专利名称：一种防暴水炮车及其控制方法
技术领域：
本发明属于防暴水炮设备技术领域，特别涉及一种防暴水炮车及其控制方法。
背景技术：
防暴水炮车是一种用于处置突发性群体性事件的警用特种车辆，是武警和公安 部队广泛使用的驱暴手段。现有的防暴水炮车主炮可以发射清水、染色水、CS防暴剂等。 现有的水罐防暴车，炮体一般采用不可举升的固定安装方式，由于重型载货汽车底盘驾 驶室高度在3100mm左右，为了保证必要的水炮俯角，整车高度一般在3800 3900mm，大 大超出了列车运输3500mm的高度限值，同时，由于水炮俯角较小，主炮打击盲区大，容易 造成清水、染色水、CS防爆剂等浪费现象。有些消防水炮车设计了举升装置，如申请号为 “200820034743.0”的中国实用新型专利提供了一种消防炮自动升降装置，这种装置中设有 升降机构，升降机构的主体是筒体，筒体内有螺旋水管，筒体上端连接有入水口法兰，螺旋 水管与筒体之间设有密封环以使得螺旋水管可在筒体内滑动时不漏水，所述的筒体下端连 接有齿轮箱，齿轮箱内安装有驱动齿轮组，电机通过驱动齿轮组带动螺旋水管上下移动，所 述的螺旋水管下端连接有出水口法兰，并与消防炮体相连接。这种结构虽然能实现炮体的 升降功能，但当电机发生故障时，则需要爬到车顶进行手动操作，而对于防暴水炮车，若爬 到车顶进行操作，具有非常大的危险性，因此这种结构若用于防暴水炮车则具有很大的局 限性。而且，防暴水炮车所使用的液体一般都是腐蚀性较强的染色水、CS防暴剂等，若采用 现有的密封结构进行密封，则用于密封的零部件很容易被腐蚀磨损。因此，升降装置在防暴 水炮车的应用受到很大的限制，目前的防暴水炮车都没有升降装置，只能采用不可举升的 固定安装方式，这造成了现有防暴水炮车具有占用空间大、运行操作不方便、水炮俯角小、 盲打现象严重等缺陷。
发明内容
本发明的首要目的在于克服上述现有技术的缺点与不足，提供一种结构简单、合 理，能实现炮体升降，且可通过电动和手动两种方式切换驱动升降的防暴水炮车。本发明的另一目的在于提供上述防暴水炮车的控制方法。为达上述目的，本发明采用如下的技术方案一种防暴水炮车，包括车体以及置于车体内的控制装置、动力机构和升降机构，所 述升降机构两端分别连接有炮体和供液管路，炮体设于车顶，所述动力机构包括电机、离合 机构、手摇机构、传动机构以及动力箱体，所述传动机构的一端与所述升降机构连接，其另 一端分别与手摇机构、离合机构和电机的输出轴连接，所述离合机构和手摇机构均安装于 动力箱体内。所述传动机构包括主动带轮、带轮传动轴、花键轴和花键轴套，所述带轮传动轴的 一端与主动带轮配合，其另一端伸入动力箱体内并通过轴承固定；带轮传动轴的下端设有 与其一体成型的锥齿轮，所述锥齿轮设有与花键轴过盈配合的轴孔，所述花键轴套分别套接于所述花键轴、电机的输出轴外周，所述电机的输出轴为花键轴；所述锥齿轮与手摇机构连接，所述花键轴套与离合机构连接；所述主动带轮通过 传送带与所述升降机构连接。所述离合机构包括离合手柄和拨叉，所述离合手柄内设有弹簧，弹簧端部连接有 顶杆，顶杆设有外螺纹，所述拨叉的一侧设有内螺纹孔，其另一侧设有与所述花键轴套配合 的凹槽；所述拨叉置于动力箱体内，所述离合手柄的一端通过顶杆与拨叉的内螺纹孔配合 连接，其另一端沿动力箱体上开设的孔(即拨叉滑动的孔)延伸至动力箱体外；所述动力箱体在所述孔(即拨叉滑动的孔)的外侧壁设有离合手柄的上限位凹槽 和下限位凹槽，所述离合手柄通过弹簧紧压在所述上限位凹槽或下限位凹槽中，以使花键 轴套可稳定在上下两工作极限位置，实现手动和电动两种驱动方式的互换。所述手摇机构为由锥齿轮和多级轴段一体成型构成，所述多级轴段通过轴承固定 于动力箱体内，其中远离锥齿轮的最后一级轴段延伸至动力箱体外，且外接手动摇把，所述 最后一级轴段的外周形状与手动摇把配合面的形状一致；所述手摇机构的锥齿轮与传动机 构的锥齿轮啮合连接。作为优选，所述多级轴段为二级轴段，其中远离锥齿轮的第二级轴段 为方轴，方轴延伸至动力箱体外，且外接手动摇把。当需要采用手动方式驱动升降机构的升降时，离合机构中的离合手柄需打到上极 限位置(即，将离合机构中的离合手柄往外拉，使离合手柄脱离动力箱体的下限位凹槽后， 向上运动至动力箱体的上限位凹槽)，通过拨叉的凹槽带动花键轴套，并使之完全脱离电机 的输出轴，将手动摇把接到手摇机构的轴段上，通过手动摇把带动手摇机构的锥齿轮与传 动机构的锥齿轮啮合转动，从而依次带动传动机构的带轮传动轴、主动带轮旋转，通过主动 带轮带动升降机构实现其升降；当需要采用电动方式驱动升降机构的升降时，离合机构中 的离合手柄需打到下极限位置(即，将离合机构中的离合手柄往外拉，使离合手柄脱离原 来的位置后，向下运动至动力箱体的下限位凹槽)，通过拨叉带动花键轴套向下运动，使花 键轴套与电机的输出轴配合连接；电机输出轴带动花键轴套旋转，进而依次带动传动机构 的花键轴、带轮传动轴、主动带轮旋转，通过主动带轮带动升降机构实现其升降。所述升降机构包括从动带轮、伸缩杆和设于从动带轮下方的外缸，所述从动带轮 的中心孔内设有内螺纹，伸缩杆包括由下而上设置的光杆段和设有外螺纹的螺杆段，所述 螺杆段的外螺纹与从动带轮的内螺纹配合连接，所述伸缩杆置于外缸内；所述从动带轮外周设有带轮轴承座，从动带轮与带轮轴承座内的带轮轴承配合连 接；所述外缸的上端和下端分别焊接有底部法兰和顶部法兰，所述底部法兰外接供液 管路，所述顶部法兰与所述带轮轴承座通过螺栓结构连接；且顶部法兰内设有用于调整带 轮轴承的六角紧定螺钉和锁紧螺母；所述伸缩杆的上端设有伸缩杆法兰，所述伸缩杆法兰的中心孔设有内螺纹，伸缩 杆的外螺纹与伸缩杆法兰的内螺纹配合连接，且伸缩杆与伸缩杆法兰通过紧定螺钉紧固； 所述伸缩杆法兰与炮体连接；所述从动带轮通过传送带与动力机构的主动带轮连接。
所述从动带轮的内螺纹与伸缩杆的外螺纹均为T形螺纹。所述伸缩杆外壁上沿轴线对称设有两个防转限位槽，所述外缸设有沿轴线对称的两个防转限位块，所述两个防转限位块的底部分别嵌入所述两个防转限位槽中。所述伸缩杆与伸缩杆法兰之间还设有密封圈，所述密封圈优选为0型密封圈；所述伸缩杆法兰的内端面设有弹性挡圈，弹性挡圈嵌接在伸缩杆的外壁上；所述伸缩杆法兰 与炮体之间还设有端面密封垫；所述伸缩杆下端光杆段的外侧壁上设有若干个导向槽，导向槽内设有与外缸相接 的导向套，所述导向套的厚度至少不小于导向槽的深度，使伸缩杆与外缸之间设有间隙；所 述导向套采用聚四氟乙烯树脂制成。所述伸缩杆下端光杆段的外侧壁与外缸的内侧壁之间还设有密封圈，所述外缸的 底部法兰与供液管路之间还设有端面密封垫；所述密封圈优选为X型橡胶密封圈；所述伸缩杆与外缸均采用表面作M-P化学镀的不锈钢材质，使伸缩杆与外缸构 成动密封流道。作为优选方案，所述动力箱体、带轮轴承座和外缸的侧壁上均设有压注油杯，以解 决轴承等相关运动件的润滑需要。所述控制装置包括控制电路以及依次连接的信号发生爪、接近传感器、PLC控制器 和显示控制屏，所述信号发生爪设于电机输出轴下方，且在电机的输出轴下方还设有传感 器安装架，所述接近传感器固定于传感器安装架上，所述电机与PLC控制器连接；所述控制 电路分别连接PLC控制器和供液管路；所述防暴水炮车还包括连接板，所述动力箱体和带轮轴承座均固定于连接板上。作为优选方案，伸缩杆外露的螺杆段螺纹套有防尘套，以达到遮护防尘的目的。上述防暴水炮车的控制方法，具体包括如下步骤(1)将离合机构中的离合手柄往外拉，使离合手柄脱离原来的位置后，向下运动至 动力箱体的下限位凹槽，同时，通过拨叉带动花键轴套向下运动，使花键轴套与电机的输出 轴配合连接；(2)开启电源，PLC控制器控制启动电机；电机输出轴带动花键轴套旋转，进而依次带动花键轴、带轮传动轴、主动带轮和从 动带轮旋转，从动带轮的转动使伸缩杆螺旋转动，从而实现伸缩杆的上升；(3)PLC控制器通过接收信号发生爪和接近传感器采集的脉冲信号对伸缩杆的位 置和状态进行监测控制，当伸缩杆上升到高点极限位置，则PLC控制器自动切断电机电源， 并接通防暴水炮车的控制电路，以控制防暴水炮车进行防暴喷射，否则，电机继续工作，其 输出轴继续旋转，以带动伸缩杆继续上升，直到上升到高点极限位置；(4)防暴水炮车完成喷射后，PLC控制器启动电机，并改变电机输出轴的旋转方 向，进而依次改变花键轴套、花键轴、带轮传动轴、主动带轮和从动带轮的旋转方向，从而实 现伸缩杆的下降；(5)PLC控制器通过接收信号发生爪和接近传感器采集的脉冲信号对伸缩杆的位 置和状态进行监测控制，当伸缩杆下降到低点极限位置，则PLC控制器自动切断电机电源， 否则，电机继续工作，其输出轴继续旋转，以带动伸缩杆继续下降，直到下降到低点极限位 置，以便复位到原始状态；所述步骤(3)和所述步骤(5)中，PLC控制器对伸缩杆的监测控制具体如下电机 的输出轴每旋转一圈，控制装置中的信号发生爪向接近传感器发出相应的脉冲信号(脉冲信号的个数与信号发生爪的个数相对应，每个信号发生爪对应发送一个脉冲信号，作为优 选，信号发生爪的个数为六个，接近传感器接收到的脉冲信号为六个)，PLC控制器根据所 述脉冲信号计算伸缩杆的行程，并将伸缩杆的行程与高点极限位置或低点极限位置的行程 作比较，进而判断是否已到达高点极限位置或低点极限位置；当电机发生障碍时，则将离合机构中的离合手柄往外拉，使离合手柄脱离动力箱 体的下限位凹槽后，向上运动至动力箱体的上限位凹槽内，同时，通过拨叉带动花键轴套向 上运动；将手动摇把接到手摇机 构的轴段上，并正向摇动手摇机构，使得手摇机构的锥齿轮 与传动机构的锥齿轮啮合转动，从而依次带动带轮传动轴、主动带轮和从动带轮旋转，从动 带轮的转动使伸缩杆螺旋转动，从而实现伸缩杆的上升；当伸缩杆上升到高点极限位置时， 便可进行防暴水炮车的喷射操作，喷射完毕后，再由手摇机构反向旋转，使伸缩杆下降到低 点极限位置，以便复位到原始状态。本发明的工作原理正常状态下，电机输出轴的旋转动力通过花键轴套依次传给 花键轴、带轮传动轴、主动带轮、同步带、从动带轮、伸缩杆，从而实现举升机构的升降；当电 机发生障碍时，将离合手柄往上打，通过拨叉使花键轴套脱离电机的输出轴，再通过手动摇 把，转动手摇机构上的方轴，将旋转动力通过手摇机构上的锥齿轮依次传给带轮传动轴、主 动带轮、同步带、从动带轮、伸缩杆，从而实现举升机构的升降，使炮体只在需要喷射时才举 升至车顶的上极限位置，炮体不使用时位于车顶的下极限位置。PLC控制器通过接收信号 发生爪和接近传感器采集的脉冲信号对伸缩杆的位置和状态进行监测控制，电机的输出轴 每旋转一圈，控制装置中的信号发生爪向接近传感器发出若干个相应的脉冲信号(脉冲信 号的个数与信号发生爪的个数相对应，每个信号发生爪对应发送一个脉冲信号，作为优选， 信号发生爪的个数为六个，接近传感器接收到的脉冲信号为六个)，PLC控制器根据所述脉 冲信号计算伸缩杆的行程，并将伸缩杆的行程与高点极限位置或低点极限位置的行程作比 较，进而判断是否已到达高点极限位置或低点极限位置；当伸缩杆上升到高点极限位置或 下降到低点极限位置时，则PLC控制器自动切断电机电源，否则，电机继续工作，其输出轴 继续旋转，以带动伸缩杆继续上升或下降，直到上升到高点极限位置或下降到低点极限位 置。与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果1、本发明设有电机和手摇机构，可通过电动和手动两种实现炮体的升降操作，可 轻而易举地解决了现有技术的缺陷，即，当电机发生故障时，而无需爬上车顶手动驱动防暴 水炮车的举升机构，只需在车体内通过离合机构位置的转换，采用手动摇把驱动手摇机构， 就可实现炮体的升降，具有简单、快捷、灵活等优点，确保顺利执行任务。2、本发明设有举升机构，通过升降机构的升降，炮体只在需要喷射时才举升至车 顶的上极限位置，炮体不使用时则处于车顶的下极限位置，克服了现有技术的占用空间大、 运行操作不方便等缺陷；且通过升降机构将炮体升高，可大大地增加炮体俯角，减少主炮打 击盲区。3、本发明在伸缩杆与外缸之间、伸缩杆与伸缩杆法兰之间均设有密封性能较好的 密封圈，伸缩杆与外缸均采用不锈钢材质，其表面作了 M-P化学镀，形成动密封流道，具有 非常好的密封性能，且也不易被腐蚀性极强的CS防暴剂等腐蚀损坏，比起一般消防炮的密 封性能强。
4、本发明的控制装置中设有信号发生爪和接近传感器，可从中采集取脉冲信号， 并经PLC控制器处理后，控制电机等装置的运行，具有线路极为简单、可靠性好等优点。5、本发明的控制装置还设显示控制屏，炮体的行程经PLC控制器处理后，可精确、 直观地显示在显示控制屏上，具有人性化、操作方便等优点。6、本发明针对防暴车辆的特殊要求，在解决防暴水炮举升的同时，完整地解决了 手动与电动之间的切换、控制与显示、动密封流道的防腐等相关难题，能够非常好地满足防 暴车辆的特殊要求。
图1是本发明防暴水炮车的总体结构示意图。图2是图1所示动力机构的左视剖面示意图。图3是图2所示离合机构的放大示意图。图4是图3所示拨叉的结构示意图，其中图(b)是图(a)的仰视图。图5是图2所示动力箱体的放大示意图。图6是图5所示动力箱体的左视图。图7是图2所示手摇机构的放大示意图。图8是图1所示A处的放大示意图。图9是图1所示B处的放大示意图。图10是图9所示I处的放大示意图。图11是图9所示E-E剖视图。图12是图1所示C处的放大示意图。图13是图1所示伸缩杆的放大示意图。图14是本防暴水炮车控制装置的结构示意图。图15是图14所示结构中信号发生爪的仰视图。图16是本发明方法的电动方式的流程示意图。图17是本发明方法中PLC控制器对伸缩杆控制的流程示意图。图18是本发明方法的手动方式的流程示意图。
具体实施例方式下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限 于此。实施例1图1 图15示出了本实施例的具体结构示意图，本防暴水炮车包括车体以及置于 车体内的控制装置、动力机构和升降机构，如图1所示，所述升降机构两端分别连接有炮体 9和供液管路12，炮体9设于车顶，所述动力机构包括电机1、离合机构、手摇机构、传动机构 以及动力箱体2，所述传动机构的一端与所述升降机构连接，其另一端分别与手摇机构、离 合机构和电机1的输出轴25连接，所述离合机构和手摇机构均安装于动力箱体2内。如图2所示，所述传动机构包括主动带轮6、带轮传动轴19、花键轴21和花键轴套 3，所述带轮传动轴19的一端与主动带轮6配合，其另一端伸入动力箱体2内并通过轴承18、20固定；带轮传动轴19的下端设有与其一体成型的锥齿轮4，所述锥齿轮设有与花键轴 21过盈配合的轴孔，所述花键轴套3分别套接于所述花键轴21、电机1的输出轴25外周， 所述电机1的输出轴25为花键轴。如图3所示，所述离合机构包括离合手柄15和拨叉14，所述离合手柄15内设有弹 簧16，弹簧16端部连接有顶杆17，顶杆17设有外螺纹；如图4所示，所述拨叉14的一侧设 有内螺纹孔48，其另一侧设有与所述花键轴套3配合的凹槽13，凹槽13为环形，拨叉14通 过凹槽13与花键轴套3连接；所述拨叉14置于动力箱体2内，所述离合手柄15的一端通 过顶杆17的外螺纹与拨叉14的内螺纹孔配合连接，其另一端沿动力箱体上开设的孔(即 拨叉滑动的孔)延伸至动力箱体2外。如图5所示，所述动力箱体2在孔(即拨叉滑动的孔)的外侧壁设有上限位凹槽51 和下限位凹槽52，所述离合手柄通过弹簧紧压在所述上限位凹槽51或下限位凹槽52中，以 使花键轴套3有稳定的上下两极限工作位置，能够实现手动和电动两种驱动方式的互换。 所述上限位凹槽51和下限位凹槽52均为圆形凹槽，如图6所示。如图7所示，所述手摇机构为由锥齿轮24和二级轴段一体成型构成，所述二级轴 段通过轴承23固定于动力箱体2内，其中远离锥齿轮24的第二级轴段为方轴22，方轴22 延伸至动力箱体2外，且外接手动摇把，所述手动摇把与第二级轴段的配合面也为方形；所 述手摇机构的锥齿轮24与传动机构的锥齿轮4啮合连接。当需要采用手动方式驱动升降机构的升降时，离合机构中的离合手柄15需往外 拉，当其脱离动力箱体2上的限位凹槽52后，将其移至上极限位置51内，在此过程中拨 叉14带动花键轴套3同步上行，并最终使花键轴套完全脱离电机1输出轴25，将手动摇把 接到手摇机构的轴段上，通过手动摇把带动手摇机构的锥齿轮与传动机构的锥齿轮啮合转 动，从而依次带动传动机构的带轮传动轴19、主动带轮6旋转，通过主动带轮6带动升降机 构实现其升降；当需要采用电动方式驱动升降机构的升降时，将离合机构中的离合手柄15 往外拉，待其脱离限位凹槽51后，将其移至下极限位置凹槽52中，使花键轴套3与电机输 出轴25完全结合；电机1输出轴25带动花键轴套3旋转，进而依次带动传动机构的花键轴 21、带轮传动轴19、主动带轮6旋转，通过主动带轮6带动升降机构实现其升降。如图9所示，所述升降机构包括从动带轮8、伸缩杆10和设于从动带轮8下方的外 缸11，所述从动带轮8的中心孔内设有内螺纹；如图13所示，伸缩杆10包括由下而上设置 的光杆段46和设有外螺纹的螺杆段44，所述螺杆段44的外螺纹与从动带轮8的内螺纹配 合连接，所述伸缩杆10置于外缸11内；所述从动带轮8外周设有带轮轴承座35，从动带轮8与带轮轴承座35内的带轮轴 承34配合连接；所述外缸11的上端和下端分别焊 接有底部法兰40和顶部法兰33，如图12所示， 所述底部法兰40外接供液管路12，如图9所示，所述顶部法兰33与所述带轮轴承座35通 过螺栓结构连接；且顶部法兰33内设有用于调整带轮轴承34的六角紧定螺钉32和锁紧螺 母；如图8所示，所述伸缩杆10的上端设有伸缩杆法兰26，所述伸缩杆法兰26的中心 孔设有内螺纹，伸缩杆10的外螺纹与伸缩杆法兰26的内螺纹配合连接，且伸缩杆10与伸 缩杆法兰26通过紧定螺钉30紧固；所述伸缩杆法兰26与炮体9连接；
所述从动带轮8通过传送带7与动力机构的主动带轮6连接。所述从动带轮8的内螺纹与伸缩杆10的外螺纹均为T形螺纹，如图10所示。所述伸缩杆10外壁上沿轴线对称设有两个防转限位 槽37，所述外缸11设有沿轴 线对称的两个防转限位块38，所述两个防转限位块38的底部分别嵌入所述两个防转限位 槽37中，如图11所示。如图8所示，所述伸缩杆10与伸缩杆法兰26之间还设有密封圈27，所述密封圈 27为0型密封圈；所述伸缩杆法兰26的内端面设有弹性挡圈28，弹性挡圈28嵌接在伸缩 杆10的外壁上；所述伸缩杆法兰26与炮体9之间还设有端面密封垫29 ；如图13所示，所述伸缩杆10下端光杆段46的外侧壁上设有两个导向槽45、47，如 图12所示，导向槽45、47内设有与外缸11相接的导向套41，所述导向套41的厚度至少不 小于导向槽45、47的深度，使伸缩杆10与外缸11之间设有间隙；所述导向套41为非金属 材料制成，可有效减少伸缩杆10与外缸11之间的磨损。所述伸缩杆10下端光杆段46的外侧壁与外缸11的内侧壁之间还设有密封圈42， 所述外缸11的底部法兰40与供液管路12之间还设有端面密封垫39 ；所述密封圈为X型 橡胶密封圈；所述伸缩杆10与外缸11均采用表面作M-P化学镀的不锈钢材质，使伸缩杆10 与外缸11构成动密封流道43。所述动力箱体2设有压注油杯，所述带轮轴承座35和外缸11的侧壁上分别设有 压注油杯36、31，以解决轴承等相关运动件的润滑需要。所述控制装置包括控制电路以及依次连接的信号发生爪51、接近传感器50、PLC 控制器和显示控制屏，如图15所示，所述信号发生爪51设于电机1的输出轴25下方，且在 电机1的输出轴25下方还设有传感器安装架49，如图14所示，所述接近传感器50固定于 传感器安装架49上，所述电机1与PLC控制器连接；所述控制电路分别连接PLC控制器和
供液管路；所述防暴水炮车还包括连接板5，所述动力箱体2和带轮轴承座35均固定于连接 板5上。伸缩杆10外露的螺杆段44螺纹套有防尘套，以达到遮护防尘的目的。上述防暴水炮车的控制方法，如图16所示，具体包括如下步骤(1)将离合机构中的离合手柄15往外拉，使离合手柄15脱离原来的位置后，向下 运动至动力箱体2的下限位凹槽，同时，通过拨叉14带动花键轴套3向下运动，使花键轴套 3与电机1的输出轴25配合连接；(2)开启电源，PLC控制器控制启动电机1 ；电机1输出轴25带动花键轴套3旋转，进而依次带动花键轴21、带轮传动轴19、 主动带轮6和从动带轮8旋转，从动带轮8的转动使伸缩杆10螺旋转动，从而实现伸缩杆 10的上升；(3) PLC控制器通过接收信号发生爪51和接近传感器50采集的脉冲信号对伸缩杆 10的位置和状态进行监测控制，当伸缩杆10上升到高点极限位置，则PLC控制器自动切断 电机1电源，并接通防暴水炮的控制电路，以控制防暴水炮车进行防暴喷射，否则，电机1继 续工作，其输出轴继续旋转，以带动伸缩杆10继续上升，直到上升到高点极限位置；
(4)防暴水炮车完成喷射后，PLC控制器启动电机1，并改变电机1输出轴25的旋转方向，进而依次改变花键轴套3、花键轴21、带轮传动轴19、主动带轮6和从动带轮8的旋 转方向，从而实现伸缩杆10的下降；(5) PLC控制器通过接收信号发生爪51和接近传感器50采集的脉冲信号对伸缩杆 10的位置和状态进行监测控制，当伸缩杆10下降到低点极限位置，则PLC控制器自动切断 电机1电源，否则，电机1继续工作，其输出轴继续旋转，以带动伸缩杆10继续下降，直到下 降到低点极限位置，以便复位到原始状态；如图17所示，所述步骤(3)和所述步骤(5)中，PLC控制器对伸缩杆10的监测控 制具体如下电机1的输出轴25每旋转一圈，控制装置中的信号发生爪51向接近传感器50 发出六个脉冲信号(信号发生爪51的个数为六个，每个信号发生爪51对应的发送一个脉 冲信号)，PLC控制器根据所述脉冲信号计算伸缩杆10的行程，并将伸缩杆10的行程与高 点极限位置或低点极限位置的行程作比较，进而判断是否已到达高点极限位置或低点极限 位置；如图18所示，当电机1发生障碍时，则将离合机构中的离合手柄15往外拉，使离 合手柄15脱离动力箱体2的下限位凹槽52后，向上运动至动力箱体的上限位凹槽51，离合 手柄15内的弹簧16将离合手柄15紧压在动力箱体2的上限位凹槽51内，同时通过拨叉 14的凹槽带动花键轴套3向上运动，最终使花键轴套3与电机1的输出轴25完全脱离；将 手动摇把接到手摇机构的轴段上，并正向摇动手摇机构，手摇机构的锥齿轮与传动机构的 锥齿轮啮合转动，从而依次带动带轮传动轴19、主动带轮6和从动带轮8旋转，从动带轮8 的转动使伸缩杆10螺旋转动，从而实现伸缩杆10的上升；当伸缩杆10上升到高点极限位 置时，则可进行防暴水炮车的喷射操作，喷射完毕后，再由手摇机构反向旋转，使伸缩杆10 下降到低点极限位置，以便复位到原始状态。本实施例的工作原理正常状态下，电机1输出轴25的旋转动力通过花键轴套3 依次传给花键轴21、带轮传动轴19、主动带轮6、同步带、从动带轮8、伸缩杆10，从而实现 举升机构的升降；当电机1发生障碍时，将离合手柄15往上打，通过拨叉14使花键轴套3 脱离电机1花键轴25，再通过手动摇把，转动手摇机构上的方轴22，将旋转动力通过手摇机 构上的锥齿轮依次传给带轮传动轴19、主动带轮6、同步带、从动带轮8、伸缩杆10，从而实 现举升机构的升降，使炮体9只在需要喷射时才举升至车顶的上极限位置，炮体9不使用时 下降到车顶的下极限位置上。PLC控制器通过接收信号发生爪51和接近传感器50采集的 脉冲信号对伸缩杆10的位置和状态进行监测控制，电机1的输出轴25每旋转一圈，控制装 置中的信号发生爪51向接近传感器50发出六个脉冲信号(信号发生爪51的个数为六个， 每个信号发生爪51对应的发送一个脉冲信号)，PLC控制器根据所述脉冲信号计算伸缩杆 10的行程，并将伸缩杆10的行程与高点极限位置或低点极限位置的行程作比较，进而判断 是否已到达高点极限位置或低点极限位置；当伸缩杆10上升到高点极限位置或下降到低 点极限位置时，则PLC控制器自动切断电机1电源，否则，电机1继续工作，其输出轴继续旋 转，以带动伸缩杆10继续上升或下降，直到上升到高点极限位置或下降到低点极限位置。实施例2本实施例除下述特征外其他结构同实施例1 所述手摇机构为由锥齿轮和三级轴 段一体成型构成，所述三级轴段通过轴承固定于动力箱体内，其中远离锥齿轮的第三级轴段为圆轴，圆轴延伸至动力箱体外，且外接手动摇把，所述手动摇把与第三级轴段的配合面 也为圆形；所述手摇机构的锥齿轮与传动机构的锥齿轮啮合连接。 上述各实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例 的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简 化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的 保护范围之内。
权利要求
一种防暴水炮车，包括车体以及置于车体内的控制装置、动力机构和升降机构，所述升降机构两端分别连接有炮体和供液管路，炮体设于车顶，其特征在于所述动力机构包括电机、离合机构、手摇机构、传动机构以及动力箱体，所述传动机构的一端与所述升降机构连接，其另一端分别与手摇机构、离合机构和电机的输出轴连接，所述离合机构和手摇机构均安装于动力箱体内。
2.根据权利要求1所述的防暴水炮车，其特征在于所述传动机构包括主动带轮、带轮 传动轴、花键轴和花键轴套，所述带轮传动轴的一端与主动带轮配合，其另一端伸入动力箱 体内并通过轴承固定；带轮传动轴的下端设有与其一体成型的锥齿轮，所述锥齿 轮设有与 花键轴过盈配合的轴孔，所述花键轴套分别套接于所述花键轴、电机的输出轴外周，所述电 机的输出轴为花键轴；所述锥齿轮与手摇机构连接，所述花键轴套与离合机构连接；所述主动带轮通过传送 带与所述升降机构连接。
3.根据权利要求2所述的防暴水炮车，其特征在于所述离合机构包括离合手柄和拨 叉，所述离合手柄内设有弹簧，弹簧端部连接有顶杆，顶杆设有外螺纹，所述拨叉的一侧设 有内螺纹孔，其另一侧设有与所述花键轴套配合的凹槽，所述拨叉通过凹槽与花键轴套连 接；所述拨叉置于动力箱体内，所述离合手柄的一端通过顶杆与拨叉的内螺纹孔配合连接， 其另一端沿动力箱体上开设的孔延伸至动力箱体外；所述动力箱体在所述孔的外侧设有离合手柄的上限位凹槽和下限位凹槽，所述离合手 柄通过弹簧紧压在所述上限位凹槽或下限位凹槽中。
4.根据权利要求2所述的防暴水炮车，其特征在于所述手摇机构为由锥齿轮和多级 轴段一体成型构成，所述多级轴段通过轴承固定于动力箱体内，其中远离锥齿轮的最后一 级轴段延伸至动力箱体外，且外接手动摇把，所述最后一级轴段的外周形状与手动摇把配 合面的形状一致；所述手摇机构的锥齿轮与传动机构的锥齿轮啮合连接。
5.根据权利要求2所述的防暴水炮车，其特征在于所述升降机构包括从动带轮、伸缩 杆和设于从动带轮下方的外缸，所述从动带轮的中心孔内设有内螺纹，伸缩杆包括由下而 上设置的光杆段和设有外螺纹的螺杆段，所述螺杆段的外螺纹与从动带轮的内螺纹配合连 接，所述伸缩杆置于外缸内；所述从动带轮外周设有带轮轴承座，从动带轮与带轮轴承座内的带轮轴承配合连接；所述外缸的上端和下端分别焊接有底部法兰和顶部法兰，所述底部法兰外接供液管 路，所述顶部法兰与所述带轮轴承座通过螺栓结构连接；且顶部法兰内设有用于调整带轮 轴承的六角紧定螺钉和锁紧螺母；所述伸缩杆的上端设有伸缩杆法兰，所述伸缩杆法兰的中心孔设有内螺纹，伸缩杆的 外螺纹与伸缩杆法兰的内螺纹配合连接，且伸缩杆与伸缩杆法兰通过紧定螺钉紧固；所述 伸缩杆法兰与炮体连接；所述从动带轮通过传送带与动力机构的主动带轮连接。
6.根据权利要求5所述的防暴水炮车，其特征在于所述从动带轮的内螺纹与伸缩杆 的外螺纹均为T形螺纹。
7.根据权利要求5所述的防暴水炮车，其特征在于所述伸缩杆外壁上沿轴线对称设 有两个防转限位槽，所述外缸设有沿轴线对称的两个防转限位块，所述两个防转限位块的底部分别嵌入所述两个防转限位槽中。
8.根据权利要求5所述的防暴水炮车，其特征在于所述伸缩杆与伸缩杆法兰之间还 设有密封圈；所述伸缩杆法兰的内端面设有弹性挡圈，弹性挡圈嵌接在伸缩杆的外壁上； 所述伸缩杆法兰与炮体之间还设有端面密封垫；所述伸缩杆下端光杆段的外侧壁上设有若干个导向槽，导向槽内设有与外缸相接的导 向套，所述导向套的厚度至少不小于导向槽的深度，使伸缩杆与外缸之间设有间隙；所述伸缩杆下端光杆段的外侧壁与外缸的内侧壁之间还设有密封圈，所述外缸的底部 法兰与供液管路之间还设有端面密封垫；所述伸缩杆与外缸均采用表面作M-P化学镀的不锈钢材质，使伸缩杆与外缸构成动 密封流道。
9.根据权利要求5所述的防暴水炮车，其特征在于所述控制装置包括控制电路以及 依次连接的信号发生爪、接近传感器、PLC控制器和显示控制屏，所述信号发生爪设于电机 输出轴下方，且在电机的输出轴下方还设有传感器安装架，所述接近传感器固定于传感器 安装架上，所述电机与PLC控制器连接；所述控制电路分别连接PLC控制器和供液管路；所述防暴水炮车还包括连接板，所述动力箱体和带轮轴承座均固定于连接板上。
10.权利要求1 9任一项所述防暴水炮车的控制方法，其特征在于，具体包括如下步骤(1)将离合机构中的离合手柄往外拉，使离合手柄脱离原来的位置后，向下运动至动力 箱体的下限位凹槽，同时，通过拨叉带动花键轴套向下运动，使花键轴套与电机的输出轴配 合连接；(2)开启电源，PLC控制器控制启动电机；电机的输出轴带动花键轴套旋转，进而依次 带动花键轴、带轮传动轴、主动带轮和从动带轮旋转，从动带轮的转动使伸缩杆螺旋转动， 从而实现伸缩杆的上升；(3)PLC控制器通过接收信号发生爪和接近传感器采集的脉冲信号对伸缩杆的位置和 状态进行监测控制，当伸缩杆上升到高点极限位置，则PLC控制器自动切断电机电源，并接 通防暴水炮车的控制电路，以控制防暴水炮车进行防暴喷射，否则，电机继续工作，其输出 轴继续旋转，以带动伸缩杆继续上升，直到上升到高点极限位置；(4)防暴水炮车完成喷射后，PLC控制器启动电机，通过改变电机输出轴的旋转方向， 进而依次改变花键轴套、花键轴、带轮传动轴、主动带轮和从动带轮的旋转方向，从而实现 伸缩杆的下降；(5)PLC控制器通过接收信号发生爪和接近传感器采集的脉冲信号对伸缩杆的位置和 状态进行监测控制，当伸缩杆下降到低点极限位置，则PLC控制器自动切断电机电源，否 贝U，电机继续工作，其输出轴继续旋转，以带动伸缩杆继续下降，直到下降到低点极限位置， 以便复位到原始状态；所述步骤⑶和所述步骤(5)中，PLC控制器对伸缩杆的监测控制具体如下电机的输 出轴每旋转一圈，控制装置中的信号发生爪向接近传感器发出相应的脉冲信号，PLC控制器 根据所述脉冲信号计算伸缩杆的行程，并将伸缩杆的行程与高点极限位置或低点极限位置 的行程作比较，进而判断是否已到达高点极限位置或低点极限位置；当电机发生障碍时，则将离合机构中的离合手柄往外拉，使离合手柄脱离动力箱体的下限位凹槽后，向上运动至动力箱体的上限位凹槽，同时，通过拨叉带动花键轴套向上运 动，使花键轴套与电机输出轴完全脱离；将手动摇把接到手摇机构的轴段上，并正向摇动手 摇机构，手摇机构的锥齿轮与传 动机构的锥齿轮啮合转动，从而依次带动带轮传动轴、主动 带轮和从动带轮旋转，从动带轮的转动使伸缩杆螺旋转动，从而实现伸缩杆的上升；当伸缩 杆上升到高点极限位置时，则防暴水炮车进行喷射，喷射完毕后，再由手摇机构反向旋转， 使伸缩杆下降到低点极限位置，以便复位到原始状态。
全文摘要
本发明提供了一种防暴水炮车，包括车体以及置于车体内的控制装置、动力机构和升降机构，所述升降机构两端分别连接有炮体和供液管路，炮体设于车顶，所述动力机构包括电机、离合机构、手摇机构、传动机构以及动力箱体，所述传动机构的一端与所述升降机构连接，其另一端分别与手摇机构、离合机构和电机的输出轴连接，所述离合机构和手摇机构均安装于动力箱体内。本发明还提供了上述防暴水炮车的控制方法。本发明能实现炮体升降，且可通过电动和手动两种方式切换驱动升降，具有操作简单、快捷、灵活、保养方便等优点。
文档编号B60R16/02GK101863249SQ201010209750
公开日2010年10月20日 申请日期2010年6月25日 优先权日2010年6月25日
发明者李德润, 王建军 申请人:广州捷厉特车装备有限公司