CN110926696B - 一种大型特种车辆质心测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于车辆行驶稳定性技术领域，具体涉及一种大型特种车辆质心测量装置，其特征在于：由支撑机构(1)、横梁(2)、测重装置(3)、倾斜平台(4)、角度测量装置(5)、车辆位置测量装置(6)、限位装置(8)、旋转锁装置(9)、起竖油缸组件(10)组成；支撑机构(1)设置在横梁(2)下方，倾斜平台(4)设置在横梁(2)上方，倾斜平台一侧与横梁一侧铰接，倾斜平台另一侧与横梁另一侧通过旋转锁装置(9)能够拆卸连接；测重装置(3)、角度测量装置(5)、车辆位置测量装置(6)、限位装置(8)设置在倾斜平台(4)上；起竖油缸组件(10)一端通过铰支板铰接在倾斜平台上。本发明支撑缓冲稳定性和结构稳定性优异，可布置性强，倾斜平台与地面能够平齐方便车辆上下。

Description

一种大型特种车辆质心测量装置
技术领域
本发明属于车辆行驶稳定性技术领域，具体涉及一种大型特种车辆质心测量装置。
背景技术
对于特种车辆而言，运行路况特殊，工作条件复杂，其倾侧稳定性和操纵稳定性也相对于普通车辆而言有着更高的要求。而质心的位置又是影响车辆稳定性的关键因素。目前市场上常见的质心测量方法多种多样，主要有摇摆法、悬挂法、零位法、质量反应法等，但是其检测设备往往是针对小型、简单的产品，如汽车、发动机、弹体等。这类检测设备结构比较简单，载荷承受能力低，无法满足特种车辆体积大、负载重、结构复杂、精度高的要求，为此设计一套针对大型特种车辆的质心检测系统非常必要。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种支撑缓冲稳定性和结构稳定性优异，可布置性强，倾斜平台与地面能够平齐方便车辆上下的大型特种车辆质心测量装置。
本发明的技术方案为：
一种大型特种车辆质心测量装置，由支撑机构(1)、横梁(2)、测重装置(3)、倾斜平台(4)、角度测量装置(5)、车辆位置测量装置(6)、限位装置(8)、旋转锁装置(9)、起竖油缸组件(10)组成；
支撑机构(1)设置在横梁(2)下方，倾斜平台(4)设置在横梁(2)上方，倾斜平台(4)一侧与横梁(2)一侧铰接，倾斜平台(4)另一侧与横梁(2)另一侧通过旋转锁装置(9)能够拆卸连接；测重装置(3)、角度测量装置(5)、车辆位置测量装置(6)、限位装置(8)设置在倾斜平台(4)上；起竖油缸组件(10)一端铰接在倾斜平台(4)上。
进一步地，支撑机构(1)由3个支撑油缸组件(11)、3个销轴(12)、3个连杆(13)、3个第一式铰支板(14)、3个支撑底座(15)、3个第二式铰支板(16)、3个销轴(37)、3个销轴(38)和3个第四式铰支板(39)组成；
每个支撑油缸组件(11)均由1个支撑油缸(18)和1个支撑油缸铰支板(19)焊接组成，每个支撑油缸铰支板(19)通过对应1个销轴(12)与对应1个连杆(13)一端铰接，每个连杆(13)另一端通过销轴(37)分别与焊接在横梁(2)上的1个第四式铰支板(39)铰接，支撑油缸(18)伸缩能够带动横梁(2)翻转。
进一步地，每个支撑底座(15)一端通过地脚螺栓与地面固定，每个支撑底座(15)另一端与对应1个第一式铰支板(14)焊接在一起，3个第一式铰支板(14)通过3个销轴(38)分别与横梁底部对应的3个第二式铰支板(16)铰接。
进一步地，横梁(2)由4个横梁第一方形型钢(20)和3个横梁第二方形型钢(21)焊接固定组成，其中1个第二方形型钢(21)两端处开有凹槽以利于旋转锁装置(9)的安装。
进一步地，横梁(2)前端左右两侧焊接有2个第五式铰支板(40)，每个第五式铰支板(40)通过销轴(42)与焊接在倾斜平台(4)上的第六式铰支板(41)铰接。
进一步地，横梁(2)后端左右两侧布置有2个支撑块(32)，支撑块(32)底部开有凹槽，通过旋锁装置(9)与横梁(2)锁紧。
进一步地，支撑块(32)和第六式铰支板(41)上均安装有压力传感器(17)(为保证受力均匀稳定，压力传感器(17)采用板式传感器，并通过螺纹连接将支撑块(32)和第六式铰支板(41)分别固定在倾斜平台(4)的前后两端)。
进一步地，旋转锁装置(9)由垫块、电机(26)、联轴器(27)、旋转锁(28)、螺母(29)、锁紧片(30)、卡盘(31)组成；电机(26)固定在垫块上，并通过螺纹连接安装在横梁第二方形型钢(21)内槽里，旋转锁(28)和电机(26)采用联轴器(27)连接，加紧定螺钉固定；螺母(29)选用六角开槽螺母，对锁紧片(30)和卡盘(31)进行限位。
进一步地，倾斜平台(4)由2个支撑板(22)、第一工字梁(23)、第二工字梁(24)焊接组成。
进一步地，起竖油缸组件(10)由起竖油缸(33)和起竖油缸铰支板(34)焊接组成，起竖油缸铰支板(34)通过起竖油缸销轴(35)与第三式铰支板(36)铰接(第三式铰支板(36)与倾斜平台(4)之间固定有压力传感器(17)，压力传感器(17)通过螺纹连接将第三式铰支板(36)固定在倾斜平台(4)上，当起竖油缸运动时，油缸底座先接触地面，地面布置有凹槽，当油缸底板接触凹槽底面后再向上顶起倾斜平台(4)，实现倾斜平台(4)带动车辆(7)纵向翻转)。
进一步地，地面为凹形槽式地面。
进一步地，倾斜平台(4)上安装有角度测量装置(5)和车辆位置测量装置(6),分别实现倾斜平台的翻转角度测量和车辆(7)相对倾斜平台(4)的相对位置检测。同时将检测结果反馈给上位机，上位机根据反馈结果来调节支撑油缸组件(11)和起竖油缸组件(10)。
进一步地，倾斜平台(4)上安装有限位装置(8)，限位装置(8)通过螺纹连接固定在支撑板(22)上，限制轮胎位移，避免倾斜平台(4)在侧向翻转时车辆出现打滑或倾覆。
本发明的有益效果为：
1)支撑缓冲稳定性好，可布置在沟槽里，倾斜平台与地面平齐，车辆不需要借助其他辅助工装能平稳方便地驶入或驶离测量。
2)本发明采用双层式结构，能有效地实现车辆两个方向上翻转(倾斜平台与横梁同步翻转的同时也能保证倾斜平台单独纵向翻转，倾斜平台上布置有角度测量装置和位置测量装置，能实时检测车辆倾斜角度和相对位置)，通过对不同方向上质心高度的测量，再综合不同翻转方向与翻转角度的质心位置测量结果，使得最终的检测结果更加准确。
3)本发明采用旋转锁装置，实现双层结构锁紧与松开的自动化，不仅能有效地保证结构的稳定性，同时也能降低侧向翻转时铰支板处受到的侧压力，避免结构受损。
附图说明
图1为本发明车辆驶入测量装置初始位置正向示意图。
图2为本发明车辆驶入测量装置初始位置右向示意图。
图3为支撑油缸示意图。
图4为横梁示意图。
图5为倾斜平台示意图。
图6分别为第二工字梁的正视图和截面视图。
图7为旋转锁装置示意图。
图8为测量装置带动车辆侧倾示意图。
图9为测量装置带动车辆纵向翻转示意图。
其中：1：支撑机构、2：横梁、3：测重装置、4：倾斜平台、5：角度测量装置、6：车辆位置测量装置、7：车辆、8：限位装置、9：旋转锁装置、10：起竖油缸组件(10)；支撑油缸组件(11)、销轴(12)、连杆(13)、第一式铰支板(14)、支撑底座(15)、第二式铰支板(16)、压力传感器(17)；
支撑油缸(18)、支撑油缸铰支板(19)；
横梁第一方形型钢(20)、横梁第二方形型钢(21)；
支撑板(22)、第一工字梁(23)、第二工字梁(24)；
垫块、电机(26)、联轴器(27)、旋转锁(28)、螺母(29)、锁紧片(30)、卡盘(31)、支撑块(32)；
起竖油缸(33)、起竖油缸铰支板(34)、起竖油缸销轴(35)、第三式铰支板(36)；
销轴(37)、销轴(38)、第四式铰支板(39)、第五式铰支板(40)、第六式铰支板(41)、销轴(42)。
具体实施方式
结合附图对本发明作进一步地说明。
一种大型特种车辆质心测量装置，由支撑机构(1)、横梁(2)、测重装置(3)、倾斜平台(4)、角度测量装置(5)、车辆位置测量装置(6)、限位装置(8)、旋转锁装置(9)、起竖油缸组件(10)组成；倾斜平台(4)由2个支撑板(22)、第一工字梁(23)、第二工字梁(24)焊接组成，主体结构有两种工字梁拼焊成型，2块支撑板分布在主体的上下侧。
支撑机构(1)设置在横梁(2)下方，倾斜平台(4)设置在横梁(2)上方，倾斜平台一侧与横梁一侧通过第五式铰支板(40)、第六式铰支板(41)、销轴(42)铰接，倾斜平台另一侧与横梁另一侧通过支撑块(32)与旋转锁装置(9)能够实现拆卸连接；测重装置(3)、角度测量装置(5)、车辆位置测量装置(6)、限位装置(8)设置在倾斜平台(4)上；起竖油缸组件(10)通过第三式铰支板(36)固定在倾斜平台上。
支撑机构(1)由3个支撑油缸组件(11)、3个销轴(12)、3个连杆(13)、3个第一式铰支板(14)、3个支撑底座(15)、3个第二式铰支板(16)、3个销轴(37)、3个销轴(38)和3个第四式铰支板(39)组成，其中支撑油缸组件(11)和支撑底座(15)均布在横梁(2)的左右两侧；
每个支撑油缸组件(11)均由1个支撑油缸(18)和1个支撑油缸铰支板(19)焊接组成，每个支撑油缸铰支板(19)通过对应1个销轴(12)与对应1个连杆(13)一端铰接，每个连杆(13)另一端分别与焊接在横梁(2)上的1个第二式铰支板(39)铰接。当支撑油缸(18)同步进给运动时，右侧支撑底座高度不变，使得横梁(2)两侧产生高度差，横梁(2)翻转。
每个支撑底座(15)一端通过(地脚螺栓)与地面固定，每个支撑底座(15)另一端与对应1个第一式铰支板(14)焊接在一起，3个第一式铰支板(14)通过3个销轴(38)分别与横梁底部对应的3个第二式铰支板(16)铰接。横梁(2)由4个横梁第一方形型钢(20)和3个横梁第二方形型钢(21)焊接固定组成，其中1个第二方形型钢(21)两端处开有能适应旋转锁(28)尺寸的凹形槽，以利于旋转锁装置(9)的安装。
油缸支撑组件与支撑底座之间并无关系，都是作为支撑装置的一部分，以附图2为例，3个支撑油缸组件布置在左侧，3个支撑底座布置在右侧，区别在于支撑油缸可以调节高度，而支撑底座高度不变，所以调节支撑油缸高度时，能使倾斜平台整体翻转。
横梁(2)前端左右两侧焊接有2个第五式铰支板(40)，每个第五式铰支板(40)通过销轴(42)与焊接在倾斜平台(4)上的第六式铰支板(41)铰接。横梁(2)后端左右两侧布置有支撑块(32)，支撑块(32)底部开有能适应旋转锁(28)尺寸的凹槽，通过旋锁装置(9)与横梁(2)锁紧。
支撑块(32)和第六式铰支板(41)上均安装有压力传感器(17)(为保证受力均匀稳定，压力传感器(17)采用板式传感器，并通过螺纹连接将支撑块(32)和第六式铰支板(41)固定分别固定在倾斜平台(4)的前后两端)。
旋转锁装置(9)由垫块、电机(26)、联轴器(27)、旋转锁(28)、螺母(29)、锁紧片(30)、卡盘(31)组成；电机(26)固定在垫块上，并通过螺纹连接安装在横梁第二方形型钢(21)内槽里，旋转锁(28)和电机(26)采用联轴器(27)连接，加紧定螺钉固定；螺母(29)选用六角开槽螺母，对锁紧片(30)和卡盘(31)进行限位。
起竖油缸组件(10)由起竖油缸(33)和起竖油缸铰支板(34)焊接组成，起竖油缸铰支板(34)通过起竖油缸销轴(35)与第三式铰支板(36)铰接(第三式铰支板(36)与倾斜平台(4)之间固定有压力传感器(17)，传感器(17)通过螺纹连接将第三式铰支板(36)固定在倾斜平台(4)上(当起竖油缸运动时，油缸底座先接触地面，地面布置有凹形槽，当油缸底板接触凹形槽底面后再向上顶起倾斜平台(4)，实现倾斜平台(4)带动车辆(7)纵向翻转)。
工作过程：
初始状态时，在车辆(7)未驶入倾斜平台(4)上时，根据角度测量装置(5)反馈的结果对倾斜平台(4)进行预调平，完成调平待倾斜平台(4)稳定后，记录支撑板(22)底面第六式铰支板(41)和支撑块(32)处四个压力传感器(17)的显示结果，计算出倾斜平台(4)的总重量，同时根据力矩平衡原理求出倾斜平台(4)水平方向上质心位置。
此时，旋转锁锁头方向与支撑块(32)沟槽方向成90°，倾斜平台(4)与横梁(2)锁紧，再同步调节3个支撑油缸(18)，使倾斜平台(4)随横梁(2)翻转不同的角度，记录几组压力传感器(17)的显示结果，完成后油缸回到初始位置，根据力矩平衡原理可以求出倾斜平台高度方向上的质心位置。控制电机(26)旋转90°，使旋转锁锁头方向与支撑块(32)沟槽方向相同，倾斜平台(4)与横梁(2)松开，再同步控制起竖油缸运动，由于起竖油缸通过第三式铰支板(36)焊接在倾斜平台(4)上，起竖油缸外缸筒先向下运动，接触地面后，外缸筒停止运动，活塞杆通过第三式铰支板(36)顶着倾斜平台(4)向上运动，实现倾斜平台(4)纵向翻转运动，记录下不同翻转角度时压力传感器(17)的显示结果，完成后油缸回到初始位置同时控制电机(26)转动90°，完成锁紧。根据力矩平衡原理求出倾斜平台高度方向上的质心位置。最后根据不同翻转方向上求得的质心高度，综合求得倾斜平台(4)的质心位置。
车辆驶入倾斜平台(4)后，首先将限位装置(8)螺接在倾斜平台上(4)，限制车辆(7)位置避免侧移或打滑。根据车辆位置测量装置(6)检测出车辆(7)和倾斜平台(4)的相对位置，根据角度测量装置(5)检测结果对倾斜平台(4)先进行调平处理。调平完成后根据支撑板(22)底面第六式铰支板(41)和支撑块(32)处四个压力传感器(17)的显示结果，计算车辆(7)的重量，同时根据力矩平衡原理求出整体水平方向上质心位置，进一步根据初始状态倾斜平台(4)的质心位置，求出车辆水平方向上的质心位置。
再同步调节3个支撑油缸(18)，使横梁(2)翻转不同的角度，带动倾斜平台(4)和车辆(7)整体侧向翻转，记录几组压力传感器(17)的显示结果，完成后油缸回到初始位置，根据力矩平衡原理可以求出倾斜平台负载时整体高度方向上的质心位置，进一步求出车辆高度方向上的质心位置。控制电机(26)旋转90°，使旋转锁锁头方向与支撑块(32)沟槽方向相同，倾斜平台(4)与横梁(2)松开，再同步控制起竖油缸(33)运动，由于起竖油缸(33)通过第三式铰支板(36)焊接在倾斜平台(4)上，起竖油缸外缸筒先向下运动，接触地面后，外缸筒停止运动，活塞杆通过第三式铰支板(36)顶着倾斜平台(4)向上运动，实现倾斜平台(4)纵向翻转运动，记录下不同翻转角度时压力传感器(17)的显示结果，完成后回到初始位置，根据力矩平衡原理求出倾斜平台负载时整体高度方向上的质心位置，进一步求出车辆高度方向上的质心位置。最后根据不同翻转方向上求得的质心高度，综合求得车辆(7)的质心位置。
完成测量后，起竖油缸缩回，直至支撑块(32)与横梁(2)接触，支撑块(32)处的压力传感器(17)开始承力，控制电机(26)旋转90°，完成横梁(2)与倾斜平台(4)的锁紧。起竖油缸继续缩回，直至回到初始位置稳定后，车辆驶离平台。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。

Claims (8)

1.一种大型特种车辆质心测量装置，其特征在于：由支撑机构(1)、横梁(2)、测重装置(3)、倾斜平台(4)、角度测量装置(5)、车辆位置测量装置(6)、限位装置(8)、旋转锁装置(9)、起竖油缸组件(10)组成，角度测量装置(5)能检测倾斜平台角度变化并反馈给上位机，上位机控制支撑机构实现自动调平；
支撑机构(1)设置在横梁(2)下方，倾斜平台(4)设置在横梁(2)上方，倾斜平台一侧与横梁一侧铰接，倾斜平台另一侧与横梁另一侧通过旋转锁装置(9)能够拆卸连接；测重装置(3)、角度测量装置(5)、车辆位置测量装置(6)、限位装置(8)设置在倾斜平台(4)上；起竖油缸组件(10)通过销轴(35)与第三式铰支板(36)铰接在倾斜平台(4)上；
支撑块(32)、第三式铰支板(36)和第六式铰支板(41)上共安装有6块压力传感器(17)，在质心测量装置左右侧向翻转时，支撑块(32)和第六式铰支板(41)上的压力传感器(17)用来测重；而在质心测量装置前后翻转时，第三式铰支板(36)和第六式铰支板(41)上的压力传感器(17)用来测重。
2.根据权利要求1所述的一种大型特种车辆质心测量装置，其特征在于：支撑机构(1)由3个支撑油缸组件(11)、3个销轴(12)、3个连杆(13)、3个第一式铰支板(14)、3个支撑底座(15)、3个第二式铰支板(16)、3个销轴(37)、3个销轴(38)和3个第四式铰支板(39)组成；
每个支撑油缸组件(11)均由1个支撑油缸(18)和1个支撑油缸铰支板(19)焊接组成，每个支撑油缸铰支板(19)通过对应1个销轴(12)与对应1个连杆(13)一端铰接，每个连杆(13)另一端通过销轴(37)分别与焊接在横梁(2)上的1个第四式铰支板(39)铰接。
3.根据权利要求2所述的一种大型特种车辆质心测量装置，其特征在于：每个支撑底座(15)一端与地面固定，每个支撑底座(15)另一端与对应1个第一式铰支板(14)焊接在一起，3个第一式铰支板(14)通过销轴(38)分别与横梁(2)底部对应的3个第一式铰支板(16)铰接；3个支撑油缸组件(10)和3个支撑底座(15)分别分布在横梁左右两侧，由于支撑油缸组件(10)高度可调而支撑底座(15)高度不变，实现横梁(2)翻转。
4.根据权利要求1所述的一种大型特种车辆质心测量装置，其特征在于：横梁(2)由4个横梁第一方形型钢(20)和3个横梁第二方形型钢(21)焊接固定组成，其中1个第二方形型钢(21)两端处开有凹形槽。
5.根据权利要求1所述的一种大型特种车辆质心测量装置，其特征在于：旋转锁装置(9)由垫块、电机(26)、联轴器(27)、旋转锁(28)、螺母(29)、锁紧片(30)、卡盘(31)组成；电机(26)固定在垫块上，并通过螺纹连接安装在横梁第二方形型钢(21)内槽里，旋转锁(28)和电机(26)采用联轴器(27)连接，加紧定螺钉固定。
6.根据权利要求2所述的一种大型特种车辆质心测量装置，其特征在于：倾斜平台(4)由2个支撑板(22)、第一工字梁(23)、第二工字梁(24)焊接组成。
7.根据权利要求1所述的一种大型特种车辆质心测量装置，其特征在于：起竖油缸组件(10)由起竖油缸(33)和起竖油缸铰支板(34)焊接组成，起竖油缸铰支板(34)通过起竖油缸销轴(35)与第三式铰支板(36)铰接。
8.根据权利要求1所述的一种大型特种车辆质心测量装置，其特征在于：地面为凹形槽式地面。
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