CN116215487B - 在线智能监控制动力矩的极地全地形车 - Google Patents

Abstract

本发明属于极地全地形车技术领域，具体涉及一种在线智能监控制动力矩的极地全地形车，该极地全地形车包括底盘，履带，液压驱动组件，气动制动组件和控制组件。气动制动组件用以当所述液压马达驱动履带运行与停止时，所述气动制动组件利用高压气泵将气动制动组件与液压驱动组件相分离与贴合；控制组件，接收传感器应变片的检测信号将其模数转换处理后显示输出制动块对所述制动盘的制动力矩，实现在线智能监控制动力矩。本发明通过传感器应变片产生的变形信号传输至控制组件，实现对全地形车制动性能的在线监控，同时本发明在原有液压制动的基础上增加一套气动制动组件，保证全地形车的可靠性和安全性。

Description

在线智能监控制动力矩的极地全地形车

技术领域

本发明属于极地全地形车技术领域，具体涉及一种在线智能监控制动力矩的极地全地形车，尤其涉及一种兼具气动和液压控制的在线智能监控制动力矩的极地全地形车。

背景技术

目前，已量产的极地全地形车可以满足“物资人员运输、科学考察、应急救援”三大功能需求，即利用极地全地形车对复杂地形的适应能力，完成南北极濒海海域、冰盖、陆地的探路工作；利用全地形车的机动能力和较强的运输能力，在突发事件发生时，承担救援设备的地面运输和人员搜救工作；利用全地形车的快速行驶和专业的供应能力，运送科考人员进行科学考察，改善科考人员的野外工作条件，缩短在途时间，降低工作风险和人员疲劳程度。该车可以在高原、极地高寒、强紫外线、热带丛林、沙漠戈壁、沼泽滩涂、河流湖泊等极端复杂恶劣环境下使用。

但是目前全液压驱动的全地形车，其驻车制动完全靠液压系统本身停止供油后停车。由于在以上极端条件下长时间工作，容易导致液压系统的泵、马达、油管、接头、阀门出现漏油现象，导致系统的液压压力降低，出现制动力矩下降、停车后溜车的现象。尤其在陡坡上，溜车现象更为严重，安全性能受到严重影响，同时漏油还会污染环境。因此，亟需一种更为安全的、绿色的极地全地形车来解决长时间工作导致的制动力矩下降的问题。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于，提供一种在线智能监控制动力矩的极地全地形车，旨在克服现有技术中因全液压驱动的全地形车长时间工作导致制动力矩下降的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采取的技术方案如下：

在线智能监控制动力矩的极地全地形车，包括一底盘；一对履带，分别对应设置于所述底盘的两侧；一组液压驱动组件，分别驱动相对应的履带运行；其中，所述液压驱动组件包括液压泵和液压马达，所述液压泵产生的压力油通过液压阀控制液压马达的启停，进而驱动控制履带的启停；此外，该极地全地形车还包括有：

一组气动制动组件，分别与相对应的液压驱动组件相配合，用以当所述液压马达驱动履带运行与停止时，所述气动制动组件利用高压气泵将气动制动组件与液压驱动组件相分离与贴合，其中，所述气动制动组件包括与所述液压马达同轴转动的制动盘和与高压气泵连接的气动制动器，所述气动制动器通过其内设有的与压缩弹簧相接触的制动块，利用高压气源的作用将制动块与所述制动盘分离与贴合，实现液压马达的启停，此外，所述气动制动器内还设有检测压缩弹簧形变的传感器应变片；和

一控制组件，接收传感器应变片的检测信号将其转换处理后显示输出制动块对所述制动盘施加的制动力矩，实现在线智能监控制动力矩。

进一步的，所述气动制动器具有两个对称的气动制动单元，所述制动盘置于所述两个对称的气动制动单元之间，其中，所述气动制动单元由内向外按照制动块、压缩弹簧、供气气缸的顺序依次布置，所述供气气缸内部设有活塞，在所述活塞上套装有压缩弹簧，并在该压缩弹簧与活塞相接触的位置处设置传感器应变片。

更进一步的，所述气动制动器固定在底盘的支架上且为常闭式气动制动器，所述压缩弹簧为螺旋压缩弹簧。

再进一步的，所述控制组件包括模数转化单元、微处理器、放大单元及防振触摸屏显示器，所述检测信号由模数转化单元转换后，经微处理器处理后，通过放大单元放大后，在防振触摸屏显示器上实时显示或报警。

较佳地，所述控制组件置于防振控制箱内，该防振控制箱设置在所述底盘上，且该防振控制箱的内壳与外壳之间设有减振材料。

本发明的有益效果：

本发明通过传感器应变片产生的变形，通过传输系统将变形信号采取有线或无线方式传输至控制组件，实现对全地形车制动性能的在线监控，保证全地形车的可靠性和安全性。由于原有的液压系统长时间工作导致的漏油现象，污染环境的问题，因此本发明在原有液压制动的基础上增加一套气动制动组件，不仅不会造成环境污染，属于绿色制造，而且具有智能在线监控制动力矩的功能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明涉及的底盘结构示意图；

图2为本发明涉及的履带与驱动链轮的结构示意图；

图3为本发明涉及的气动制动器的结构示意图；

图4为本发明涉及的防振控制箱的结构示意图；

图5为图4所示结构的安装示意图；

图6为本发明涉及的压缩弹簧形变示意图。

实施方式

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，都属于本发明保护的范围。

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，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，除非另有明确的规定和限定，术语“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。

鉴于全液压驱动的全地形车，其驻车制动完全靠液压系统本身，若液压制动系统长时间工作，容易导致液压系统漏油。为此，本发明在原有液压制动的基础上增加一套气动制动组件，既实现了对全地形车制动性能的在线监控，又解决了液压系统漏油的问题，不仅不会造成环境污染， 而且属于绿色制造。

具体的讲，如图1-2所示，本发明的在线智能监控制动力矩的极地全地形车，包括一底盘1；一对履带2，一组液压驱动组件3和一组气动制动组件4以及一控制组件5。

更具体的讲，在底盘1的两侧分别对应设置履带2；履带2的驱动运行由对应的液压驱动组件3来驱动，其中，液压驱动组件3包括液压泵301、液压马达302和液压油管303，所述液压泵301产生的压力油通过液压阀控制液压马达302的启停，进而驱动控制履带2的启停。

在本例中，液压马达302的输出端与驱动链轮304相固接，液压马达302旋转的同时带动驱动链轮304及履带2运行。

作为本发明的改进点，是在原有液压制动的基础上增加一组气动制动组件4，因此，本发明中涉及的一组气动制动组件4，分别与相对应的液压驱动组件3相配合，用以当所述液压马达302驱动履带2运行与停止时，所述气动制动组件4利用高压气泵401将气动制动组件4与液压驱动组件3相分离与贴合。

如图1、3所示，所述气动制动组件4包括与所述液压马达302同轴转动的制动盘402和与高压气泵401利用高压气管403连接的气动制动器404，所述气动制动器404通过其内设有的与压缩弹簧405相接触的制动块406，利用高压气源的作用将制动块406与所述制动盘402分离与贴合，实现液压马达302的启停，即当驻车时，高压气泵401不供气，由与压缩弹簧405相接触的制动块406闸住制动盘402；当运行时，高压气泵401供气，由高压气泵401提供的高压气源推动压缩弹簧405进一步压缩，从而带动制动块406与制动盘402相分离。

此外，所述气动制动器404内还设有检测压缩弹簧405形变的传感器应变片407。

具体到本例中，所述气动制动器404固定在底盘1的支架上且为常闭式气动制动器，该气动制动器404具有两个对称的气动制动单元，所述制动盘402置于所述两个对称的气动制动单元之间。其中，所述气动制动单元由内向外按照制动块406、压缩弹簧405、供气气缸408的顺序依次布置，所述供气气缸408内部设有活塞409，在所述活塞409上套装有压缩弹簧405，并在该压缩弹簧405与活塞409相接触的位置处设置传感器应变片407，且所述压缩弹簧405为螺旋压缩弹簧。

作为本发明的另一改进点，是通过控制组件5实现了在线智能监控制动力矩目的。因此，本发明中涉及的控制组件5，接收传感器应变片407的检测信号将其转换处理后显示输出制动块406对所述制动盘402施加的制动力矩，实现在线智能监控制动力矩，如图4所示。

在图4-5中，所述控制组件5包括模数转化单元501、微处理器502、放大单元503及防振触摸屏显示器504，所述检测信号由模数转化单元501转换后，经微处理器502处理后，通过放大单元503放大后，在防振触摸屏显示器504上实时显示或报警。具体过程表述如下：所述模数转化单元501将接收到传感器应变片407的检测信号转换后输入微处理器502，所述微处理器502可以对转化后的信号进行处理，测出制动块406对制动盘402的正压力N，并通过制动盘402的制动半径R和摩擦因数μ计算出制动力矩M=NμR；所述防振触摸屏显示器504镶嵌在防振控制箱505上，可以在线实时显示制动力矩M的数值和曲线，如果制动力矩值小于预先设定值，微处理器502发出指令，通过放大单元503将信号放大后，发出报警信号。

在本例中，所述控制组件5置于防振控制箱505内，该防振控制箱505设置在所述底盘1上，由于极地全地形车行驶路面复杂，颠簸起伏较大，所以该防振控制箱505的内壳与外壳之间设有减振材料506。

最后阐述本发明的工作过程及原理：本发明由运行向停车转换时，由液压驱动组件3切断由液压泵301通过液压油管303提供给液压马达302的高压油，这时液压马达302停止转动，全地车停止运动；同时车载的高压气泵401也立即切断左右对称的气动制动器404的气源P1，使供气气缸408里的压力与大气压一致，套在活塞409上的压缩弹簧405从左右两侧推动制动块406将制动盘402闸住，实现制动；当气动制动器404闸住制动盘402时，此时压缩弹簧405的弹力和制动块406对制动盘402的正压力相等，螺旋弹簧力对传感器应变片407产生的压力可以使传感器应变片407产生变形，通过传输系统可以将变形信号采取有线和无线方式传输至防振控制箱505，防振控制箱505将信号转化后，由微处理器502计算出正压力，并通过摩擦因数和制动盘402的制动半径即可计算出制动力矩值，同时在防振触摸屏显示器504上在线实时显示制动力矩值和曲线，如果制动力矩值小于预先设定值，控制组件5将发出报警信号。当全地形车由停车向运行转换时，首先将高压气体P1分别注入左右两个供气气缸408，高压气体通过活塞409克服压缩弹簧405的弹力，将制动块406脱离制动盘402，同时液压泵301给液压马达302供高压油，液压马达302旋转并带动驱动链轮304旋转工作。

本发明通过压缩弹簧405的长度变化获取出制动力矩的过程如下：压缩弹簧405长度变化过程见图6。L1为压缩弹簧405自由状态长度；L2为车载的高压气泵401停止给气动制动器404供气后，气动制动器404处于制动状态时压缩弹簧405的长度，其压缩量为Δ1，弹簧力为F1；L3为高压气泵401给气动制动器404注入气压后，克服螺旋弹簧力打开气动制动器404后压缩弹簧405的长度，其变形量为Δ2，弹簧力为F2；k为压缩弹簧405的刚度。

F1＝kΔ1＝k（L1－L2）

全地形车工作时，由于要克服螺旋弹簧力从而打开气动制动器404，气压需要逐渐压缩压缩弹簧405，所以弹簧力F2是个变量，由于正压力N= F2，即:

所以打开气动制动器404的过程时，制动力矩M也是逐渐变化的，且制动力矩的变化是通过弹簧力变化导致传感器应变片407的变形大小反映出来的。

最后应说明的是：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，尽管参照前述实施例对本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施例所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 (1)

1.在线智能监控制动力矩的极地全地形车，包括一底盘；

一对履带，分别对应设置于所述底盘的两侧；

一组液压驱动组件，分别驱动相对应的履带运行；其中，所述液压驱动组件包括液压泵和液压马达，所述液压泵产生的压力油通过液压阀控制液压马达的启停，进而驱动控制履带的启停；其特征在于，该极地全地形车还包括有：

一组气动制动组件，分别与相对应的液压驱动组件相配合，用以当所述液压马达驱动履带运行与停止时，所述气动制动组件利用高压气泵将气动制动组件与液压驱动组件相分离与贴合，其中，所述气动制动组件包括与所述液压马达同轴转动的制动盘和与高压气泵连接的气动制动器，所述气动制动器固定在底盘的支架上且为常闭式气动制动器，该气动制动器具有两个对称的气动制动单元，所述制动盘置于所述两个对称的气动制动单元之间，所述气动制动单元由内向外按照制动块、螺旋压缩弹簧、供气气缸的顺序依次布置后利用高压气源的作用将制动块与所述制动盘分离与贴合，实现液压马达的启停；其中，所述制动块与螺旋压缩弹簧相接触，所述供气气缸内部设有活塞，在所述活塞上套装有螺旋压缩弹簧，并在该螺旋压缩弹簧与活塞相接触的位置处设置检测螺旋压缩弹簧形变的传感器应变片；和

一控制组件，接收传感器应变片的检测信号将其转换处理后显示输出制动块对所述制动盘施加的制动力矩，实现在线智能监控制动力矩；其中，所述控制组件置于防振控制箱内，包括模数转化单元、微处理器、放大单元及防振触摸屏显示器，所述检测信号由模数转化单元转换后，经微处理器处理后，通过放大单元放大后，在防振触摸屏显示器上实时显示或报警，同时，该防振控制箱设置在所述底盘上，且该防振控制箱的内壳与外壳之间设有减振材料。