CN114954710A - 一种适用于履带式排水泵车的防倾覆控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于履带式排水泵车的防倾覆控制方法，包括：1)实时测定履带式排水泵车的侧倾角度α，并将所述的履带式排水泵车的侧倾角度α发送至主控制器中；2)主控制器将所述履带式排水泵车的侧倾角度α与初始设定的安全阈值α₀进行比较，当α≥α₀时，则转至步骤3)；3)主控制器根据履带式排水泵车的侧倾角度α计算当前履带式排水泵车的倾斜高度h，再根据当前履带式排水泵车的倾斜高度h计算滑动质量块需要移动的距离d，然后启动变质心装置的驱动电机，控制与侧倾方向相反位置处的滑动质量块移动所述需要移动的距离d，该方法能够提高履带式排水泵车的行驶稳定性能。

Description

一种适用于履带式排水泵车的防倾覆控制方法

技术领域

本发明属于机械控制领域，涉及一种适用于履带式排水泵车的防倾覆控制方法。

背景技术

在进行排水排涝作业时，排水泵车往往工作在不平整路面甚至是松软路面，还会面临上坡、下坡等问题，严重时可能会导致其侧翻，影响其正常行驶和工作。同时，履带式排水泵车的质量较大，一旦发生侧翻将会对车身造成很大的破坏，也很难将其通过人力翻转过来，严重时还可能存在人员受伤等情况。传统结构的履带式排水泵车，很难控制其在上述条件下行驶的稳定性，目前市场上的履带式排水泵车还没有进一步地考虑到这个问题，即如何设计一种防倾覆的结构从而提高履带式排水泵车的行驶稳定性能，因而它们在结构上的设计仍然有待提升。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种适用于履带式排水泵车的防倾覆控制方法，该方法能够提高履带式排水泵车的行驶稳定性能。

为达到上述目的，本发明所述的适用于履带式排水泵车的防倾覆控制方法包括：

1)实时测定履带式排水泵车的侧倾角度α，并将所述的履带式排水泵车的侧倾角度α发送至主控制器中；

2)主控制器将所述履带式排水泵车的侧倾角度α与初始设定的安全阈值α₀进行比较，当α≥α₀时，则转至步骤3)；

3)主控制器根据履带式排水泵车的侧倾角度α计算当前履带式排水泵车的倾斜高度h，再根据当前履带式排水泵车的倾斜高度h计算滑动质量块需要移动的距离d，然后启动变质心装置的驱动电机，控制与侧倾方向相反位置处的滑动质量块移动所述需要移动的距离d。

步骤1)中通过电感式水平仪实时测定履带式排水泵车的侧倾角度α。

所述电感式水平仪固定安装于履带式排水泵车内部的几何中心位置处，且保证处于水平面时，电感式水平仪测量的角度为零。

h＝Lsinα，其中，L为车体长度。

h＝Wsinα，其中，W为车体宽度。

当履带式排水泵车在松软地面时，h＝z，z为下沉量。

滑动质量块所需要移动的距离d为：

其中，M为履带式排水泵车的总净质量，F为斜面支撑力，m为滑动质量块的质量。

驱动电机为步进电机。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的适用于履带式排水泵车的防倾覆控制方法在具体操作时，通过对履带式排水泵车的侧倾角度进行测量，能够实时地获取其在行走过程中的倾斜情况，再通过主控制器能够判断侧倾角是否超出安全阈值，当超出时，随即控制四个不同方位的滑动质量块进行移动，对排水泵车的平稳行走起到了很大的作用，能够有效地实现防倾覆功能，提高履带式排水泵车的行驶稳定性能。

附图说明

图1为本发明的控制流程图；

图2为履带式排水泵车整体结构示意图；

图3a为变质心装置及其滑动质量块的俯视图；

图3b为变质心装置及其滑动质量块的正视图；

图4为泵车行走在某一倾斜角度的斜坡的示意图；

图5为变质心调整示意图。

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，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。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。

在附图中示出了根据本发明公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。

参考图1，本发明所述的适用于履带式排水泵车的防倾覆控制方法包括以下步骤：

1)将电感式水平仪固定安装于履带式排水泵车内部的几何中心位置处，且保证处于水平面时，电感式水平仪测量的角度几乎为零，当履带式排水泵车行走、爬坡或下坡时，电感式水平仪实时测定履带式排水泵车的侧倾角度α，并将所述的履带式排水泵车的侧倾角度α发送至主控制器中；

其中，考虑到履带式排水泵车的重量较大，安全阈值α₀可以设置为40°。

2)主控制器将所述履带式排水泵车的侧倾角度α与初始设定的安全阈值α₀进行比较，当α≥α₀时，则转至步骤3)；

3)主控制器根据履带式排水泵车的侧倾角度α计算当前履带式排水泵车的倾斜高度h＝Lsinα(或h＝Wsinα)，其中，L为车体长度，W为车体宽度，其中，在松软地面时，h＝z，z为下沉量，再根据当前履带式排水泵车的倾斜高度h计算滑动质量块需要移动的距离d，然后启动变质心装置的驱动电机，控制与侧倾方向相反位置处的滑动质量块移动所述需要移动的距离d，完成一次质心调整的操作；

如图3a及图3b所示，当履带式排水泵车行走在倾斜角度为α的斜坡上时，则根据履带式排水泵车车体的长度L计算履带式排水泵车的倾斜高度h为：

h＝Lsinα (1)

其中，3a及图3b中所示为沿着x轴行走，如果是上、下坡，则将长度L换成宽度W)。

考虑到履带式排水泵车如果行走在松软地面时发生倾斜，倾斜高度h可以等效为车体一侧的下沉量z：

h＝z (2)

在得到履带式排水泵车的倾斜高度后，可以确定出相应的滑动质量块需要移动的距离d，具体过程为：

滑动质量块设置为4个，大小为完全相同的正方体，边长l＝150mm，如图2所示，考虑到实际空间的占用问题，选用密度较大的铁材料，在常规环境下，其密度为ρ＝7.86g/cm³，每个滑动质量块的质量为：

m＝ρl³ (3)

由公式(3)计算每个滑动质量块的质量为m＝26.53kg。

设履带式排水泵车的总净质量为M，对斜坡上的车体做受力分析，如3a及图3b所示，在车体发生侧倾的临界状态时，车体会绕O点旋转，车体与斜坡之间的作用力f，其方向与斜面平行，在斜面垂直方向上的分量为0，其产生的力矩不会对车体的旋转产生影响。因此，车体自身的重力G产生的力矩必须与斜面支撑力F产生的力矩达到平衡，车体才不会发生倾覆。

经过上述分析，得力矩平衡方程为：

由公式(4)计算d，即滑动质量块所需要移动的距离d为：

由公式(5)可以发现：

a)当倾斜角度α越大时，则cosα越小，从而滑动质量块需要移动的距离d更大。

b)为使控制效果更好，使得距离d在理想范围内尽可能地小，在设计车体结构时，应该尽可能地增大质量比

然后主控制器启动驱动电机，为提升移动距离的精确程度，驱动电机选择步进电机，每输入一个脉冲信号，转子就转动一个角度，滑动质量块随即前进一步，前进到距离d后，即可关闭驱动电机。

4)经过多次步骤)后，当α＜α₀时，滑动质量块复位，驱动电机关闭，变质心控制进程结束；

在接下来的前进过程中，履带式排水泵车的侧倾角度在安全阈值α₀内，主控制器控制驱动电机将滑动质量块复位，使得整体的质心位置恢复到几何中心位置。

5)判断履带式排水泵车是否已到达指定的作业地点，若已到达，则停止前进并开始排水作业；若未到达，继续控制履带式排水泵车前进。

本领域普通技术人员可以理解,以上所述仅为发明的优选实例而已,并不用于限制发明,尽管参照前述实例对发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实例记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在发明的精神和原则之内,所做的修改、等同替换等均应包含在发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种适用于履带式排水泵车的防倾覆控制方法，其特征在于，包括：

1)实时测定履带式排水泵车的侧倾角度α，并将所述的履带式排水泵车的侧倾角度α发送至主控制器中；

2)主控制器将所述履带式排水泵车的侧倾角度α与初始设定的安全阈值α₀进行比较，当α≥α₀时，则转至步骤3)；

3)主控制器根据履带式排水泵车的侧倾角度α计算当前履带式排水泵车的倾斜高度h，再根据当前履带式排水泵车的倾斜高度h计算滑动质量块需要移动的距离d，然后启动变质心装置的驱动电机，控制与侧倾方向相反位置处的滑动质量块移动所述需要移动的距离d。

2.根据权利要求1所述的适用于履带式排水泵车的防倾覆控制方法，其特征在于，步骤1)中通过电感式水平仪实时测定履带式排水泵车的侧倾角度α。

3.根据权利要求2所述的适用于履带式排水泵车的防倾覆控制方法，其特征在于，所述电感式水平仪固定安装于履带式排水泵车内部的几何中心位置处，且保证处于水平面时，电感式水平仪测量的角度为零。

4.根据权利要求1所述的适用于履带式排水泵车的防倾覆控制方法，其特征在于，h＝Lsinα，其中，L为车体长度。

5.根据权利要求1所述的适用于履带式排水泵车的防倾覆控制方法，其特征在于，h＝Wsinα，其中，W为车体宽度。

6.根据权利要求1所述的适用于履带式排水泵车的防倾覆控制方法，其特征在于，当履带式排水泵车在松软地面行走时，h＝z，z为下沉量。

7.根据权利要求1所述的适用于履带式排水泵车的防倾覆控制方法，其特征在于，滑动质量块所需要移动的距离d为：

其中，M为履带式排水泵车的总净质量，F为斜面支撑力，m为滑动质量块的质量。

8.根据权利要求1所述的适用于履带式排水泵车的防倾覆控制方法，其特征在于，驱动电机为步进电机。

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