[發明專利]一種基于重力自平衡的自動調平方法及裝置

在審

• 申請號: 201510793190.1
• 申請日: 2015-11-18
• 公開（公告）號: CN105384120A
• 公開（公告）日: 2016-03-09
• 發明（設計）人: 程遠雄;黃其柏;李善德;高志華;霍閱;朱洲;鄭偉光;梁晗
• 申請（專利權）人: 湖北省專用汽車研究院
• 主分類號: B66F11/04
• 分類號: B66F11/04;B66F13/00;B66F17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及工程機械技術領域，具體地說是高空作業車、云梯消防車及自行式高空作業平臺等特種工程機械產品中，其臂架末端裝配的載人工作平臺(亦稱工作斗)的一種自動調平方法及裝置。

背景技術

在高空作業車、云梯消防車及自行式高空作業平臺等特種工程機械產品中，一般在臂架末端裝配有載人工作平臺，亦稱工作斗。由于臂架系統變幅運動、臂架彈性變形和結構振動，以及工作斗的運動慣性、風荷、作業載荷沖擊等作用下，均會引起工作斗偏擺，產生傾斜。調平機構的作用是調整工作斗偏移角，回復并保持工作斗作業過程中始終處于水平狀態。調平機構優劣直接關系到整車機動性能、人員的作業條件和人身安全，是高空作業車的核心技術之一。

隨著高空作業車技術向大高度、大范圍、高機動、輕量化方向的發展，調平機構對整機性能的影響愈加突出，調平機構既要具有優良的調平性能，調平角度范圍大、動態響應快、調平精度高、平穩性好等，同時又要保證絕對安全可靠，即在調平系統故障或失靈的情況下，也能避免工作斗傾翻、人員跌落等惡性安全事故的發生。目前可見的調平方法，如自重平衡調平、平行四桿調平機構，靜液壓調平機構、機電液自動調平技術等，均難以滿足對調平性能和安全可靠性水平日益增長的要求。

自重平衡調平方法，利用重力原理，工作斗在自身重力和負載重力的作用下始終具有趨向水平狀態的自平衡能力。該方法結構簡單、成本低，但由于缺乏主動控制手段，不能解決因慣性力和變動負載引起的工作斗不平及動態晃動。平行四桿機構調平和靜液壓調平兩種方法均是于臂架結構為剛性構件系統的調平方法，不具備動態因素引起的工作斗不平的調平能力，限制了其調平性能的提高。

自動調平是利用電子控制器和作業斗水平傳感器實時控制工作斗調平機構運動的自動調平方法。較常用的是電液控制自動調平和電機控制自動調平兩類，其區別在于調平執行機構驅動件是液壓還是電動機。自動調平方法，由作業斗水平傳感器采集水平偏移角實時誤差信號，控制器根據偏移角反饋信號和控制策略，生成控制電信號，調節電液閥控元件或電機驅動器輸出,進而控制調平液壓缸、力矩馬達、擺動油缸或電動機等動力裝置動作，驅動調平執行機構實現工作斗水平的動態調節。自動調平是機電液一體化技術，擁有較高的響應速度和調平精度，是高性能高空作業車的首選調平方法。

然而，現有的自動調平方法缺點也較突出，其系統復雜，技術實現難度大，成本高；同時一旦出現超調、故障等問題，極易瞬間發生工作斗傾覆事故，技術風險大，裝置的運行可靠性和安全性難保障。因此設計時必須相應提高調平系統驅動能力、動態響應能力等指標；同時同步配置手動調平裝置，系統故障時切換為手動調平。這些措施既增加了系統復雜性，也不能完全避免事故發生。

發明內容

本發明提出了一種基于重力自平衡的自動調平方法及裝置，其目的在于，通過將調平執行機構安裝于工作斗質心上方，并采用帶有安全離合器的行星齒輪輪系作為調平執行機構，有效提高調平系統的性能及安全性和可靠性水平。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種基于重力自平衡的自動調平方法及裝置，包括調平執行機構、系統控制器、傳感器、驅動器等，調平執行機構的中心軸安裝在工作斗質心上方。其特征在于，所述調平執行機構由驅動馬達、行星齒輪系、安全離合器等組成，其中驅動馬達作為主動助力調平的動力源，由驅動器控制運轉，使行星齒輪系的一個中心輪獲得運動輸入，安全離合器兩軸端與行星齒輪系的另一中心輪和臂架末端桿分別固聯，行星齒輪系的行星架（亦稱系桿）與工作斗固聯。

進一步地，所述安全離合器為帶易損元件類型。

進一步地，所述安全離合器為不帶易損元件類型，如摩擦安全離合器。

進一步地，所述驅動馬達是液壓力矩馬達、擺動油缸或者電動機，所述驅動器則相應是液壓閥控元器件或者電機驅動器。

進一步地，所述調平執行機構采取軸向兩端對稱布置兩套調平機構，實施同步驅動工作斗調平；也可采用一套調平機構單邊驅動工作斗的方式。

進一步地，所述系統控制器在安全控制策略上，當所述安全離合器因調平裝置出現超調或故障而啟動動作時，采取關閉調平驅動器輸出、臂架系統進入低速運行等安全保護措施，直至收車或自動調平功能恢復。