CN104321240A - 机械转向铰接式台车运输系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在联邦公路系统上运输诸如钻井井架等的大型结构的机械转向铰接式台车运输系统。总体上，本发明涉及一种利用独特的机械系统来操纵第一台车的铰接式台车系统，该第一台车具有由第二台车保持的负载物的运动所产生的路径。更具体地，本发明提供了：前台车，该前台车由不可旋转的前转向架转向；后台车，后台车具有枢转安装的转台；和一对转向连杆，该一对转向连杆连接在前转向架的相应侧和转台的相应侧之间。左转向连杆和右转向连杆位于第一平面内。转台和转向架中的一个或两者位于非所述第一平面的第二平面内。在平面一和平面二之间产生的力矩力(moment force)使转台和转向架中的一个或两者弹性变形，以允许该运输系统进行左转或右转。

Description

机械转向铰接式台车运输系统

技术领域

本发明涉及一种用于在联邦公路系统上运输诸如钻井井架等的大型结构的机械转向铰接式台车运输系统。一般地，本发明涉及一种利用独特的机械系统使第一台车自动转向的铰接式台车系统，该第一台车具有由第二台车保持的负载物的运动所产生的路径。更具体地，本发明提供了一种机械转向系统，该机械转向系统具有吸收(incorporate)转向系统部件的变形的等腰梯形转向系统。该系统本身在无电动或液压控制系统辅助的情况下绕较小半径曲线机械地转向。该系统具有有限的对准调整能力、最小的重量并依赖于仅用于装卸或停车操作的手动液压转向控制。另外，虽然两个转向连杆共同承受本发明的转向负载以形成对称组件，但如果任一连杆失效，则另一个连杆可单独维持转向控制，从而提供高可靠性且因此提供安全性。

背景技术

将非常长且笨重的结构运输穿过联邦和州公路是多个行业的共同需求。作为这种需求的具体实例，在石油、天然气和地热能源的勘探中，钻探作业用于在地球上形成钻井或井。用于地下勘探的钻机必须被运到要进行钻探活动的地方。这些地方通常位置偏远且处于恶劣的地形中。在州际公路上运输这种钻机需要遵守公路安全法并符合桥梁下方或隧道内的间隙。一旦运到目的地，大型钻机部件必须各自从运输挂车移走，以与位于钻井台上的其它部件接合。

移动全尺寸钻机需要将井架拆卸成之后必须被运输的两个或三个部分。井架部分接着被装载在牵引车挂车与设计成跟随牵引车挂车的台车系统之间。该台车系统必须以精确的方式跟随牵引车，否则，负载物将变得不稳定和危险。安全性是一个至关重要的问题。在运输期间，与安全问题和停工期的高成本一致的是系统的可靠性。如果钻机不可用，那故障会是既危险又昂贵的。也关键的是，运输井架部分(或其它结构负载物)而不会将过度应力给到它们的结构上，使得井架的结构强度不受损害。

也必要的是，运输简便，具有较小的转弯半径且在运输之前不需要对负载物的显著规划或平衡。也必要的是，系统精确地操纵负载物，使得可避免燃料无效率和对台车轮胎的非期望磨损。也期望的是，系统需要最小的维护且依赖于最小的液压和电子功能。

例如，Fox的美国专利No.2,167,943公开了车辆的转向机构，更具体地，是牵引车和被牵引车之间的转向机构，通过该转向机构，使得被牵引车的车轮在转弯中“跟踪”或跟随牵引车的车轮路径。然而，Fox专利使用液压部件，而不是简单地实施机械联动转向系统，且没有为台车的直接控制提供冗余连接。因此，Fox专利的设备需要更多的部件，付出了增加重量和复杂性的代价。由于包含液压组件，Fox专利的设备可靠性低且将需要额外的维护操作，从而使装置的总成本上升。

Sauer的美国专利No.3,403,925公开了用于车辆的自定心车轴以及可振荡运动组件，该车辆具有至少一个固定的单车轴或多车轴，该可振荡运动组件包括用于支撑可振荡运动组件的轮轴，并且该可振荡运动组件适合于附连到包括适于支撑负载物的底盘的公路牵引运载车辆。Sauer的设备不是简单地用于实施机械转向联动装置，而是依赖于滚道、夹子、臂和轴的复杂组件以有助于车轴转向。因此，与简单机械联动转向系统相比，Sauer的设备可能是低可靠性的且更容易出故障。因此，Sauer的设备具有比机械转向系统高的成本和可靠性的问题。

Fikse的美国专利No.3,542,390公开了一种牵引车和挂车组合体，更具体地，涉及包括前后一组相对的侧向支撑轮的挂车，该支撑轮旋转以便于挂车通过后轮跟随转弯弧度而转弯。Fikse专利还公开了具有前一组可转向和后一组可转向的相对的侧向支撑轮的挂车构造或者被支撑在旋转装置上的台车。然而，Fikse专利的设备未提供可控转向；而是，它依赖于后台车上的互连旋轴以便于挂车转向。与机械联动转向系统相比，Fikse专利的旋转转向系统提供了一种低精确、低稳定的转向方法。

Mustered的美国专利No.4,117,905公开了具有等效总液压转向系统的液压铰接式转向系统，该转向系统用于备用、紧急情况并补充额外的转向动力，并且不依赖于额外的机械联动装置。具体地说，Mustered专利公开了包括转向致动装置以及两个或更多个液压可伸缩转向装置的转向系统，每个转向装置定位成紧邻铰接式车辆的枢转附接点，该铰接式车辆具有定位在该枢转附接点的第一侧上的两个或更多个液压转向装置中的至少一个和定位在枢转附接点的第一或第二侧上的液压可伸缩转向装置中的另一个。Mustered专利的双计量控制装置比简单机械转向联动装置复杂，因此可提供随着时间的流逝而低可靠的转向操作。由于Mustered专利依赖于液压转向系统，因此它没有为台车的直接控制提供冗余机械连接。因此，与机械联动转向系统相比，Mustered专利的设备提供了低精确的转向以及增加的重量和复杂度。另外，也不利地影响了转向装置的成本和可靠性。

Damm的美国专利No.4,441,730公开了一种转向装置，该转向装置用于与在挂车前方的车辆联接的多车轴鹅颈式挂车，该转向装置包括可绕主车轴枢转并连接到撑杆的车轮，该撑杆用于通过液压件强制使后轮组沿着与跟踪车辆的转向轮相反的方向转向，以便挂车更紧地跟随跟踪车辆的轨迹。因此，Damm专利所公开的设备会使后轮受到很大的应变和磨损。此外，除了车轮上的磨损增大外，Damm专利中用于后轮的强制转向的液压缸的使用可能导致转向组件和液压件的更快恶化。液压件的使用还增加了转向系统的总重和成本，并还不利地影响了系统的可靠性。

Petrillo的美国专利No.5,035,439公开了装备有辅助后转向装置的牵引车挂车或其它车辆，该辅助后转向装置经由气动型悬架和液压缸转向以及调整挂车和负载物的重量以便于转向。Petrillo专利的设备需要驾驶员并通常需要更多指向负载物的重量分布的更有效方法。在这点上，与直接机械联动转向系统相比，Petrillo专利所教导的装置提供了低精确的转向系统，并具有由于液压件和气动件的使用而增加重量的额外缺点和潜在可靠性的问题。

Krone等人的美国专利No.5,234,069公开了一种转向系统，其中，铰接式转向车辆的一对车轮与铰接转向同步转向并经由泵或阀装置来控制，该泵或阀装置用于将流体引到被锁定在适当位置的液压缸。因此，Krone专利的液压转向系统比简单机械联动转向系统复杂且容易失效。Krone专利的液压转向系统还受到液压组件的重量增加且因此成本增加的困扰。

Proia的美国专利No.5,479,999公开了具有用于大型车辆后车轴的动力控制的自动动力自跟踪系统，以及运动探测器用于感应车辆转弯的方向和度数并连接到多个液压或者气动车轴枢转机构，这些车轴枢转机构将力施加在车辆悬挂系统的预先选定的部件上。因此，Proia专利所教导的转向装置高度依赖于运动探测器的使用，且运动传感器中的任何一个的失效会对系统的精确度有相当不利的影响。此外，Proia专利的装置上的液压件和气动件的使用引起系统的重量和成本增加以及不存在于简单机械联动转向系统中的缺点。

Picard的美国专利No.5,700,023公开了包括由复合铰接连接件互连的一系列模块的铰接式车辆，复合铰接连接件包括具有受控运动的至少一个弹性铰接件。Picard专利还公开了以简单机械方式铰接的车辆，使得能够确保模块的位置相对更好保持，该车辆由模块组成，近乎完美地跟随道路中的弯曲和不规则，并且基本限制了模块相对于彼此的额外运动，甚至用于包括两个或更多个模块的道路列车。虽然Picard专利公开了机械自跟踪的方法，其转向系统不能实现用于台车的精确转向和导航的精确铰接。

Poole的美国专利No.6,152,475公开了一种轮换台车，该轮换台车替代卡车挂车的后轮，以提供给挂车关于其后轮的转向能力，并由牵引车的驾驶员借助于安装在牵引车驾驶室中的控制系统控制。该轮换台车被改成包括液压致动系统，该液压致动系统包括活塞、缸和泵组件，这些作用于轮换台车的舌状物上以使轮换台车绕中心销枢转。因此，Poole专利具有使用液压件所带来的几个缺陷，例如与液压件相关联的成本增加以及液压组件的重量增加。另外，Poole专利所公开的转向系统的复杂性增加使其更容易出现可靠性问题和失效且进一步需要牵引车的驾驶员手动操作台车转向系统。

Wildey等人的美国专利No.7,412,315公开了一种用于铰接式车辆的转向系统，该转向系统具有被连接到比例螺线管阀的微处理器，该比例螺线管阀控制流到及来自液压铰接缸的液压流体的流向、流量和流速，该液压铰接缸提供了铰接式车辆的车架之间的铰接。Wildey专利还介绍了位置反馈传感器以测量车架之间的铰接角度并将铰接角度传到处理器。在Wildey专利中，用于转向组件的控制和铰接的螺线管与液压技术的组合使用使其比更可靠的机械联动转向系统容易失效且不允许直接控制台车。因此，Wildey专利的转向系统提供了比机械联动转向系统低精确的转向以及增加的重量和复杂度。

McGhie等人的美国专利No.7,637,512公开了一种减少轮胎磨损、降低结构尺寸并提供了改进的转向特性的悬臂支撑车辆。McGhie专利包括自转向脚轮轴和两构件铰接式悬臂支撑车辆，该自转向脚轮轴作为悬臂支撑车辆前台车的前车轴与某些三车轴半挂车的脚轮轴类似，该两构件铰接式悬臂支撑车辆具有靠近车辆后部的铰接点(转向枢点)。虽然McGhie专利所公开的台车转向系统与牵引车分开，但未能公开自动转向系统，而是依赖于前车轴上的转向力以便于后车轴上的转向和特性。此外，McGhie专利的设备包含不可转向并仅跟随由前车轴提供的轨迹的传统后车轴。

因此，仍然存在对制造安全且可靠的台车系统的提高的需求，该台车系统用于在联邦和州公路系统上运输大型结构负载物。具体地，需要在具有较小转弯半径的机械转向铰接式台车系统上运输大型负载物。

还需要具有较便宜地生产和实施以及廉价地高度可靠性地维护的台车装置。也期望的是，这种台车装置还可以较轻，以便减少在台车和负载物的运输期间的燃料消耗。

总之，本发明的优选实施例提供了对于提供耐用机械致动转向系统的工程限制和环境挑战的独特解决方案。

发明内容

本发明提供了用于诸如钻机的井架部分的大型结构的迁移的显著改进的运输系统。在一个实施例中，提供了运输台车，该运输台车包括前台车、后台车、以及关联该前台车和后台车之间的相关角度关系(angularity)的转向机构。

在一个实施例中，前台车具有至少一个车轴而后台车具有至少两个车轴。转向机构包括：转向架，该转向架以不可旋转的方式连接到前台车；转台，该转台以枢转方式安装到后台车；左转向连杆，该左转向连杆以枢转方式连接在转向架和转台之间；以及右转向连杆，该右转向连杆以枢转方式连接在转向架和转台之间。左转向连杆与转台的连接点到右转向连杆与转台的连接点之间的距离大于左转向连杆与转向架的连接点到右转向连杆与转向架的连接点之间的距离。

在另一实施例中，转向架和转台中的一个或两者弹性变形，以允许运输系统进行左转或右转。在一个实施例中，左转向连杆和右转向连杆中的一个或两者弹性变形，以允许运输系统进行左转或右转。

在一个实施例中，左转向连杆和右转向连杆位于第一平面中，而转台和转向架中的一个或两者位于不是第一平面的第二平面中。在第一平面和第二平面之间产生的力矩力使转台和转向架中的一个或两者弹性变形，以允许运输系统进行左转或右转。

在一个实施例中，左转向连杆与右转向连杆不是平行关系。当运输系统沿直线行进时，左转向连杆、右转向连杆、转台和转向架形成等腰梯形。在该实施例中，转台和转向架形成等腰梯形的平行底边。

在另一实施例中，前台车具有前平台和与前平台连接的两个车轴。前止推轴承位于前平台的顶部上。

后台车具有后平台。后止推轴承位于后平台的顶部上。后台车具有位于后平台后方的后部，三个车轴连接到后部。后台车具有位于后平台前方的前部。圆柱形开口位于前部上。

转向机构具有转矩管，该转矩管延伸通过在后台车的前部上的圆柱形开口。转矩管诸如借助于接合键和键槽或其它机构机械地锁定到前台车以提供转矩管和前台车之间的一致旋转。转向架安装到转矩管。转台以枢转方式安装到后平台。负载支架能够连接到转台的顶侧。左转向连杆以枢转方式连接在转向架和转盘之间。右转向连杆以枢转方式连接在转向架和转盘之间。

所要运输的结构能够连接到牵引车。该结构安装到位于牵引车后方的运输系统的负载支架上。牵引车拉动该结构，该结构拉动后台车，且后台车推动前台车。

改变牵引车的路径使得该结构旋转而跟随牵引车。该结构的旋转使转台相对于后台车旋转。转台的旋转压缩右转向连杆或左转向连杆中的一个并拉伸另一个，以促使转向架使前台车向牵引车的新方向旋转。

在另一实施例中，左转向连杆和右转向连杆具有可压缩和/或可扩展部件，以允许当由于运输系统的转向而给予足够力时对转向连杆的长度作小的调整。

在另一实施例中，左转向连杆和右转向连杆借助于偏心连接器以枢转方式连接在转向架和转台之间，该偏心连接器可旋转成：当由于运输系统的转向而给予足够力时，对左侧和右侧中的每一个上的转向架和后转台之间的距离给予小的调整。

在另一实施例中，运输系统具有与行进的向前方向有关系的左侧和右侧。转向架具有顶部和面向前平台的相反底部。柔性左转向托架附接到转向架的底部左侧。柔性右转向托架附接到转向架的底部右侧。

转台也具有顶部和面向后平台的相反底部。柔性左转台托架附接到转台的底部左侧。柔性右转台托架附接到转台的底部右侧。左转向连杆在一端处枢转地连接到左转向托架而在其相反端处枢转地连接到左转台托架。右转向连杆在一端处枢转地连接到右转向托架而在其相反端处枢转地连接到右转台托架。

在另一实施例中，前止推轴承组件位于前平台和后台车的前部之间。

在另一实施例中，前止推轴承组件具有中空内部。转矩管诸如通过焊接以不可旋转关系定位在前止推轴承组件的中空内部内。

在另一实施例中，转矩管具有中空内部，并且基板位于转矩管的中空内部内。

在另一实施例中，后止推轴承组件位于后平台和转台之间。

在另一实施例中，为对准和停车系统提供超驰控制装置。在该实施例中，前台车缸托架位于前台车上，在止推轴承前方。后台车缸托架位于后台车的前部上，在转矩管前方。致动器枢转地连接在前台车的前台车缸托架和后台车的后台车缸托架之间。

在一个实施例中，致动器是液压缸。提供了储箱，当缸在正常行驶情况期间无动力时，该储箱具有足够容量来保持大部分液压缸流体。

如会被本领域中的普通技术人员所理解的，所公开的系统可稍作修改并且获得相同的有利结果。例如，车轴的数目可变化而不偏离本发明的教义和精神。

附图说明

当结合附图阅读时，本发明的目的和特征从以下详细描述和所附权利要求会变得更容易理解，附图中相同的附图标记表示相同的元件。

附图构成本说明书的一部分并包括可实施为各种方式的本发明的示例性实施例。应该理解，在某些实例中，本发明的各方面可扩大或放大地示出以有助于理解本发明。

图1是具有本发明特征的机械转向运输系统的等距视图，该运输系统被示出为5车轴实施例且承载钻机的井架部分。

图2是具有本发明特征的机械转向运输系统的等距视图。

图3是从稍高于该机构的角度示出的、具有本发明特征的整个转向系统的分解等距视图。

图4是机械转向运输系统10的等距视图，示出了基本组装好的转向组件300且还对比示出了液压超驰控制系统，该液压超驰控制系统可在必要时用于系统的对准停放。

图5是图3的机械转向运输系统的实施例的局部分解等距视图，还示出了基本组装好的液压转向组件。

图6是基板的俯视图。

图7是保持器的俯视图。

图8是转向架的俯视图，该转向架连接到内部具有基板的转矩管。

图9是本发明的运输系统的侧视图，示出了由牵引车拉动的组件，该组件承载钻机的井架部分并经过道路的凸起部分。

图10是图3的运输系统的侧视图，示出了经过道路的低洼部分的该组件。

图11A是本发明的运输系统的俯视图，示出了由牵引车拉动并在直路上行驶的运输系统。

图11B示出了由牵引车拉动并进行较急剧的左转的图11A的运输系统。

图12A是沿如下方向的图11A中的运输系统的转向系统的基本部件的俯视图，该方向是当运输系统由牵引车拉动并在直路上行驶时确定的。

图12B是沿如下方向的图11B中的运输系统的转向系统的基本部件的俯视图，该方向是运输系统由牵引车拉动并进行相对较急剧左转时确定的。

图13是图8所示的转向架的前端视图，示出了由在左转期间给予的力引起的转向架的扭曲方向。

具体实施方式

下面的描述被表示成使本领域任何技术人员能制造和使用本发明，并在具体应用及其要求的背景下提供。所公开的实施例的各种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，且本文所定义的一般原理可用于其它实施例和应用而不偏离本发明的精神和范围。因此，本发明不旨在局限于所示实施例，而是根据与本文所公开的原理和特征一致的最广泛范围。

图1是具有本发明特征并以5车轴实施例示出的机械转向运输系统10的等距视图。如图1所示，运输系统10运输大型结构12。在该附图中，结构12是钻机的井架。在所示的实例中，结构12由限定最大运输宽度22的框架20组成。

运输系统10通常由前台车100、后台车200和转向系统300组成。结构12在一端由牵引车40的负载支架42支撑。在牵引车40后方，结构12由安装在后台车200上的负载支架400单独支撑。运输系统10设计成由结构12通过该结构12与牵引车40的连接而拉动(参见图9-10)。

运输系统10具有设置在前台车100和后台车200下方的车轴。在具有奇数车轴的实施例中，出现了很多关于机械转向的显著问题。在所示实施例中，前台车100具有前平台120以及第一车轴122和第二车轴124。后台车200具有与后部240连接的第三车轴242、第四车轴244和第五车轴246。

图2是从稍高于运输系统10的角度示出的、具有本发明特征的运输系统10的等距视图。如图2所示，转向系统300通常包括转向架320、转台340、左转向连杆360和右转向连杆362。转台340以枢转方式附接到后台车200，而转向架320以不旋转的关系连接到前台车100。

也在图2所示的可选实施例中，包括前缸托架150的手动可操作超驰控制装置连接到前台车100，并且后缸托架250连接到后台车200。致动器350以枢转方式连接在前缸托架150和后缸托架250之间。致动器350可以是允许在正常行驶情况期间自由浮动的液压缸。致动器350可用于在该系统倒车时或在类似停车场或钻机场所的小空间中操作时超驰控制该运输系统10的机械转向能力。

图3是从稍高于运输系统10的角度示出的、具有本发明特征的运输系统10的分解等距视图。前台车100具有前平台120以及第一车轴122和第二车轴124。前止推轴承组件130位于前平台120上。前止推轴承组件130可由上前轴承132和下前轴承134组成。在一个实施例中，诸如键槽136的旋转锁定机构设置在前平台120上。如上所示，前缸托架150也可设置成以枢转方式连接到致动器350。前缸托架150的优选位置是在前平台120前方。

后台车200通常具有后平台220、在后平台220后方的后部240和在后平台220前方的前部260。后止推轴承组件230位于后平台220上。后止推轴承组件230可由上后轴承232和下后轴承234组成。在该实施例中，上后轴承232连接到转台340的底侧且下后轴承234连接到后平台220，使得转台340以可旋转关系安装到后台车200。后台车200具有连接到后部240的第三车轴242、第四车轴244和第五车轴246。

后台车200的前部260连接到前台车100。前部260具有圆柱形开口262。在一个实施例中，轴承垫264由螺栓环266保持在圆柱形开口262中的适当位置，用于与转向系统300接合。

在另一实施例中，上前止推轴承132连接到前部260的底部，用于与被连接到前平台120的下前止推轴承134接合。上前止推轴承132与下前止推轴承134的接合提供了前台车100和后台车200之间的重量支承枢转连接。

如上所示，后缸托架250也可设置成连接到致动器350。后缸托架250的优选位置是在圆柱形开口262的前方。

图4是运输系统10的等距视图，示出了基本组装好的转向组件300。如图4所示，转向系统300通常包括转向架320、转台340、左转向连杆360和右转向连杆362。回到图3，左转向连杆360在一端处以枢转方式连接到转台340，并在其相反的另一端处以枢转方式连接到转向架320。右转向连杆362在一端处以枢转方式连接到转台340，并在其相反的另一端处以枢转方式连接到转向架320。

通过设计，左转向连杆360和右转向连杆362具有相同长度。在一个实施例中，将左转向连杆360和右转向连杆362连接到转台340和转向架320的枢转连接部由偏心连接器364固定。偏心连接器364的旋转位置可控制成对左转向连杆360和右转向连杆362的长度给予精确的矫正调整，以确保它们精准地相等。

转向架320具有向上面向的顶侧以及面向前台车100并靠近前台车100的底侧。如图3中最佳所示的，转向架320具有位于其左端上的左转向托架326(具有枢点382)以及位于其右端上的右转向托架328(具有枢点380)。在一个实施例中，左转向托架326和右转向托架328靠近转向架320的底侧，因此在转向架320的水平中心平面下方。在另一实施例中，左转向托架326和右转向托架328是相对柔性的。

转台340具有向上面向的顶侧以及面向后台车200并靠近后台车200的底侧。如图3中最佳所示的，转台340具有位于其左端上的左转台托架346以及位于其右端上的右转台托架348。在一个实施例中，左转台托架346和右转台托架348靠近转台340的底侧，因此在转台340的水平中心平面下方。在另一实施例中，左转台托架346和右转台托架348是相对柔性的。

回到图4，一对支架托架370设置在转台340的顶侧上。支架托架370允许支架400枢转连接到转台340的顶侧。

在所示的实施例中，转矩管310以不旋转的关系连接到转向架320。键312附接到转矩管310。键312设计成完美地配合到前台车100上的键槽136中。当组装好后，转矩管310会穿过圆柱形开口262的中心并穿过止推轴承组件130。在一个实施例中，基板314(参见图6)位于靠近键312与键槽136的接合处的转矩管310内，以防止转矩管310扭曲。保持器316(参见图7)可固定到转矩管310的底部。保持器316防止转矩管310相对于圆柱形开口262和后台车200的竖直运动。

图5是图3的机械转向运输系统10的局部分解等距视图，示出了在后台车200上方的基本组装好的转向组件300，该后台车200在前台车100上方。如图5和图3所示，轴承垫264可位于圆柱形开口262处，用于提供转矩管310和圆柱形开口262之间的平滑旋转接合。螺栓环266可用于将轴承垫264固定在适当位置。

图6是基板314的俯视图。基板314可位于转矩管310内，以防止转矩管310扭曲。

图7是保持器316的俯视图。保持器316可固定到转矩管310的底部。保持器316防止转矩管310相对于圆柱形开口262和后台车200的竖直运动或脱离。

图8是连接到内部具有基板的转矩管的转向架的俯视图。

图9是正由牵引车40拉动的运输系统10的侧视图，该运输系统10在经过道路的凸起部分的同时承载结构12。

图10是运输系统10的侧视图，示出了经过道路的低洼部分的运输系统10。如上所述(参照图4)，支架托架370允许支架400枢转地连接到转台340的顶侧。这允许结构12在牵引车40越过道路中的上下坡和不平坦环境时保持与牵引车负载支架42连接。

操作

在最一般意义上，结构12以枢转方式连接到牵引车40。结构12的其余重量部分以枢转方式安装到后台车200。后台车200以枢转方式连接到前台车100，使得结构12的重量的一部分被分别分配在前台车100和后台车200之间。

牵引车40拉动该结构12，结构12拉动在该结构12下方的后台车200。后台车200在枢转连接部处推动前台车100。当牵引车40转弯时，结构12也转弯。结构12连接到转向系统300，使得结构12的旋转使前台车100转向，以便运输系统10可跟随牵引车40转弯。以下是部件及部件之间的具体关系的更详细处理。

所运输的结构12的前端在牵引车负载支架42处以枢转方式连接到牵引车40。结构12的其余重量被分别分配在前台车100和后台车200之间。负载支架400设计成支撑结构12的其余重量。牵引车40拉动该结构12，结构12通过负载支架400到转台340及后止推轴承组件230的连接而拉动后台车200。

后台车200的前部260由前止推轴承组件130以枢转方式连接到前台车100的前平台120。后台车200通过在前止推轴承组件130处的连接而向前推动前台车100。

当牵引车40转弯时，所运载的结构12(所运输的负载物)随着牵引车40旋转。结构12由安装到转台340的负载支架400支撑。转台340通过后止推轴承组件230连接到后台车200。这允许结构12、负载支架400和转台340独立于后台车200旋转。

转台340的旋转使得转向连杆360和362反向运动而旋转转向架320。当牵引车40右转时，转台340拉伸(拉动)右转向连杆362并压缩(推动)左转向连杆360。当牵引车40左转时，转台340拉伸(拉动)左转向连杆360并压缩(推动)右转向连杆362。左转向连杆360和右转向连杆362的运动迫使转向架320旋转。

转矩管310从转向架320的底侧向下延伸。转矩管310具有与其连接的一个或多个键312，该键312接合键槽136，使得转矩管310与前台车100以不旋转的关系锁定。因此，转向架320的旋转引起转矩管310、键312和前台车100的类似旋转。

由于转矩管310穿过圆柱形开口262的中心并穿过前止推轴承组件130，所以，转矩管310与由后台车200施加到前台车100的推力隔离。类似地，除了经历并允许前台车100和后台车200的相对旋转外，前止推轴承组件130与由转向系统300施加到前台车100的转向力隔离。

在一个实施例中，如图6所示(还参见图8)，基板314设置成位于在靠近键312与键槽136的接合处的转矩管310内，以防止转矩管310扭曲。保持器316可固定到转矩管310的底部。保持器316防止转矩管310相对于圆柱形开口262和后台车200的竖直运动。

转台340的长度受运输宽度22和放置在旋转转台340上的限位物限制，因此，转台340不与台车的底盘冲突。使用较宽的转台减小了连杆上的力。

如上所述，左转向连杆360和右转向连杆362具有相同长度。然而，本发明的原则是，转向架320的宽度小于转台340的宽度。因此，当运输系统10沿直线行进时，左转向连杆360、右转向连杆362、转台340和转向架320形成等腰梯形。

由于左转向连杆360与转台340的连接点到右转向连杆362与转台340的连接点之间的距离大于左转向连杆360与转向架320的连接点到右转向连杆362与转向架320的连接点之间的距离，因此，左转向连杆360与右转向连杆362不是平行关系。转台340和转向架320形成等腰梯形的平行底边。在优选实施例中，这两个底边的长度之比(转向架320的长度与转台340的长度之比)在0.77和0.85之间的范围内。

在一个实施例中，左转向连杆360通过偏心连接器364以枢转方式连接在转向架320和/或转台340之间。可控制偏心连接器364的旋转位置，以对左转向连杆360和右转向连杆362的总长度给予精确的矫正调整，从而确保它们精确相等。

在该实施例中，右转向连杆362通过偏心连接器364以枢转方式连接在转向架320和/或转台340之间。每个偏心连接器364均能旋转，以对转向架320和转台340之间的左侧和右侧距离给予小的调整。

在另一实施例中，所要运输的结构12连接到牵引车40。结构12安装到位于牵引车40后方的运输系统10的负载支架400上。牵引车40拉动该结构12，结构12拉动后台车200，并且后台车200推动前台车100。

如上所述，牵引车40的方向的变化使结构12旋转。结构12的旋转使转台340相对于后台车200旋转。转台340的旋转压缩左转向连杆360或右转向连杆362中的一个而拉伸另一个，以便促使转向架320使前台车100向牵引车40的新方向旋转。前台车100的旋转的阻力使得转台340和转向架320的扭转变形量足以矫正运输系统10的四边形转向系统的可转动性的不足。

运输系统10具有与行进的向前方向有关的左侧和右侧。转向架320具有顶部322(未示出)和面向前平台120的相反底部324(未示出)。左转向托架326附接到转向架320的底部左侧(具有枢点382)，并且右转向托架328附接到转向架320的底部右侧(具有枢点380)。转台340具有顶部342(未示出)和面向后平台220的相反底部344(未示出)。左转台托架346附接到转台340的底部左侧(具有枢点386)，并且右转台托架348附接到转台340的底部右侧(具有枢点384)。左转向连杆360在第一端处以枢转方式连接到左转向托架326，并且在其相反的另一端处以枢转方式连接到左转台托架346。右转向连杆362在第一端处以枢转方式连接到右转向托架328，并在其相反的另一端处以枢转方式连接到右转台托架348。由于托架326、328在转台340下方的位置偏移且转台340的相对较平横截面具有较低的抗扭刚度，所以托架326、328在负载下弯曲。该可弯曲性用于吸收空载销中的小变动，以使转向连杆销和转向架枢轴中心之间的几何结构枢转。

当将结构12定位在其指定运输位置时能够精确定位后台车200是重要的。为此，如上详述的，可提供手动超驰控制装置。在该实施例中，前台车缸托架150位于前台车100上，优选在止推轴承前方。后台车缸托架250位于后台车200的前部260上，优选在转矩管310前方。致动器350以枢转方式连接在前台车缸托架150和后台车缸托架250之间，致动器350可用于在该系统倒车时或在类似停车场或钻机场所的小空间中操作时超驰控制该运输系统10的转向系统300。

图11A是运输系统10的俯视图，示出了由牵引车40拉动并沿直路行驶的运输系统10。图11B示出了由牵引车40拉动并进行左转的运输系统10。

图12A是来自图11A的转向系统300的基本部件的俯视图，示出了运输系统10沿直路行进时的转向系统300的位置。图12B是来自图11B的转向系统300的基本部件的俯视图，示出了运输系统10进行左转时的转向系统300的位置。

如图12A和12B所示，转向架320具有表示右转向连杆362的枢转连接点380与左转向连杆360的枢转连接点382之间的距离的宽度W_s。转台340具有表示右转向连杆362的枢转连接点384与左转向连杆360的枢转连接点386之间的距离的宽度W_t。如图所示，转台340的宽度W_t大于转向架320的宽度W_s。左转向连杆360和右转向连杆362在合理的公差范围内长度是相同的。

参照图12A，示出了穿过枢点380和382的转向中心线410。如图12A所示，当运输系统10沿直线行进时，转向架中心线410垂直于行进方向。示出了穿过枢点384和386的转台中心线412。如图12A所示，当运输系统10沿直线行进时，转台中心线412垂直于行进方向。而且，当运输系统10沿直线行进时，转向架中心线410和转台中心线412基本平行。

由于转向架320和转台340平行，结合W_s和W_t的差异，结合转向连杆360和362具有基本上相同的长度，因此，当操纵运输系统10沿直线方向时，转向系统300的主要部件形成等腰梯形。

参照图11B，运输系统10由牵引车40拉动并进行左转。如图11B所示，牵引车40沿具有半径R_T的路径转弯。转向系统300沿具有半径R₁的路径引导前台车100。后台车200沿具有半径R₂的路径跟随牵引车40。如图11B所示，R_T大于R₁，而R₁大于R₂。路径R₁相对于路径R_T的长度以及路径R₂相对于路径R₁的长度由转向系统300的几何形状和机械结构决定。

图12B是来自图11B的转向系统300的俯视图，示出了运输系统10进行左转时的转向系统300的位置。示出了穿过枢点380和382的第二转向中心线420。类似地，示出了穿过枢点384和386的第二转台中心线422。转向架角A_S形成在中心线410和420之间，表示图11B所示的进行左转产生的转向架320的旋转角度。转台角A_T形成在中心线412和422之间，表示图11B所示的进行左转产生的转台340的旋转角度。本发明的基本原则是A_S大于A_T。

前台车路径R₁相对于后台车路径R₂的长度对运输系统10的安全和有效运动来说是关键的。前台车路径R₁相对于后台车路径R₂的长度由转向架角A_S和转台角A_T之间的差确定。转向架角A_S会大于转台角A_T。在一个实例中，前台车100进行25°转弯(转向架角A_S＝25°)而后台车进行20.13°转弯(转台角A_T＝20.13°)。转向架角A_S和转台角A_T由转向组件300的主要部件的精确几何形状决定。具体地，在前台车100具有两个车轴而后台车200具有三个车轴的实施例中，优选的W_s与W_t的比值在0.77至0.85之间。在更优选的实施例中，优选的W_s与W_t的比值在0.79至0.83之间。这些比值已经证实运输系统10运行得非常好。

图13是转向架320的前端视图，用箭头示出了在图11B和12B的左转期间由作用在转向架320上的力产生的扭曲方向。转台340类似地扭曲。

在左转期间，转向架320在托架326处放置成被压缩，而转向架320在托架328处放置成被拉伸。托架326沿一个旋转方向绕转向架320扭曲，而托架328沿相反旋转方向绕转向架320扭曲。类似地，托架346沿一个旋转方向绕转台340扭曲，而托架348沿相反旋转方向绕转台340扭曲。

允许在转向负载下扭曲的转向架320和转台340的设计弹性考虑到运输系统10的非平行四边形转向系统300的功能。具体地，所设计的扭曲提供了对转向组件300的左侧和右侧的相对长度的矫正。

Claims (22)

1.一种大型结构负载物的运输系统，包括：

前台车，所述前台车具有至少一个车轴；

后台车，所述后台车具有至少两个车轴；以及

转向机构，所述转向机构包括：

转向架，所述转向架以不可旋转方式连接到所述前台车；

转台，所述转台以枢转方式安装到所述后台车；

左转向连杆，所述左转向连杆以枢转方式连接在所述转向架和所述转台之间；

右转向连杆，所述右转向连杆以枢转方式连接在所述转向架和所述转台之间；并且

所述左转向连杆与所述转台的连接点到所述右转向连杆与所述转台的连接点之间的距离大于所述左转向连杆与所述转向架的连接点到所述右转向连杆与所述转向架的连接点之间的距离。

2.根据权利要求1所述的运输系统，还包括：

所述转向架和所述转台中的一个或两者弹性变形，以允许所述运输系统进行左转或右转。

3.根据权利要求1所述的运输系统，还包括：

所述左转向连杆和所述右转向连杆中的一个或两者弹性变形，以允许所述运输系统进行左转或右转。

4.根据权利要求1所述的运输系统，还包括：

所述左转向连杆和所述右转向连杆位于第一平面内；

所述转台和所述转向架中的一个或两者位于第二平面内，所述第二平面不是所述第一平面；并且

在平面一和平面二之间产生的力矩力使所述转向架和所述转台中的一个或两者弹性变形，以允许所述运输系统进行左转或右转。

5.根据权利要求1所述的运输系统，还包括：

所述左转向连杆与所述右转向连杆是非平行关系。

6.根据权利要求1所述的运输系统，还包括：

当所述运输系统沿直线行进时，所述左转向连杆、所述右转向连杆、所述转台和所述转向架形成一个等腰梯形；并且

所述转台和所述转向架形成所述等腰梯形的平行底边。

7.根据权利要求6所述的运输系统，还包括：

所述梯形的所述底边的长度之比在0.77至0.85之间的范围内。

8.根据权利要求6所述的运输系统，还包括：

所述梯形的所述底边的长度之比在0.79至0.83之间的范围内。

9.根据权利要求1所述的运输系统，还包括：

所述左转向连杆通过偏心连接器以枢转方式连接在所述转向架和所述转台之间；

所述右转向连杆通过偏心连接器以枢转方式连接在所述转向架和所述转台之间；并且

每个所述偏心连接器均能旋转，以对所述转向架和所述转台之间的左侧和右侧距离给予小的调整。

10.根据权利要求1所述的运输系统，还包括：

所运输的结构被连接到牵引车；

所述结构安装到位于所述牵引车后方的所述运输系统的负载支架上；并且

其中，所述牵引车拉动所述结构，所述结构拉动所述后台车，并且所述后台车推动所述前台车。

11.根据权利要求1所述的运输系统，还包括：

所述牵引车的方向的变化使所述结构旋转；

所述结构的旋转使所述转台相对于所述后台车旋转；并且，

所述转台的旋转会压缩所述右转向连杆或左转向连杆中的一个并拉伸另一个，以便促使所述转向架使所述前台车向所述牵引车的新方向旋转。

12.根据权利要求1所述的运输系统，还包括：

所述运输系统具有与行进的向前方向有关的左侧和右侧；

所述转向架具有顶部和面向所述前平台的相反底部；

右转向托架，所述右转向托架附接到所述转向架的底部右侧；

左转向托架，所述左转向托架附接到所述转向架的底部左侧；

所述转台具有顶部和面向所述后平台的相反底部；

右转台托架，所述右转台托架附接到所述转台的底部右侧；

左转台托架，所述左转台托架附接到所述转台的底部左侧；

所述右转向连杆在第一端处以枢转方式连接到所述右转向托架并在相反的另一端处以枢转方式连接到所述右转台托架；并且，

所述左转向连杆在第一端处以枢转方式连接到所述左转向托架并在相反的另一端处以枢转方式连接到所述左转台托架。

13.根据权利要求12所述的运输系统，还包括：

所述右转向托架和所述左转向托架是柔性的，以允许所述转向托架的连接点和所述转台的连接点之间的变动。

14.根据权利要求12所述的运输系统，还包括：

所述右转台托架和所述左转台托架是柔性的，以允许所述转向托架的连接点和所述转台的连接点之间的变动。

15.根据权利要求1所述的运输系统，还包括：

前止推轴承组件，所述前止推轴承组件位于所述前平台与所述后台车的前部之间。

16.根据权利要求15所述的运输系统，还包括：

所述前止推轴承组件具有中空内部；以及

转矩管，所述转矩管以不可旋转的关系定位在所述前止推轴承组件的所述中空内部中。

17.根据权利要求16所述的运输系统，还包括：

所述转矩管具有中空内部；以及

基板，所述基板位于所述转矩管的所述中空内部中。

18.根据权利要求16所述的运输系统，还包括：

所述转矩管具有中空内部；以及

基板，所述基板位于所述转矩管的所述中空内部中；以及

保持器，所述保持器被连接成限制所述转矩管从所述前台车脱离。

19.根据权利要求1所述的运输系统，还包括：

后止推轴承组件，所述后止推轴承组件位于所述后平台和所述转台之间。

20.根据权利要求1所述的运输系统，还包括：

前台车缸托架，所述前台车缸托架位于所述前台车上，在所述止推轴承的前方；

后台车缸托架，所述后台车缸托架位于所述后台车的前部上，在所述转矩管的前方；以及

致动器，所述致动器以枢转方式连接在所述前台车的所述前台车缸托架和所述后台车的所述后台车缸托架之间。

21.根据权利要求20所述的运输系统，还包括：

所述致动器是液压缸；以及

储箱，当所述缸在正常行驶状况下无动力时，所述储箱具有足够的容量来保持大部分液压缸流体。

22.一种大型结构负载物的运输系统，包括：

前台车，所述前台车包括：

前平台；和

恰好两个车轴，所述两个车轴连接到所述前平台；

后台车，所述后台车包括：

后平台；

后部，所述后部位于所述后平台的后方；

恰好三个车轴，所述三个车轴连接到所述后部；

前部，所述前部位于所述后平台的前方；

所述前部以枢转方式连接到所述前台车；以及

转向机构，所述转向机构包括：

转向架，所述转向架以不可旋转方式连接到所述前台车；

转台，所述转台以枢转方式安装到所述后平台；

负载支架，所述负载支架能够连接在所述转台上方，用于固定地支撑要运输的所述结构；

左转向连杆，所述左转向连杆以枢转方式连接在所述转向架和所述转台之间；

右转向连杆，所述右转向连杆以枢转方式连接在所述转向架和所述转台之间；并且

所述左转向连杆与所述转台的连接点到所述右转向连杆与所述转台的连接点之间的距离大于所述左转向连杆与所述转向架的连接点到所述右转向连杆与所述转向架的连接点之间的距离。