本發(fā)明涉及運(yùn)輸設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及一種多擋位大范圍可調(diào)速重載齒軌車及調(diào)速方法。

背景技術(shù)：

1、在礦業(yè)生產(chǎn)中，運(yùn)輸環(huán)節(jié)的重要性不言而喻。齒軌車作為礦業(yè)輔助運(yùn)輸設(shè)備之一，在爬坡和承載方面具有突出優(yōu)勢(shì)，在整個(gè)運(yùn)輸環(huán)節(jié)中扮演著重要角色。

2、然而，現(xiàn)有技術(shù)中，大多數(shù)齒軌車采用傳統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，包括齒輪箱、離合器、傳動(dòng)軸等部件，通過(guò)固定的傳動(dòng)比來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的傳遞。這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，但在面對(duì)復(fù)雜多變的工況時(shí)，靈活性不足。雖然部分齒軌車已經(jīng)配備了速度調(diào)節(jié)功能，但大多只能在預(yù)設(shè)的幾個(gè)速度檔位之間進(jìn)行手動(dòng)切換，這種調(diào)速方式在需要人為操作，精細(xì)控制速度，或應(yīng)對(duì)連續(xù)變化的路況時(shí)顯得力不從心。尤其在礦業(yè)運(yùn)輸需要較大輸出扭矩的情況下，現(xiàn)有齒軌車電機(jī)無(wú)法直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載，爬坡性能差，無(wú)法適應(yīng)一些大功率需求的場(chǎng)合，并且系統(tǒng)在負(fù)載較大時(shí)容易受到?jīng)_擊和損壞。

3、綜上所述，多檔位調(diào)速重載齒軌車的研發(fā)和應(yīng)用，通過(guò)擴(kuò)大速度范圍和提高齒軌車承載能力和性能，對(duì)于提升礦業(yè)運(yùn)輸效率、降低運(yùn)營(yíng)成本、增強(qiáng)設(shè)備可靠性以及促進(jìn)礦業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的問(wèn)題是：提供一種多擋位大范圍可調(diào)速重載齒軌車及調(diào)速方法，能夠適應(yīng)更大功率的工作需求，平穩(wěn)地降低輸出轉(zhuǎn)速，增加系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，并且可以在不同工況下靈活調(diào)節(jié)輸出扭矩和轉(zhuǎn)速。

2、本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種多擋位大范圍可調(diào)速重載齒軌車，包括：駕駛艙、驅(qū)動(dòng)單元、副駕駛艙、儲(chǔ)能車箱、轉(zhuǎn)運(yùn)平板車，其特征在于：

3、所述驅(qū)動(dòng)單元中，動(dòng)力單元通過(guò)減震連接盤固定在底盤上，所述動(dòng)力單元包括：三相電機(jī)、扭矩傳感器、第一直線電機(jī)、第二直線電機(jī)、同步器、多級(jí)齒輪、殼體和負(fù)載敏感泵。

4、所述三相電機(jī)的輸出軸與多級(jí)齒輪的輸入軸相連，多級(jí)齒輪的輸出軸與負(fù)載敏感泵的輸入軸相連；扭矩傳感器安裝于三相電機(jī)與多級(jí)齒輪的連接處，用于檢測(cè)三相電機(jī)輸出軸扭矩變化；三相電機(jī)、多級(jí)齒輪、負(fù)載敏感泵安裝在驅(qū)動(dòng)單元的安裝板上，通過(guò)多級(jí)齒輪與負(fù)載敏感泵聯(lián)合控制，調(diào)節(jié)第一直線電機(jī)和第二直線電機(jī)位置，改變齒軌車擋位，調(diào)節(jié)齒軌車速度。

5、優(yōu)選地，所述駕駛艙，包括視覺(jué)傳感器、行駛狀態(tài)顯示模塊、隨車電腦；所述行駛狀態(tài)顯示模塊用于顯示行駛速度、液壓系統(tǒng)壓力、電機(jī)輸出扭矩；所述視覺(jué)傳感器檢測(cè)的圖像輸入隨車電腦，檢測(cè)前方軌道上人或障礙物圖像信息；所述隨車電腦用于檢測(cè)由視覺(jué)傳感器獲得的圖像信息。視覺(jué)傳感器安裝在駕駛艙前方的安裝孔內(nèi)，當(dāng)識(shí)別到齒軌車前方存在障礙物時(shí)，隨車電腦控制齒軌車主動(dòng)剎車。

6、進(jìn)一步地，所述視覺(jué)傳感器使用ccd魚(yú)眼相機(jī)，所述隨車電腦對(duì)采集的圖片手動(dòng)添加標(biāo)簽后構(gòu)建深度學(xué)習(xí)模型并進(jìn)行模型訓(xùn)練，提取圖片中特征信息，建立軌道避障模型，進(jìn)行齒軌車，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和避障。

7、優(yōu)選地，所述減震連接盤包括：上盤、底盤、橡膠減震器；所述橡膠減震器用于吸收和減輕齒軌車運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)，通過(guò)螺釘安裝于底盤上，所述底盤用于分散和緩解齒軌車運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的沖擊力；所述上盤用于固定橡膠減震器，與橡膠減震器通過(guò)中間螺釘連接。

8、優(yōu)選地，所述多級(jí)齒輪的外部殼體內(nèi)設(shè)有可使直線電機(jī)運(yùn)動(dòng)的滑槽，所述第一直線電機(jī)和第二直線電機(jī)安裝在殼體內(nèi)的滑槽里，帶動(dòng)所述同步器直線運(yùn)動(dòng)，調(diào)節(jié)齒軌車擋位。

9、優(yōu)選地，所述多級(jí)齒輪包括齒輪組、主動(dòng)軸、從動(dòng)軸、連桿，多級(jí)齒輪通過(guò)主動(dòng)軸和從動(dòng)軸固定在殼體上，連桿兩端分別與直線電機(jī)與同步器相連。多級(jí)齒輪設(shè)有三組齒輪，分別對(duì)應(yīng)2:1、1:1、1:2三種減速比；所述扭矩傳感器根據(jù)三相電機(jī)輸出軸扭矩變化，調(diào)節(jié)第一直線電機(jī)和第二直線電機(jī)位置，改變齒軌車擋位。

10、優(yōu)選地，所述第一直線電機(jī)撥動(dòng)同步器左移使多級(jí)齒輪的第一級(jí)齒輪嚙合，第一直線電機(jī)撥動(dòng)同步器右移使多級(jí)齒輪的第二級(jí)齒輪嚙合，第二直線電機(jī)撥動(dòng)同步器右移使多級(jí)齒輪的第三級(jí)齒輪嚙合，分別對(duì)應(yīng)多級(jí)齒輪的三種減速比。

11、進(jìn)一步地，所述負(fù)載敏感泵排量隨負(fù)載增大而減小，在多級(jí)齒輪減速比不變情況下，進(jìn)行自適應(yīng)無(wú)級(jí)變速。

12、優(yōu)選地，所述第一直線電機(jī)和第二直線電機(jī)根據(jù)扭矩傳感器通過(guò)plc邏輯控制自主動(dòng)作，進(jìn)行換擋操作。

13、本發(fā)明技術(shù)方案還提供了一種多擋位大范圍可調(diào)速重載齒軌車的調(diào)速方法，應(yīng)用于上述任一可調(diào)速重載齒軌車，包括如下步驟：

14、s1、扭矩傳感器獲取三相電機(jī)的輸出扭矩；

15、s2、當(dāng)三相電機(jī)扭矩在450nm-1000nm之間時(shí)，第一直線電機(jī)右移，第二直線電機(jī)在中位，多級(jí)齒輪減速比為1：1；

16、s3、當(dāng)三相電機(jī)扭矩大于1000nm時(shí)，第二直線電機(jī)保持中位，第一直線電機(jī)左移，減速比變?yōu)?：1，降低液壓系統(tǒng)流量，齒軌車低速運(yùn)行；

17、s4、當(dāng)三相電機(jī)扭矩小于450nm時(shí)，第一直線電機(jī)移動(dòng)到中位，第二直線電機(jī)左移，多級(jí)齒輪減速比變?yōu)?：2，提高負(fù)載敏感泵的輸入轉(zhuǎn)速，齒軌車高速運(yùn)行。

18、本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：

19、1、本發(fā)明可調(diào)速重載齒軌車，通過(guò)多級(jí)齒輪與負(fù)載敏感泵聯(lián)合使用，使齒軌車速度可調(diào)節(jié)范圍增大，承載能力更強(qiáng)，車速變化更平穩(wěn)，提高整車系統(tǒng)工作效率。當(dāng)齒軌車重載遇到陡坡時(shí)，傳感器感知電機(jī)輸出軸扭矩增大，自動(dòng)增大多級(jí)齒輪減速比，可以獲得更大動(dòng)力；當(dāng)齒軌車輕載平緩路段時(shí)，傳感器感知電機(jī)輸出軸扭矩降低，自動(dòng)降低多級(jí)齒輪減速比，可以獲得更快速度。

20、2、本發(fā)明可調(diào)速重載齒軌車，在驅(qū)動(dòng)單元與動(dòng)力單元之間增加減震器，提高齒軌車的穩(wěn)定性，減少在運(yùn)行過(guò)程中的震動(dòng)和噪音，保護(hù)齒軌車元件。

21、3、本發(fā)明可調(diào)速重載齒軌車，通過(guò)視覺(jué)傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)周圍環(huán)境，主動(dòng)避障，提高了齒軌車的安全性和駕駛員的行車體驗(yàn)。

技術(shù)特征：

1.一種多擋位大范圍可調(diào)速重載齒軌車，其特征在于，包括：駕駛艙(1)、驅(qū)動(dòng)單元(2)、副駕駛艙(3)、儲(chǔ)能車箱(4)、轉(zhuǎn)運(yùn)平板車(5)，其特征在于：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多擋位大范圍可調(diào)速重載齒軌車，其特征在于：所述駕駛艙(1)，包括視覺(jué)傳感器(1-1)、行駛狀態(tài)顯示模塊(1-2)、隨車電腦(1-3)；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多擋位大范圍可調(diào)速重載齒軌車，其特征在于：所述視覺(jué)傳感器(1-1)使用ccd魚(yú)眼相機(jī)，所述隨車電腦(1-3)對(duì)采集的圖片手動(dòng)添加標(biāo)簽后構(gòu)建深度學(xué)習(xí)模型并進(jìn)行模型訓(xùn)練，提取圖片中特征信息，建立軌道避障模型，進(jìn)行齒軌車，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和避障。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多擋位大范圍可調(diào)速重載齒軌車，其特征在于：所述減震連接盤(2-2)包括：上盤(2-2-1)、底盤(2-2-3)、橡膠減震器(2-2-2)；

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多擋位大范圍可調(diào)速重載齒軌車，其特征在于：所述第一直線電機(jī)(2-1-3)和所述第二直線電機(jī)(2-1-4)安裝在殼體(2-1-7)內(nèi)的滑槽里，帶動(dòng)所述同步器(2-1-5)直線運(yùn)動(dòng)，調(diào)節(jié)齒軌車擋位。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多擋位大范圍可調(diào)速重載齒軌車，其特征在于：所述多級(jí)齒輪(2-1-6)通過(guò)主動(dòng)軸和從動(dòng)軸固定在殼體(2-1-7)上，設(shè)有三級(jí)齒輪，分別對(duì)應(yīng)2:1、1:1、1:2三種減速比；所述扭矩傳感器(2-1-2)根據(jù)三相電機(jī)(2-1-1)輸出軸扭矩變化，調(diào)節(jié)第一直線電機(jī)(2-1-3)和第二直線電機(jī)(2-1-4)位置，改變齒軌車擋位。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多擋位大范圍可調(diào)速重載齒軌車，其特征在于：所述第一直線電機(jī)(2-1-4)通過(guò)撥動(dòng)同步器(2-1-5)左移，與多級(jí)齒輪(2-1-6)的第一級(jí)齒輪嚙合；第一直線電機(jī)(2-1-4)通過(guò)撥動(dòng)同步器(2-1-5)右移，與多級(jí)齒輪(2-1-6)的第二級(jí)齒輪嚙合；第二直線電機(jī)(2-1-4)通過(guò)撥動(dòng)同步器右移，與多級(jí)齒輪(2-1-6)的第三級(jí)齒輪嚙合，分別對(duì)應(yīng)多級(jí)齒輪(2-1-6)的三種減速比。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多擋位大范圍可調(diào)速重載齒軌車，其特征在于：所述負(fù)載敏感泵(2-1-6)排量隨負(fù)載增大而減小，在多級(jí)齒輪(2-1-6)減速比不變情況下，進(jìn)行自適應(yīng)無(wú)級(jí)變速。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多擋位大范圍可調(diào)速重載齒軌車，其特征在于：所述第一直線電機(jī)(2-1-3)和所述第二直線電機(jī)(2-1-4)根據(jù)扭矩傳感器(2-1-2)通過(guò)plc邏輯控制自主動(dòng)作，進(jìn)行換擋操作。

10.一種多擋位大范圍可調(diào)速重載齒軌車的調(diào)速方法，應(yīng)用于權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的可調(diào)速重載齒軌車，其特征在于，包括如下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種多擋位大范圍可調(diào)速重載齒軌車及調(diào)速方法，齒軌車包括：駕駛艙、驅(qū)動(dòng)單元、動(dòng)力單元、副駕駛艙、儲(chǔ)能車箱、轉(zhuǎn)運(yùn)平板車；動(dòng)力單元包括：三相電機(jī)、扭矩傳感器、第一和第二直線電機(jī)、同步器、多級(jí)齒輪、殼體和負(fù)載敏感泵；三相電機(jī)的輸出軸與多級(jí)齒輪的輸入軸相連，多級(jí)齒輪的輸出軸與負(fù)載敏感泵的輸入軸相連；扭矩傳感器安裝在三相電機(jī)與多級(jí)齒輪之間，根據(jù)三相電機(jī)輸出軸扭矩變化，調(diào)節(jié)直線電機(jī)位置，改變齒軌車擋位。本發(fā)明通過(guò)電機(jī)+多級(jí)齒輪+負(fù)載敏感泵組合的方式，使齒軌車液壓系統(tǒng)在不同負(fù)載下保持恰當(dāng)?shù)牧髁?，提高系統(tǒng)的工作效率，增大齒軌車的自適應(yīng)能力，提高齒軌車承載能力和速度可調(diào)節(jié)范圍，并且車速變化更平穩(wěn)。

技術(shù)研發(fā)人員：李建平,羅江南,俎志炎,劉坦然,張濤,劉洋,王卓
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30