CN110001774B - 一种双转向器整体式支架搬运车 - Google Patents

Abstract

一种双转向器整体式支架搬运车，涉及煤矿井下无轨辅助运输技术领域。上述双转向器整体式支架搬运车包括U型车架、销接于U型车架前端的前车架、液压悬挂、双转向器转向系统、设置在U型车架上的提升装置、设置在前车架内的柴油机动力系统，以及安装在前车架上的驾驶室，双转向器转向系统的一部分设置在驾驶室内部，双转向器转向系统的另一部分设置在U型车架内部，U型车架和双转向器转向系统连接至液压悬挂。上述双转向器整体式支架搬运车能够通过主转向器、副转向器分别控制前后转向轮组，大幅度提升驾驶操控性，解决了高速行驶操控性及低速转弯灵活性的矛盾，以及倒车装载液压支架时车辆难以调整姿态的问题，提高了转向灵活性和高速行驶稳定性。

Description

一种双转向器整体式支架搬运车

技术领域

本发明涉及煤矿井下无轨辅助运输技术领域，具体而言，涉及一种双转向器整体式支架搬运车。

背景技术

支架搬运车是煤矿井下运输液压支架的专用车辆，通常为前后机架铰接式结构，前车架承载动力总成及驾驶室，后机架为U型框架结构用以承载液压支架。装车时使U型框架正对液压支架，然后倒车直至U型框架将液压支架完全或部分包容，再用提升装置上的链条挂载液压支架。随着液压支架重型化，支架搬运车承载已从30吨发展到100吨，内转弯半径也从2.5米发展到4.8米，外转弯半径也从6.6米发展到8.6米，铰接式支架搬运车转弯半径大及承载重心靠后导致前轮附着力不足的缺点日益凸显。

专利ZL200610012308.3公开了一种煤矿用防爆式支架搬运车，采用了铰接式车体结构，其缺点在于运载液压支架时整车转弯半径较大。另外，该车存在整车承载重心靠后，前轮附着力不足的缺陷。

煤矿井下巷道较窄，且转弯抹角较小，地面重型车辆的转向结构不适宜在井下运行。传统的采用八字转向模式的载重车辆转向灵活但高速行驶时易发生横向摆动，稳定性差，而单独采用前桥或后桥转向的载重车辆驾驶操控性好但转弯半径大，故以上两种方式控制的车辆均难以在煤矿巷道内安全、快速运行。

专利201110399118.2公开了一种多轴车辆全轮转向控制方法及控制系统，前轴采用机械拉杆式转向，后轴采用电控随动转向的模式，其缺点在于整车高速行驶时横摆稳定性差，且后轮不能独立进行转向控制。不适用于煤矿井下巷道路况条件。

综上所述，传统的支架搬运车具有整车转弯半径较大转向困难，或横摆稳定性差的缺点，急需要开发能够同时解决上述两个问题，更加适用煤矿井下巷道路况条件的支架搬运车。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双转向器整体式支架搬运车，通过整体式U型车架承载，其能够通过主转向器、副转向器分别控制前后转向轮组的方式，大幅度提升驾驶操控性，解决了高速行驶操控性及低速转弯灵活性的矛盾，以及倒车装载液压支架时车辆难以调整姿态的问题，大大提高了支架搬运车的转向灵活性和高速行驶稳定性。

本发明的实施例是这样实现的：

一种双转向器整体式支架搬运车，其包括U型车架、销接于U型车架前端的前车架、液压悬挂、双转向器转向系统、设置在U型车架上的提升装置、设置在前车架内的柴油机动力系统，以及安装在前车架上的驾驶室，双转向器转向系统的一部分设置在驾驶室内部，双转向器转向系统的另一部分设置在U型车架内部，U型车架和双转向器转向系统连接至液压悬挂。

进一步地,在本发明较佳的实施例中，上述液压悬挂为对称且间隔设置的三组，分别为依次远离前车架的前液压悬挂、中液压悬挂和后液压悬挂。

进一步地,在本发明较佳的实施例中，上述双转向器转向系统包括正向设置在驾驶室内的主转向器、侧向设置在驾驶室内的副转向器、两个转向臂、两个三头转向臂、两个第一拉杆、两个第二拉杆、第三拉杆、前转向油缸、后转向油缸、控制器、电液比例阀、分流块、液压转向器、液压泵和角度传感器，后转向油缸的一端连接至U型车架，后转向油缸的另一端通过转向臂连接至后液压悬挂；三头转向臂的第一头与前转向油缸连接，三头转向臂的第二头依次通过第一拉杆和转向臂连接至中液压悬挂，两个三头转向臂的第三头通过第二拉杆分别连接第三拉杆的两端，至少一个前液压悬挂、两个后液压悬挂的花键轴和副转向器上分别设置有角度传感器，液压泵将液压油传送至分流块，分流块将液压油分别传送至两个电液比例阀和液压转向器，液压转向器上设置有主转向器，液压转向器与两个前转向油缸通过油管连接，电液比例阀与后转向油缸通过油管连接，四个角度传感器和电液比例阀电连接至控制器。

进一步地,在本发明较佳的实施例中，上述第二拉杆和第三拉杆的连接处通过换向臂连接至U型车架。

进一步地,在本发明较佳的实施例中，上述液压悬挂包括摆臂、旋转架、悬挂缸、花键轴、马达和减速机，摆臂、旋转架和悬挂缸依次首尾相连形成设置在轮胎的单侧的闭合环，花键轴连接至旋转架，摆臂的中间连接有深入轮胎中心线的马达，减速机设置在轮胎的中心且套设在马达外侧。

进一步地,在本发明较佳的实施例中，上述U型车架为焊接箱梁结构，包括平行且对称设置的两个箱梁和垂直连接至两个箱梁的连接部，连接部中间形成储存油液的封闭腔。

进一步地,在本发明较佳的实施例中，上述箱梁内设置有多个竖直的钢套，钢套连接至花键轴。

进一步地,在本发明较佳的实施例中，上述连接部的前端设置有上销轴和下销轴，前车架后端上设置有上销孔和卡槽，上销孔与上销轴配合，卡槽与下销轴配合。

与现有技术相比，本发明双转向器整体式支架搬运车的有益效果是：

（1）本发明的双转向器整体式支架搬运车，改变了现有支架搬运车的铰接式转向模式，提供了一种整体式U型车架及双转向器转向系统，通过主转向器、副转向器分别控制前后转向轮组的方式，实现了第Ⅰ、Ⅱ轴线转向、八字转向及第Ⅲ轴线转向三种转向模式，缩小了车身长度及整车转弯半径同时，解决了高速行驶操控性及低速转弯灵活性之间的矛盾，有利于支架搬运车在井下巷道内双向驾驶及装卸支架时的姿态调整。

（2）主转向系统、副转向系统实现了故障隔离，当一个转向系统故障时，车辆仍可以通过另一转向系统进行方向控制。另外，车辆轮距间隙的设计不仅可使各液压悬挂实现均载，也便于司机从车辆侧方进入U型车架内部进行作业。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例双转向器整体式支架搬运车的第一结构示意图；

图2为本发明实施例双转向器整体式支架搬运车的第二结构示意图；

图3为本发明实施例U型车架的结构示意图；

图4为本发明实施例U型车架的剖面结构示意图；

图5为本发明实施例前车架的结构示意图；

图6为本发明实施例前车架的另一结构示意图；

图7为本发明实施例双转向器整体式支架搬运车的第三结构示意图；

图8为本发明实施例轮胎和液压悬挂的结构示意图；

图9为本发明实施例轮胎和液压悬挂的另一结构示意图；

图10为本发明实施例双转向器整体式支架搬运车的工作原理示意图；

图11为本发明实施例副转向器的局部示意图。

图标：110-轮胎；1-U型车架；2-前车架；3-液压悬挂；4-双转向器转向系统；5-提升装置；15-柴油机动力系统；14-驾驶室；9-箱梁；60-连接部；6-封闭腔；7-钢套；10-上销轴；11-下销轴；12-上销孔；13-卡槽；25-前液压悬挂；27-中液压悬挂；28-后液压悬挂；33-摆臂；17-旋转架；18-悬挂缸；16-花键轴；20-马达；19-减速机；172-伸出端；22-主转向器；23-副转向器；34-转向臂；35-换向臂；37-三头转向臂；36-第一拉杆；38-第二拉杆；40-第三拉杆；29-前转向油缸；32-后转向油缸；45-电液比例阀；46-角度传感器；47-分流块；48-液压泵；49-液压转向器；50-控制器；51-显示器；52-双向液压锁；53-副方向盘；54-卷簧；55-碰珠；56-副转向柱。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

第一实施例

请参照图1和图2，本实施例提供一种双转向器整体式支架搬运车，其包括U型车架1、前车架2、液压悬挂3、双转向器转向系统4、提升装置5、柴油机动力系统15和驾驶室14。前车架2销接在U型车架1的前端。液压悬挂3的两端分别连接U型车架1和双转向器转向系统4。双转向器转向系统4的一部分设置在驾驶室14内部，另一部分设置在U型车架1内部。提升装置5设置在U型车架1上。柴油机动力系统15设置在前车架2内，驾驶室14设置在前车上。

请参照图3和图4，U型车架1为焊接箱梁结构，其包括两个箱梁9和连接部60。两个箱梁9平行且对称设置，且连接部60的两端分别连接至两个箱梁9的一端。连接部60的中间形成储存油液的封闭腔6。箱梁9内设置有多个竖直的钢套7，上述钢套7连接至液压悬挂3。请继续参照图4，连接部60的前端设置有与前车架2配合的上销轴10和下销轴11。

请参照图5，前车架2的一侧设置有驾驶室14。前车架2的内部设置有柴油机动力系统15并从前车架2伸出。靠近前车架2和U型车架1的连接处还设置有控制器50。请参照图6，前车架2后端上设置有上销孔12和卡槽13。其中，上销孔12与上销轴10配合，卡槽13与下销轴11配合。

请参照图7，液压悬挂3为对称且间隔设置的三组，分别为依次远离前车架2的前液压悬挂25、中液压悬挂27和后液压悬挂28。请参照图8和图9，液压悬挂3包括摆臂33、旋转架17、悬挂缸18、花键轴16、马达20和减速机19。摆臂33、旋转架17和悬挂缸18依次首尾相连形成闭合环，且上述闭合环设置在轮胎110的单侧。摆臂33的中间连接有深入轮胎110中心线的马达20。减速机19设置在轮胎110的中心且套设在马达20外侧。旋转架17具有伸出端172，上述伸出端172垂直于闭合环的延伸方向且在间隔设置在轮胎110上方。花键轴16的一端垂直连接至上述伸出端172，另一端连接至钢套7。

请参照图7，双转向器转向系统4包括主转向器22、副转向器23、两个转向臂34、两个换向臂35、两个三头转向臂37、两个第一拉杆36、两个第二拉杆38、第三拉杆40、前转向油缸29、后转向油缸32、控制器50、电液比例阀45、双向液压锁52、分流块47、液压转向器49、液压泵48、角度传感器46和显示器51。上述主转向器22正向设置在驾驶室14内。副转向器23侧向设置在驾驶室14内。后转向油缸32的一端连接至U型车架1，另一端通过转向臂34连接至后液压悬挂28。转向臂34安装在花键轴16上用以驱动轮胎110转向。三头转向臂37的第一头与前转向油缸29连接。第二头依次通过第一拉杆36和换向臂35连接至中液压悬挂27。两个三头转向臂37的第三头通过第二拉杆38分别连接第三拉杆40的两端。第二拉杆38和第三拉杆40的连接处通过换向臂35连接至U型车架1，其中换向臂35起到连接的作用。副转向器23、靠近驾驶室14的前液压悬挂25的花键轴16、两个后液压悬挂28的花键轴16上分别设置有角度传感器46。上述角度传感器46为绝对值型旋转编码器。设置在前液压悬挂25的花键轴16上的角度转向器将靠近前车架2的四个轮胎110的转动数据记录并给控制器50。需要说明的是，在本实施例中，靠近驾驶室14的前液压悬挂25的花键轴16上设置有角度传感器46，在其他实施例中，也可以只有远离驾驶室14的前液压悬挂25的花键轴16上设置有角度传感器46，或者两个前液压悬挂25的花键轴16上均设置有角度传感器46，都能达到本实施例将轮胎110转动角度记录并传送的技术效果，都在本实施例中。但是，在本实施例中，由于前液压悬挂25和中液压悬挂27均通过第一拉杆36、第二拉杆38、第三拉杆40、转向臂34等结构连接，只要这四个液压悬挂3中有一个的花键轴16上设置有角度传感器46都能达到本实施例将转动角度的信号记录和传出的技术效果，并且简化了结构。

请参照图10，液压泵48将液压油传送至分流块47，分流块47将液压油分别传送至两个电液比例阀45和液压转向器49。液压转向器49上设置有主转向器22，液压转向器49与两个前转向油缸29通过油管连接。电液比例阀45将液压油通过双向液压锁52传送至后转向油缸32。四个角度传感器46、电液比例阀45和显示器51通过控制线电连接至控制器50。其中，前转向油缸29的有杆腔与另一个前转向油缸29的无杆腔连通，使得两个前转向油缸29之间形成两个通路。显示器51用于显示各处转角，便于司机掌握各轴线实时转角。应当注意，在本实施例中，显示器51可以方便司机掌握各轴线实时转角，在其他实施例中，不设置显示器51，也能实现双转向器配合转向的技术效果，都在本实施例的保护范围中。后转向油缸32上设置有双向液压锁52，确保在副方向盘53无转角变化时，第Ⅲ轴线后液压悬挂28不会因外力而发生转角变化。需要说明的是，在本实施例中，后转向油缸32上设置有双向液压锁52，以防止后液压悬挂28因外力而发生转角变化，在其他实施例中，也可以不设置双向液压锁52，也能实现本实施例通过副转向器23配合主转向器22进行转向的技术效果，都在本实施例的保护范围中。

请参照图11，副转向器23包括副方向盘53、副转向柱56和卷簧54。角度传感器46和副方向盘53分别安装在副转向柱56的两端，卷簧54套设在副转向柱56外侧。卷簧54一端与副转向器23固定连接，另一端与驾驶室14固定。当副转向器23无外力输入时，卷簧54使副转向器23保持回正状态，并由定位碰珠55锁定。

双转向器整体式支架搬运车的工作原理是：安装在前液压悬挂25的花键轴16上的角度传感器46获取第Ⅰ、Ⅱ轴线所有液压悬挂3的转角。两个安装在后液压悬挂28的花键轴16上的角度传感器46获取第Ⅲ轴线两个后液压悬挂28的转角。控制器50通过读取设置在副转向器23上的角度传感器46的数值获得副方向盘53的转角，控制电液比例阀45换向，实现对后液压悬挂28的转向角度控制。显示器51用于显示第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轴线转角，便于司机掌握各轴线实时转角。旋转主转向器22可实现第Ⅰ、Ⅱ轴线转向，当控制器50通过设置在前液压悬挂25上的角度传感器46检测到主转向器22处于回正状态、左极限或右极限状态时，旋转主转向器22的副方向盘53可实现第Ⅲ轴线转向。当副方向盘53旋转方向与第Ⅰ、Ⅱ轴线转角方向相同时，控制器50输出转向指令使整车实现八字转向，当副方向盘53旋转方向与第Ⅰ、Ⅱ轴线转角方向相反时，控制器50不输出转向指令，避免转向关系混乱。当设置在前液压悬挂25上的角度传感器46检测到第Ⅰ、Ⅱ轴线处于回正状态时，旋转副转向器23也可实现单后轮转向。

正常工况下，操作主转向器22可使车辆满足一般巷道内转向要求。当主转向器22完全打死仍不能满足转向要求时，可操作副方向盘53，从而使车辆实现“八字”转向，进一步减小车辆转弯半径。当第Ⅰ、Ⅱ轴线处于回正状态时，也可通过操作副方向盘53实现第Ⅲ轴线转向，以提升车辆倒车时的操控性。由于车辆内外侧转弯半径不一致，需提前结合整车轴线布置情况，通过数值模拟的手段将内侧悬挂转角与外侧悬挂转角的对应关系存储于控制器50中。当驾驶员操作副方向盘53时，设置在副转向器23上的角度传感器46读取转向角度后输入控制器50中，控制器50将相应的控制信号输出至电液比例阀45，电液比例阀45控制后转向油缸32实现第Ⅲ轴线转向。第Ⅲ轴线内侧悬挂转角与副转向器23的转向角度保持一致，第Ⅲ轴线的外侧悬挂转角通过控制器50查表的方法得出。控制器50通过实时读取后液压悬挂28的转向角度，直到与目标值一致时停止输出信号，实现对第Ⅲ轴线转向角的闭环控制。

综上所述，本发明提供一种双转向器整体式支架搬运车，改变了现有支架搬运车的铰接式转向模式，提供了一种整体式U型车架及双转向器转向系统，通过主转向器、副转向器分别控制前后转向轮组的方式，实现了第Ⅰ、Ⅱ轴线转向、八字转向及第Ⅲ轴线转向三种转向模式，缩小了车身长度及整车转弯半径同时，解决了高速行驶操控性及低速转弯灵活性之间的矛盾，有利于支架搬运车在井下巷道内双向驾驶及装卸支架时的姿态调整；主转向系统、副转向系统实现了故障隔离，当一个转向系统故障时，车辆仍可以通过另一转向系统进行方向控制。另外，车辆轮距间隙的设计不仅可使各液压悬挂实现均载，也便于司机从车辆侧方进入U型车架内部进行作业。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种双转向器整体式支架搬运车，其特征在于，其包括U型车架、销接于所述U型车架前端的前车架、液压悬挂、双转向器转向系统、设置在所述U型车架上的提升装置、设置在所述前车架内的柴油机动力系统，以及安装在所述前车架上的驾驶室，所述双转向器转向系统的一部分设置在所述驾驶室内部，所述双转向器转向系统的另一部分设置在所述U型车架内部，所述U型车架和所述双转向器转向系统连接至所述液压悬挂；

所述液压悬挂为对称且间隔设置的三组，分别为依次远离所述前车架的前液压悬挂、中液压悬挂和后液压悬挂；

所述双转向器转向系统包括正向设置在所述驾驶室内的主转向器、侧向设置在所述驾驶室内的副转向器、两个转向臂、两个三头转向臂、两个第一拉杆、两个第二拉杆、第三拉杆、前转向油缸、后转向油缸、控制器、电液比例阀、分流块、液压转向器、液压泵和角度传感器，所述后转向油缸的一端连接至所述U型车架，所述后转向油缸的另一端通过所述转向臂连接至所述后液压悬挂；所述三头转向臂的第一头与所述前转向油缸连接，所述三头转向臂的第二头依次通过所述第一拉杆和所述转向臂连接至所述中液压悬挂，两个所述三头转向臂的第三头通过所述第二拉杆分别连接所述第三拉杆的两端，至少一个所述前液压悬挂、两个所述后液压悬挂的花键轴和所述副转向器上分别设置有所述角度传感器，所述液压泵将液压油传送至所述分流块，所述分流块将所述液压油分别传送至两个所述电液比例阀和所述液压转向器，所述液压转向器上设置有所述主转向器，所述液压转向器与两个所述前转向油缸通过油管连接，所述电液比例阀与所述后转向油缸通过油管连接，四个所述角度传感器和所述电液比例阀电连接至所述控制器。

2.根据权利要求1所述的一种双转向器整体式支架搬运车，其特征在于，所述第二拉杆和所述第三拉杆的连接处通过换向臂连接至所述U型车架。

3.根据权利要求1或2所述的一种双转向器整体式支架搬运车，其特征在于，所述液压悬挂包括摆臂、旋转架、悬挂缸、花键轴、马达和减速机，所述摆臂、所述旋转架和所述悬挂缸依次首尾相连形成设置在轮胎的单侧的闭合环，所述花键轴连接至所述旋转架，所述摆臂的中间连接有深入所述轮胎的中心线的所述马达，所述减速机设置在所述轮胎的中心且套设在所述马达外侧。

4.根据权利要求3所述的一种双转向器整体式支架搬运车，其特征在于，所述U型车架为焊接箱梁结构，包括平行且对称设置的两个箱梁和垂直连接至两个所述箱梁的连接部，所述连接部中间形成储存油液的封闭腔。

5.根据权利要求4所述的一种双转向器整体式支架搬运车，其特征在于，所述箱梁内设置有多个竖直的钢套，所述钢套连接至所述花键轴。

6.根据权利要求5所述的一种双转向器整体式支架搬运车，其特征在于，所述连接部的前端设置有上销轴和下销轴，所述前车架后端上设置有上销孔和卡槽，所述上销孔与所述上销轴配合，所述卡槽与下销轴配合。