CN105465240A - 牵引式土槽实验平台的制动盘式刹车系统及其刹车方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种牵引式土槽实验平台的制动盘式刹车系统，包括机架、牵引卷线滚筒、制动盘、刹车机构和控制模块，牵引卷线滚筒通过轴承座安装在机架上，牵引卷线滚筒的转轴上安装有转速测量仪，转速测量仪与控制模块通过电缆通信，转速测量仪的测速环与转轴同步转动；刹车机构包括直线电机、拉杆、压杆、第一液压缸和刹车模块，刹车模块包括外壳、第二液压缸、复位弹簧、第一刹车片和第二刹车片。本发明还公开了一种牵引式土槽实验平台的制动盘式刹车系统的刹车方法。本发明可以控制刹车力的大小，一方面保证实验平台台车停车，另一方面保证平台台车平稳刹车，将刹车冲击力降到最小，以保证传感器等检测设备安全。

Description

牵引式土槽实验平台的制动盘式刹车系统及其刹车方法
技术领域
本发明涉及卷扬机牵引装置，具体涉及一种牵引式土槽实验平台的制动盘式刹车系统及其刹车方法。
背景技术
土槽试验台是对田间作业机械或者某个工作部件进行试验的有效装置，可以模拟田间土壤的工作环境，控制作业机具的牵引速度及耕深等，也可测定机具在作业过程中所受的阻力和力矩等参数，并分析各个参数之间的关系。在使用实验平台进行实验时，由于开沟或旋耕作业环境恶劣，对实验安全性有较高要求，因此就要求实验平台设备有较好的刹车装置，由于平台上装有精密检测仪器，因此要求实验平台要有一定刹车时间，降低刹车过程的冲击力。但显示小型土槽实验平台刹车暂没有根据平台运行速度控制刹车力的装置。因此设计出一种结构简单，低成本适合牵引式土槽实验平台的智能刹车装置具有一定意义。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种牵引式土槽实验平台的制动盘式刹车系统，可以控制刹车力的大小，一方面保证实验平台台车停车，另一方面保证平台台车平稳刹车，将刹车冲击力降到最小，以保证传感器等检测设备安全。
本发明还公开了一种牵引式土槽实验平台的制动盘式刹车系统的刹车方法。
本发明解决上述技术问题的方案如下：
牵引式土槽实验平台的制动盘式刹车系统，包括机架、牵引卷线滚筒、制动盘、刹车机构和控制模块，
所述牵引卷线滚筒通过轴承座安装在机架上，牵引卷线滚筒的转轴上安装有转速测量仪，转速测量仪与控制模块通过电缆通信，转速测量仪的测速环与转轴同步转动；
所述制动盘固定安装在转轴的一端，制动盘上开有多个散热孔；
所述刹车机构包括直线电机、拉杆、压杆、第一液压缸和刹车模块，刹车模块包括外壳、第二液压缸、复位弹簧、第一刹车片和第二刹车片，直线电机与控制模块通过电缆通信，直线电机的输出轴与拉杆的一端铰接，拉杆的另一端与压杆的下端铰接，压杆的中间铰接在机架上，压杆的上端压在第一液压缸的第一活塞杆上，第一液压缸的第一油口连接第二液压缸的第二油口，复位弹簧一端顶着第二液压缸的第二活塞杆，复位弹簧另一端顶着刹车模块的外壳，第二液压缸的第二活塞杆连接第一刹车片，第二刹车片固定安装在刹车模块的外壳上，第一刹车片和第二刹车片位于制动盘的两侧。
所述控制模块的核心为STM32芯片，内置可充电5V电池供电，电路板为双层PCB印刷板，控制模块外壳为防干扰金属外壳。
所述电缆为四线抗干扰信号线。
牵引式土槽实验平台的制动盘式刹车系统的刹车方法，所述牵引卷线滚筒在电动机的驱动下牵拉缠绕钢丝绳，带动钢丝绳捆绑的物体作直线运动；当控制模块收到上位机发出的刹车的信号时，向直线电机发出动作命令，使直线电机开始运行，直线电机的输出轴收缩，与直线电机输出轴铰接的拉杆在直线电机输出轴的带动下，拉动压杆，压杆向内挤压第一液压缸的第一活塞杆，第一液压缸将高压油通过液压油管压至第二液压缸，第二液压缸的第二活塞杆克服复位弹簧作用力，向外伸出，第一刹车片接触挤压制动盘，此时制动盘也与第二刹车片接触，牵引卷线滚筒转动速度逐渐降低；刹车过程中，转速测量仪将转轴的转速信息传送给控制模块，控制模块根据反馈的转速信息来发送命令，控制直线电机的输出轴的位移大小，即可控制第一液压缸和第二液压缸内液压油的压力，结合复位弹簧的回复力，可调整第一刹车片对制动盘的阻力。
本发明相对于现有技术具有如下的优点：
1、本牵引式土槽实验平台的制动盘式刹车系统，通过控制模块控制直线电机输出轴的回缩距离，结合第一液压缸、第二液压缸、回复弹簧的联动，可精确的控制第一刹车片挤压制动盘的阻力，一方面保证实验平台台车停车，另一方面保证平台台车平稳刹车，将刹车冲击力降到最小，以保证传感器等检测设备安全，更能够实现在设定时间、设定距离内平稳刹停。
2、单片机编程根据实际需要建立数学模型，编写函数程序控制刹车力大小，控制模块使用PID函数控制方式，转速测量仪使用旋转编码器测量牵引卷线滚筒转速，通过转速测量仪的信号反馈，使设备在设定时间内实现平稳刹车，提高实验设备操作安全性。
3、装置结构简单，制造成本低，易于推广应用。
4、制动盘上开有多个散热孔，加速刹车的热量散发，降低刹车的的不稳定性。
附图说明
图1是本发明的牵引式土槽实验平台的制动盘式刹车系统的立体图。
图2是图1的正视图。
图3是刹车模块的局部剖立体图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1、图2和图3所示的牵引式土槽实验平台的制动盘式刹车系统，包括机架1、牵引卷线滚筒2、制动盘3、刹车机构和控制模块4，
牵引卷线滚筒2通过轴承座5安装在机架1上，牵引卷线滚筒2的转轴6上安装有转速测量仪7，转速测量仪7与控制模块4通过电缆通信，转速测量仪7的测速环与转轴6同步转动；
制动盘3固定安装在转轴6的一端，制动盘3上开有多个散热孔8；
刹车机构包括直线电机9、拉杆10、压杆11、第一液压缸12和刹车模块，刹车模块包括外壳13、第二液压缸14、复位弹簧15、第一刹车片16和第二刹车片17，直线电机9与控制模块4通过电缆通信，直线电机9的输出轴18与拉杆10的一端铰接，拉杆10的另一端与压杆11的下端铰接，压杆11的中间铰接在机架1上，压杆11的上端压在第一液压缸12的第一活塞杆19上，第一液压缸12的第一油口20连接第二液压缸14的第二油口21，复位弹簧15一端顶着第二液压缸14的第二活塞杆22，复位弹簧15另一端顶着刹车模块的外壳13，第二液压缸14的第二活塞杆22连接第一刹车片16，第二刹车片17固定安装在刹车模块的外壳13上，第一刹车片16和第二刹车片17位于制动盘3的两侧。
控制模块4的核心为STM32芯片，内置可充电5V电池供电，电路板为双层PCB印刷板，控制模块4外壳为防干扰金属外壳。
电缆为四线抗干扰信号线。
牵引式土槽实验平台的制动盘式刹车系统的刹车方法，牵引卷线滚筒2在电动机的驱动下牵拉缠绕钢丝绳，带动钢丝绳捆绑的物体作直线运动；当控制模块4收到上位机发出的刹车的信号时，向直线电机9发出动作命令，使直线电机9开始运行，直线电机9的输出轴18收缩，与直线电机9输出轴18铰接的拉杆10在直线电机9输出轴18的带动下，拉动压杆11，压杆11向内挤压第一液压缸12的第一活塞杆19，第一液压缸12将高压油通过液压油管压至第二液压缸14，第二液压缸14的第二活塞杆22克服复位弹簧15作用力，向外伸出，第一刹车片16接触挤压制动盘3，此时制动盘3也与第二刹车片17接触，牵引卷线滚筒2转动速度逐渐降低；刹车过程中，转速测量仪7将转轴6的转速信息传送给控制模块4，控制模块4根据反馈的转速信息来发送命令，控制直线电机9的输出轴18的位移大小，即可控制第一液压缸12和第二液压缸14内液压油的压力，结合复位弹簧15的回复力，可调整第一刹车片16对制动盘3的阻力。
上述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内容的限制，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 (4)

1.牵引式土槽实验平台的制动盘式刹车系统，其特征在于：包括机架、牵引卷线滚筒、制动盘、刹车机构和控制模块，
所述牵引卷线滚筒通过轴承座安装在机架上，牵引卷线滚筒的转轴上安装有转速测量仪，转速测量仪与控制模块通过电缆通信，转速测量仪的测速环与转轴同步转动；
所述制动盘固定安装在转轴的一端，制动盘上开有多个散热孔；
所述刹车机构包括直线电机、拉杆、压杆、第一液压缸和刹车模块，刹车模块包括外壳、第二液压缸、复位弹簧、第一刹车片和第二刹车片，直线电机与控制模块通过电缆通信，直线电机的输出轴与拉杆的一端铰接，拉杆的另一端与压杆的下端铰接，压杆的中间铰接在机架上，压杆的上端压在第一液压缸的第一活塞杆上，第一液压缸的第一油口连接第二液压缸的第二油口，复位弹簧一端顶着第二液压缸的第二活塞杆，复位弹簧另一端顶着刹车模块的外壳，第二液压缸的第二活塞杆连接第一刹车片，第二刹车片固定安装在刹车模块的外壳上，第一刹车片和第二刹车片位于制动盘的两侧。
2.根据权利要求1所述的牵引式土槽实验平台的制动盘式刹车系统，其特征在于：所述控制模块的核心为STM32芯片，内置可充电5V电池供电，电路板为双层PCB印刷板，控制模块外壳为防干扰金属外壳。
3.根据权利要求1所述的牵引式土槽实验平台的制动盘式刹车系统，其特征在于：所述电缆为四线抗干扰信号线。
4.根据权利要求1所述的牵引式土槽实验平台的制动盘式刹车系统的刹车方法，其特征在于：所述牵引卷线滚筒在电动机的驱动下牵拉缠绕钢丝绳，带动钢丝绳捆绑的物体作直线运动；当控制模块收到上位机发出的刹车的信号时，向直线电机发出动作命令，使直线电机开始运行，直线电机的输出轴收缩，与直线电机输出轴铰接的拉杆在直线电机输出轴的带动下，拉动压杆，压杆向内挤压第一液压缸的第一活塞杆，第一液压缸将高压油通过液压油管压至第二液压缸，第二液压缸的第二活塞杆克服复位弹簧作用力，向外伸出，第一刹车片接触挤压制动盘，此时制动盘也与第二刹车片接触，牵引卷线滚筒转动速度逐渐降低；刹车过程中，转速测量仪将转轴的转速信息传送给控制模块，控制模块根据反馈的转速信息来发送命令，控制直线电机的输出轴的位移大小，即可控制第一液压缸和第二液压缸内液压油的压力，结合复位弹簧的回复力，可调整第一刹车片对制动盘的阻力。
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