实施例提供的伸缩臂结构。
67.本实施例提供的消防车，还包括底盘，在使用时，将第一节臂100安装在车辆的底盘上，由于使用了本实施例提供的伸缩臂结构，无需采用较粗的第一伸臂绳103，减轻了整体的重量，节省了安装空间，在第二节臂200和第三节臂300伸出的过程中以及完全伸出后，能够保证伸缩臂结构的整体稳定性。
68.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽
管参照前述各实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的范围。