本发明涉及一种车体支承装置，具体讲是关于一种应用在挂车前下部的支承装置。
背景技术：
挂车支承装置是一种在牵引车与挂车分离或连接时使用，并在分离后用于承载挂车前部质量并使挂车处于水平状态的部件，也是用于固定作业时作为千斤举托的一种装置。挂车支承装置分为两组，分别安装在挂车前底部左、右两侧以保证挂车的平衡。这两组支承既可以独立动作，也可以中间通过一联接结构实现联动。单一支承结构如图1所示，包括有外筒100、内筒200，外筒100固定在车体底部，摇柄300连接到外筒里面的传动机构，传动机构带动内筒200升降，内、外筒之间产生相对滑移，从而使整个支承装置升高或降低，内筒下降时支撑地面。进一步讲，在单一支承上可以连接一联动结构400，通过联动结构连接到车体另一侧的支承上，为另一组支承提供升降动力。支承装置对车体的支承和承重主要集中在外筒100和内筒200上，因此外筒100和内筒200材料及结构较为重要。
带动内筒200运动的传动机构普遍采用的是齿轮组和丝杠/丝杠螺母组的组合。齿轮组主要用于变速和力传递方向的转变，丝杠/丝杠螺母主要用于力传递方向的转变和能量的转换。因此，这些部件的结构及组合也是支承结构的核心。
现有技术中，在外筒、内筒以及传动机构的结构设计上都存在诸多缺陷，如选材为金属材料的原因，存在自身重量重、承载力不足、焊接量大、零件易破损的问题，丝杠为简单的单行程丝杠，丝杠与螺母的连接、螺母与内筒的连接方式简单，造成升造成本高。
技术实现要素：
针对上述现状，本发明提供一种新型结构的采用非金属材料质量轻而承载力大的挂车支承装置，以解决目前自重大、升降效率低下、承载安全系数低的问题。这种支承装置以轻质材料和特有的结构，以快速而省力的方式，满足挂车的承载稳定性，同时满载时能提高升降速度。
本发明为解决上述问题而采取的技术方案是：一种新型结构的挂车支承装置，包括支撑底盘、外筒、内筒、传动机构，其特征在于：所述支撑底盘与内筒为球面配合方式连接；
所述外筒内部横向预埋一承重板，所述内筒置于所述外筒内且位于所述承重板的下方，所述外筒所承受的车体向下的压力通过所述承重板传递给内筒，所述内筒所承受的地面支承力也通过所述承重板向上传递给外筒；
所述外筒由上至下分为厚、薄、厚三段壁厚；
所述内筒内壁面采用分压式流变面：包括用于支撑丝杠螺母和承接上方压力的承重渐变面、衔接于所述承重渐变面以下的渐变过渡面一、衔接于所述渐变面一以下承受侧向冲击力的侧向加工冲击面、衔接于所述侧向加工冲击面以下的渐变过渡面二、衔接于所述渐变过渡面二以下且壁面内收的渐变过渡面三、衔接于所述渐变过渡面三以下的球形面；
所述传动机构包括丝杠和所述丝杠螺母，所述丝杠螺母卡在所述内筒上，当丝杠旋转时，所述丝杠螺母带动所述内筒上、下运行；
所述支承装置还包括一自吸式润滑油缸，所述内筒底部封闭，筒内储油，所述自吸式润滑油缸置于所述内筒中，且连接在所述丝杠螺母上，所述自吸式润滑油缸下端设有进油孔，所述丝杠设于所述自吸式润滑油缸中。
优选地，所述外筒和内筒为碳纤维增强型复合材料。
优选地，所述传动机构包括轴一，在轴一上套设一主动锥齿轮，所述主动锥齿轮啮合一从动锥齿轮，所述从动锥齿轮套设在所述丝杠上，带动丝杠旋转，所述丝杠上套设所述丝杠螺母；所述丝杠穿过所述承重板，在位于承重板上部的丝杠上套设有推力轴承，在位于承重板下部的丝杠上套设有单向推力球轴承。
或者优选地，所述传动机构包括轴一和轴二，平行设置；一传动轴，与轴一通过离合器同轴对设；轴一上套设一小齿轮，轴二上套设一大齿轮和一小齿轮，传动轴上套设一主动锥齿轮，轴一上的小齿轮与轴二上的大齿轮根据轴一的移动位啮合或分离，轴二上的小齿轮与传动轴上的主动锥齿轮啮合；当轴一与传动轴接合时，轴一上的小齿轮与轴二上的大齿轮脱离，传动轴上的主动锥齿轮带动所述从动锥齿轮旋转，当轴一与传动轴脱离时，轴一上的小齿轮与轴二上的大齿轮啮合，轴二上的小齿轮也与传动轴上的主动锥齿轮啮合，主动锥齿轮带动所述从动锥齿轮旋转。
进一步地，关于轴一与传动轴的离合，是在外筒上固定一轴座，所述轴一从轴座中穿过；在轴座的内侧壁上，沿轴向间隔设置有两个环形槽，在所述轴一的外部径向开孔，孔中设置弹簧和钢球，推动轴一，当钢球遇到所述环形槽时，弹进环形槽中；当所述钢球弹进后位的环形槽时，轴一与传动轴脱离，当所述钢球弹进前位的环形槽时，轴一与传动轴接合。
优选地，所述内筒的承重渐变面，由上至下为一渐收的圆锥面或球形弧面，形成钳口；对应地，所述丝杠螺母的上半段外表面由上至下为一渐收的圆锥面或球形弧面，与所述承重渐变面配合。
优选地，所述丝杠为双螺旋丝杠，两条螺旋线互成180°相位角；所述丝杠的牙型为梯形，牙型角为40-45°。
优选地，所述支撑底盘上设置有一球形凹槽，所述内筒底端为一球形头，所述球形凹槽与所述球形头配合。
由此可见，本发明采取以上技术方案，其具有以下优点：1、采用内、外筒伸缩式套装复合结构，可节省空间，便于装置收起；2、内、外筒随力学特性不断变换壁厚和形状，既节省了材料，也减轻了重量，同时还不失保证支承力，装置的整体效能提高，加之使用轻质非金属材料，更是锦上添花；3、在内、外筒间设置传动机构，通过力的传递方向的改变和传递对象的不断变化，将外力传递给内筒，使内筒支撑地面，内筒与传动机构之间采用螺母浮动承压，螺母与内筒之间存在一定的浮动量，可以保证支承所传递的力是竖直的；4、在外筒中预埋承重式钢板，可以使轴承接触面处所承受重量向上由承重板分散传导至外筒联板部位，向下由承重板传递给内筒；5、内筒与支撑底盘之间采用球面接触，在支承与地面有不垂直时，能够自动找平；6、内筒同时作为储油室，并在内筒中设置自吸式润滑缸，使油有控制性地进出缸内，将缸内的丝杠及螺母、轴承等润滑，完成终生自润滑。7、传动机构可设置为由多轴多齿轮构成的多离合多传动方式，力矩变化多样，可适应满载及空载不同情况下的用力需求，实现快速而省力升降。
附图说明
图1是现有技术中支承装置的示意图；
图2是本发明支承装置的内剖视图；
图3是图2的局部放大图；
图4-1是外筒的主视图；
图4-2是图4-1的a-a剖视图；
图4-3是图4-1的俯视图；
图5-1是内筒的剖视图；
图5-2是图5-1的a-a剖视图；
图5-3是图5-1的b-b剖视图；
图5-4是图5-1的c-c剖视图；
图5-5是图5-1的d-d剖视图；
图5-6是图5-1的e-e剖视图；
图5-7是图5-1的f-f剖视图；
图6是传动机构中轴一的离合结构图；
图7是丝杠螺母的结构示意图；
图8是丝杠的结构示意图；
图9是丝杠双螺旋线展开图；
图10是自吸式润滑油缸的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。但本领域的技术人员应该知道，以下实施例并不是对本发明技术方案作的唯一限定，凡是在本发明技术方案精神实质下所做的任何等同变换或改动，均应视为属于本发明的保护范围。
本发明采用一种新型结构，并且结合使用一定强度的非金属材料，实现挂车支承装置的各项性能指标。图2所示是本发明装置的内剖结构图，从图中可以看出本装置基本包括支撑底盘1、外筒2、内筒3、传动机构4(包括摇柄、变速齿轮组、丝杠、丝杠螺母等)、自吸式润滑油缸5几部分。
支撑底盘1是整体铸造成型，结构上采用镂空体加加强筋的方式，这种结构既节省了材料，又可以减轻自重，同时还可以满足承重量要求。
尤其是，支撑底盘顶部中央位置设置有一球形凹槽11，用于与内筒3相配合。与之相应地，将内筒3的下端做成球形头，座设在所述球形凹槽11中。支撑底盘1与内筒3之间采用球面配合方式活动连接，可以增大两者间的接触面积，使内筒传递的力能够尽大面积地且均匀地被底盘吸收。同时，由于内筒在底盘球形凹槽内具有360°旋转自由度，所以还可以实现自找正，避免了“卡死”现象。支撑底盘1与内筒3配合后，在配合位的上部内筒3旁侧可加装限位挡块12，将内筒3的球形头限制于球形凹槽11中。进一步讲，内筒3与球形凹槽11的球形接触面至少为半个球面为佳。
外筒2为复合型外筒，其结构如图4-1、4-2、4-3所示。外筒2外筒主体为方形筒或圆形筒结构，筒外部具有两个侧翼联板，两个侧翼联板上各设置一排安装孔21，用于与车体的连接。外筒2内部分为上下两个腔，中间由预埋钢质承重板22分隔，上腔用于安装传动机构4，下腔用于安装内筒3，上腔壁上设置传动机构件安装孔23。
外筒2下腔壁按壁厚来讲，分为三段设计，上段i为厚壁段，中间段ii为薄壁段，下段iii又为厚壁段。之所以这样设计，是因为外筒的内侧壁面与内筒的外侧壁面是接触的，上段是将外筒2承受的力向内筒3转移的阶段，又称承重传导段，所以壁设计的要厚些；力传递到内筒3上后，中间段ii不起主要的传力作用，所以可以设计的薄些，又称过渡段；下段iii由于要辅助内筒3落实找正，所以需要提供一定的找正力，所以设计的又要厚些，又称为辅助导正段。这样设计壁厚既能使外筒受力部位具有足够的强度，又能使装置整体减重，还节省了不必要的材料。加之外筒2的材料如果选择非金属材料，如碳纤维增强型复合材料，这种材料质量轻强度大，会更好。
之所以称为复合型外筒，是因为在外筒内整体预埋一承重板22，此承重式钢质座板位于外筒的上段厚壁段，横向连接在外筒的腔体中，两端埋入外筒的筒壁内，将腔体分为上下两腔，使外筒所承受的车体向下的压力通过该承重板向下传递给内筒，底盘和内筒向上传递的支承力也是通过该承重板向上分散传导至外筒联板部位。承重板22中心开设有轴孔，用于穿接丝杠，丝杠连接内筒3，具体的力传递过程通过后续的传动机构和内筒的结构综合介绍可知道。
如图5-1至图5-7所示，内筒3整体采用导流式分压结构，表现为筒壁薄厚不一，筒的外表面为平整表面，而内表面则呈现为流线形的渐变结构。内筒采用等强度、变截面的结构，对压力和反作用力进行导流式分压，保证筒壁受力均匀，不产生受力集中现象。如图所示，流变形内表面具体可分割为如下几处，从上至下：
1)承重渐变面：如图5-1中a-a剖视部位，内筒的该截面部位位于内筒顶部，由于内筒该部位用于支撑丝杠螺母和承受上方传递下来的压力，所以该部位筒壁相对厚些，内部的承重渐变面由上至下形成一渐收的圆锥面或球形弧面，形成钳口，用于卡住丝杠螺母，然后再扩张开。
2)过渡渐变面一：如图5-1中b-b剖视部位，内筒这一部位由于不承重，受力小，所以筒壁较薄，形成的筒内空腔较大，该过渡渐变面一衔接于承重渐变面以下。
3)侧向加工冲击面：如图5-1中c-c剖视部位，这一壁面衔接于过渡渐变面一以下，这一壁面部位由于会受到外部侧向力的冲击，所以筒壁较厚，也即该部位内壁面向内收，空腔缩小。
4)过渡渐变面二：如图5-1中d-d剖视部位，过渡渐变面二衔接于侧向加工冲击面以下，由于该壁面部位构成的空腔用作储油室，又不受强烈的外力冲击，所以壁较薄，尽量扩大内腔。
5)过渡渐变面三：如图5-1中e-e剖视部位，过渡渐变面三衔接于过渡渐变面二以下，该壁面部位与过渡渐变面二部位等壁厚，但是由于该部分是筒形渐收部位(过渡渐变面二部分是直筒)，所以这部分过渡渐变面是渐收的斜形面，是过渡渐变面二与底部球形面的衔接面。
6)球形面：如图5-1中f-f剖视部位，由于内筒底部为球形，用于与底盘承接，所以该部位应壁厚相同，受力相同，内外表面都为球形面，内筒的该部位用于安装到支撑底盘1的球形凹槽11中。
内筒3经过上述设计，虽然减轻了重量，但是却可以承受较大的力，并且还可以使各部分所承受的力均匀，因此筒的寿命会大大提高。加之内筒3的材料如果选择非金属材料，如碳纤维增强型复合材料，这种材料质量轻强度大，会更好。
内筒3与外筒2为内外自由套设的关系，两者之间依靠传动机构联系，能够把力相互传递，所以当其中之一受到轴向力时，会带动另一个发生相对滑动。
传动机构4设置于内、外筒之间，通过传动机构的介绍可以更加清楚地理解支承装置的工作原理以及力的传递过程。传动机构4包括摇柄、轴、齿轮组、丝杠、丝杠螺母等，如图2、图3所示：
一种传动形式是：在外筒上部开设一组径向的安装孔23，穿设轴一41，轴一41外部连接摇柄，在轴一上套设一主动锥齿轮42；主动锥齿轮42啮合连接一从动锥齿轮43，所述从动锥齿轮43套设在丝杠44上，能够带动丝杠44旋转。丝杠44上套设一浮动的丝杠螺母45，浮动的丝杠螺母卡在内筒3上；丝杠44穿过承重板22上的过孔，在位于承重板上部的丝杠部分套设有推力轴承46，在位于承重板下部的丝杠部分套设有单向推力球轴承47；推力轴承46设置在承重板与从动锥齿轮之间，单向推力球轴承47设置在承重板与丝杠螺母之间。当轴一41受力旋转时，带动相互啮合的两个锥齿轮旋转，丝杠44跟着一起旋转，这样丝杠上的浮动的丝杠螺母45就会上下移动，浮动的丝杠螺母45带动内筒3一起升降，实现内筒3与外筒2相对位置的变化。
另一种传动形式是：在外筒上部开设两组径向的安装孔23，分别穿设轴一41和轴二48，轴一外部连接摇柄，与轴一通过离合器同轴对设一传动轴49；在轴一上套设一小齿轮50，在轴二上套设一大齿轮51和一小齿轮52，在传动轴上套设主动锥齿轮42；其中轴一上的小齿轮50与轴二上的大齿轮51可以啮合，轴二上的小齿轮52与传动轴上的主动锥齿轮42可以啮合。
当向里推进轴一，使其与传动轴接合时，轴一上的小齿轮50与轴二上的大齿轮51脱离，大齿轮51处于悬置状态，轴一带动传动轴旋转，传动轴上的主动锥齿轮52跟着一起旋转，带动所啮合的从动锥齿轮43旋转，此种情况适用于挂车空载时，需要采用高速档工作的情况，可以节省时间。当向外拉出轴一，使其与传动轴脱离时，轴一上的小齿轮50与轴二上的大齿轮51啮合，轴二上的小齿轮52也与传动轴上的主动锥齿轮52啮合，轴一带动大齿轮51及轴二旋转，小齿轮52也跟着旋转，进而主动锥齿轮42、从动锥齿轮43旋转都跟着旋转，由于经过大齿轮的变速，轴一的转速降低，所以此种情况适用于挂车满载时，需要采用低速档工作的情况，速度慢可以平稳升降。
对于轴一与传动轴的接合或脱离的措施可以有很多种，这里介绍一种实施例，依靠如下方式执行：如图6所示，在外筒上固定一轴座53，轴一从中穿过。在轴座的内侧壁上，沿轴向设置有两个环形槽54，在轴一的径向上开孔，孔中设置一弹簧55，弹簧的两端挡设两个钢球56，两个钢球56被轴座53内壁压设。当钢球滑到环形槽中时，被槽卡住而轴不能动，这样当轴一被向外拉出，钢球被卡在后方环形槽中时，轴一与传动轴脱离，轴一上的小齿轮50与轴二上的大齿轮51啮合进行传动；当轴一被向里推进，钢球被卡在前方环形槽中时，轴一与传动轴接合，此时传动轴上的主动锥齿轮42以轴一的旋转速度旋转，与从动锥齿轮43啮合。
浮动的丝杠螺母45起着支撑内筒，传递力的作用，如图7所示，本发明中的丝杠螺母45上半段外表面设计成向外扩张的圆锥面或球形弧面451，与内筒的承重渐变面配合，使螺母浮动于内筒壁上，当推出内筒时，螺母向下运动，利用该扩张面推动内筒向下运动，当回收内筒时，螺母向上运动，利用螺母上端的轴肩452托起内筒，而该扩张面离开内筒壁。
同时，本发明还特别将丝杠44设计为双螺旋丝杠。如图8、9所示，在丝杠上加工有两条螺旋线441、442，这两条螺旋线的螺头在轴截面上互成180°相位角，螺旋线展开图如图8所示。这样，由于两条螺旋线互为180°盘绕，使得丝杠的导程s(升程)理论上变为螺距p的2倍(根据公式s＝np，n为螺旋线的头数，p单头螺纹的螺距)。双螺旋丝杠情况下，手柄力可以大大节省，能达到螺旋升程。把丝杠设计成双螺旋结构，通过计算、试验，得出在满足强度情况下的螺距，可配备高低档双速齿轮使用。空载时，选用高速档，提高工作效率；承载时，选用低速档，满足国标要求的各项运动参数。较佳地，丝杠的牙型为梯形，牙型角为40-45°。
丝杠螺母45与丝杠44的相对运动过程中需要润滑，以减少丝杠与螺母之间的摩擦耗损，并且部分油脂带给轴承润滑。所以本发明还设计一种独特的润滑结构，采用密闭式储油室、自吸式润滑缸，保证丝杠与螺母终生润滑。如图2和10所示，内筒3下部为密封结构，自身可作为储油室31；丝杠螺母45上半段卡在内筒3上，可堵住油口，下半段连接一自吸式润滑油缸5，随螺母一同升降。自吸式润滑油缸5下段设置有进油孔，储油室31中的油可通过进油孔进入油缸内部，通过控制进油孔的数量、大小等，可控制进油量。丝杠44套设在丝杠螺母上，同时伸入在自吸式润滑油缸5中，丝杠44外径与油缸之间具有储油间隙。当内筒3、自吸式润滑油缸5上提，丝杠44浸入到滑润液面以下时，润滑脂通过进油孔进入丝杠螺纹槽内，在丝杠旋转过程中，润滑脂随螺纹槽上旋，直至螺母，部分油脂上行至螺母油槽，对螺母、轴承进行充分润滑；丝杠反转时，润滑脂随丝杠螺纹槽下行，回流至储油室中，实现润滑循环。
通过上述可见，本发明主要可通过以下几方面体现其结构的优越性以及由此带来的有益效果。1、复合型外筒结构：承重式钢质承重板预埋入整体外筒中，可以使轴承接触面处所承重量由钢质座板分散传导至外筒联板部位。2、内筒导流式分压结构：内筒采用等强度，变截面的结构，对压力和反作用力进行导流式分压，保证筒壁受力均匀，不产生受力集中现象。3、浮动式承压结构：螺母与内筒之间采用锥面或球形面，及内筒与支撑底盘接合部采用球面接触结构，存在一定的浮动量，在支承与地面有不垂直时，能够自动找平，以保证支承所传递的力是竖直的。4、密闭式储油室，自吸式润滑缸，保证丝杠与螺母终生润滑：内筒下部为密封式结构，自身作为储油室，油量为内筒平放时不从丝杠入口处溢出为准；润滑缸连接在螺母下端，进入储油室中，且自身带有进油孔；润滑缸与丝杠外径间具有小间隙，当内筒上行，丝杠到达润滑液面以下时，润滑脂通过进油孔进入丝杠螺纹槽内，在丝杠旋转过程中，润滑脂随丝槽上旋，直至丝母，部分油脂上行至丝母油槽，对丝母、轴承进行充分润滑；丝杠反转时，润滑脂随丝杠丝槽下行，回流至油筒、储油室中，实现润滑循环。
本支承装置的力传递过程是：支承装置通过外筒侧翼联板与挂车车体联接，车体重量通过联板传递给承重板，承重板通过推力轴承传递给丝杠，丝杠通过螺纹传递给丝杠螺母，丝杠螺母传递给内筒，内筒传递给支撑底盘，支撑底盘与地面接触，通过反作用力撑起挂车。
工作时，摇动摇柄，带动齿轮转动，齿轮带动丝杠转动，在丝杠的作用下，丝杠螺母推动内筒和支撑底盘同时与外筒做相对运动，内筒、支撑底盘同时下行，直至支撑着地。支撑底盘着地后，丝杠螺母同内筒、支撑底盘同时与外筒仍做相对运动，在地面反作用力下，外筒上行，通过承重板向上推动外筒，外筒联接板带动挂车前端上行，撑起挂车，使之与牵引车脱离。