CN110949554B

CN110949554B - 一种履带运输车调平装置

Info

Publication number: CN110949554B
Application number: CN201911277059.4A
Authority: CN
Inventors: 蔡宗琰; 朱桂灵; 文常青; 刘晓明
Original assignee: Changan University
Current assignee: Changan University
Priority date: 2019-12-12
Filing date: 2019-12-12
Publication date: 2021-02-19
Anticipated expiration: 2039-12-12
Also published as: CN110949554A

Abstract

本发明属于履带运输车领域，公开了一种履带运输车调平装置，包括第一V型支撑架、第二V型支撑架和四个调平液压缸；第一V型支撑架和第二V型支撑架的底端分别与履带底盘的前横架和后横架转动连接，第一V型支撑架和第二V型支撑架的开口端均与货箱下表面转动连接；第一V型支撑架和第二V型支撑架之间设置四个横梁；第一调平液压缸和第四调平液压缸的一端均转动连接货箱下表面，另一端分别连接第一横梁和第二横梁；第二调平液压缸和第三调平液压缸的一端均转动连接履带底盘，另一端分别连接第三横梁和第四横梁；通过四个横梁上的四个调平液压缸调节车身状态，保证货箱维持水平状态，结构简单，成本低，调平过程快速方便。

Description

一种履带运输车调平装置

技术领域

本发明属于履带运输车领域，涉及一种履带运输车调平装置。

背景技术

在耕地面积较小且地块较为分散的地区，农业机械通常以小型农业机械为主。一般这些地区多为丘地和山林，还没有形成完善的道路交通网络，在加上这些地区每年的降雨量较大，环境湿润，路面长时间都处于湿润的状态，传统的运输车辆很难在这里进行运输作业，由于小型农用运输车辆底盘和货箱的连接方式大多为减震弹簧，减震弹簧可以减少振动，吸收来自车辆底盘的冲击，但是并不具备调节功能，当车辆装载重物不均，两侧车轮高低不一致时，重心会很快偏向一侧，容易造成车辆侧翻，带来严重的财产和生命损失。所以这些地区的运输大部分都是靠人力和蓄力将农作物先转移到开阔路面再用其它的车辆进行运输，大大地降低生产效率，同时也加大了人力和物力的成本。

针对这一问题，目前具有以下几种解决方式。1)通过在原有的基础上降低了车辆的底盘，使得车辆的重心更接近地面，提升了车辆在坡地作业时的稳定性，但是由于其采用了车身与底盘固连的方式，且采用的轮式驱动，虽然其重心降低，但是在坡道作业时稳定性很差，容易造成车辆的侧滑和倾翻现象。2)一种能够自动调节两轮高度差的拖拉机，其在坡道进行作业时，机身两侧的驱动轮可以改变高度差，提升了车辆自身的平衡能力。但该车由于设计原因，其在转弯时容易侧翻事故，同时其车辆的操控系统较为复杂，驾驶员需要经过专业培训。3)一款履带式山地拖拉机运输车，其运用了车身自动调平控制系统，它采用平行四杆机构作为调平的机械机构，此机械结构包括：左右两侧独立的行走装置、铰接杆系横梁、铰接杆系立梁、货箱和调节油缸，其中铰接杆系横梁和铰接杆系立梁用于构成平行四杆机构，货箱和行走装置均与平行四杆机构进行活性连接，液压缸嵌于平行四杆机构的内部，用于在工作时进行调节，通过液压缸的伸长和收缩运动，最终使货箱底部始终与水平面保持水平，采用这种调节方式的车辆内部平行度很高，可以很方便地按照要求进行调整。但是其平行四杆机构过于复杂，车身过于笨重，倘若用于运输车辆做差高结构，因为其活性连接较多，同时此结构又承受了车辆全部载荷，最终会导致运输车辆的强度不够，严重时车辆会发生变形。4)一款可自动调高的履带式拖拉机运输车，其主要由履带、支撑轮、滑动杆、滑套、支重轮、车架、支撑架和液压缸组成，支撑架的两端与穿过滑套的滑动杆的下端连接，滑动杆的上端与支撑轮连接，支重轮安装在滑动杆上，滑套与车架连接，液压缸的缸体与车架连接，液压缸活塞杆的末端通过球铰连接在支撑架上。当液压缸的无杆腔进油，有杆腔出油时，液压缸的缸体上升，缸体的移动带动车架的移动，滑套同时沿着滑动杆上升，从而该侧车身上升，反之，车身下降。但是，只能实现车身左右调节，且结构复杂，制造安装成本高，不适用于复杂多变地区作业。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中履带运输车在多变路况下运行，承受较大冲击载荷后易发生偏斜、变形，其调平机械装置结构复杂、不能实现全方位调平且成本高的缺点，提供一种履带运输车调平装置。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种履带运输车调平装置，履带运输车包括货箱和履带底盘，所述调平装置包括第一V型支撑架、第二V型支撑架、第一调平液压缸、第二调平液压缸、第三调平液压缸和第四调平液压缸；

第一V型支撑架和第二V型支撑架的底端分别与履带底盘的前横架和后横架转动连接，第一V型支撑架和第二V型支撑架的开口端均与货箱下表面转动连接；第一V型支撑架和第二V型支撑架均包括两个支撑杆，第一V型支撑架的两个支撑杆之间设置第一横梁，第二V型支撑架的两个支撑杆之间设置第二横梁；第一V型支撑架的两个支撑杆与第二V型支撑架的两个支撑杆之间分别设置第三横梁和第四横梁；

第一调平液压缸和第四调平液压缸的一端均转动连接货箱下表面，另一端分别连接第一横梁和第二横梁；第二调平液压缸和第三调平液压缸的一端均转动连接履带底盘，另一端分别连接第三横梁和第四横梁。

本发明进一步的改进在于：

还包括倾角传感器，倾角传感器设置在货箱下表面的中部，用于实时检测货箱下表面与水平面之间倾角的大小与方向。

所述倾角传感器为ADXL202倾角传感器。

还包括第一接近传感器、第二接近传感器、第三接近传感器和第四接近传感器；第一接近传感器、第二接近传感器、第三接近传感器和第四接近传感器分别设置在货箱下表面的右侧、左侧、后侧和前侧，分别用于检测货箱下表面的右侧、左侧、后侧和前侧与履带底盘之间的距离。

所述第一V型支撑架、第二V型支撑架、第一横梁、第二横梁、第三横梁和第四横梁的材质均为钢。

所述第一V型支撑架、第二V型支撑架、第一调平液压缸和第四调平液压缸均通过联结销分别与货箱下表面设置的四个销接固定架转动连接；第二调平液压缸和第三调平液压缸均通过联结销分别与履带底盘上设置的两个销接固定架转动连接；第一V型支撑架和第二V型支撑架均通过联结销分别与履带底盘的前横架和后横架转动连接。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

通过第一V型支撑架、第二V型支撑架和四个横梁形成销接架结构，第一V型支撑架和第二V型支撑架与货箱和履带底盘转动连接，进而通过四个调平液压缸形成调平机构，当货箱左右偏斜时，通过快速调节第二调平液压缸和第三调平液压缸，改变第三横梁和第四横梁的空间位置，进而使货箱下表面始终与水平面平行，整个调平机构结构简单，调平过程快速方便。当货箱前后倾斜时，通过分别调节第一调平液压缸和第四调平液压缸，进而改变液压缸杆端相对于第一横梁和第二横梁的位置，使货箱恢复水平位置；当车辆朝不止一个方向倾斜，通过四个调平液压缸的复合运动进行调节，其过程互不干扰，大大提高各个方向的调平能力，整个调平装置结构简单，便于实现且成本低。

进一步的，设置倾角传感器，实时检测货箱下表面与水平面之间倾角的大小与方向，为调平机构的调节提供精确的数据支持，便于进行调节，提升调节精度。

进一步的，第一接近传感器、第二接近传感器、第三接近传感器和第四接近传感器；分别用于检测货箱下表面的右侧、左侧、后侧和前侧与履带底盘之间的距离，防止在调节时货箱与履带底盘相碰，提升调节的安全性。

附图说明

图1是本发明的履带式运输车的总体轴测图；

图2是本发明的履带式运输车的总体仰视图；

图3是本发明的履带式运输车的总体正视图；

图4是本发明的履带式运输车的总体侧视图；

图5是本发明的履带式运输车调平装置示意图；

图6是本发明的液压缸与横梁连接示意图；

图7是本发明的调平装置运动过程分析图；

图8是本发明的履带式运输车调平装置调平流程图。

其中：1-第一调平液压缸；2-货箱；3-第一接近传感器；4-第二调平液压缸；5-联结销；6-履带底盘；7-斜面；8-第三调平液压缸；9-第二接近传感器；10-倾角传感器；11-第四调平液压缸；12-第三接近传感器；13-第四接近传感器；14-第一V型支撑架；15-第二V型支撑架；16-调平方形横梁；17-销接固定架；18-角度限位壳；19-连接槽。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1至6，本发明履带运输车调平装置，包括销接架机构、调平机构和检测系统。

销接架机构包括第一V型支撑架14、第二V型支撑架15、调平方形横梁16、若干销接固定架17和若干联结销5。第一V型支撑架14与第二V型支撑架15分别和履带底盘6的前横架和后横架通过联结销5转动连接，第一V型支撑架14与第二V型支撑架15都能够在XOY平面绕Z轴做旋转运动。第一V型支撑架14末端和第二V型支撑架15末端分别与货箱2底部左右两端均设置的销接固定架17通过联结销5实现固定，使得货箱2能够在XOZ平面绕Y轴旋转。调平方形横梁16包括四个横梁，四个横梁分别在第一V型支撑架14与第二V型支撑架15中部通过焊接方式一一固接，第一横梁与第一V型支撑架14的两个支撑杆连接，第二横梁与第二V型支撑架15的两个支撑杆连接，第三横梁与第四横梁分别与第一V型支撑架14与第二V型支撑架15两侧对应的两个支撑杆连接，以进一步限制第一V型支撑架14与第二V型支撑架15之间的相对运动与提高其支撑强度。

调平机构由四个液压缸组成，第二调平液压缸4与第三调平液压缸8分别与履带底盘6进行联结，第二调平液压缸4与第三调平液压缸8的无杆腔端分别位于履带底盘6左右两端上设置的销接固定架17内，通过联结销5的方式进行相对固定；限制其沿着Z轴方向的移动。而第二调平液压缸4与第三调平液压缸8的有杆腔端则通过间隙配合的方式分别安装在第三横梁与第四横梁中部，在连接处开设角度限位壳18和连接槽19，保证液压缸杆端能够绕横梁在XOY平面内绕Z轴转动，并通过横梁上的角度限位壳18作用，使其在一定角度范围内旋转，避免液压缸伸缩运动过程中干涉的产生；其次通过连接槽19限制液压缸杆端沿Z轴的相对运动。第一调平液压缸1与第四调平液压缸11的有杆腔端分别与货箱2底部前后两端均设置的销接固定架17通过联结销5固定，第一调平液压缸1与第四调平液压缸11的无杆腔端通过焊接的方式固定在第三横梁与第四横梁中部，完全限制其相对位置。

检测系统包括第一接近传感器3、第二接近传感器9、倾角传感器10、第三接近传感器12和第四接近传感器13。第一接近传感器3、第二接近传感器9、第三接近传感器12和第四接近传感器13分别设置在货箱2下表面的右侧、左侧、后侧和前侧，用于检测货箱2下表面的右侧、左侧、后侧和前侧与履带底盘6之间的距离，倾角传感器10设置在货箱2下表面中部，用于检测货箱2的水平倾角。

下面介绍本发明履带运输车调平装置的调平流程以及原理：

参见图7和8，第一V型支撑架14、第二V型支撑架15和调平方形横梁16用以连接履带底盘6和货箱2，可以近似等效为两个等腰三角形的销接架机构，四个调节液压缸分别位于货箱2下表面的前后左右的四个位置，其中第二调平液压缸4与第三调平液压缸8的两端均分别连接销接架机构和履带底盘6，通过液压缸伸长和收缩来调节货箱2的左右倾斜；第三调平液压缸8与第二调平液压缸4与履带底盘6销接的两个点分别为B和E两点，其间距为L₂；第三调平液压缸8与第二调平液压缸4与销接架机构连接的两个点分别为C和D两点，其间距离为L₁。销接架机构与履带底盘6在A点用联结销5进行连接，B、C、D和E四点在以A为圆心，以R为半径的圆周上运动。再次参见图7，B和C与D和E之间的距离即为第三调平液压缸8与第二调平液压缸4的长度。由相应的参数并由弦长公式计算可得，

同理

其均为定值，在车辆行驶中不会发生改变。车辆在行驶过程中，通过第二调平液压缸4与第三调平液压缸8的伸缩作用，通过调整∠BAC、∠DAE两个角度，实现货箱2的左右调平，使得货箱2底部平面始终与水平面平行，使之不受履带底盘6是否倾斜的影响。同时，正是由于调平作用，使得整机重心始终保持在车辆的中间位置，即使得整车重心在车辆行驶过程中，不会随着路面情况的不同而发生较大的左右偏移。从而保证履带运输车辆在坡地路面和凹凸路面行走时的安全性，进而实现左右调平，当车辆货箱达到平衡状态后，第二调平液压缸4与第三调平液压缸8的长度不变，它与销接架机构和履带底盘6近似等效构成两个三角形结构，三角形结构具备稳定性，即当液压缸长度不变时，货箱能够一直保持平衡状态。当货箱2发生前后倾斜时，通过第一调平液压缸1和第四调平液压缸11伸长或者缩短，直接带动货箱2前倾或者后倾，实现前后调平，第一调平液压缸1与第四调平液压缸11的无杆腔端是通过焊接的方式固定在第三横梁与第四横梁中部，即空间位置完全固定，第一调平液压缸1和第四调平液压缸11与货箱2和调平方形横梁16构成四边形结构，当调平完成后，液压缸保持一定长度不变，并且缸体与横梁之间的夹角亦保持不变，即等效形成两个三角形稳定结构，保持货箱2姿势始终稳定。当同时出现前后、左右偏斜时，液压缸同样通过以上方式实现复合运动，对其偏斜货箱进行调平。

车辆在调平时，货箱2、履带底盘6之间采用非固接的方式，这样货箱2可以在液压缸的驱动下绕销接点转动。当货箱2到达平衡位置时，四个液压缸不再动作，直到等到下一个调平命令的到来。当达到车辆到达调平极限时，位于货厢2底部的四个方向的任意一个接近传感器会发出一个动作信号到控制系统，系统处理后会停止车辆自动调平动作，即使这时车辆还未达到水平，并发出报警信号，保证了车辆行驶的安全性。当车辆不需要进行调平时，四个液压缸均不动作，此时只起到支撑作用，保持车身姿势不变。

履带底盘6与货箱2通过销接架机构联结，根据其受力简化模型不难看出，两个等腰三角形间相邻角度能够在两个液压缸的伸缩运动下不断变化，当货箱2左右偏斜时通过第三调平液压缸8和第二调平液压缸4快速调节货箱2左右两端与履带底盘6之间的夹角，使货箱2始终与水平面平行，其调平结构简单，调平过程快速方便，当车辆前后倾斜时，第一调平液压缸1和第四调平液压缸11直接通过销接架机构连接，进而各自伸缩调平。当车辆朝不止一个方向倾斜，第三调平液压缸8、第二调平液压缸4、第一调平液压缸1和第四调平液压缸11四个调平液压缸复合运动，其过程互不干扰，大大提高各个方向的调平能力。本发明履带运输车调平装置，强度高、不易发生变形，调平过程简单，成本低，车辆能够进行长时间和长距离的运输作业。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims

1.一种履带运输车调平装置，履带运输车包括货箱(2)和履带底盘(6)，其特征在于，所述调平装置包括第一V型支撑架(14)、第二V型支撑架(15)、第一调平液压缸(1)、第二调平液压缸(4)、第三调平液压缸(8)和第四调平液压缸(11)；

第一V型支撑架(14)和第二V型支撑架(15)的底端分别与履带底盘(6)的前横架和后横架转动连接，第一V型支撑架(14)和第二V型支撑架(15)的开口端均与货箱(2)下表面转动连接；第一V型支撑架(14)和第二V型支撑架(15)均包括两个支撑杆，第一V型支撑架(14)的两个支撑杆之间设置第一横梁，第二V型支撑架(15)的两个支撑杆之间设置第二横梁；第一V型支撑架(14)的两个支撑杆与第二V型支撑架(15)的两个支撑杆之间分别设置第三横梁和第四横梁；

第一调平液压缸(1)和第四调平液压缸(11)的一端均转动连接货箱(2)下表面，另一端分别连接第一横梁和第二横梁；第二调平液压缸(4)和第三调平液压缸(8)的一端均转动连接履带底盘(6)，另一端分别连接第三横梁和第四横梁。

2.根据权利要求1所述的履带运输车调平装置，其特征在于，还包括倾角传感器(10)，倾角传感器(10)设置在货箱(2)下表面的中部，用于实时检测货箱(2)下表面与水平面之间倾角的大小与方向。

3.根据权利要求2所述的履带运输车调平装置，其特征在于，所述倾角传感器(10)为ADXL202倾角传感器。

4.根据权利要求1所述的履带运输车调平装置，其特征在于，还包括第一接近传感器(3)、第二接近传感器(9)、第三接近传感器(12)和第四接近传感器(13)；第一接近传感器(3)、第二接近传感器(9)、第三接近传感器(12)和第四接近传感器(13)分别设置在货箱(2)下表面的右侧、左侧、后侧和前侧，分别用于检测货箱(2)下表面的右侧、左侧、后侧和前侧与履带底盘(6)之间的距离。

5.根据权利要求1所述的履带运输车调平装置，其特征在于，所述第一V型支撑架(14)、第二V型支撑架(15)、第一横梁、第二横梁、第三横梁和第四横梁的材质均为钢。

6.根据权利要求1所述的履带运输车调平装置，其特征在于，所述第一V型支撑架(14)、第二V型支撑架(15)、第一调平液压缸(1)和第四调平液压缸(11)均通过联结销(5)分别与货箱(2)下表面设置的四个销接固定架(17)转动连接；第二调平液压缸(4)和第三调平液压缸(8)均通过联结销(5)分别与履带底盘(6)上设置的两个销接固定架(17)转动连接；第一V型支撑架(14)和第二V型支撑架(15)均通过联结销(5)分别与履带底盘(6)的前横架和后横架转动连接。