摘 要

本文主要针对32M伸缩式臂架高举消防车的开发项目，对伸缩式臂架系统进行设计。根据项目要求及车辆尺寸国家标准设计了旋转平台，变幅机构，梯节机构的大体尺寸。设计了一种柔索预应力云梯梯架，选择梯节材料，设计梯节制造工艺。将每节梯节视为悬臂梁，根据配合要求设计截面形状及尺寸并校核其抗弯强度。在此基础上利用MATLAB软件建立数学模型并求解，优化梯节截面尺寸。本文对梯节设计，其制造工艺简单，在满足梯节抗弯强度的基础上，实现消防云梯的轻量化。

关键词：高举消防车；臂架系统；MATLAB；轻量化

Abstract

This article mainly for Jiangnan company32M telescopic boom high fire truck development project, the telescopic boom system design. According to the project requirements and the national standard of the vehicle size design of the rotating platform, luffing agencies, ladder body of the general size. Choose ladder materials, design ladder manufacturing process. Each section of the section as a cantilever beam, according to meet the requirements of the cross-sectional shape and size and check the bending strength. On this basis, the mathematical model is established by MATLAB software and the ladder section size is optimized. In this paper, the ladder design, its manufacturing process is simple, to meet the ladder bending strength on the basis of the realization of the fire ladder manufacturing.

Key Words：the fire truck；Boom system；MATLAB；air-fuel combustion

目录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 国内外发展现状 1

1.2.1 国外发展现状 1

1.2.2 国内发展现状 3

1.3 举高消防车总体结构组成 3

1.4 研究目的及意义 4

第2章 举高消防车臂架系统实现方案 6

2.1 举高消防车臂架系统组合 6

2.2 旋转平台的设计方案 6

2.3 变幅机构设计方案 7

2.4 梯节机构设计 8

2.4.1梯节机构选型 8

2.4.2 梯节机构伸缩设计方案 8

第3章 举高消防车臂架系统设计 10

3.1 举高消防车整车尺寸的设计 10

3.2 变幅机构的整体设计 10

3.3 举高消防车梯节机构整体设计 12

第4章 梯节的设计 14

4.1 梯节设计方案 14

4.2 梯节间连接设计 14

4.3 梯节下弦梁杆材料的选择 16

4.4 梯架下弦梁截面尺寸设计 17

4.4.1 第一节梯架下弦梁截面尺寸设计 17

4.4.2第二节梯架下弦梁截面尺寸设计 20

4.4.3第三、四节梯架下弦梁截面尺寸设计 23

4.5梯节的配合： 25

第五章 梯节截面的优化设计 26

5.1 梯节截面优化计算 26

5.2梯节截面优化结果分析 29

结论 31

参考文献 32

致谢 33

附录1 截面尺寸优化MATLAB程序 34

第1章 绪论

1.1 研究背景

举高消防车通常用于高大的建筑物、危险的化工场所、占地面积大的仓库的消防。举高消防车的可以喷射灭火剂控制火势，为消防人员提供入场通道，营救被困火海的群众。其主要可以分成云梯消防车、登高平台消防车、高举喷射消防车，消防车的种类不同在功能方面也有着不同的差距。云梯消防车的功能是营救高层受困人员，登高平台消防车可为消防人员提供一个救火的平台，也可以用来救人，高喷消防车用于喷射灭火剂进行灭火。在危险的化工场所，救援人员可以使用高举喷射消防车远距离灭火，保障了人员的安全。

伴随着全球经济化的发展，各国之间城市化的进程也不断地加速，近年来，许多高楼拔地而起但高楼火灾发生的次数也随之增加。高楼发生火灾，其扩散速度快，扑救难度大，人员难以逃离火海，一旦失控将会造成不可估计的损失。列如2012年，上海11.15火灾，上海公寓大火致58人遇难70余人受伤；2010年，长春9.9火灾，两在建高楼火灾导致42人受伤，经济损失约600万；2009年，央视2.9火灾，央视新址北配楼火灾 损失高达50亿元。^[1]

在扑灭高层建筑火灾和营救受困人员方面举高消防车在当今还是最有效的救援设备。因此研究和开发举高消防车对整个社会意义重大，并且研制超高空作业的举高消防车是我国的迫切需求。

1.2 国内外发展现状

1.2.1 国外发展现状

上世纪40、50年代，国外就开发出了20-30m高的直臂云梯消防车，后来逐渐发展为30-40m高的带曲臂的登高平台消防车。以前，云梯消防车、登高平台消防车、举高喷射消防车三类举高消防车在使用功能、外形结构方面都有者明显差异。近年来，各国的生产商不在拘泥于三种类型消防车的设计，将其取长补短，融合在一起，举高消防车的功能也越来越多样化。较为典型的有如下几种消防车^[1]。

马基路斯DLK系列云梯消防车，其独创的CS减震系统，可大大降低云梯顶部的震动。当遇到风力，消防人员的晃动，喷射装置的反作用力时，经过计算，会产生一个抵抗振动的阻尼从而减缓消防云梯车的振动。此外车身结构大量的采用了AluFire铝合金，有效的实现的消防车的轻量化，也大大提高了消防车的机动性缩短了工作的准备时间。并且铝合金的抗腐蚀性使得消防车能适应各种复杂的环境并且增长其使用寿命。

图1.1 马基路斯消防车

博浪涛101m登高平台消防车，其梯节全部展开时其最大工作高度可到达101m，是目前为止最高的消防车之一，因其优越的性能及稳定性，此消防车被多国购买，主要被用于高层建筑的消防。

图1.2博浪涛101m登高平台消防车

威马智能多功能登高平台消防车是新一代智能消防车，其消防车的生厂商有丰富的制造经验，具有优秀的技术和研发团队。此外，工作斗运行速度快，承载重量大（最大可达到360kg），在短时间内可以营救更多的受困人员。

目前，从举高消防车的生产能力、产品性能和先进水平等方面来看，世界领军企业仍然是德国的马基路斯公司(MAGIRUS)、麦斯公司(METZ)，英国的西蒙公司(SIMON)，芬兰的博浪涛(BRONTO)公司以及日本的森田公司等^[2]。