CN105329240B - 一种链式货运索道减振装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种链式货运索道减振装置及方法，包括水平调节机构、水平驱动机构、竖直调节机构、竖直驱动机构、振动信号采集模块和振动控制器；振动信号采集模块设置在链式货运索道托索机构上，振动信号采集模块连接振动控制器；振动控制器分别连接水平驱动机构和竖直驱动机构，水平驱动机构动力输出端连接水平调节机构，竖直驱动机构动力输出端连接竖直调节机构；托索机构设置在竖直调节机构，竖直调节机构设置在水平调节机构上。本发明可大幅度降低托索机构传动链横向振动能量，抑制托索机构传动链的过大幅度横向振动，有效延长货运索道的使用寿命，提高整个货运索道系统运行的安全性和可靠性，最大程度避免造成灾难性后果。

Description

一种链式货运索道减振装置及方法

技术领域

本发明涉及山地运输货物技术领域，特别涉及一种链式货运索道减振装置及方法。

背景技术

货运索道在物料输送中发挥着重要作用，在地形、地势复杂的山区更是高效、经济的运输方式之一，尤其在货物运输需要跨越峡谷、河流等天然障碍、其它运输手段很难甚至无法满足要求时，其作用更加明显。

货运索道对自然地形的适应性较强，具有爬坡能力大、占地小和破坏植被少等优点。常见的工程货运索道类型中，单线循环式货运索道具有施工技术要求低、工程造价小以及对周边环境破坏程度轻等突出优点，在丘陵山地应用最为广泛。山地农资运输的单线循环式货运索道通常采用环形链作为承载牵引索，货物用吊钩吊于承载牵引索上，悬索以一定的拉力张紧后，由绞盘机的摩擦卷筒驱动，循环牵引做爬坡、下坡、转弯或斜线运动，运行线路复杂。环形链具有悬链线的振动特性，在轴向运动过程中链条会不可避免地产生竖直和水平两个方向的横向振动，这种横向振动如不加以抑制，不仅会导致运动失稳、降低使用寿命，而且还对整个链索系统的运行安全性和可靠性带来不利的影响，甚至可能造成灾难性后果。为了消减单线循环式货运索道运行过程中的链索横向振动，迫切需要对现有系统增加减振装置，以改变沿链索轴向传播的横向振动波形，使挂载物资的振动幅度在合理的范围内变化，从而达到抑制链索横向振动的目的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种可大幅度降低传动链横向振动能量的链式货运索道减振装置，能够有效延长货运索道的使用寿命，提高整个货运索道系统运行的安全性和可靠性，最大程度避免造成灾难性后果。

本发明的第一目的通过下述技术方案实现：一种链式货运索道减振装置，包括水平调节机构、水平驱动机构、竖直调节机构、竖直驱动机构、振动信号采集模块和振动控制器；

所述振动信号采集模块设置在链式货运索道托索机构上，用于采集链式货运索道托索机构的振动信号；

所述振动信号采集模块连接振动控制器；所述振动控制器分别连接水平驱动机构和竖直驱动机构，用于接收水平驱动机构和竖直驱动机构的输出扭矩信号以及控制水平驱动机构和竖直驱动机构的工作；

所述水平驱动机构的动力输出端连接水平调节机构的动力输入端，用于控制水平调节机构工作；所述竖直驱动机构的动力输出端连接竖直调节机构的动力输入端，用于控制竖直调节机构工作；

链式货运索道托索机构设置在竖直调节机构，通过竖直调节机构控制链式货运索道托索机构的竖直运动；所述竖直调节机构设置在水平调节机构上，通过水平调节机构控制链式货运索道托索机构的水平运动。

优选的，所述水平驱动机构包括第一电机、第一磁粉离合器和第一动态扭矩传感器；所述第一电机通过三角皮带与第一磁粉离合器输入轴连接，第一磁粉离合器的输出轴通过第一联轴器与第一动态扭矩传感器的输入轴连接；

所述水平驱动机构的第一电机、第一磁粉离合器和第一动态扭矩传感器分别连接振动控制器；

所述第一动态扭矩传感器的输出轴为水平驱动机构的动力输出端，所述水平驱动机构通过第一动态扭矩传感器的输出轴连接水平调节机构的动力输入端，用于控制水平调节机构工作；

竖直驱动机构包括第二电机、第二磁粉离合器和第二动态扭矩传感器；所述第二电机通过第二联轴器与第二磁粉离合器输入轴连接，第二磁粉离合器的输出轴通过第三联轴器与第二动态扭矩传感器的输入轴连接；

所述竖直驱动机构的第二电机、第二磁粉离合器和第二动态扭矩传感器分别连接振动控制器；

所述第二动态扭矩传感器的输出轴为竖直驱动机构的动力输出端，所述竖直驱动机构通过第二动态扭矩传感器的输出轴连接竖直调节机构的动力输入端，用于控制竖直调节机构工作。

优选的，所述水平调节机构包括设置在安装支架上的两条平行且相隔一定距离的直线导轨、第一主动轴和第一从动轴；

每条直线导轨上分别设置有两个导轨直线轴承，其中两条直线导轨上的四个导轨直线轴承之间通过第一支架连接后形成一个水平滑动平台；

所述第一主动轴和第一从动轴通过外球面带座轴承设置在安装支架上，所述第一主动轴和第一从动轴分别对应设置在两条直线导轨两端并且均垂直于两条直线导轨，第一主动轴的两端以及第一从动轴的两端分别固定有第一同步带轮，第一主动轴和第一从动轴上位于同侧的第一同步带轮通过第一同步带连接，其中第一同步带的数量为两条，两条第一同步带分别穿过水平滑动平台下方并且与水平滑动平台固定连接；

所述第一主动轴的一端为水平调节机构的动力输入端与水平驱动机构的动力输出端连接。

更进一步的，所述竖直调节机构包括花键轴、减速齿轮对、第二主动轴、第二上从动轴、第二下从动轴、直线导杆和牵引导杆；

所述减速齿轮对包括啮合的主动齿轮和从动齿轮，主动齿轮内孔为内花键；

所述花键轴穿过主动齿轮内孔并且位于所述水平滑动平台上方；花键轴的一端通过外球面带座轴承设置在安装支架上，另一端为竖直调节机构的动力输入端与竖直驱动机构的动力输出端连接；

所述第二主动轴穿过从动齿轮内孔并且两端通过外球面带座轴承设置在水平滑动平台上；

所述第二上从动轴两端通过外球面带座轴承安装在水平滑动平台上并且与第二主动轴平行；水平滑动平台下方设置有一个与水平滑动平台连接的托架，所述第二下从动轴通过外球面带座轴承设置在托架上，所述第二下从动轴位于第二上从动轴正下方并且平行于第二上从动轴；

所述第二主动轴两端、第二上从动轴两端和第二下从动轴两端分别设置有第二同步带轮，所述第二主动轴、第二上从动轴和第二下从动轴上位于同侧的第二同步带轮通过第二同步带连接，其中第二同步带的数量为两条；

所述直线导杆的数量为两根，两根直线导杆的上端均固定安装于水平滑动平台上，每根直线导杆上分别设置有箱式导杆直线轴承，两根直线导杆上的箱式导杆直线轴承分别对应固定在两条第二同步带上，其中第二同步带固定箱式导杆直线轴承的位置位于第二上从动轴和第二下从动轴之间，两根直线导杆分别对应与两条第二同步带位于第二上从动轴和第二下从动轴之间的部分平行；

两根直线导杆上的箱式导杆直线轴承之间通过第二支架桥接，牵引导杆上端固定在第二支架上，牵引导杆下端固定货运索道托索机构。

更进一步的，所述第一支架和第二支架均为角铁或角铝；所述两条直线导轨上的四个导轨直线轴承通过第一支架连接后形成一个四边形或者X形的水平滑动平台；

水平滑动平台下方的托架上固定安装有法兰式导杆直线轴承，所述牵引导杆穿过法兰式导杆直线轴承，通过法兰式导杆直线轴承支撑；

所述主动齿轮两端面安装有直径大于主动齿轮齿顶圆的端盖。

优选的，链式货运索道托索机构包括托索架、传动链、托索轮组和吊钩，托索轮组设于托索架内，传动链穿过托索轮组中两个托索轮的相接处，吊钩固定于传动链上；振动信号采集模块固定于吊钩上；托索架的顶端固定在竖直调节机构上。

优选的，所述振动信号采集模块包括单片机以及与单片机信号连接的加速度传感器和无线发射模块，所述振动控制器包括信号连接的无线接收模块和微处理器，所述振动信号采集模块的无线发射模块通过无线信号与振动控制器的无线接收模块信号连接。

本发明的第二目的通过下述技术方案实现：一种基于上述链式货运索道减振装置实现的链式货运索道减振方法，步骤如下：

S1、振动信号采集模块采集货运索道托索机构负载端的振动信号，并将采集到的振动信号发送给振动控制器；同时振动控制器分别获取水平驱动机构的输出扭矩信号和竖直驱动机构的输出扭矩信号；

S2、根据链式货运索道托索机构减振需求，振动控制器将接收到振动信号、水平驱动机构的输出扭矩信号和竖直驱动机构的输出扭矩信号进行处理并转换成水平驱动机构的扭矩控制信号和电机控制信号以及竖直驱动机构的扭矩控制信号和电机控制信号；

S3、振动控制器将步骤S2得到的水平驱动机构的扭矩控制信号和电机控制信号发送给水平驱动机构，控制水平驱动机构的工作；同时振动控制器将步骤S2得到的竖直驱动机构的扭矩控制信号和电机控制信号发送给竖直驱动机构，控制竖直驱动机构的工作；

S4、水平驱动机构根据振动控制器发送的扭矩控制信号和电机控制信号输出对应的控制扭矩并且作用到水平调节机构上；竖直驱动机构根据振动控制器发送的扭矩控制信号和电机控制信号输出对应的控制扭矩并且作用到竖直调节机构上；

S5、水平调节机构和竖直调节机构分别对应在水平驱动机构和竖直驱动机构控制扭矩的作用下，通过水平调节和竖直调节对应转换成对货运索道托索机构水平和竖直运动的控制，实现货运索道托索机构水平和竖直方向的减振。

优选的，所述步骤S1中水平驱动机构第一动态扭矩传感器检测水平驱动机构的输出扭矩信号并且传送给振动控制器，竖直驱动机构第二动态扭矩传感器检测竖直驱动机构的输出扭矩信号并且传送给振动控制器；

所述步骤S3中振动控制器转换得到的水平驱动机构的扭矩控制信号和电机控制信号分别对应发送到水平驱动机构的第一磁粉离合器和第一电机，控制水平驱动机构的第一磁粉离合器的输出扭矩以及第一电机的转动方向和转速；

所述步骤S3中振动控制器转换得到的竖直驱动机构的扭矩控制信号和电机控制信号分别对应发送到竖直驱动机构的第二磁粉离合器和第二电机，控制竖直驱动机构的第二磁粉离合器的输出扭矩以及第二电机的转动方向和转速。

优选的，所述步骤S4中水平驱动机构根据振动控制器发送的扭矩控制信号和电机控制信号输出对应的控制扭矩并且作用到水平调节机构的第一主动轴的动力输入端上；所述步骤S5中水平调节机构在水平驱动机构控制扭矩的作用下，第一主动轴旋转，并且通过第一同步带轮带动第一同步带往返运动，使得与第一同步带固定连接的水平滑动平台通过导轨直线轴承沿着两根直线导轨水平运动，水平滑动平台的水平运动带动安装在其上的竖直调节机构水平运动，使得设置在竖直调节机构上的货运索道托索机构水平运动，实现货运索道托索机构水平方向振动调节；

所述步骤S4中竖直驱动机构根据振动控制器发送的扭矩控制信号和电机控制信号输出对应的控制扭矩并且作用到竖直调节机构的花键轴的动力输入端上；所述步骤S5中竖直调节机构在竖直驱动机构控制扭矩的作用下，花键轴旋转，并且通过减速齿轮将动力传送给第二同步带，第二同步带的往返运动带动固定在第二同步带上的箱式导杆直线轴承沿直线导杆竖直运动，箱式导杆直线轴承的竖直运动带动牵引导杆下端固定的货运索道托索机构的竖直运动，实现货运索道托索机构竖直方向振动调节。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

(1)本发明减振装置中振动控制器获取链式货运索道托索机构的振动信号、水平驱动机构的输出扭矩信号和竖直驱动机构的输出扭矩信号，然后振动控制器根据减振需求，针对这些信号进行处理，转换成水平驱动机构的扭矩控制信号和电机控制信号以及竖直驱动机构的扭矩控制信号和电机控制信号，并且分别对应传送给水平驱动机构和竖直驱动机构，通过水平驱动机构和竖直驱动机构分别对应控制水平调节机构和竖直调节机构的工作，链式货运索道托索机构在水平调节机构和竖直调节机构实时调节下实现减振，可大幅度降低货运索道托索机构传动链在竖直和水平两个方向的横向振动能量，使托索机构负载端的振动幅度在合理的范围内变化，抑制货运索道托索机构传动链的过大幅度横向振动，有效延长货运索道的使用寿命，提高整个货运索道系统运行的安全性和可靠性，最大程度避免造成灾难性后果。

(2)本发明减振装置结构简单，综合成本较低，通过振动控制器能够实时的实现对水平调节机构和竖直调节机构工作的控制，具有自动化程度高的优点。

(3)本发明减振装置的竖直调节机构中主动齿轮两端面安装有直径大于主动齿轮齿顶圆的端盖，通过端盖可以使得主动齿轮与从动齿轮保持啮合状态，防止主动齿轮和从动齿轮出现脱离的情况。

(4)本发明减振装置振动信号采集模块设置在链式货运索道托索机构的吊钩上，增加了振动信号检测的精度。另外本发明振动信号采集模块通过无线信号发送模块将采集到的振动信号发送到振动控制器，避免采用线连接，使得本发明减振装置结构更加简单。

附图说明

图1是本发明链式货运索道减振装置的结构示意图。

图2是图1的A向视图。

图3是图1加上链式货运索道托索机构后的B-B向视图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

本实施例公开了一种链式货运索道减振装置，包括水平调节机构、水平驱动机构、竖直调节机构、竖直驱动机构、振动信号采集模块和振动控制器；

振动信号采集模块设置在链式货运索道托索机构上，用于采集链式货运索道托索机构的振动信号；

振动信号采集模块连接振动控制器，将采集的振动信号发送给振动控制器；振动控制器分别连接水平驱动机构和竖直驱动机构，用于接收水平驱动机构和竖直驱动机构的输出扭矩信号以及控制水平驱动机构和竖直驱动机构的工作；

水平驱动机构动力的输出端连接水平调节机构的动力输入端，用于控制水平调节机构工作；竖直驱动机构的动力输出端连接竖直调节机构的动力输入端，用于控制竖直调节机构工作；

链式货运索道托索机构设置在竖直调节机构，通过竖直调节机构控制链式货运索道托索机构的竖直运动；竖直调节机构设置在水平调节机构上并且与水平调节机构一起动作，通过水平调节机构控制链式货运索道托索机构的水平运动。

如图1至3所示，本实施例链式货运索道减振装置还包括安装支架2，上述水平调节机构、水平驱动机构、竖直调节机构、竖直驱动机构和振动控制器均安装在该安装支架2，以便安装到合适的工作位置，安装支架2由方钢和角钢焊接而成两部分，其中水平驱动机构、竖直驱动机构和振动控制器安装在安装支架2的其中一部分，水平调节机构和竖直调节机构安装在安装支架2的另一部分。在本实施例中安装支架2下方设置有支柱1，用于固定安装支架2，使本实施例减振装置位于合适的工作高度，支柱1可以用水泥浇筑而成。

如图1至3所示，本实施例中水平驱动机构包括第一电机3、第一磁粉离合器5和第一动态扭矩传感器6；第一电机3通过三角皮带4与第一磁粉离合器5输入轴连接，第一磁粉离合器5的输出轴通过第一联轴器与第一动态扭矩传感器6的输入轴连接；其中水平驱动机构的第一电机3、第一磁粉离合器5和第一动态扭矩传感器6分别连接振动控制器；第一动态扭矩传感器6用于检测水平驱动机构的输出扭矩信号并且传送给振动控制器；振动控制器发送水平驱动机构的扭矩控制信号至第一磁粉离合器5，控制第一磁粉离合器5的输出扭矩；振动控制器发送水平驱动机构的电机控制信号至第一电机3，控制第一电机的转动方向和转速。

本实施例第一动态扭矩传感器6的输出轴为水平驱动机构的动力输出端，水平驱动机构通过第一动态扭矩传感器6的输出轴连接水平调节机构的动力输入端，控制水平调节机构工作。

如图1至3所示，本实施例中竖直驱动机构包括第二电机14、第二磁粉离合器15和第二动态扭矩传感器16；第二电机通过第二联轴器与第二磁粉离合器15输入轴连接，第二磁粉离合器15的输出轴通过第三联轴器与第二动态扭矩传感器16的输入轴连接；竖直驱动机构的第二电机14、第二磁粉离合器15和第二动态扭矩传感器16分别连接振动控制器；竖直驱动机构第二动态扭矩传感器16检测竖直驱动机构的输出扭矩信号并且传送给振动控制器；振动控制器发送竖直驱动机构的扭矩控制信号至第二磁粉离合器15，控制第二磁粉离合器15的输出扭矩；振动控制器发送竖直驱动机构的电机控制信号至第二电机14，控制第二电机14的转动方向和转速。

本实施例第二动态扭矩传感器16的输出轴为竖直驱动机构的动力输出端；竖直驱动机构通过第二动态扭矩传感器的输出轴连接竖直调节机构，控制竖直调节机构工作。

本实施例中第一动态扭矩传感器6和第二动态扭矩传感器16可以采用总线式动态扭矩传感器。

如图1至3中所示，本实施例水平调节机构包括设置在安装支架上的两条平行且相隔一定距离的直线导轨12、第一主动轴8和第一从动轴9；

每条直线导轨12上分别设置有两个导轨直线轴承11，其中两条直线导轨12上的四个导轨直线轴承11之间通过第一支架连接后形成一个水平滑动平台；其中本实施例中第一支架可以为角钢或角铝等。在本实施中两条直线导轨上的四个导轨直线轴承通过第一支架连接后形成一个四边形或者X形的水平滑动平台。

第一主动轴8和第一从动轴9通过外球面带座轴承设置在安装支架2上，第一主动轴8和第一从动轴9分别对应设置在两条直线导轨两端并且均垂直于两条直线导轨，第一主动轴8的两端以及第一从动轴9的两端分别固定有第一同步带轮10，第一主动轴8和第一从动轴9上位于同侧的第一同步带轮10通过第一同步带13连接，第一同步带13的数量为两条，两条第一同步带13分别穿过水平滑动平台下方并且与水平滑动平台固定连接。

第一主动轴8的一端为水平调节机构的动力输入端与水平驱动机构动力输出端即第一动态扭矩传感器6的输出轴连接，如图1中所述，本实施例中第一主动轴动力输入端和第一动态扭矩传感器6的输出轴上分别设置一个第三同步带轮，然后这两个第三同步带轮通过第三同步带7连接在一起，当第一电机通过第一磁粉离合器5控制第一动态扭矩传感器输出轴旋转时，通过第三同步带7带动第一主动轴8旋转，即将水平驱动机构输出的动力传送到第一主动轴8，第一主动轴8旋转时，能够带动第一同步带13往返运动，从而使得与第一同步带13固定连接的水平滑动平台水平运动，水平滑动平台的水平运动带动安装在其上的竖直调节机构水平运动，使得设置在竖直调节机构上的货运索道托索机构水平运动，实现货运索道托索机构水平方向振动调节；

如图1至3所示，本实施例竖直调节机构包括花键轴17、减速齿轮对、第二主动轴20、第二上从动轴21、第二下从动轴22、直线导杆23和牵引导杆24；

减速齿轮对包括啮合的主动齿轮18和从动齿轮19，主动齿轮18内孔为内花键；本实施例中主动齿轮18两端面安装有直径大于主动齿轮18齿顶圆的端盖181，通过端盖181可以使得主动齿轮18与从动齿轮19保持啮合状态。

花键轴17穿过主动齿轮18内孔并且位于水平滑动平台上方；花键轴17的一端通过外球面带座轴承设置在安装支架2上，另一端为竖直调节机构的动力输入端与竖直驱动机构动力输出端即第二动态扭矩传感器的输出轴连接。

第二主动轴20穿过从动齿轮19内孔并且两端通过外球面带座轴承设置在水平滑动平台上；第二上从动轴21两端通过外球面带座轴承安装在水平滑动平台上并且与第二主动轴20平行；水平滑动平台下方设置有一个与水平滑动平台连接的托架40，第二下从动轴22通过外球面带座轴承设置在托架40上，第二下从动轴22位于第二上从动轴21正下方并且平行于第二上从动轴21。

第二主动轴20两端、第二上从动轴21两端和第二下从动轴22两端分别设置有第二同步带轮27，第二主动轴20、第二上从动轴21和第二下从动轴22上位于同侧的第二同步带轮27分别通过第二同步带28连接，第二同步带28的数量为两条。

第二上从动轴21和第二下从动轴22的旁边固定有直线导杆23，直线导杆23的数量为两根，两根直线导杆23的上端均固定安装于水平滑动平台上，每根直线导杆23上分别设置有箱式导杆直线轴承25，两根直线导杆23上的箱式导杆直线轴承25分别对应固定在两条第二同步带28上，其中第二同步带28固定箱式导杆直线轴承的位置位于第二上从动轴21和第二下从动轴22之间，其中两根直线导杆23分别对应与两条第二同步带位于第二上从动轴21和第二下从动轴之间的部分平行。两根直线导杆上的箱式导杆直线轴承25位于同一水平高度，并通过第二支架桥接，本实施例中第二支架可以为角钢或角铝等。牵引导杆24上端固定在第二支架上，牵引导杆24下端固定货运索道托索机构。本实施例水平滑动平台下方的托架上固定安装有法兰式导杆直线轴承26，牵引导杆24穿过法兰式导杆直线轴承26，通过法兰式导杆直线轴承26起到支撑作用。

如图1和2所示，本实施例花键轴17的动力输入端通过第四联轴器与竖直驱动机构动力输出端即第二动态扭矩传感器16的输出轴连接，当第二电机14通过第二磁粉离合器15控制第二动态扭矩传感器16输出轴旋转时，通过第四联动轴带动花键轴17旋转，即将竖直驱动机构输出的动力传送到键轴17，键轴17旋转时，能够通过减速齿轮对带动第二主动轴20旋转，第二主动轴20的旋转带动第二同步带28往返运动，从而使得固定在两条第二同步带28上的箱式导杆直线轴承25沿对应两根直线导杆23竖直运动，箱式导杆直线轴承25的竖直运动带动牵引导杆24下端固定的货运索道托索机构的竖直运动，实现货运索道托索机构竖直方向振动调节。

如图3所示，本实施例中链式货运索道托索机构包括托索架29、传动链30、托索轮组31和吊钩32，托索轮组31设于托索架内29，传动链30穿过托索轮组31中两个托索轮的相接处，吊钩32固定于传动链30上；振动信号采集模块固定于吊钩32上；托索架29的顶端固定在牵引导杆24下端。

本实施例中振动信号采集模块振动信号采集模块包括单片机以及与单片机信号连接的三轴加速度传感器和无线发射模块，其中三轴加速度传感器可以选用MMA7361，三轴加速度传感器检测托索机构三个方向加速度信号并且传送给单片机，单片机将三轴加速度传感器传送过来的托索机构三个方向加速度信号对时间进行一次积分处理得到三个方向的速度信号，然后将速度信号对时间再进行一次积分处理得到三个方向的相对位置信号，单片机把托索机构三个方向的加速度、速度及位置信号作为振动信号通过无线发射模块传送给振动控制器。

所述振动控制器包括无线接收模块和微处理器，振动信号采集模块的无线发射模块通过无线信号与振动控制器的无线接收模块信号连接。

振动信号采集模块采集到的振动信号通过无线发射模块发送到振动控制器，振动控制器的无线接收模块接收振动信号后传送给微处理器进行相应处理。同时振动控制器的微处理器模块接收第一动态扭矩传感器检测的水平驱动机构输出扭矩信号和第二动态扭矩传感器检测的竖直驱动机构输出扭矩信号，振动控制器微处理器根据链式货运索道托索机构减振需求，针对接收到的振动信号、水平驱动机构输出扭矩信号和直驱动机构输出扭矩信号进行处理，转换成水平驱动机构的扭矩控制信号和电机控制信号以及竖直驱动机构的扭矩控制信号和电机控制信号。然后振动控制器分别将水平驱动机构的扭矩控制信号和竖直驱动机构的扭矩控制信号对应发送至第一磁粉离合器5和第二磁粉离合器15，控制第一磁粉离合器5和第二磁粉离合器15的输出扭矩；同时振动控制器分别将水平驱动机构的电机控制信号对应发送至第一电机3和第二电机14，控制第一电机3和第二电机14的转动方向和转速，实现水平驱动机构第一动态扭矩传感器6输出动力至水平调节机构和竖直驱动机构第二动态扭矩传感器16输出动力至竖直调节机构的控制。

本实施例中振动控制器微处理器针对接收到的振动信号、水平驱动机构输出扭矩信号和竖直驱动机构输出扭矩信号进行的具体处理如下：振动控制器微处理器根据托索机构三个方向的加速度、速度、位置信号以及链式货运索道的动力学模型，利用Hamilton原理推导出货运索链以及减振装置的数学模型，然后微处理器根据第一动态扭矩传感器检测的水平驱动机构输出扭矩信号和第二动态扭矩传感器检测的竖直驱动机构输出扭矩信号，再运用智能控制算法计算出减振装置当前需要输出的控制力的大小和方向，以获取到水平驱动机构的扭矩控制信号和电机控制信号以及竖直驱动机构的扭矩控制信号和电机控制信号；其中使用的智能控制算法可以为例如自适应算法、模糊控制算法等。

本实施例中还公开了一种通过上述链式货运索道减振装置实现的链式货运索道减振方法，步骤如下：

S1、振动信号采集模块采集货运索道托索机构负载端的振动信号，并将采集到的振动信号发送给振动控制器；同时振动控制器分别获取水平驱动机构的输出扭矩信号和竖直驱动机构的输出扭矩信号；本步骤中水平驱动机构第一动态扭矩传感器检测水平驱动机构的输出扭矩信号传送给振动控制器，竖直驱动机构第二动态扭矩传感器检测竖直驱动机构的输出扭矩信号并且传送给振动控制器。

其中本步骤中振动信号采集模块采集的振动信号包括托索机构三个方向的加速度、速度及位置信号。

S2、根据链式货运索道托索机构减振需求，振动控制器的微处理器针对接收到的振动信号、水平驱动机构的输出扭矩信号和竖直驱动机构的输出扭矩信号进行处理，并转换成水平驱动机构的扭矩控制信号和电机控制信号以及竖直驱动机构的扭矩控制信号和电机控制信号。

其中本步骤中振动控制器的微处理器针对接收到的振动信号、水平驱动机构的输出扭矩信号和竖直驱动机构的输出扭矩信号进行处理的具体过程如下：振动控制器微处理器根据托索机构三个方向的加速度、速度、位置信号以及链式货运索道的动力学模型，利用Hamilton原理推导出货运索链以及减振装置的数学模型，然后微处理器根据第一动态扭矩传感器检测的水平驱动机构输出扭矩信号和第二动态扭矩传感器检测的竖直驱动机构输出扭矩信号，再运用智能控制算法计算出减振装置当前需要输出的控制力的大小和方向，以获取到水平驱动机构的扭矩控制信号和电机控制信号以及竖直驱动机构的扭矩控制信号和电机控制信号；其中使用的智能控制算法可以为例如自适应算法、模糊控制算法等。

S3、振动控制器将步骤S2得到的水平驱动机构的扭矩控制信号和电机控制信号发送给水平驱动机构，控制水平驱动机构的工作；同时振动控制器将步骤S2得到的竖直驱动机构的扭矩控制信号和电机控制信号发送给竖直驱动机构，控制竖直驱动机构的工作；

在本步骤中振动控制器得到的水平驱动机构的扭矩控制信号和电机控制信号分别对应发送到水平驱动机构的第一磁粉离合器和第一电机，控制水平驱动机构的第一磁粉离合器的输出扭矩以及第一电机的转动方向和转速；

在本步骤中振动控制器得到的竖直驱动机构的扭矩控制信号和电机控制信号分别对应发送到竖直驱动机构的第二磁粉离合器和第二电机，控制竖直驱动机构的第二磁粉离合器的输出扭矩以及第二电机的转动方向和转速。

S4、水平驱动机构根据振动控制器发送的扭矩控制信号和电机控制信号输出对应的控制扭矩并且作用到水平调节机构上；竖直驱动机构根据振动控制器发送的扭矩控制信号和电机控制信号输出对应的控制扭矩并且作用到竖直调节机构上；

本步骤中水平驱动机构根据振动控制器发送给扭矩控制信号和发送给第一电机的电机控制信号输出对应的控制扭矩并且作用到水平调节机构的第一主动轴的动力输入端上；

本步骤中竖直驱动机构根据振动控制器发送给第二磁粉离合器的扭矩控制信号和发送给第二电机的电机控制信号输出对应的控制扭矩并且作用到竖直调节机构的花键轴的动力输入端上。

S5、水平调节机构和竖直调节机构分别对应在水平驱动机构和竖直驱动机构控制扭矩的作用下，通过水平调节和竖直调节对应转换成对货运索道托索机构水平和竖直运动的控制，此时货运索道托索机构对传动链施加一定规律的控制力，使传动链的振动能量降低，达到闭环控制的效果，使负载端的振动幅度在合理的范围内变化，实现货运索道托索机构的减振。

本步骤中水平调节机构在水平驱动机构控制扭矩的作用下，第一主动轴旋转，并且通过第一同步带轮带动第一同步带往返运动，使得与第一同步带固定连接的水平滑动平台通过导轨直线轴承沿着两根直线导轨水平运动，水平滑动平台的水平运动带动安装在其上的竖直调节机构水平运动，使得设置在竖直调节机构上的货运索道托索机构水平运动，实现货运索道托索机构水平方向振动调节；

本步骤竖直调节机构在竖直驱动机构控制扭矩的作用下，花键轴旋转，并且通过减速齿轮将动力传送给第二同步带，第二同步带的往返运动带动固定在第二同步带上的箱式导杆直线轴承沿直线导杆竖直运动，箱式导杆直线轴承的竖直运动带动牵引导杆下端固定的货运索道托索机构的竖直运动，实现货运索道托索机构竖直方向振动调节。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种链式货运索道减振装置，其特征在于，包括水平调节机构、水平驱动机构、竖直调节机构、竖直驱动机构、振动信号采集模块和振动控制器；

所述振动信号采集模块设置在链式货运索道托索机构上，用于采集链式货运索道托索机构的振动信号；

所述振动信号采集模块连接振动控制器；所述振动控制器分别连接水平驱动机构和竖直驱动机构，用于接收水平驱动机构和竖直驱动机构的输出扭矩信号以及控制水平驱动机构和竖直驱动机构的工作；

所述水平驱动机构的动力输出端连接水平调节机构的动力输入端，用于控制水平调节机构工作；所述竖直驱动机构的动力输出端连接竖直调节机构的动力输入端，用于控制竖直调节机构工作；

链式货运索道托索机构设置在竖直调节机构，通过竖直调节机构控制链式货运索道托索机构的竖直运动；所述竖直调节机构设置在水平调节机构上，通过水平调节机构控制链式货运索道托索机构的水平运动；

所述水平驱动机构包括第一电机、第一磁粉离合器和第一动态扭矩传感器；所述第一电机通过三角皮带与第一磁粉离合器输入轴连接，第一磁粉离合器的输出轴通过第一联轴器与第一动态扭矩传感器的输入轴连接；

所述水平驱动机构的第一电机、第一磁粉离合器和第一动态扭矩传感器分别连接振动控制器；

所述第一动态扭矩传感器的输出轴为水平驱动机构的动力输出端，所述水平驱动机构通过第一动态扭矩传感器的输出轴连接水平调节机构的动力输入端，用于控制水平调节机构工作。

2.根据权利要求1所述的链式货运索道减振装置，其特征在于，

竖直驱动机构包括第二电机、第二磁粉离合器和第二动态扭矩传感器；所述第二电机通过第二联轴器与第二磁粉离合器输入轴连接，第二磁粉离合器的输出轴通过第三联轴器与第二动态扭矩传感器的输入轴连接；

所述竖直驱动机构的第二电机、第二磁粉离合器和第二动态扭矩传感器分别连接振动控制器；

所述第二动态扭矩传感器的输出轴为竖直驱动机构的动力输出端，所述竖直驱动机构通过第二动态扭矩传感器的输出轴连接竖直调节机构的动力输入端，用于控制竖直调节机构工作。

3.根据权利要求1所述的链式货运索道减振装置，其特征在于，所述水平调节机构包括设置在安装支架上的两条平行且相隔一定距离的直线导轨、第一主动轴和第一从动轴；

每条直线导轨上分别设置有两个导轨直线轴承，其中两条直线导轨上的四个导轨直线轴承之间通过第一支架连接后形成一个水平滑动平台；

所述第一主动轴和第一从动轴通过外球面带座轴承设置在安装支架上，所述第一主动轴和第一从动轴分别对应设置在两条直线导轨两端并且均垂直于两条直线导轨，第一主动轴的两端以及第一从动轴的两端分别固定有第一同步带轮，第一主动轴和第一从动轴上位于同侧的第一同步带轮通过第一同步带连接，其中第一同步带的数量为两条，两条第一同步带分别穿过水平滑动平台下方并且与水平滑动平台固定连接；

所述第一主动轴的一端为水平调节机构的动力输入端与水平驱动机构的动力输出端连接。

4.根据权利要求3所述的链式货运索道减振装置，其特征在于，所述竖直调节机构包括花键轴、减速齿轮对、第二主动轴、第二上从动轴、第二下从动轴、直线导杆和牵引导杆；

所述减速齿轮对包括啮合的主动齿轮和从动齿轮，主动齿轮内孔为内花键；

所述花键轴穿过主动齿轮内孔并且位于所述水平滑动平台上方；花键轴的一端通过外球面带座轴承设置在安装支架上，另一端为竖直调节机构的动力输入端与竖直驱动机构的动力输出端连接；

所述第二主动轴穿过从动齿轮内孔并且两端通过外球面带座轴承设置在水平滑动平台上；

所述第二上从动轴两端通过外球面带座轴承安装在水平滑动平台上并且与第二主动轴平行；水平滑动平台下方设置有一个与水平滑动平台连接的托架，所述第二下从动轴通过外球面带座轴承设置在托架上，所述第二下从动轴位于第二上从动轴正下方并且平行于第二上从动轴；

所述第二主动轴两端、第二上从动轴两端和第二下从动轴两端分别设置有第二同步带轮，所述第二主动轴、第二上从动轴和第二下从动轴上位于同侧的第二同步带轮通过第二同步带连接，其中第二同步带的数量为两条；

所述直线导杆的数量为两根，两根直线导杆的上端均固定安装于水平滑动平台上，每根直线导杆上分别设置有箱式导杆直线轴承，两根直线导杆上的箱式导杆直线轴承分别对应固定在两条第二同步带上，其中第二同步带固定箱式导杆直线轴承的位置位于第二上从动轴和第二下从动轴之间，两根直线导杆分别对应与两条第二同步带位于第二上从动轴和第二下从动轴之间的部分平行；

两根直线导杆上的箱式导杆直线轴承之间通过第二支架桥接，牵引导杆上端固定在第二支架上，牵引导杆下端固定货运索道托索机构。

5.根据权利要求4所述的链式货运索道减振装置，其特征在于，所述第一支架和第二支架均为角铁或角铝；所述两条直线导轨上的四个导轨直线轴承通过第一支架连接后形成一个四边形或者X形的水平滑动平台；

水平滑动平台下方的托架上固定安装有法兰式导杆直线轴承，所述牵引导杆穿过法兰式导杆直线轴承，通过法兰式导杆直线轴承支撑；

所述主动齿轮两端面安装有直径大于主动齿轮齿顶圆的端盖。

6.根据权利要求1所述的链式货运索道减振装置，其特征在于，链式货运索道托索机构包括托索架、传动链、托索轮组和吊钩，托索轮组设于托索架内，传动链穿过托索轮组中两个托索轮的相接处，吊钩固定于传动链上；振动信号采集模块固定于吊钩上；托索架的顶端固定在竖直调节机构上。

7.根据权利要求1所述的链式货运索道减振装置，其特征在于，所述振动信号采集模块包括单片机以及与单片机信号连接的加速度传感器和无线发射模块，所述振动控制器包括信号连接的无线接收模块和微处理器，所述振动信号采集模块的无线发射模块通过无线信号与振动控制器的无线接收模块信号连接。

8.一种基于权利要求1至7中任一项所述的链式货运索道减振装置实现的链式货运索道减振方法，其特征在于，步骤如下：

S1、振动信号采集模块采集货运索道托索机构负载端的振动信号，并将采集到的振动信号发送给振动控制器；同时振动控制器分别获取水平驱动机构的输出扭矩信号和竖直驱动机构的输出扭矩信号；

S2、根据链式货运索道托索机构减振需求，振动控制器将接收到振动信号、水平驱动机构的输出扭矩信号和竖直驱动机构的输出扭矩信号进行处理并转换成水平驱动机构的扭矩控制信号和电机控制信号以及竖直驱动机构的扭矩控制信号和电机控制信号；

S3、振动控制器将步骤S2得到的水平驱动机构的扭矩控制信号和电机控制信号发送给水平驱动机构，控制水平驱动机构的工作；同时振动控制器将步骤S2得到的竖直驱动机构的扭矩控制信号和电机控制信号发送给竖直驱动机构，控制竖直驱动机构的工作；

S4、水平驱动机构根据振动控制器发送的扭矩控制信号和电机控制信号输出对应的控制扭矩并且作用到水平调节机构上；竖直驱动机构根据振动控制器发送的扭矩控制信号和电机控制信号输出对应的控制扭矩并且作用到竖直调节机构上；

S5、水平调节机构和竖直调节机构分别对应在水平驱动机构和竖直驱动机构控制扭矩的作用下，通过水平调节和竖直调节对应转换成对货运索道托索机构水平和竖直运动的控制，实现货运索道托索机构水平和竖直方向的减振。

9.根据权利要求8所述的链式货运索道减振方法，其特征在于，所述步骤S1中水平驱动机构第一动态扭矩传感器检测水平驱动机构的输出扭矩信号并且传送给振动控制器，竖直驱动机构第二动态扭矩传感器检测竖直驱动机构的输出扭矩信号并且传送给振动控制器；

所述步骤S3中振动控制器转换得到的水平驱动机构的扭矩控制信号和电机控制信号分别对应发送到水平驱动机构的第一磁粉离合器和第一电机，控制水平驱动机构的第一磁粉离合器的输出扭矩以及第一电机的转动方向和转速；

所述步骤S3中振动控制器转换得到的竖直驱动机构的扭矩控制信号和电机控制信号分别对应发送到竖直驱动机构的第二磁粉离合器和第二电机，控制竖直驱动机构的第二磁粉离合器的输出扭矩以及第二电机的转动方向和转速。

10.根据权利要求8所述的链式货运索道减振方法，其特征在于，所述步骤S4中水平驱动机构根据振动控制器发送的扭矩控制信号和电机控制信号输出对应的控制扭矩并且作用到水平调节机构的第一主动轴的动力输入端上；所述步骤S5中水平调节机构在水平驱动机构控制扭矩的作用下，第一主动轴旋转，并且通过第一同步带轮带动第一同步带往返运动，使得与第一同步带固定连接的水平滑动平台通过导轨直线轴承沿着两根直线导轨水平运动，水平滑动平台的水平运动带动安装在其上的竖直调节机构水平运动，使得设置在竖直调节机构上的货运索道托索机构水平运动，实现货运索道托索机构水平方向振动调节；

所述步骤S4中竖直驱动机构根据振动控制器发送的扭矩控制信号和电机控制信号输出对应的控制扭矩并且作用到竖直调节机构的花键轴的动力输入端上；所述步骤S5中竖直调节机构在竖直驱动机构控制扭矩的作用下，花键轴旋转，并且通过减速齿轮将动力传送给第二同步带，第二同步带的往返运动带动固定在第二同步带上的箱式导杆直线轴承沿直线导杆竖直运动，箱式导杆直线轴承的竖直运动带动牵引导杆下端固定的货运索道托索机构的竖直运动，实现货运索道托索机构竖直方向振动调节。