CN111645465B - 一种新型的轨地两用运输机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型的轨地两用运输机，包括运输机头和拖车机构，所述运输机头包括车架，所述车架上设有驱动组件、转向组件，所述车架通过转向辅助机构和减震组件连接轨地两用车轮；所述轨地两用车轮可以在轨道上或者在地面上行驶。为了提高运输机的适用性，采用轨地两用车轮，运输机既可以在轨道上运行，同时也可以脱离轨道在地面上运行。

Description

一种新型的轨地两用运输机

技术领域

本发明涉及农业运输机械技术领域，具体涉及一种新型的轨道、地面两用运输机。

背景技术

丘陵山地面积占全国总面积的65％左右，良好的地理环境和气候因素使得该区域适合多种经济作物生长，解决山地丘陵运输是解决我国丘陵山地地区农业规模化发展和机械化发展关键环节。目前，我国丘陵山地地区运行的各类运输机中，轮式运输机和履带式运输机受地理环境影响大，只能满足少数地区的运输作业，轨道运输机具备更加广泛的应用。但轨道运输机只能定点运输且离开轨道则无法使用，昂贵的价格和适用范围的局限抑制了用户对轨道运输机的购买使用，同时当前我国轨道运输机自动化程度低，驱动以汽油发动机为主，不利于长期推广使用。为了解决我国丘陵山地地区的运输问题，同时满足长期发展，设计一种操作简单、可靠性强、绿色环保的多用途运输机势在必行。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是提供一种带遥控和寻迹避障功能的轨道、路面两用的电动运输机。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种新型的轨地两用运输机，包括运输机头和拖车机构，所述运输机头由车架、驱动组件、转向组件、轨道检测传感器、避障传感器、控制箱、蓄电池、转向辅助机构、减震组件、拖车连接机构以及轨地两用车轮组成。所述拖车机构由车厢、轨地两用车轮、转向辅助机构、减震组件组成。所述运输机头和拖车机构中的轨地两用车轮、转向辅助机构、减震组件和拖车连接机构互相通用。

进一步地，驱动组件由驱动电机、减速器、传动轴和驱动电机固定导轨组成。其中，三个驱动电机固定导轨与车架固定，驱动电机通过安装在侧面的三个驱动电机T型滑块将驱动电机限制在驱动电机固定导轨内部，使驱动电机只能在驱动电机固定导轨内部纵向滑动。减速器安装在驱动电机下方，另一头与传动轴连接，将驱动力传递给运输机的驱动轮。

进一步地，两个前轮作为轨地两用运输机的驱动轮，减速器直接安装在驱动电机上，减速器下端通过轴与传动轴相连，传动轴安装在两个前轮之间，本发明技术方案中，驱动电机、减速器、传动轴和车轮是一体的，驱动电机固定导轨限制了它们的前后、左右自由度，上下自由度没有限制，车架可以通过车轮上的减震系统减震。驱动电机与转向电机通过固定架固定在一起，当遇到颠簸时，驱动电机及转向电机、传动轴和车轮通过驱动电机固定导轨上下滑动，也即相对车架上下滑动。

进一步地，所述轨地两用车轮相对设有两个轮毂，两个轮毂的外侧为橡胶轮胎，两轮毂的内侧由六根圆柱滚筒呈圆形分布相连，同时内侧安装轮胎保护钢垫，以防运输机在轨道运行时磨损外侧橡胶轮胎。运输机在轨道运行时，圆柱滚筒与双轨轨道接触啮合，在地面运输时，橡胶轮胎与地面接触。轨地两用车轮通过轴承与车轮上方的转轴安装在车架上，能够绕其转轴实现转动。

进一步地，所述双轨轨道齿形选择销轮齿形齿条。

进一步地，所述转向组件由转向电机、转向电机固定导轨、转向圆柱齿轮和直齿条组成。其中，三个转向电机固定导轨安装在驱动电机后方，转向电机通过安装在侧面的三个转向电机T型滑块将转向电机限制在转向电机固定导轨内部，使转向电机只能在转向电机固定导轨内部纵向滑动。直齿条通过前轮上的转向转轴安装在两前轮之间，与前轮、车架形成四连杆机构，转向圆柱齿轮安装在转向电机下方与直齿条相啮合。同时，通过固定架将转向电机和驱动电机相对固定，从而保证转向电机和驱动电机在运输机遇到颠簸时同时滑动，进一步确保圆柱齿轮与齿条啮合。当运输机需要转弯时，转向电机驱动圆柱齿轮，通过齿轮齿条相对运动，前轮实现转动。此处的转向电机固定导轨与转向电机的T型滑块的连接关系和作用与转向电机固定导轨与转向电机的T型滑块的一致。

进一步地，转向辅助机构安装于车轮正上方的车架上，包括T型架、四段转向辅助弹簧、转向辅助箱、转向辅助盖和轴承。转向辅助箱安装在车轮上方的车架上，车轮转动轴经车架伸入转向辅助机构中。转向辅助箱内的上轴承内侧与车轮转动轴配合，外侧与转向辅助箱配合，T型架插入车轮转动轴上方的正方形插口，四段转向辅助弹簧呈圆形分布安装在装箱辅助箱内，两侧分别与T型架和转向辅助箱相连接。在不同轨道置换不同劲度系数的转向弹簧，从而调整运输机在最小转弯半径不同的轨道上安全运行。

进一步地，拖车连接机构为万向节。

进一步地，轨道检测传感器固定于运输机前轮正前方的车架下，当运输机在轨道运行时，轨道检测传感器实时检测运输机是否处于双轨上，一旦运输机脱离轨道，轨道检测传感器立刻向控制箱传送信号，控制器接受到信号后启动安全程序驱使电机减速停止。

进一步地，避障传感器位于运输机头的正前方，基于视觉传感系统，实时检测运输机前方的运动环境。运输机在轨道运行时，当检测到前方有障碍物，避障传感器立刻向控制箱传送信号，控制器启动避障程序驱使运输机停止运行，并将前方画面通过无线传送端传送给用户。

进一步地是，远程操作云台、固定操作平台、GPS定位系统、控制电路、HIM触摸屏安装在控制箱中，控制电路和电机信号连接。固定操作平台可以控制运输机头运行，设置有前进按钮、停止按钮、后退按钮、安全按钮、总开关。远程操作云台可以实现远程控制运输机头的运行，GPS定位系统将运输机的实时位置信息通过远程传送端传输给用户。

进一步地是，蓄电池包括两个串联相接的蓄电池，为两个额定电压为24V的电动机同时供电。

总的来说，本发明具有如下优点：

1.蓄电池可以拆卸，便于换装电池容量更大的电池，适用范围广。

2.为了提高运输机的适用性，采用轨地两用车轮，运输机既可以在轨道上运行，同时也可以脱离轨道在地面上运行。

3.结构简单，便于操作和维修，同时可实现遥控操作、轨道寻迹运行和手动控制三种不同的运行模式，从而满足在不同场合的便捷应用。

4.每一个转动轮上均安装转动辅助机构，减小了运输机的转弯半径，保障了运输机在轨道转弯运行时的安全性。

5.运输机头可同时牵引多个拖车运行，装载能力大。

6.运输机具有减震机构，增加了运行时的平稳性。

7.为了保障安全性，运输机分别安装了避障传感器、轨道检测传感器、GPS定位系统和无线传送端口，实时保障运输机安全运行以及环境位置状态的传输。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是轨地两用车轮结构示意图。

图3是转向辅助机构和转向机构结构示意图。

图4是转向辅助机构中T型架结构示意图。

附图标记：

1为轨道检测传感器，2为避障传感器，3为驱动电机固定导轨，4为驱动电机，5为转向电机，6为控制箱，7为蓄电池，8为拖车连接机构，9为传动轴，10为减速器，11为转向电机固定导轨，12为运输机车架，13为轨地两用车轮，14为减震组件，15转向辅助机构，16为车厢，17为双轨，18为驱动电机T型滑块，19为固定架，20为转向电机T型滑块，21为转向转轴，22为直齿条，23为转向圆柱齿轮，13-1为下轴承，13-2为橡胶轮胎，13-3为圆柱滚筒，13-4为车轴，13-5为轮胎保护钢垫，15-1为转向辅助弹簧，15-2为上轴承，15-3为T型架，15-4为转向辅助箱，15-5为转向辅助盖。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式来对本发明做进一步详细的说明。

本实施例中的驱动轮为前轮，本实施例中的上下左右是针对于轨地两用运输机正常使用时的方位，不对部件进行特殊限制。

如图1所示，一种新型的轨地两用运输机，包括运输机头和拖车机构，所述运输机头由车架12、驱动组件、转向组件、轨道检测传感器1、避障传感2器、控制箱6、蓄电池7、转向辅助机构15、减震组件14、拖车连接机构8以及轨地两用车轮13组成。

拖车机构由车厢16、轨地两用车轮13、转向辅助机构、减震组件和拖车连接机构组成。所述运输机头和拖车机构中的轨地两用车轮13、转向辅助机构、减震组件和拖车连接机构互相通用。

结合图1和图3所示，驱动组件由驱动电机4、减速器10、传动轴9和驱动电机固定导轨3组成。其中，三个驱动电机固定导轨3与车架12固定，驱动电机4通过安装在侧面的三个驱动电机T型滑块18将驱动电机4限制在驱动电机固定导轨3内部，使驱动电机只能在驱动电机固定导轨3内部纵向滑动。减速器10安装在驱动电机下方，另一头与传动轴9连接，将驱动力传递给运输机前轮。驱动电机4、减速器10和传动轴9以及轨地两用车轮13固定为一体，可以相对车架滑动。

结合图1、图2和图3所示，轨地两用车轮13外侧为橡胶轮胎13-2，内侧由六根圆柱滚筒13-3呈圆形分布相连，同时内侧安装轮胎保护钢垫13-5，以防运输机在轨道运行时磨损外侧橡胶轮胎。运输机在轨道运行时，圆柱滚筒13-3与双轨轨道17接触啮合，在地面运输时，橡胶轮胎13-2与地面接触。轨地两用车轮通过轴承与车轮上方的转轴安装在车架12上，能够绕其转轴实现转动。

双轨17轨道齿形选择销轮齿形齿条。

结合图1和图3所示，转向组件由转向电机5、转向电机固定导轨11、转向圆柱齿轮23和直齿条22组成。其中，三个转向电机固定导轨11安装在驱动电机4后方，转向电机5通过安装在侧面的三个转向电机T型滑块20将转向电机5限制在转向电机固定导轨11内部，使转向电机5只能在转向电机固定导轨11内部纵向滑动。直齿条22的两端分别通过转向转轴21与前轮的车轮固定架可转动的连接，直齿条22与两个前轮的车轮固定架、车架形成四连杆机构，转向圆柱齿轮23安装在转向电机5下方与直齿条22相啮合。当运输机需要转弯时，转向电机5驱动转向圆柱齿轮23，通过齿轮齿条相对运动，前轮实现转动。

同时，通过固定架19将转向电机5和驱动电机4相对固定，从而保证转向电机5和驱动电机4在运输机遇到颠簸时同时滑动，进一步确保圆柱齿轮23与直齿条22啮合。

结合图2、图3、图4所示，转向辅助机构15安装于车轮正上方的车架12上，包括T型架15-3、四段转向辅助弹簧15-1、转向辅助箱15-4、转向辅助机盖15-5和上轴承15-2。转向辅助箱15-4安装在车轮上方的车架12上，车轮转动轴经车架12伸入转向辅助机构15中。转向辅助箱15-4内，上轴承15-2内侧与车轮转动轴配合，外侧与转向辅助机箱15-4配合，T型架15-3插入车轮转动轴上方的正方形插口，四段转向辅助弹簧15-1呈圆形分布安装在装箱辅助箱15-4内，两侧分别与T型架15-3和转向辅助箱15-4相连接。在不同轨道置换不同劲度系数的转向辅助弹簧15-1，从而调整运输机在最小转弯半径不同的轨道上安全运行。

结合图1所示，拖车连接机构8为万向节。

结合图1所示，轨道检测传感器1固定于运输机前轮正前方的车架12下，当运输机在轨道运行时，轨道检测传感器1实时检测运输机是否处于双轨17上，一旦运输机脱离轨道，轨道检测传感器1立刻向控制箱6传送信号，控制器接受到信号后启动安全程序驱使电机减速停止。

结合图1所示，避障传感器2位于运输机头的正前方，基于视觉传输系统，实时检测运输机前方的运动环境。运输机在轨道运行时，当检测到前方有障碍物，避障传感器2立刻向控制箱传送信号，控制器启动避障程序驱使运输机停止运行，并将前方画面通过无线传送端传送给用户。

结合图1所示，远程操作云台、固定操作平台、GPS定位系统、控制电路、HIM触摸屏安装在控制箱6中，控制电路和电机信号连接。固定操作平台可以控制运输机头运行，设置有前进按钮、停止按钮、后退按钮、安全按钮、总开关。远程操作云台可以实现远程控制运输机头的运行，GPS定位系统将运输机的实时位置信息通过远程传送端传输给用户。

结合图1所示，蓄电池7包括两个串联相接的12蓄电池，为两个额定电压为24V的电动机同时供电。

本丘陵山区轨地两用运输机工作原理：启动总开关，通过HIM触摸屏选择按钮控制模式或者遥控器控制模式，工作人员通过手动控制将运输机驶入铁轨，当整个运输机完全驶入轨道时，通过HIM触摸屏选择轨道运行模式，运输机自检各项仪器是否正常，设备检测正常后，输入路线规划，一切就绪后，运输机轨道运行程序启动，开始轨道运行。由于运输机机头和拖车体型小、前后轮之间的轴距短，且每一个轮都可转弯，因此大大缩减了转弯半径。在运输机快到目的地时，田间作业人员提前将通往田地的轨道变好，运输机由此自动驶入田间。当机头部分驶出轨道时，轨道检测传感器1传令给控制系统，运输机停车。此时田间工作人员手动开启遥控模式，通过手中的遥控器控制运输机在田间行驶。当轨道检测传感器1检测到运输机脱离轨道时，及时调用紧急停车程序，使运输机停车，同时远程传送报警信息和坐标位置，通知工作人员前来处理。另外在运输机前面安装避障传感器2，在检测到前方有障碍时调用避障程序，保持安全距离或紧急停车。下山时，由工作人员首先通过遥控器或者固定按钮控制运输机驶入轨道，然后手动开启运输机的轨道自动控制模式，运输机沿轨道驶向山下，当运输机到达路线规划终点时，自动停止，由工作人员通过固定按钮或遥控器操控运输机停放。

上述实例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实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、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 (12)

1.一种新型的轨地两用运输机，包括运输机头和拖车机构，其特征在于，所述运输机头包括车架，所述车架上设有驱动组件、转向组件，所述车架通过转向辅助机构和减震组件连接轨地两用车轮；所述轨地两用车轮可以在轨道上或者在地面上行驶；所述拖车机构包括车厢，所述车厢通过转向辅助机构和减震组件连接轨地两用车轮；所述运输机头与拖车机构中的轨地两用车轮、转向辅助机构和减震组件互相通用；所述转向组件包括转向电机、转向圆柱齿轮和直齿条；所述转向圆柱齿轮安装在转向电机的下方，所述转向圆柱齿轮与直齿条啮合；所述直齿条、两个前轮的车轮固定架和车架形成四连杆机构；当运输机需要转弯时，转向电机驱动圆柱齿轮，通过齿轮齿条相对运动，前轮实现转动；所述车架上设有转向电机固定导轨，所述转向电机设有转向电机T型滑块，转向电机T型滑块可在转向电机固定导轨内滑动；转向电机限制在转向电机固定导轨内部，转向电机只能在转向电机固定导轨内部纵向滑动；所述转向电机固定导轨设有三个，所述转向电机T型滑块设有三个；所述直齿条的两端通过前轮上的转向转轴分别安装在两前轮的车轮固定架上；所述运输机采用轨地两用车轮，车轮通过转向辅助机构安装在车架上；轨地两用车轮设有两轮毂，轮毂上设置橡胶轮胎，两轮毂内侧由六根圆柱滚筒呈圆形分布相连；两轮毂内侧安装轮胎保护钢垫；运输机在轨道运行时，圆柱滚筒与双轨轨道接触啮合；在地面运输时，橡胶轮胎与地面接触；所述转向辅助机构安装于车轮正上方的车架上，包括T型架、四段转向辅助弹簧、转向辅助箱、转向辅助盖和上轴承；转向辅助箱安装在车轮上方的车架上，车轮转动轴经车架伸入转向辅助机构中；转向辅助箱内的上轴承内侧与车轮转动轴配合，外侧与转向辅助机箱配合，T型架插入车轮转动轴上方的正方形插口，四段转向辅助弹簧呈圆形分布安装在装箱辅助箱内，两侧分别与T型架和转向辅助箱相连接。

2.按照权利要求1所述的一种新型的轨地两用运输机，其特征在于，所述轨地两用运输机还设有蓄电池和避障寻迹检测机构。

3.按照权利要求1所述的一种新型的轨地两用运输机，其特征在于：所述驱动组件包括驱动电机、减速器、传动轴和驱动电机固定导轨；所述驱动电机通过减速器与传动轴连接，所述传动轴与轨地两用车轮的车轴连接；所述驱动电机通过驱动电机固定导轨与车架连接；所述驱动电机上设置有驱动电机T型滑块；驱动电机T型滑块可沿驱动电机固定导轨滑动。

4.按照权利要求3所述的一种新型的轨地两用运输机，其特征在于，所述驱动电机的侧面设有三个驱动电机T型滑块，所述车架上设有三个驱动电机固定导轨；通过驱动电机T型滑块将驱动电机限制在驱动电机固定导轨内部，驱动电机只能在驱动电机固定导轨的内部纵向滑动。

5.按照权利要求4所述的一种新型的轨地两用运输机，其特征在于，所述减速器安装在驱动电机下方，减速器的另一端与传动轴连接，驱动电机将驱动力传递给运输机驱动轮。

6.按照权利要求4所述的一种新型的轨地两用运输机，其特征在于：通过固定架将转向电机和驱动电机固定，转向电机和驱动电机在运输机遇到颠簸时同时滑动，确保转向圆柱齿轮与直齿条啮合。

7.按照权利要求1所述的一种新型的轨地两用运输机，其特征在于：轨地两用车轮通过轴承与车轮上方的转轴安装在车架上，能够绕其转轴实现转动；所述双轨轨道齿形选择销轮齿形齿条。

8.按照权利要求1所述的一种新型的轨地两用运输机，其特征在于：避障寻迹检测机构由轨道检测传感器、避障传感器和控制箱组成；轨道检测传感器固定于运输机前轮正前方的车架下，当运输机在轨道运行时，轨道检测传感器实时检测运输机是否处于双轨上，一旦运输机脱离轨道，轨道检测传感器立刻向控制箱传送信号，控制器接受到信号后启动安全程序驱使电机减速停止。

9.按照权利要求1所述的一种新型的轨地两用运输机，其特征在于：避障传感器位于运输机头的正前方，基于视觉传输系统，实时检测运输机前方的运动环境；运输机在轨道运行时，当检测到前方有障碍物，避障传感器立刻向控制箱传送信号，控制器启动避障程序驱使运输机停止运行，并将前方画面通过无线传送端传送给用户。

10.按照权利要求9所述的一种新型的轨地两用运输机，其特征在于：远程操作云台、固定操作平台、GPS定位系统、控制电路、HIM触摸屏安装在控制箱中，控制电路和电机信号连接，固定操作平台可以控制运输机头运行，设置有前进按钮、停止按钮、后退按钮、安全按钮、总开关；远程操作云台可以实现远程控制运输机头的运行，GPS定位系统将运输机的实时位置信息通过远程传送端传输给用户。

11.按照权利要求1所述的一种新型的轨地两用运输机，其特征在于：所述轨地两用运输机上设有蓄电池，所述蓄电池包括两个串联相接的蓄电池，所述蓄电池为驱动电机和转动电机电动机同时供电。

12.按照权利要求1所述的一种新型的轨地两用运输机，其特征在于：所述运输机头和拖车机构通过拖车连接机构连接；所述拖车连接机构采用万向节。

Images