CN108382473A - 一种非道路作业底盘主动平衡装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及非道路平衡装置领域，特别是一种非道路作业底盘主动平衡装置及其使用方法。该装置包括主动调节机构、角度随动机构、底部钢架(1)和电液控制机构。本发明的非道路作业底盘主动平衡装置，可直接通过快拆装置安装在大部分非道路作业底盘工作平台上，安装简单、操作方便。同时，该装置可以实现实时调节作业平台的空间位置，使操作人员能够保持在水平坐姿下操作设备，消除操作人员在坡地作业时的心理恐惧，降低劳动强度、提高工作效率。本发明的非道路作业底盘主动平衡装置的使用方法，能够有效调整作业车工作重心，减少侧翻风险，提高作业安全性能。
Description
技术领域
本发明涉及非道路平衡装置领域，特别是一种非道路作业底盘主动平衡装置及其使用方法。
背景技术
自走式非道路作业机械，常常需要在崎岖不平地面行驶或在丘陵、山坡地带作业。作业环境不良、舒适性差、安全性能低是共性问题。对于能够适应越野、农田作业，同时又具备较强作业稳定性的自走式非道路作业动力底盘的研究，一直是我国自走式非道路机械领域内的研究热点。
在丘陵、山坡作业是自走式非道路机械的常态，作业坡度大是不可避免的问题。现有的主动平衡装置存在调平响应时间长、调平速度慢、调平精度不佳以及调平角度范围小等诸多问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种非道路作业底盘主动平衡装置，该装置能够解决现有技术中存在的问题，可通过快拆直接装载在各式非道路工作平台上，直接实现主动平衡功能。
本发明的另一目的是提供一种上述非道路作业底盘主动平衡装置的使用方法。
本发明是通过以下方案实现的：
一种非道路作业底盘主动平衡装置，包括主动调节机构、角度随动机构、底部钢架1和电液控制机构。其中：
主动调节机构包括液压油缸连接耳2、线位移传感器4、液压油缸5、螺纹套筒19和可变角度杆端轴承18。
所述液压油缸5下部的缸筒法兰与液压油缸连接耳2连接，液压油缸5上部的活塞杆上端部设有可变角度杆端轴承18，活塞杆上部套有螺纹套筒19，所述螺纹套筒19外部设有第一连接耳6。线位移传感器4的测杆与液压油缸5平行，且其测杆上端与第三连接耳8连接，下端设有传感器连接耳3；传感器连接耳3固定于液压油缸连接耳2上，第三连接耳8通过第二连接耳7与第一连接耳6转动连接。
角度随动机构包括双联式角度随动架、顶部安装板10和中心承重架24。
所述双联式角度随动架设置于中心承重架24上；双联式角度随动架包括底部架构17、旋转机构、中心架构16以及顶部架构11。
底部架构17固定于中心承重架24上。
所述旋转机构包括旋转轴外耳座12、旋转轴内耳座13以及旋转轴15；其中，旋转轴外耳座12和旋转轴内耳座13通过旋转轴15可转动地连接，旋转轴外耳座12和旋转轴内耳座13分别与其上部或下部的架构部件连接。
底部架构17与中心架构16之间、中心架构16与顶部架构11之间分别对称地设有两个旋转机构。底部架构17和中心架构16之间的两个旋转机构的连线与中心架构16和顶部架构11之间的两个旋转机构的连线在水平方向上垂直。
所述顶部架构11底部还设有倾角传感器14。
所述顶部安装板10布置于主动调节机构和双联式角度随动架顶端；顶部安装板10的中心位置与所述顶部架构11连接。顶部安装板10的四角分别设有轴承座9，并通过轴承座9与所述主动调节机构的可变角度杆端轴承18可转动地连接。
中心承重架24位于底部钢架1的中间，以中心承重架24为中心，对称地布置多组主动调节机构；主动调节机构通过液压油缸连接耳2与底部钢架1连接。
所述电液控制机构包括三位四通电磁阀21、液压泵站22以及整机控制器23。
每个三位四通电磁阀21分别控制一个液压油缸5；三位四通电磁阀21接入液压泵站22，所述液压泵站22与整机控制器23电连接。
所述线位移传感器4和倾角传感器14分别与整机控制器23电连接。
所述倾角传感器14为陀螺仪。
所述主动调节机构为四组。
所述中心承重架24包括主梁241、加固梁242和支撑梁243；所述加固梁242位于主梁241下部，每根加固梁242分别与主梁241以及底部钢架1呈三角形结构；支撑梁243位于主梁241顶端，并与主梁241呈一定角度。
所述加固梁242为两个，支撑梁243为四个。
所述底部架构17固定于中心承重架24的支撑梁243上。
一种非道路作业底盘主动平衡装置的使用方法，包括如下步骤：
a.将该主动平衡装置安装于非道路车辆上，并使三位四通电磁阀21、液压泵站22以及整机控制器23分别接入非道路车辆的车载平台26的车载直流电源***。
b.在非道路车辆行进过程中，当车辆行驶上坡地时，车载平台26随整车一起发生相同角度的倾斜，倾角传感器14检测到倾斜角度后，将检测信息发送到整机控制器23中。
c.整机控制器23通过信息采集、运算分析，将电信号输出至电液控制机构中的三位四通电磁阀21，通过三位四通电磁阀21控制液压油缸5的伸缩运动。
d.各液压油缸5带动角度随动机构运动；液压油缸5通过伸缩带动顶部安装板10运动，进而带动双联式角度随动架的顶部架构11。
顶部架构11运动时，双联式角度随动架中，中心架构16相对于底部架构17在竖直面绕旋转机构摆动，顶部架构11相对于中心架构16在竖直面绕旋转机构的摆动。
线位移传感器4和倾角传感器14在运动过程中分别实时检测各液压油缸5和双联式角度随动架的实际运动量，并将检测的数据发送至整机控制器23。
e.整机控制器23再次将传感器信息采集融合、运算分析得到补偿信号，将补偿信号发送至电液控制机构中的三位四通电磁阀21，使三位四通电磁阀21控制液压油缸5，进而使顶部安装板10运动。
f.非道路作业底盘主动平衡装置不断重复以上步骤，直至该主动平衡装置完全平衡。
本发明的有益效果在于：
1)本发明的非道路作业底盘主动平衡装置，可直接通过快拆装置安装在大部分非道路作业底盘工作平台上，安装简单、操作方便；
2)本发明的非道路作业底盘主动平衡装置，在作业车辆行驶过程中，可以实现实时调节作业平台的空间位置，使操作人员能够保持在水平坐姿下操作设备，消除操作人员在坡地作业时的心理恐惧，降低劳动强度、提高工作效率；
3)本发明的非道路作业底盘主动平衡装置的使用方法，能够有效调整作业车工作重心，减少侧翻风险，提高作业安全性能。
附图说明
图1为本发明的非道路作业底盘主动平衡装置的主视图；
图2为本发明的非道路作业底盘主动平衡装置左视图；
图3为本发明的非道路作业底盘主动平衡装置等轴侧视图；
图4为本发明的非道路作业底盘主动平衡装置安装在作业平台上的结构示意图；
图5为本发明的非道路作业底盘主动平衡装置的双联式角度随动架的结构示意图；
图6为本发明的非道路作业底盘主动平衡装置的主动调节机构结构示意图。
附图标记：
1、底部钢架 2、液压油缸连接耳
3、传感器连接耳 4、线位移传感器
5、液压油缸 6、第一连接耳
7、第二连接耳 8、第三连接耳
9、轴承座 10、顶部安装板
11、顶部架构 12、旋转轴外耳座
13、旋转轴内耳座 14、倾角传感器
15、旋转轴 16、中心架构
17、底部架构 18、可变角度杆端轴承
19、螺纹套筒 20、液压泵站安装架
21、三位四通电磁阀 22、液压泵站
23、整机控制器 24、中心承重架
241、主梁 242、加固梁
243、支撑梁 26、车载平台
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
如图1～图3所示，一种非道路作业底盘主动平衡装置，包括主动调节机构、角度随动机构、底部钢架1和电液控制机构。其中：
请进一步参照图6所示，主动调节机构包括液压油缸连接耳2、线位移传感器4、液压油缸5、螺纹套筒19和可变角度杆端轴承18。
所述液压油缸5下部的缸筒法兰与液压油缸连接耳2连接，液压油缸5上部的活塞杆上端部设有可变角度杆端轴承18，活塞杆上部套有螺纹套筒19，所述螺纹套筒19外部设有第一连接耳6；线位移传感器4的测杆与液压油缸5平行，且其测杆上端与第三连接耳8连接，下端设有传感器连接耳3；传感器连接耳3固定于液压油缸连接耳2上，第三连接耳8通过第二连接耳7与第一连接耳6转动连接。当液压油缸5伸缩运动时，线位移传感器4的测杆同时伸缩，实现测量液压油缸5的伸缩位移。角度随动机构包括双联式角度随动架、顶部安装板10和中心承重架24。
所述中心承重架24包括主梁241、加固梁242和支撑梁243；所述加固梁242位于主梁241下部，每根加固梁242分别与主梁241以及底部钢架1呈三角形结构；支撑梁243位于主梁241顶端，并与主梁241呈一定角度。优选地，所述加固梁242为两个，支撑梁243为四个。
如图5所示，所述双联式角度随动架设置于中心承重架24上。双联式角度随动架包括底部架构17、旋转机构、中心架构16以及顶部架构11。
底部架构17固定于中心承重架24的支撑梁243上。
所述旋转机构包括旋转轴外耳座12、旋转轴内耳座13以及旋转轴15。其中，旋转轴外耳座12和旋转轴内耳座13通过旋转轴15可转动地连接，旋转轴外耳座12和旋转轴内耳座13分别与其上部或下部的架构部件连接。
底部架构17与中心架构16之间、中心架构16与顶部架构11之间分别对称地设有两个所述旋转机构；底部架构17和中心架构16之间的两个旋转机构的连线与中心架构16和顶部架构11之间的两个旋转机构的连线在水平方向上垂直。
所述顶部架构11底部还设有倾角传感器14。
优选地，所述倾角传感器14为陀螺仪。
所述顶部安装板10布置于主动调节机构和双联式角度随动架顶端。顶部安装板10的中心位置与所述顶部架构11连接；顶部安装板10的四角分别设有轴承座9，并通过轴承座9与所述主动调节机构的可变角度杆端轴承18可转动地连接。
中心承重架24位于底部钢架1的中间，以中心承重架24为中心，对称地布置多组主动调节机构。主动调节机构通过液压油缸连接耳2与底部钢架1连接。
优选地，所述主动调节机构为四组，分别对称地布置在中心承重架24的前、后、左、右。
所述电液控制机构包括液压泵站安装架20、三位四通电磁阀21、液压泵站22以及整机控制器23。
电液控制机构布置于底部钢架1上；其中，所述液压泵站安装架20套于液压泵站22外部并固定于底部钢架1的后部。液压泵站安装架20顶部安装多个三位四通电磁阀21。所述整机控制器23与底部钢架1连接。
每个三位四通电磁阀21分别控制一个液压油缸5。三位四通电磁阀21接入液压泵站22，所述液压泵站22与整机控制器23电连接。
所述线位移传感器4和倾角传感器14分别与整机控制器23电连接。
如图4所示，本发明的非道路作业底盘主动平衡装置的使用方法包括如下步骤：
a.将该主动平衡装置安装于非道路车辆上，并使三位四通电磁阀21、液压泵站22以及整机控制器23分别接入非道路车辆的车载平台26的车载直流电源***。
b.在非道路车辆行进过程中，当车辆行驶上坡地时，车载平台26随整车一起发生相同角度的倾斜，倾角传感器14检测到倾斜角度后，将检测信息发送到整机控制器23中。
c.整机控制器23通过信息采集、运算分析，将电信号输出至电液控制机构中的三位四通电磁阀21，通过三位四通电磁阀21控制液压油缸5的伸缩运动。
d.各液压油缸5带动角度随动机构运动。液压油缸5通过伸缩带动顶部安装板10运动，进而带动双联式角度随动架的顶部架构11。
顶部架构11运动时，双联式角度随动架中，中心架构16相对于底部架构17在竖直面绕旋转机构摆动，顶部架构11相对于中心架构16在竖直面绕旋转机构的摆动。至此，双联式角度随动架通过双层角度耦合实现在笛卡尔坐标系内的大范围任意角度***。
线位移传感器4和倾角传感器14在运动过程中分别实时检测各液压油缸5和双联式角度随动架的实际运动量，并将检测的数据发送至整机控制器23。
e.整机控制器23再次将传感器信息采集融合、运算分析得到补偿信号，将补偿信号发送至电液控制机构中的三位四通电磁阀21，使三位四通电磁阀21控制液压油缸5，进而使顶部安装板10运动。上述过程能够实现对液压油缸5的精准控制，从而实现对顶部安装板10摆动角度精准控制，以达到主动平衡的效果。
f.非道路作业底盘主动平衡装置不断重复以上步骤，直至该主动平衡装置完全平衡。
Claims (7)
1.一种非道路作业底盘主动平衡装置，其特征在于：包括主动调节机构、角度随动机构、底部钢架(1)和电液控制机构；其中：
主动调节机构包括液压油缸连接耳(2)、线位移传感器(4)、液压油缸(5)、螺纹套筒(19)和可变角度杆端轴承(18)；
所述液压油缸(5)下部的缸筒法兰与液压油缸连接耳(2)连接，液压油缸(5)上部的活塞杆上端部设有可变角度杆端轴承(18)，活塞杆上部套有螺纹套筒(19)，所述螺纹套筒(19)外部设有第一连接耳(6)；线位移传感器(4)的测杆与液压油缸(5)平行，且其测杆上端与第三连接耳(8)连接，下端设有传感器连接耳(3)；传感器连接耳(3)固定于液压油缸连接耳(2)上，第三连接耳(8)通过第二连接耳(7)与第一连接耳(6)转动连接；
角度随动机构包括双联式角度随动架、顶部安装板(10)和中心承重架(24)；
所述双联式角度随动架设置于中心承重架(24)上；双联式角度随动架包括底部架构(17)、旋转机构、中心架构(16)以及顶部架构(11)；
底部架构(17)固定于中心承重架(24)上；
所述旋转机构包括旋转轴外耳座(12)、旋转轴内耳座(13)以及旋转轴(15)；其中，旋转轴外耳座(12)和旋转轴内耳座(13)通过旋转轴(15)可转动地连接，旋转轴外耳座(12)和旋转轴内耳座(13)分别与其上部或下部的架构部件连接；
底部架构(17)与中心架构(16)之间、中心架构(16)与顶部架构(11)之间分别对称地设有两个旋转机构；底部架构(17)和中心架构(16)之间的两个旋转机构的连线与中心架构(16)和顶部架构(11)之间的两个旋转机构的连线在水平方向上垂直；
所述顶部架构(11)底部还设有倾角传感器(14)；
所述顶部安装板(10)布置于主动调节机构和双联式角度随动架顶端；顶部安装板(10)的中心位置与所述顶部架构(11)连接；顶部安装板(10)的四角分别设有轴承座(9)，并通过轴承座(9)与所述主动调节机构的可变角度杆端轴承(18)可转动地连接；
中心承重架(24)位于底部钢架(1)的中间，以中心承重架(24)为中心，对称地布置多组主动调节机构；主动调节机构通过液压油缸连接耳(2)与底部钢架(1)连接；
所述电液控制机构包括三位四通电磁阀(21)、液压泵站(22)以及整机控制器(23)；
每个三位四通电磁阀(21)分别控制一个液压油缸(5)；三位四通电磁阀(21)接入液压泵站(22)，所述液压泵站(22)与整机控制器(23)电连接；
所述线位移传感器(4)和倾角传感器(14)分别与整机控制器(23)电连接。
2.根据权利要求1所述的非道路作业底盘主动平衡装置，其特征在于：所述倾角传感器(14)为陀螺仪。
3.根据权利要求1所述的非道路作业底盘主动平衡装置，其特征在于：所述主动调节机构为四组。
4.根据权利要求1所述的非道路作业底盘主动平衡装置，其特征在于：所述中心承重架(24)包括主梁(241)、加固梁(242)和支撑梁(243)；所述加固梁(242)位于主梁(241)下部，每根加固梁(242)分别与主梁(241)以及底部钢架(1)呈三角形结构；支撑梁(243)位于主梁(241)顶端，并与主梁(241)呈一定角度。
5.根据权利要求4所述的非道路作业底盘主动平衡装置，其特征在于：所述加固梁(242)为两个，支撑梁(243)为四个。
6.根据权利要求4所述的非道路作业底盘主动平衡装置，其特征在于：所述底部架构(17)固定于中心承重架(24)的支撑梁(243)上。
7.一种如权利要求1～6之一所述的非道路作业底盘主动平衡装置的使用方法，其特征在于：包括如下步骤：
a.将该主动平衡装置安装于非道路车辆上，并使三位四通电磁阀(21)、液压泵站(22)以及整机控制器(23)分别接入非道路车辆的车载平台(26)的车载直流电源***；
b.在非道路车辆行进过程中，当车辆行驶上坡地时，车载平台(26)随整车一起发生相同角度的倾斜，倾角传感器(14)检测到倾斜角度后，将检测信息发送到整机控制器(23)中；
c.整机控制器(23)通过信息采集、运算分析，将电信号输出至电液控制机构中的三位四通电磁阀(21)，通过三位四通电磁阀(21)控制液压油缸(5)的伸缩运动；
d.各液压油缸(5)带动角度随动机构运动；液压油缸(5)通过伸缩带动顶部安装板(10)运动，进而带动双联式角度随动架的顶部架构(11)；
顶部架构(11)运动时，双联式角度随动架中，中心架构(16)相对于底部架构(17)在竖直面绕旋转机构摆动，顶部架构(11)相对于中心架构(16)在竖直面绕旋转机构的摆动；
线位移传感器(4)和倾角传感器(14)在运动过程中分别实时检测各液压油缸(5)和双联式角度随动架的实际运动量，并将检测的数据发送至整机控制器(23)；
e.整机控制器(23)再次将传感器信息采集融合、运算分析得到补偿信号，将补偿信号发送至电液控制机构中的三位四通电磁阀(21)，使三位四通电磁阀(21)控制液压油缸(5)，进而使顶部安装板(10)运动；
f.非道路作业底盘主动平衡装置不断重复以上步骤，直至该主动平衡装置完全平衡。
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