CN109693599A - 一种用于非牛顿流体运输电磁硬化底盘及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于非牛顿流体运输电磁硬化底盘，适用于具有非牛顿流体特性半流体的运输，属于车辆运输领域。该电磁硬化底盘包括智能底盘、分体式集装箱、电磁震荡器和中央控制系统。通过电磁震荡器和中央控制系统能够实时监控路面平整度与分体式集装箱的重心位移，在有可能导致分体式集装箱中心偏移的道路条件下，以全自动方式主动强震方式硬化非牛顿流体，减小非牛顿流体的可流动性，以此稳定车辆重心，保障车辆运输中不会由于物料重心位移导致侧翻。采用分体式集装箱运输方式便于物料运输的物流组织与协调，有效提高运输效率、降低半流体运输成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于非牛顿流体运输电磁硬化底盘及控制方法，尤其适用于具有非牛顿流体特性半流体的运输，属于车辆运输领域。
背景技术
非牛顿运输目前常槽罐运输车或采用常规厢式货车运输。该类运输工具存在以下问题：1)采用槽罐运输车运输，载容不满足车辆最低要求时，运输过程容易由于物料在车厢中的重心失衡导致翻车事故发生；2)常规厢式货车运输中也容易由于物料在车厢中的重心失衡导致翻车事故发生。
发明内容
技术问题：本发明的目的是提供一种用于非牛顿流体运输电磁硬化底盘及控制方法。
技术方案：本发明的用于非牛顿流体运输电磁硬化底盘，包括安装分体式集装箱的车体半挂底盘，在所述车体半挂底盘上设有球头电磁震荡器和中央控制系统；所述的球头电磁震荡器成对分组对称固定在车体半挂底盘的两侧，球头电磁震荡器的球头圆弧面与分体式集装箱底部的球形圆弧凹槽相配合，球头电磁震荡器上设有传感器，在所述的车体半挂底盘和分体式集装箱底部分别设有三轴陀螺仪，所述的中央控制系统通过信号线分别连接设在车体半挂底盘、分体式集装箱上的三轴陀螺仪和电磁震荡器上的传感器。
所述的车体半挂底盘包括底盘架、底盘三轴陀螺仪，所述底盘三轴陀螺仪安装在底盘架中央位置，实时测试底盘架在三维坐标的两个水平方向轴与垂直轴的加速度，并实时监测与分析车体半挂底盘在水平面的倾斜与在垂直轴的颠簸并将结果信息传输至中央控制系统。
所述设在分体式集装箱上的三轴陀螺仪为箱体三轴陀螺仪，设在箱体的底部中央位置；箱体三轴陀螺仪采集箱体在三维坐标的两个水平方向轴与垂直轴的加速度，并将结果信息传输至中央控制系统。
所述的球头电磁震荡器包括球头电磁震荡执行器和设在球头电磁震荡执行器上的动载荷传感器，球头电磁震荡执行器的球头连接点与分体式集装箱底部的球形圆弧凹槽相接触，通过设在球头电磁震荡执行器上的动载荷传感器实时监控连接点的载荷变化，并将数据信息通过信号线传输给中央控制系统。
使用上述的用于非牛顿流体运输电磁硬化底盘的控制方法：在运输过程中，中央控制系统实时采集设在底盘上的底盘三轴陀螺仪、分体式集装箱上的箱体三轴陀螺仪和成对分组对称固定在车体半挂底盘两侧的球头电磁震荡器的信息；通过底盘三轴陀螺仪反馈的底盘架在三维坐标的两个水平方向轴与垂直轴的加速度实时获取路面水平与颠簸参数，中央控制系统根据不同的路面情况执行多种操作；
所述的中央控制系统在电磁震荡执行器不动作时，读取每个动载荷传感器电信号的变化判断分体式集装箱重心是否偏移；
当中央控制系统监测到分体式集装箱出现重心偏移情况，分体式集装箱非牛顿流体处于危险状态时，中央控制系统控制电磁震荡执行器动作，保持分体式集装箱处于强震动状态，防止非牛顿流体的由于流动导致的分体式集装箱的重心失稳；
当电磁震荡执行器在动作过程中，中央控制系统根据箱体三轴陀螺仪的垂直轴加速度判断电磁震荡执行器的动作效果，比对底盘三轴陀螺仪与箱体三轴陀螺仪在三维坐标的两个水平方向轴的加速度，判断电磁震荡执行器动作中是否导致分体式集装箱出现水平摇摆，当分体式集装箱出现水平摇摆时，中央控制系统将电磁震荡执行器震荡强度减弱50％，直到底盘三轴陀螺仪与箱体三轴陀螺仪在三维坐标的两个水平方向轴的加速度一致。
所述中央控制系统根据不同的路面情况执行的多种操作如下：
①当路面水平平坦时：代表分体式集装箱非牛顿流体处于安全状态，球头电磁震荡器不动作；
②当路面水平，但存在上下颠簸时，代表分体式集装箱非牛顿流体处于安全状态，球头电磁震荡器不动作；
③当路面水平且不上下颠簸，但出现向前或向后加速度时：代表车辆正在急加速或急刹车额，分体式集装箱非牛顿流体处于危险状态，中央控制系统控制电磁震荡执行器，保持分体式集装箱的强震动状态，防止非牛顿流体的由于流动导致的分体式集装箱的重心失稳；
④当路面倾斜，无论颠簸与否：代表车辆处于上下坡或侧向斜坡，分体式集装箱非牛顿流体处于危险状态，中央控制系统控制电磁震荡执行器，保持分体式集装箱的强震动状态，防止非牛顿流体的由于流动导致的分体式集装箱的重心失稳。
有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明可广泛应用于具有一定流动性与粘稠行动半流体或相似物料的运输，采用电磁硬化底盘能够实时监控路面平整度与分体式集装箱的重心位移，以全自动方式在有可能导致分体式集装箱中心偏移的道路条件下以主动强震方式硬化非牛顿流体，减小非牛顿流体的可流动性，以此稳定车辆重心，保障车辆运输中不会由于物料重心位移导致侧翻。对降低沼气产业物料成本，提高环保产业发展具有积极作用，同时采用分体式集装箱运输方式便于物料运输的物流组织与协调，有效提高运输效率、降低半流体运输成本。
附图说明
图1是本发明的用于非牛顿流体运输电磁硬化底盘侧视结构示意图；
图2是本发明的用于非牛顿流体运输电磁硬化底盘中央控制系统结构示意图。
图中：智能底盘-1，底盘架-11，底盘三轴陀螺仪-12，分体式集装箱-2，箱体-21，箱体三轴陀螺仪-22，球头电磁震荡器-3，电磁震荡执行器-31，动载荷传感器-32，中央控制系统-4。
具体实施方式
下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的描述：
如图1所示，本发明的一种用于非牛顿流体运输电磁硬化底盘，主要由分别设在车体半挂底盘1和分体式集装箱2上的三轴陀螺仪、设在车体半挂底盘1上的球头电磁震荡器3和中央控制系统4构成，分体式集装箱2安装在车体半挂底盘1上，所述的球头电磁震荡器3成对分组对称固定在车体半挂底盘1的两侧，图1中的球头电磁震荡器3为两组4个，根据车体半挂底盘1的需要，球头电磁震荡器3可为3-4组。球头电磁震荡器3的球头圆弧面与分体式集装箱2底部的球形圆弧凹槽相配合，球头电磁震荡器3上设有传感器，在所述的车体半挂底盘1和分体式集装箱2底部分别设有三轴陀螺仪，所述的中央控制系统4通过信号线分别连接设在车体半挂底盘1、分体式集装箱2上的三轴陀螺仪和电磁震荡器3上的传感器。
所述的车体半挂底盘1包括底盘架11、底盘三轴陀螺仪12，所述底盘三轴陀螺仪12安装在底盘架11中央位置，实时测试底盘架11在三维坐标的两个水平方向轴与垂直轴的加速度，并实时监测与分析车体半挂底盘1在水平面的倾斜与在垂直轴的颠簸，对车体自振动与由于道路颠簸产生的震荡进行自主分辨，并将结果信息传输至中央控制系统4。通过底盘三轴陀螺仪12测试到的由于路面颠簸产生的加速度特征和因发动机抖动产生的加速度特征存在显著差异。基于该原理，通过底盘三轴陀螺仪12能对汽车自振动与由于道路颠簸产生的震荡进行自主分辨，并将判断结果传输至中央控制系统4。
所述设在分体式集装箱2上的三轴陀螺仪为箱体三轴陀螺仪22，设在箱体21的底部中央位置；箱体21与通过球形圆弧凹槽悬挂安置在电磁震荡器3球头连接点上，通过箱体三轴陀螺仪22采集箱体21在三维坐标的两个水平方向轴与垂直轴的加速度，并将结果信息传输至中央控制系统4。
所述的球头电磁震荡器3包括球头电磁震荡执行器31和设在球头电磁震荡执行器31上的动载荷传感器32，球头电磁震荡执行器31的球头连接点与分体式集装箱2底部的球形圆弧凹槽相接触，通过设在球头电磁震荡执行器31上的动载荷传感器32实时监控连接点的载荷变化，并将数据信息通过信号线传输给中央控制系统4。根据中央控制系统4的指令以电磁震荡形式对分体式集装箱2执行震动作业，使分体式集装箱2在运输过程中一直处于强震动状态，硬化非牛顿流体，减小非牛顿流体的可流动性。
实施上述的用于非牛顿流体运输电磁硬化底盘的控制方法：在运输过程中，中央控制系统4实时采集设在底盘上的底盘三轴陀螺仪12、分体式集装箱2上的箱体三轴陀螺仪22和成对分组对称固定在车体半挂底盘1两侧的球头电磁震荡器3的信息；通过底盘三轴陀螺仪12反馈的底盘架11在三维坐标的两个水平方向轴与垂直轴的加速度实时获取路面水平与颠簸参数，对道路路况与分体式集装箱2受到的颠簸程度做出判断：
①单一高频垂直轴的加速度波动代表石子或碎石路面；
②低频垂直轴加速伴以车辆走向的垂直方向加速度代表车辆正在经过崎岖路面；
③低频垂直轴加速伴以车辆走向的平行方向加速度代表车辆正在经过上下坡、减速带路面；
④低频垂直轴加速伴以车辆走向的垂直与平行两个方向加速度代表车辆正在经过极度不均匀的崎岖路面；
⑤单一车辆走向的平行方向加速度代表车辆正在减速或加速动作；
⑥单一车辆走向的垂直方向加速度代表车辆有可能存在侧翻危险；
根据每个动载荷传感器32输出电信号的变化与箱体三轴陀螺仪22数据计算评估当前分体式集装箱2所处运输环境以及对装在的非牛顿流体施加的震动强度，对计算结果执行自主记录与矫正底盘三轴陀螺仪12、箱体三轴陀螺仪22、动载荷传感器32出现的漂移数据。
所述的中央控制系统4根据每个动载荷传感器32输出电信号的变化与底盘三轴陀螺仪12进行比较后计算出的路面颠簸数据，与根据底盘三轴陀螺仪12、箱体三轴陀螺仪22计算出的分体式集装箱2重心位移数据与震动数据，通过电磁震荡执行器31动作，以强制震荡方式是非牛顿流体保持硬化状态，确保分体式集装箱2重心在运输过程中保持动态稳定。
中央控制系统4根据不同的路面情况执行多种操作，多种操作具体如下：
①当路面水平平坦时：代表分体式集装箱2非牛顿流体处于安全状态，球头电磁震荡器3不动作；
②当路面水平，但存在上下颠簸时，代表分体式集装箱2非牛顿流体处于安全状态，球头电磁震荡器3不动作；
③当路面水平且不上下颠簸，但出现向前或向后加速度时：代表车辆正在急加速或急刹车额，分体式集装箱2非牛顿流体处于危险状态，中央控制系统4控制电磁震荡执行器31，保持分体式集装箱2的强震动状态，防止非牛顿流体的由于流动导致的分体式集装箱2的重心失稳；
④当路面倾斜，无论颠簸与否：代表车辆处于上下坡或侧向斜坡，分体式集装箱2非牛顿流体处于危险状态，中央控制系统4控制电磁震荡执行器31，保持分体式集装箱2的强震动状态，防止非牛顿流体的由于流动导致的分体式集装箱2的重心失稳。
所述的中央控制系统4在电磁震荡执行器31不动作时，读取每个动载荷传感器32电信号的变化判断分体式集装箱2重心是否偏移；
当中央控制系统4监测到分体式集装箱2出现重心偏移情况，分体式集装箱2非牛顿流体处于危险状态时，中央控制系统4控制电磁震荡执行器31动作，保持分体式集装箱2处于强震动状态，防止非牛顿流体的由于流动导致的分体式集装箱2的重心失稳；
当电磁震荡执行器31在动作过程中，中央控制系统4根据箱体三轴陀螺仪22的垂直轴加速度判断电磁震荡执行器31的动作效果，比对底盘三轴陀螺仪12与箱体三轴陀螺仪22在三维坐标的两个水平方向轴的加速度，判断电磁震荡执行器31动作中是否导致分体式集装箱2出现水平摇摆，当分体式集装箱2出现水平摇摆时，中央控制系统4将电磁震荡执行器31震荡强度减弱50％，直到底盘三轴陀螺仪12与箱体三轴陀螺仪22在三维坐标的两个水平方向轴的加速度一致。
中央控制系统4监测到动载荷传感器32数值不均等，进而判断分体式集装箱2重心位移，将控制磁震荡执行器31采用低频震荡形式，调整分体式集装箱2重心，使其恢复到安全位置；中央控制系统4中可增加声光报警器，当中央控制系统4通过一些列动作无法保证分体式集装箱2重心处于安全区域与稳定状态时，将通过声光报警方式给与警示信息。
Claims (6)
1.一种用于非牛顿流体运输电磁硬化底盘，包括安装分体式集装箱的车体半挂底盘(1)，其特征是：在所述车体半挂底盘(1)上设有球头电磁震荡器(3)和中央控制系统(4)；所述的球头电磁震荡器(3)成对分组对称固定在车体半挂底盘(1)的两侧，球头电磁震荡器(3)的球头圆弧面与分体式集装箱(2)底部的球形圆弧凹槽相配合，球头电磁震荡器(3)上设有传感器，在所述的车体半挂底盘(1)和分体式集装箱(2)底部分别设有三轴陀螺仪，所述的中央控制系统(4)通过信号线分别连接设在车体半挂底盘(1)、分体式集装箱(2)上的三轴陀螺仪和电磁震荡器(3)上的传感器。
2.根据权利要求1所述的一种用于非牛顿流体运输电磁硬化底盘，其特征是：所述的车体半挂底盘(1)包括底盘架(11)、底盘三轴陀螺仪(12)，所述底盘三轴陀螺仪(12)安装在底盘架(11)中央位置，实时测试底盘架(11)在三维坐标的两个水平方向轴与垂直轴的加速度，并实时监测与分析车体半挂底盘(1)在水平面的倾斜与在垂直轴的颠簸并将结果信息传输至中央控制系统(4)。
3.根据权利要求1所述的一种用于非牛顿流体运输电磁硬化底盘，其特征是：所述设在分体式集装箱(2)上的三轴陀螺仪为箱体三轴陀螺仪(22)，设在箱体(21)的底部中央位置；箱体三轴陀螺仪(22)采集箱体(21)在三维坐标的两个水平方向轴与垂直轴的加速度，并将结果信息传输至中央控制系统(4)。
4.根据权利要求1所述的一种用于非牛顿流体运输电磁硬化底盘，其特征是：所述的球头电磁震荡器(3)包括球头电磁震荡执行器(31)和设在球头电磁震荡执行器(31)上的动载荷传感器(32)，球头电磁震荡执行器(31)的球头连接点与分体式集装箱(2)底部的球形圆弧凹槽相接触，通过设在球头电磁震荡执行器(31)上的动载荷传感器(32)实时监控连接点的载荷变化，并将数据信息通过信号线传输给中央控制系统(4)。
5.一种使用权利要求1-4任一项所述的一种用于非牛顿流体运输电磁硬化底盘的控制方法，其特征是：在运输过程中，中央控制系统(4)实时采集设在底盘上的底盘三轴陀螺仪(12)、分体式集装箱(2)上的箱体三轴陀螺仪(22)和成对分组对称固定在车体半挂底盘(1)两侧的球头电磁震荡器(3)的信息；通过底盘三轴陀螺仪(12)反馈的底盘架(11)在三维坐标的两个水平方向轴与垂直轴的加速度实时获取路面水平与颠簸参数，中央控制系统(4)根据不同的路面情况执行多种操作；
所述的中央控制系统(4)在电磁震荡执行器(31)不动作时，读取每个动载荷传感器(32)电信号的变化判断分体式集装箱(2)重心是否偏移；
当中央控制系统(4)监测到分体式集装箱(2)出现重心偏移情况，分体式集装箱(2)非牛顿流体处于危险状态时，中央控制系统(4)控制电磁震荡执行器(31)动作，保持分体式集装箱(2)处于强震动状态，防止非牛顿流体的由于流动导致的分体式集装箱(2)的重心失稳；
当电磁震荡执行器(31)在动作过程中，中央控制系统(4)根据箱体三轴陀螺仪(22)的垂直轴加速度判断电磁震荡执行器(31)的动作效果，比对底盘三轴陀螺仪(12)与箱体三轴陀螺仪(22)在三维坐标的两个水平方向轴的加速度，判断电磁震荡执行器(31)动作中是否导致分体式集装箱(2)出现水平摇摆，当分体式集装箱(2)出现水平摇摆时，中央控制系统(4)将电磁震荡执行器(31)震荡强度减弱50％，直到底盘三轴陀螺仪(12)与箱体三轴陀螺仪(22)在三维坐标的两个水平方向轴的加速度一致。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征是：所述中央控制系统(4)根据不同的路面情况执行的多种操作如下：
①当路面水平平坦时：代表分体式集装箱(2)非牛顿流体处于安全状态，球头电磁震荡器(3)不动作；
②当路面水平，但存在上下颠簸时，代表分体式集装箱(2)非牛顿流体处于安全状态，球头电磁震荡器(3)不动作；
③当路面水平且不上下颠簸，但出现向前或向后加速度时：代表车辆正在急加速或急刹车额，分体式集装箱(2)非牛顿流体处于危险状态，中央控制系统(4)控制电磁震荡执行器(31)，保持分体式集装箱(2)的强震动状态，防止非牛顿流体的由于流动导致的分体式集装箱(2)的重心失稳。
④当路面倾斜，无论颠簸与否：代表车辆处于上下坡或侧向斜坡，分体式集装箱(2)非牛顿流体处于危险状态，中央控制系统(4)控制电磁震荡执行器(31)，保持分体式集装箱(2)的强震动状态，防止非牛顿流体的由于流动导致的分体式集装箱(2)的重心失稳。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20230519 Address after: 221116 Research Institute of China University of Mining and Technology, 1 University Road, Xuzhou, Jiangsu Applicant after: CHINA University OF MINING AND TECHNOLOGY Applicant after: Shenzhen Xinwangda Resource Development Co.,Ltd. Address before: 221116 Research Institute of China University of Mining and Technology, 1 University Road, Xuzhou, Jiangsu Applicant before: CHINA University OF MINING AND TECHNOLOGY |
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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