(12)实用新型专利
(10)授权公告号 CN 204895463 U (45)授权公告日 2015.12.23
(21)申请号 201420461981.5(22)申请日 2014.08.16
(73)专利权人华东交通大学
地址330013 江西省南昌市昌北经开区双港
东大街808号(72)发明人周新建 李志刚 罗浚峰(51)Int.Cl.
B61B 13/02(2006.01)B61C 11/04(2006.01)
权利要求书1页 说明书5页 附图6页
(54)实用新型名称
一种适用于山地斜坡使用的轨道式综合运输搭载装置(57)摘要
本实用新型公布了一种适用于山地斜坡使用的轨道式综合运输搭载装置，主要特征包括车架、齿轮齿条驱动机构、链轮链条及减速器构成的传动机构，直流无刷电机及其驱动控制器，走行部及防侧翻防上跳装置、电气控制箱、电力传输装置以及机械刹车机构和轨道等几部分组成。机械驱动采用了齿轮齿条啮合的方式，轨道则是通过在两个承重轨之间添加了一条齿轮轨道来实现。电力输送采用了较为安全的低压轨道供电方案，而且采用的是简单的安全滑触线和集电极结构，避免了大规模的线路架设。在电气控制方面利用了直流无刷电机及其驱动控制器组成的直流无刷控制系统，使得控制方案及结构更加简单，通过引入无线遥控模块和单片机控制系统，使得操作更加简单，同时可以使的轨道运输车能够实现自动避障和定点停车功能，实现了设备的智能化运行。
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权 利 要 求 书
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1.一种适用于山地斜坡使用的轨道式综合运输搭载装置，其由机架、链轮链条及减速箱构成的传动机构、齿轮齿条驱动机构、走行部、液压式机械刹车机构和轨道部分以及电气部分组成，其特征是：减速箱安装座[5]、上行走轮安装座[7]以及主链轮安装座[9]都是通过焊接的方式焊接在车架[6]上，减速箱[11]通过联接螺栓 [12]固定在减速箱安装座[5]上，主链轮[1]通过轴承，端盖安装在主链轮安装座[9]上，从链轮[16]安装在驱动轴[18]上，链条[2]安装在主从链轮之间；驱动轴[18]上除安装了从链轮[16]以外，还安装了驱动轮[17]以及刹车盘[21]，驱动轴则通过驱动轴端盖[4]和轴承安装在驱动轴安装支架[14]上，驱动轴安装支架通过联接螺栓 [13]固定在驱动轴安装支架[14]上，液压式刹车钳[20]也是通过螺钉固定在在驱动轴安装支架[14]上，刹车盘[21]正好在两个钳体之间，上夹紧轮[35]，侧夹紧轮[28]以及下夹紧轮[25]分别安装在行走轨的上面，侧面以及下面，行走轨[37]和行走轨
[39]以及齿条轨[40]都是通过焊接的方式固定在轨
道支撑架[38]上，安全滑触线[48]通过固定螺栓和滑触线悬挂托架[49]与焊接在轨道支撑架[38]上的滑触线悬挂臂[50]联接。
2.根据权利要求1所述的一种适用于山地斜坡使用的轨道式综合运输搭载装置，其特征是：走行部部分的上行走轮[35]通过上行走轮安装轴承[36]安装在上行走轮安装轴[33]上，上行走轮安装轴[33]通过两头的两个配套的螺母安装在上行走轮安装座[7]上；侧夹紧轮[28]通过侧夹紧轮安装轴承[30]安装在侧夹紧轮安装轴[29]上，侧夹紧轮安装轴通过一侧配套的螺母头安装在侧夹紧轮安装支座[26]上，支座通过套有侧夹紧弹簧[31]的联接螺栓
[27]联接在车架[6]上，其中在弹簧的压力下，侧夹紧轮[28]始终紧
贴行走轨[37]；下夹紧轮[25]安装在下夹紧轮安装座[24]上，安装座同样通过套有下夹紧弹簧[23]的联接螺栓行走轨[37]。
3.根据权利要求1所述的一种适用于山地斜坡使用的轨道式综合运输搭载装置，其特征是：轨道部分具体是通过采用在两条行走轨[37]和行走轨的联接是通过轨道联接方管[41]实现的，通过联接螺栓
[39]之间添加一齿条轨
[40]的方式，其中所有轨道都是通过焊接的方式固定在轨道支撑架[38]上，前后轨道之间
[42]将前后两条轨道利用轨道
联接支架[43]联接起来；轨道支撑架[38]和轨道接地支座[46]之间还联接有一轨道下支承座[44]，其中轨道支撑架[38]与下支撑座之间是通过焊接的方式联接，而轨道下支承座与接地支座[46]之间则是通过联接螺栓
[45]联接的。
4.根据权利要求1所述的一种适用于山地斜坡使用的轨道式综合运输搭载装置，其特征是：由安全滑触线[48]、集电极[47]以及滑触线悬挂臂[50]和车载整流器构成的电力输送装置，其中集电极[47]安装在安全滑触线[48]内，可以在滑触线里自由滑动，安全滑触线被安装在滑触线悬挂托架[49]上，滑触线悬挂托架通过固定螺栓固定在滑触线悬挂臂[50]上，悬挂臂是通过焊接的方式焊接在滑触线悬挂支座[51]上的，同样滑触线悬挂支座也是通过焊接的方式焊接在轨道支撑架[38]上；单片机、继电器组和数字电位器以及无线遥控模块构成电气控制部分，其中无线遥控模块是由基于PT2262芯片的FSK-2A无线电发射模块和基于PT2272芯片的CZS-7的无线电接收模块构成。
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[22]联接在车架[6]上，在弹簧的压力下，下轮也同样始终紧贴
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一种适用于山地斜坡使用的轨道式综合运输搭载装置
技术领域
本实用新型涉及一种可无线遥控，适用于地形复杂，坡度较大的山地之间运输物资以及搭载其他自动化工作机械（例如自动喷药装置等）的轨道式综合运输搭载装置。
[0001]
背景技术
目前，在尝试解决山地大斜度陡坡运输困难的问题上，主要有履带式、架空索道式以及轨道式三种，履带式在运行过程中对山地的植被会造成一定的破坏，不利于山地环境的保护。架空索道式和轨道式都需要铺设专门的索道或轨道来供运输装置运行，索道式的架设成本较高，运行过程中的稳定性和安全性不好保证，轨道式的架设成本相对于索道式的成本较低，运行过程中的稳定性和安全性比较好保证。
[0003] 常见的山地斜坡轨道运输设备的驱动方式大致有几种：一、利用齿轮齿条啮合的方式；二、利用滚轮和轨道之间相互压紧产生摩擦的方式；三、利用钢丝绳与驱动滚筒之间相互缠绕产生摩擦的方式。其中第一种驱动方式最为可靠，驱动力较大，但要制造很长的齿条，制造成本较高。第二种驱动方式最为简单，但驱动力明显偏低，负载和爬坡角度都较小；第三种驱动方式相对于第一种结构较简单，因为采用的是钢丝绳驱动，所以成本较低，但制动和调速功能并不是很好；第一种因为采用的是齿轮齿条啮合的方式，因此其调速和定位的精度最高，但因为需要在轨道上安装一条与轨道一样长的齿条，因此价格较高，如果能采用冷锻的方法分段式一次性加工，然后通过焊接的方式联接在轨道上可以大大节省加工和安装时的费用。
[0004] 现有的轨道式山地运输设备的轨道形式主要有单轨和双轨两种，单轨式大都采用齿轮齿条啮合传动的方式作为驱动力，而双轨式则以绳索牵引为主。单轨式运输所受到的倾覆力矩较大，运行过程中由于齿轮齿条啮合所造成的噪音和不稳定性较大；双轨式运行比较平稳，但由于是钢丝绳牵引，所以在速度控制、刹车以及定位停车方面并不精确，而且钢丝绳和驱动轮之间的磨损较大。同时考虑到国内现有的轨道式山地运输设备基本上都是采用的内燃机作为动力，噪音较大，不利于山地环境的保护,而且内燃机驱动由于在定位精度和速度调节准确性方面的不足以及无法给其它工作部分提供电能，所以现有的山地斜坡运输装置基本上仅仅只能满足物资运输的要求，而不能实现与其它的自动化机械（例如自动喷药装置等）的集成化作业。因此为了更好地解决山地斜坡运输难的问题，对新的山地斜坡运输装置需要着重解决以下几个问题：[0005] （1） 需要拥有很好的运行平稳性以及更精确的定位和制动能力；[0006] （2） 需要采用电机驱动；[0007] （3）在行进过程中可以给其它装置和设备提供电能。
[0002]
发明内容
为了克服现有斜坡运输装置上述的不足之处，本实用新型提出了一种新的适用于山地斜坡使用的轨道式综合运输搭载装置，驱动方式仍采用了齿轮齿条啮合的方式，以保
[0008]
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证其调速和定位精度；轨道方面考虑到双轨式轨道的运行平稳性，采用了在双轨中间再添加一条驱动轨的方式，驱动轨上焊接有与齿轮啮合的齿条；行走方面在行走轮的基础上分别增加了侧行走轮和下行走轮，防止运行过程中的上跳和侧翻；动力方面采用的是直流无刷电机作为动力，同时采用了配套直流电机控制器控制电机的动作；电力输送方面通过在轨道上的安装滑触线和运输装置上的集电极的滑动来实现。[0009] 本实用新型具体采用的技术方案是：采用齿轮齿条啮合的方式作为驱动，齿轮上的齿异化成了一根根圆柱体，齿条配套发生改变，以方便加工，齿条焊接在轨道中间的驱动轨上，异化了的齿轮作为驱动轮安装在驱动轴上，驱动轮和齿条啮合驱动整套装置向前行进；轨道采用了在两条行走轨中间添加一条驱动轨的方式，行走轨由两条矩方管构成，轨道是分节制作的，每节轨道都是通过焊接的方式与下面的轨道支撑架联接，再通过轨道支撑架和下面的支座联接起来；行走部包括了上行走轮，侧夹紧轮和下夹紧轮，四个上行走轮通过上行走轮安装座和支架联接，承担整套运输装置的所有重量在行走轨上面滚动，四个侧夹紧轮在行走轨的侧面滚动，每个侧夹紧轮都通过侧夹紧轮安装座与支架联接，安装座和支架之间布置了压缩弹簧，保证侧夹紧轮时刻都能与轨道贴合，增加运行时的稳定性，下夹紧轮在行走轨下面，同样在安装座和支架之间布置了压缩弹簧，保证下夹紧轮和轨道的时刻贴合，侧夹紧轮和下夹紧轮的的设置有效避免了设备行进过程中上跳和侧翻的发生，保证了运行安全和运行稳定性；动力采用的是直流无刷电机驱动，直流无刷电机通过减速箱，链轮链条传动，带动驱动轴转动，驱动轴带动驱动轮和齿条啮合，驱动设备向前行进，直流无刷电机的动作可以通过配套使用的直流电机驱动器控制，驱动轴上除了安装有驱动轮外，还安装有刹车盘，配套的刹车钳安装在支架上；电力输送方面包括了安全滑触线、集电极、滑触线悬挂托架、滑触线悬挂臂以及滑触线悬挂支座，地面变压控制柜将交流的220V电压降至交流36V安全电压，传递给安全滑触线，集电极在滑触线里滑动，同时把电力传递至运输设备上的车载整流器，安全滑触线通过固定螺栓和滑触线悬挂托架与焊接在轨道支撑架上的滑触线悬挂臂联接。
[0010] 与现有的斜坡轨道运输设备相比，本实用新型的有益效果在于：[0011] （1） 利用每个齿都异化成圆柱体的驱动轮和轨道上的齿条啮合，在保证定位和调速精度的同时，方便加工和维修。[0012] （2） 两行走轨中间加驱动轨的方式，综合了双轨式轨道的稳定性和单轨式齿轮齿条啮合驱动定位和调速性能好的优势。[0013] （3） 利用电机驱动，减少噪声，增加运行平稳性，同时有助于利用现有成熟的电机控制技术来实现自动化。[0014] （4） 有自身独立的电力输送部分，不仅可以满足电机所需，还可以为集成的其他设备提供电力。
[0015] 附图说明：
[0016] 图1为本实用新型的工作示意图。[0017] 图2为车架示意图
图3为本实用新型的动力部分局部视图
[0019] 图4为驱动轴系零部件具体示意图
[0020] 图5为本实用新型驱动部和走行部具体示意图
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图6为本实用新型的走行部局部示意图[0022] 图7为单节轨道示意图[0023] 图8为轨道联接部分示意图[0024] 图9为轨道具体架设部分示意图[0025] 图10为电力输送装置部分示意图[0026] 图11为本实用新型的整体示意图[0027] 图中标号分别为：1为主链轮、2为链条、3为前托架、4为驱动轴端盖、5为减速箱安装架、6为车架、7为上行走轮安装座、8为电气控制箱、9为主链轮安装座、10为直流永磁无刷电机、11为减速箱、12为联接螺栓 、13为联接螺栓、14驱动轴安装支架、15为限位
套筒、16为从链轮、17为驱动轮、18为驱动轴、19为端盖螺钉、20液压刹车钳、21为刹车盘、22为螺栓
、23为下夹紧弹簧、24为下夹紧轮安装座、25为下夹紧轮、26为侧夹紧轮安装
、28为侧夹紧轮、29为侧夹紧轮安装轴、30为侧夹紧轮安装轴承、31为
座、27为联接螺栓
侧夹紧弹簧、32为联接螺栓、33为上行走轮安装轴、34为上行走轮固定端盖、35为上行走轮、36上行走轮安装轴承、37为行走轨、38为轨道支撑架、39为行走轨、40为齿条轨、41为轨道联接方管、42为联接螺栓悬挂臂、51为滑触线悬挂支座
具体实施方式：
[0029] 下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：[0030] 机架部分包括呈弓字形的车架[6]、减速箱安装座[5]、上行走轮安装座[7]、电气控制箱[8]以及主链轮安装座[9]；传动机构包括主链轮[1]、链条[2]、从链轮[16]以及减速箱 [11]；驱动机构包括驱动轮[17]、驱动轴安装支架[14]、驱动轴[18]以及齿条轨[40]；走行部包括上行走轮[35]、侧夹紧轮[28]、下夹紧轮[25]以及其附属安装元件构成，附属安装元件包括上行走轮安装轴[33]、侧夹紧安装轴[29]、下夹紧弹簧 [23]、侧夹紧弹簧[31]等元件；刹车机构包括液压式刹车钳[20]以及刹车盘[21]；轨道部分包括轨道联接件方管[41]、轨道联接支撑架[43]、轨道下支承座[44]、轨道接地支座[46]等。[0031] 其中，减速箱安装座[5]、上行走轮安装座[7]以及主链轮安装座[9]都是通过焊
[0028]
、43为轨道联接支架、44为轨道下支撑座、45为联接螺栓
、46为轨道接地支座、47为集电极、48为安全滑触线、49为滑触线悬挂托架、50为滑触线
接的方式焊接在车架[6]上，减速箱[11]通过联接螺栓[12]固定在减速箱安装座[5]上，主链轮[1]通过轴承，端盖等安装在主链轮安装座[9]上，从链轮[16]则通过花键的形式安装在驱动轴[18]上，链条[2]安装在主从链轮之间。驱动轴[18]上除安装了从链轮[16]以外，还安装了驱动轮[17]以及刹车盘[21]，两者都是通过花键的形式安装在驱动轴[18]上，限位套筒[15]限制了驱动轮和刹车盘以及从链轮的轴向位置，驱动轴通过驱动轴端盖[4]和轴承安装在驱动轴安装支架[14]上，驱动轴端盖通过端盖螺钉[19]固定在驱动轴安装支架上，驱动轴安装支架通过联接螺
[0032]
栓[13]固定在驱动轴安装支架[14]上，液压式刹车钳[20]也是通过螺钉固定在在驱动轴安装支架 [14]上，刹车盘[21]正好在两个钳体之间，在行进的过程中，安装在车架上的直流无刷电机[10]带动减速箱[11]，经减速增扭后再通过链轮链条传动将动力传递给驱
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动轴[18]，从而带动驱动轴上的驱动轮[17]，与此同时，驱动轮上的圆柱齿在驱动轴[18]的带动下不断和轨道上的齿条轨[40]相互啮合，从而驱动整个小车往前运行，当执行刹车时，刹车钳[20]在液压力的作用下夹紧刹车盘，在摩擦力的作用下实现刹车。
[0033] 走行部部分的上行走轮[35]通过上行走轮安装轴承[36]安装在上行走轮安装轴[33]上，上行走轮固定端盖[34]起到密封的作用，上行走轮安装轴[33]通过两头的两个配套的螺母安装在上行走轮安装座[7]上；侧夹紧轮[28]通过侧夹紧轮安装轴承[30]安装在侧夹紧轮安装轴[29]上，轴通过一侧配套的螺母头安装在侧夹紧轮安装支座[26]上，支座通过套有侧夹紧弹簧[31]的联接螺栓 [27]联接在车架[6]上，其中在弹簧的压力下，侧夹紧轮[28]始终紧贴行走轨[37]；下夹紧轮[25]安装在下夹紧轮安装座[24]上，安装座同样通过套有下夹紧弹簧[23]的联接螺栓
[22]联接在车架[6]上，在弹簧的压力下，
下轮也同样始终紧贴行走轨[37]。在轨道运输设备的走行部工作时，上行走轮[35]在两条行走轨上行走，主要承受来自车架[6]的重力，实际中，在上行走轮上套有一层橡胶套以减少与轨道的磨损，在两个行走轮的侧方以及下方分别有侧夹紧轮[28]和下夹紧轮[25]，侧夹紧轮主要是为了克服设备在运行时候的倾覆力矩，下夹紧轮主要是为了克服运行时的上下跳动。他们分别在侧夹紧弹簧[31]和下夹紧弹簧[23]的压缩变形作用下给轨道提供一个小的初始夹紧力，在运行的过程当中，弹簧可以通过不断的变形保证夹紧轮与轨道始终紧密接触，从而减少运行过程当中的振动，增加运行的稳定性，同时弹簧虽然能在一定的范围内可以不断变形，但由于受到安装底板和夹紧轮之间刚性的影响，弹簧的变形被限制在一定的范围内，这个范围的最大值就是小车可以左右偏转和上跳的最大距离，左右偏转的最大距离决定运输设备的转弯性能。
[0034]
轨道部分具体是通过采用在两条行走轨[37]和行走轨[39]之间添加一齿条
轨[40]的方式，其中所有轨道都是通过焊接的方式固定在轨道支撑架[38]上，前后轨道之间的联接是通过通过轨道联接方管[41]实现的，两条行走轨的联接处都有事先留好的带有安装孔的安装端口，通过联接螺栓
[42]将前后两条轨道利用轨道联接支架[43]联接
起来；轨道支撑架[38]和轨道接地支座[46]之间还联接有一轨道下支承座[44]，其中轨道支撑架[38]与下支撑座之间是通过焊接的方式联接，而轨道下支承座与接地支座[46]之间则是通过联接螺栓
[45]联接的。轨道的架设过程中，首先将轨道接地支座[46]通
[45]和接地支
过水泥或者其他方式固定在地面上，而轨道下支承座[44]则通过螺栓
座联接固定，轨道支撑架[38]是通过焊接的方式与轨道下支承座相连，一旦轨道损坏，需要维修，只要松开联接螺栓就可以将一节损坏的轨道取出更换。电气部分则主要是由直流无刷电机及其驱动控制器构成的电机调速控制系统、电气控制部分和电力输送装置等部分组成。由直流无刷电机[10]及其配套的电机驱动控制器组成的一套完整的直流无刷电机的调速控制系统，通过控制相应开关电路的开闭就可以实现电机的开启关闭、正反转、速度切换以及电气上的刹车等功能。由单片机、继电器组和数字点位器以及无线遥控模块构成的电气控制部分。其中，电气控制设备的核心是通过单片机控制相应的继电器组和数字电位器，通过继电器的开闭来控制直流无刷电机驱动器，从而实现电机的正反转，停止开启以及电气刹车等功能。无线遥控功能的实现则是在电气控制的电路上增加了一个无线遥控
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模块，设计中采用的是基于PT2262芯片的FSK-2A无线电发射模块和基于PT2272芯片的CZS-7的无线电接收模块，工作中无线遥控模块同单片机连接，当接收模块接收到发射模块发出的控制信号，传递给单片机，单片机控制相应的继电器关闭或者是数字电位器的电阻发生变化，从而实现控制直流无刷电机的目的。[0035] 电力输送部分包括了安全滑触线[48]、集电极[47]、滑触线悬挂托架[49]、滑触线悬挂臂[50]以及滑触线悬挂支座[51]。其中，集电极[47]安装在安全滑触线[48]内，可以在滑触线里自由滑动，安全滑触线被安装在滑触线悬挂托架[49]上，滑触线悬挂托架通过固定螺栓固定在滑触线悬挂臂[50]上，悬挂臂是通过焊接的方式焊接在滑触线悬挂支座[51]上的，同样滑触线悬挂支座也是通过焊接的方式焊接在轨道支撑架[38]上。[0036] 电力传送系统采用了低压轨道供电方案，考虑到直流无刷电机及其控制器的工作电压为DC48V，其具体的实施方案先是通过地面变压控制柜将交流的220V电压降至交流36V安全电压，避免了电力传送过程中的安全问题。工作时，经过轨道上的安全滑触线[48]将电流馈送给轨道车；具体是集电极[47]在运输设备的牵引下在安装滑触线[48]中滑行，同时把电力传递至运输设备上的车载整流器，车载整流器将36V的交流电整成48V的直流电，供给直流无刷电机及其驱动控制器使用，安全滑触线通过固定螺栓和滑触线悬挂托架[49]与焊接在轨道支撑架[38]上的滑触线悬挂臂[50]联接。[0037] 上面结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种改造，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
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