一种山地果园单轨运输机自动变挡装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种山地果园单轨运输机自动变挡装置及控制方法，所述自动变挡装置包括倾角检测单元、速度检测单元、控制单元和变档执行单元；所述倾角检测单元包括倾角传感器；所述速度检测单元包括速度传感器；所述变档执行单元包括直线电机、感应块以及变档行程检测开关，其中，所述直线电机为具有作直线运动的推杆，该推杆通过变档杆与差速变档直流电机的换挡轴连接；所述感应块设置在推杆上；所述变档行程检测开关包括三个接近开关，分别为加速档接近开关、平衡位置接近开关以及减速档接近开关；所述控制单元包括控制器。本发明专利技术可以根据运输机工作过程中的爬坡工况实现自动换挡，使得工作电机始终在最合理转矩内运行，减少能源的消耗。

【技术实现步骤摘要】
一种山地果园单轨运输机自动变挡装置及控制方法
本专利技术涉及山地果园的运输设备，具体涉及一种山地果园单轨运输机自动变挡装置及控制方法。
技术介绍
在现有蓄电池驱动型山地果园单轨运输机主要由驱动装置、载物滑车和轨道系统组成，其中，驱动装置包括直流电动机、传动系统、控制器和制动装置，轨道系统由轨道及地面支撑柱组成。该类运输机具备爬坡能力大，对山体适应能力强，运载能力强等优点。但是，蓄电池驱动型山地果园单轨运输机在轨道上运行时存在以下缺陷：1、动力输出较单一，驱动装置无法根据实际的爬坡工况输出最佳动力，造成能源浪费。2、虽然可以选用直流变挡差速电机，但是控制系统无法识别当前的挡位，进而无法根据爬坡工况实现自动换挡。
技术实现思路
鉴于现有技术上存在的上述不足，本专利技术的目的在于提供一种山地果园单轨运输机自动变挡装置，该自动变挡装置可以根据运输机工作过程中的爬坡工况实现自动换挡，使得工作电机始终在最合理力矩内运行，减少能源的消耗。本专利技术的另外一个目的在于提供一种应用上述山地果园单轨运输机自动变挡装置实现的山地果园单轨运输机的控制方法。本专利技术解决上述技术问题的技术方案是：一种山地果园单轨运输机自动变挡装置，包括倾角检测单元、速度检测单元、控制单元和变挡执行单元，其中：所述倾角检测单元包括倾角传感器；所述速度检测单元包括速度传感器，该速度传感器由接近开关构成；所述运输机上设有在齿状轨道中爬行的行走轮，该行走轮上设有沿圆周方向均匀分布的外齿，所述速度传感器端面中心正对于行走轮的外齿设置；所述变挡执行单元包括直线电机、感应块以及变挡行程检测开关，其中，所述直线电机具有作直线运动的推杆，该推杆通过变挡杆与用于驱动运输机行走的差速变挡直流电机的换挡轴连接；所述感应块设置在推杆上；所述变挡行程检测开关包括沿着推杆的运动方向分布的三个接近开关，分别为加速挡接近开关、平衡位置接近开关以及减速挡接近开关，其中，平衡位置接近开关位于中间，加速挡接近开关和减速挡接近开关位于平衡位置接近开关的两侧；当所述感应块随推杆运动到与加速挡接近开关对应处时，所述换挡轴位于加速挡位，当所述感应块随推杆运动到与减速挡接近开关对应处时，所述换挡轴位于加速挡位，当所述感应块随推杆运动到与平衡位置接近开关对应处时，所述换挡轴位于平衡位置；所述控制单元包括控制器，所述倾角传感器、速度传感器、加速挡接近开关、平衡位置接近开关以及减速挡接近开关连接在控制器的信号输入端，所述直线电机与控制器的信号输出端连接。本专利技术的山地果园单轨运输机自动变挡装置的一个优选方案，其中，所述运输机上设有第一支撑板，所述差速变挡直流电机设置于第一支撑板的下部，所述直线电机设置于第一支撑板的上部，所述变挡杆的下端与换挡轴连接，上端向上延伸与推杆连接。所述第一支撑板不但便于差速变挡直流电机、直线电机、行走轮等部件的固定，而且还使得推杆、变挡杆与换挡轴之间的连接更加紧凑。优选地，所述推杆的末端设有U形槽，所述变挡杆的上端设有连接部，该连接部具有两个相互平行的平面，该两平面之间的距离与所述U形槽的宽度相匹配；所述连接部伸入到U形槽内并通过螺栓连接结构连接在推杆上。这样便于推杆和变挡杆的可装拆连接，便于装配。优选地，所述感应块固定在推杆的上部且向上延伸；所述变挡行程检测开关设置于推杆的上方，并安装在设置于第一支撑板上的开关安装块上。这样所述变挡杆和感应块分别设置在推杆的上下两侧，布局合理，结构紧凑。优选地，所述感应块的上端向上延伸至超过变挡行程检测开关的中心。这样确保变挡行程检测开关顺利检测到感应块的到位。本专利技术的山地果园单轨运输机自动变挡装置的一个优选方案，其中，所述行走轮包括主动轮和从动轮，该主动轮和从动轮设置在第一支撑板中与差速变挡直流电机相对的一侧，其中，所述主动轮与差速变挡直流电机的输出轴连接；所述速度传感器通过连接件固定在第一支撑板上，其端面的中心正对于所述主动轮；所述运输机上中的齿状轨道的齿结构设置于下侧，所述行走轮位于齿状轨道的下方，行走轮上的外齿与所述齿结构相啮合。本专利技术的山地果园单轨运输机自动变挡装置的一个优选方案，其中，所述运输机上设有与第一支撑板平行设置的第二支撑板，第一支撑板和第二支撑板之间通过支撑横梁连接；所述第二支撑板上设有电控箱，所述控制器设置于电控箱内。本专利技术的一个优选方案，其中，所述控制器由单片机构成。本专利技术的山地果园单轨运输机自动变挡装置的一个优选方案，其中，还包括电磁制动器，该电磁制动器设置在差速变挡直流电机的输出轴上。采用该优选方案的目的在于控制运输机在下坡时的速度，运输机在下坡时速度应当控制合适的范围内，不宜过快；通过所述倾角传感器，可以实时检测运输机的加速度，当速度过大时，由控制单元控制电磁制动器刹车，从而将运输机的速度控制在合适的范围之内，确保运输机运行安全。一种应用上述山地果园单轨运输机自动变挡装置实现的山地果园单轨运输机的控制方法，包括以下步骤：(1)倾角传感器实时检测运输机当前的倾角信号，并将该倾角信号反馈给控制单元；控制单元根据该倾角信号再结合系统中设定的运输机的行走方向，判断运输机当前是处于上坡状态还是下坡状态，如果检测到为上坡状态，则执行步骤(2)；(2)速度传感器实时检测行走轮的转速信号，并将转速信号反馈给控制单元；控制单元根据速度传感器反馈回来的转速信号并结合差速变挡直流电机当前的工作功率，计算获得差速变挡直流电机的当前输出力矩；常态下，感应块位于与平衡位置接近开关对应处，换挡轴位于平衡位置；控制单元根据所算得的力矩的不同，分别作出以下的控制动作：(2.1)当算得的力矩大于设定力矩时，再判断当前差速变挡直流电机的挡位是否在最低挡，如果不是在最低挡，则控制退一挡：控制单元向直线电机发出控制信号，驱动推杆带动变挡杆运动，将位于平衡位置的换挡轴推向减速挡位使得运输机减速，该过程中，推杆上的感应块从与平衡位置接近开关对应处运动到与减速挡接近开关对应处，而当减速挡接近开关检测到感应块到达时，向控制单元发出到位信号，控制单元向直线电机发出控制信号，让推杆、感应块、变挡杆、换挡轴复位，等待下一次变挡动作；(2.2)当算得的力矩小于设定力矩时，再判断当前差速变挡直流电机的挡位是否在最高挡，如果不是在最高挡，则控制进一挡：控制单元向直线电机发出控制信号，驱动推杆带动变挡杆运动，将位于平衡位置的换挡轴推向加速挡位使得运输机加速，该过程中，推杆上的感应块从与平衡位置接近开关对应处运动到与加速挡接近开关对应处，而当加速挡接近开关检测到感应块到达时，向控制单元发出到位信号，控制单元向直线电机发出控制信号，让推杆、感应块、变挡杆、换挡轴复位，等待下一次变挡动作。本专利技术的山地果园单轨运输机的控制方法的一个优选方案，其中，在步骤(1)中，当判断运输机当前处于下坡状态时，执行以下步骤：(3)速度传感器实时检测行走轮的转速信号，并将转速信号反馈给控制单元；控制单元将该转速与设定转速进行比较，如果当前转速大于设定转速，则输出控制信号控制电磁制动器刹车，直至当前转速落入设定转速范围之内，控制电磁制动器松开。本专利技术的山地果园单轨运输机自动变挡装置的工作原理是：首先判断运输机当前的运动状态。通过倾角传感器可以检测运输机当前的倾斜角度，再结合系统中设定的运输机的运动方向，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种山地果园单轨运输机自动变挡装置，其特征在于，包括倾角检测单元、速度检测单元、控制单元和变档执行单元，其中：所述倾角检测单元包括倾角传感器；所述速度检测单元包括速度传感器，该速度传感器由接近开关构成；所述运输机上设有在齿状轨道中爬行的行走轮，该行走轮上设有沿圆周方向均匀分布且的外齿，所述速度传感器端面中心正对于行走轮的外齿设置；所述变档执行单元包括直线电机、感应块以及变档行程检测开关，其中，所述直线电机具有作直线运动的推杆，该推杆通过变档杆与用于驱动运输机行走的差速变档直流电机的换挡轴连接；所述感应块设置在推杆上；所述变档行程检测开关包括沿着推杆的运动方向分布的三个接近开关，分别为加速档接近开关、平衡位置接近开关以及减速档接近开关，其中，平衡位置接近开关位于中间，加速档接近开关和减速档接近开关位于平衡位置接近开关的两侧；当所述感应块随推杆运动到与加速档接近开关对应处时，所述换挡轴位于加速档位，当所述感应块随推杆运动到与减速档接近开关对应处时，所述换挡轴位于减速档位，当所述感应块随推杆运动到与平衡位置接近开关对应处时，所述换挡轴位于平衡位置；所述控制单元包括控制器，所述倾角传感器、速度传感器、加速档接近开关、平衡位置接近开关以及减速档接近开关连接在控制器的信号输入端，所述直线电机与控制器的信号输出端连接。...

【技术特征摘要】
1.一种山地果园单轨运输机自动变挡装置，其特征在于，包括倾角检测单元、速度检测单元、控制单元和变挡执行单元，其中：所述倾角检测单元包括倾角传感器；所述速度检测单元包括速度传感器，该速度传感器由接近开关构成；所述运输机上设有在齿状轨道中爬行的行走轮，该行走轮上设有沿圆周方向均匀分布的外齿，所述速度传感器端面中心正对于行走轮的外齿设置；所述变挡执行单元包括直线电机、感应块以及变挡行程检测开关，其中，所述直线电机具有作直线运动的推杆，该推杆通过变挡杆与用于驱动运输机行走的差速变挡直流电机的换挡轴连接；所述感应块设置在推杆上；所述变挡行程检测开关包括沿着推杆的运动方向分布的三个接近开关，分别为加速挡接近开关、平衡位置接近开关以及减速挡接近开关，其中，平衡位置接近开关位于中间，加速挡接近开关和减速挡接近开关位于平衡位置接近开关的两侧；当所述感应块随推杆运动到与加速挡接近开关对应处时，所述换挡轴位于加速挡位，当所述感应块随推杆运动到与减速挡接近开关对应处时，所述换挡轴位于减速挡位，当所述感应块随推杆运动到与平衡位置接近开关对应处时，所述换挡轴位于平衡位置；所述控制单元包括控制器，所述倾角传感器、速度传感器、加速挡接近开关、平衡位置接近开关以及减速挡接近开关连接在控制器的信号输入端，所述直线电机与控制器的信号输出端连接。2.根据权利要求1所述的山地果园单轨运输机自动变挡装置，其特征在于，所述运输机上设有第一支撑板，所述差速变挡直流电机设置于第一支撑板的下部，所述直线电机设置于第一支撑板的上部，所述变挡杆的下端与换挡轴连接，上端向上延伸与推杆连接。3.根据权利要求2所述的山地果园单轨运输机自动变挡装置，其特征在于，所述推杆的末端设有U形槽，所述变挡杆的上端设有连接部，该连接部具有两个相互平行的平面，该两平面之间的距离与所述U形槽的宽度相匹配；所述连接部伸入到U形槽内并通过螺栓连接结构连接在推杆上。4.根据权利要求2所述的山地果园单轨运输机自动变挡装置，其特征在于，所述感应块固定在推杆的上部且向上延伸；所述变挡行程检测开关设置于推杆的上方，并安装在设置于第一支撑板上的开关安装块上。5.根据权利要求4所述的山地果园单轨运输机自动变挡装置，其特征在于，所述感应块的上端向上延伸至超过变挡行程检测开关的中心。6.根据权利要求2～5中任一项所述的山地果园单轨运输机自动变挡装置，其特征在于，所述行走轮包括主动轮和从动轮，该主动轮和从动轮设置在第一支撑板中与差速变挡直流电机相对的一侧，其中，所述主动轮与差速变挡直流电机的输出轴连接；所述速度传感器通过连接件固定在第一支撑板上，其端面的中心正对于所述主动轮；所述运输机上中的齿状轨道的齿结构设置于下侧，所述行走轮位于齿状轨道的下方，行...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪添胜，欧阳玉平，李震，黄志平，吴伟斌，陈金德，焦富江，
申请(专利权)人：华南农业大学，广东振声科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44