一种具有电控自动张紧功能的履带车辆及控制方法

本发明涉及履带车辆工程，具体为一种具有电控自动张紧功能的履带车辆及控制方法。

背景技术：

1、目前，随着我国产业转型的不断推进，智能装备研发与应用发展迅速，各种履带式智能车辆得到大力推广。橡胶履带行走系因通过性好、接地比压小、承载能力强等优点被广泛应用在不同的履带式智能车辆上。橡胶履带行走系主要由驱动轮、张紧轮、负重轮、托带轮和橡胶履带组成。其中，驱动轮具有驱动齿，橡胶履带具有履齿，通过驱动齿与履齿之间的啮合关系传递驱动力，利用驱动轮、张紧轮、负重轮和托带轮与履齿之间的限位关系确保在张紧力适宜的情况下橡胶履带不脱轨。

2、但是，由于驱动轮的制造误差和张紧后履带发生形变，无法实现理想的啮合状态，经过长时间使用后，驱动齿和履齿都会发生严重磨损，进而产生空行程，导致履带式智能车辆行驶时无法准确执行控制器发出的命令，造成行驶误差，此外，为了减小上述行驶误差，对驱动轮的材料和制造工艺提出更高的要求，从而导致驱动轮生产成本高、对加工设备的要求高；同时，传统橡胶履带行走系采用螺杆进行张紧，调整过程费时费力，难以做到动态调整，并且易发生脱轨。

3、现有公开的一种挖掘机履带张紧机构(cn219544939u)中，提出了一种具备智能调节张紧功能的挖掘机履带张紧机构，但是并不具有减小因驱动轮磨损导致的行驶误差的能力，该实用新型的结构与本专利所属的结构有本质区别，技术人员难以从该实用新型想象到本专利的结构。

4、一种适用于无人平台的两自由度履带张紧装置(202211456130.7)中，提出了一种适用于无人平台的两自由度履带张紧装置，采用液压伸缩缸用于履带张紧与放松，但是没有设置履带张紧力反馈与控制系统，无法实现履带张紧力的准确感知和精准控制。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种具有电控自动张紧功能的履带车辆，可以避免因工作磨损而造成行驶误差，实现橡胶履带自动张紧和张紧力实时反馈，可以有效解决背景技术中的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具有电控自动张紧功能的履带车辆，包括左侧车体合件和右侧车体合件且两者结构相同，所述左侧车体合件和右侧车体合件之间通过连接杆连接，所述左侧车体合件包括前侧板、后封板和行走系合件，所述行走系合件包括驱动轮、履带张紧轮和橡胶履带，所述橡胶履带套接在驱动轮和履带张紧轮之间，所述左侧车体合件内部设置有驱动电机，用于给驱动轮提供动力，所述履带张紧轮和驱动轮之间设置有电动推杆，所述电动推杆的伸缩端与张紧叉连接，所述张紧叉与履带张紧轮之间转动连接，所述电动推杆的伸缩端与张紧叉的连接处设置有压力传感器，用于准确的控制橡胶履带的张紧力；

3、所述驱动电机与驱动轮之间通过同步带传动系合件传递动力，所述驱动轮上无驱动齿，所述同步带传动系合件设置在传动罩壳内，所述同步带传动系合件包括驱动电机轴、驱动轮轴、同步带轮ⅰ、同步带和同步带轮ⅱ，所述驱动电机轴安装在驱动电机的输出端，所述驱动电机轴的一端与同步带轮ⅰ连接，所述驱动轮轴设置在驱动轮上，且驱动轮轴的一端与同步带轮ⅱ连接，所述同步带套接在同步带轮ⅰ和同步带轮ⅱ之间。

4、作为本发明的一种优选技术方案，所述驱动电机轴与驱动电机、驱动轮轴与驱动轮、驱动电机轴与同步带轮ⅰ、驱动轮轴与同步带轮ⅱ之间均通过平键传递扭矩。

5、作为本发明的一种优选技术方案，所述驱动电机轴和驱动轮轴的两端均设置有限位垫片。

6、作为本发明的一种优选技术方案，所述同步带的上方一侧设置有同步带张紧轮。

7、作为本发明的一种优选技术方案，所述驱动轮和履带张紧轮之间的下端位置设置有与橡胶履带相配合的支重轮，所述驱动轮和履带张紧轮之间的上端位置设置有与橡胶履带相配合的托带轮。

8、作为本发明的一种优选技术方案，所述驱动轮由驱动轮左半体和驱动轮右半体组成，所述履带张紧轮由履带张紧轮左半体和履带张紧轮右半体组成，驱动轮左半体和驱动轮右半体、履带张紧轮左半体和履带张紧轮右半体均通过长螺栓连接，所述履带张紧轮左半体和履带张紧轮右半体、驱动轮左半体和驱动轮右半体的中间位置均设置有凹槽，所述凹槽的槽宽与履齿的宽度相同。

9、作为本发明的一种优选技术方案，所述左侧车体合件内设置有48v锂电池包，所述48v锂电池包通过限位块进行限位固定。

10、作为本发明的一种优选技术方案，所述左侧车体合件的上端设置有可翻转的电子元件固定架，便于安装和调试电子元件。

11、作为本发明的一种优选技术方案，所述前侧板上设置有散热风扇，所述散热风扇的位置与驱动电机的位置相对。

12、作为本发明的一种优选技术方案，所述后封板上设置有百叶窗，所述后封板的下端设置有刷毛，所述刷毛朝向橡胶履带。

13、一种具有电控自动张紧功能的履带车辆张紧控制方法，包括以下步骤：

14、s1：开启本履带车辆，进入到s2；

15、s2：各器件通电，进入到s3；

16、s3：通过压力传感器检测张紧压力t，进入到s4；

17、s4：判断张紧力t是否处于[t′-δt,t′+δt]的区间内，如果处于区间内则回到s3继续检测，如果不在区间内，则进入s5，其中t′为目标张紧力，δt为允许偏差；

18、s5：判断张紧力t是否大于t′+δt，如果是则进入s6，如果否则进入步骤s8：

19、s6：发出报警信号ⅰ，然后进入步骤s7；

20、s7：按下急停开关，然后进入步骤s16；

21、s8：判断履带智能张紧按钮是否按下，如果是则进入s11，如果否进入s9；

22、s9：发出报警信号ⅱ，然后进入步骤s10；

23、s10：按下履带智能张紧按钮，然后进入步骤s11；

24、s11：电动推杆伸长，控制履带张紧轮张紧橡胶履带，然后进入s12；

25、s12：继续判断张紧力t是否处于[t′-δt,t′+δt]的区间内，如果是则进入s13，如果否则返回s11；

26、s13：电动推杆断电，进入s14；

27、s14：判断是否继续行驶，如果是返回s3，继续检测张紧力t，进入新的工作循环，如果否进入s15；

28、s15：关闭电源，进入s16；

29、s16：结束操作。

30、与现有技术相比，本发明的有益效果是：本具有电控自动张紧功能的履带车辆及控制方法在橡胶履带张紧机构基于力控制，配合无驱动齿的驱动轮，能够避免因磨损产生的空行程，进而消除行驶误差，使该履带式智能车辆的行驶状态与控制器发出的命令保持一致，且通过张紧控制方法在保证履带车辆正常行驶的情况下，可有效降低履带车辆对驱动轮制造加工精度的要求，有效降低驱动轮成本，对行驶过程中的履带车辆进行精准的张紧控制，并且有效减小橡胶履带磨损，延长橡胶履带使用寿命。

技术特征：

1.一种具有电控自动张紧功能的履带车辆，包括左侧车体合件(1)和右侧车体合件(2)且两者结构相同，所述左侧车体合件(1)和右侧车体合件(2)之间通过连接杆(3)连接，所述左侧车体合件(1)包括前侧板(4)、后封板(5)和行走系合件(9)，所述行走系合件(9)包括驱动轮(91)、履带张紧轮(97)和橡胶履带(98)，所述橡胶履带(98)套接在驱动轮(91)和履带张紧轮(97)之间，所述左侧车体合件(1)内部设置有驱动电机(6)，用于给驱动轮(91)提供动力，其特征在于：所述履带张紧轮(97)和驱动轮(91)之间设置有电动推杆(92)，所述电动推杆(92)的伸缩端与张紧叉(96)连接，所述张紧叉(96)与履带张紧轮(97)之间转动连接，所述电动推杆(92)的伸缩端与张紧叉(96)的连接处设置有压力传感器(95)，用于准确的控制橡胶履带(98)的张紧力；

2.根据权利要求1所述的一种具有电控自动张紧功能的履带车辆，其特征在于：所述驱动电机轴(101)与驱动电机(6)、驱动轮轴(104)与驱动轮(91)、驱动电机轴(101)与同步带轮ⅰ(105)、驱动轮轴(104)与同步带轮ⅱ(107)之间均通过平键(103)传递扭矩。

3.根据权利要求1所述的一种具有电控自动张紧功能的履带车辆，其特征在于：所述驱动电机轴(101)和驱动轮轴(104)的两端均设置有限位垫片(102)。

4.根据权利要求1所述的一种具有电控自动张紧功能的履带车辆，其特征在于：所述同步带(106)的上方一侧设置有同步带张紧轮(108)。

5.根据权利要求1所述的一种具有电控自动张紧功能的履带车辆，其特征在于：所述驱动轮(91)和履带张紧轮(97)之间的下端位置设置有与橡胶履带(98)相配合的支重轮(93)，所述驱动轮(91)和履带张紧轮(97)之间的上端位置设置有与橡胶履带(98)相配合的托带轮(94)。

6.根据权利要求1所述的一种具有电控自动张紧功能的履带车辆，其特征在于：所述驱动轮(91)由驱动轮左半体(911)和驱动轮右半体(912)组成，所述履带张紧轮(97)由履带张紧轮左半体(971)和履带张紧轮右半体(972)组成，驱动轮左半体(911)和驱动轮右半体(912)、履带张紧轮左半体(971)和履带张紧轮右半体(972)均通过长螺栓(14)连接，所述履带张紧轮左半体(971)和履带张紧轮右半体(972)、驱动轮左半体(911)和驱动轮右半体(922)的中间位置均设置有凹槽，所述凹槽的槽宽与履齿(13)的宽度相同。

7.根据权利要求1所述的一种具有电控自动张紧功能的履带车辆，其特征在于：所述左侧车体合件(1)内设置有48v锂电池包(7)，所述48v锂电池包(7)通过限位块(8)进行限位固定，所述左侧车体合件(1)的上端设置有可翻转的电子元件固定架(12)，便于安装和调试电子元件。

8.根据权利要求1所述的一种具有电控自动张紧功能的履带车辆，其特征在于：所述前侧板(4)上设置有散热风扇(15)，所述散热风扇(15)的位置与驱动电机(6)的位置相对。

9.根据权利要求1所述的一种具有电控自动张紧功能的履带车辆，其特征在于：所述后封板(5)上设置有百叶窗(16)，所述后封板(5)的下端设置有刷毛(17)，所述刷毛(17)朝向橡胶履带(98)。

10.根据权利要求1所述的一种具有电控自动张紧功能的履带车辆张紧控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种具有电控自动张紧功能的履带车辆及控制方法，包括左侧车体合件和右侧车体合件且两者结构相同，所述左侧车体合件和右侧车体合件之间通过连接杆连接，所述左侧车体合件包括前侧板、后封板和行走系合件，所述行走系合件包括驱动轮、履带张紧轮和橡胶履带，所述橡胶履带套接在驱动轮和履带张紧轮之间，所述左侧车体合件内部设置有驱动电机，用于给驱动轮提供动力，所述履带张紧轮和驱动轮之间设置有电动推杆，所述电动推杆的伸缩端与张紧叉连接，本具有电控自动张紧功能的履带车辆及控制方法可以避免因工作磨损而造成行驶误差，实现橡胶履带自动张紧和张紧力实时反馈，完成履带张紧力的准确感知和精准控制。

技术研发人员：杨柯,肖祎文,史恒亮,陈化奎,周云龙,马驰骋,贾得顺,高红波,王浩然,钟铮
受保护的技术使用者：洛阳职业技术学院
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1