牽引式土槽實驗平臺的制動盤式剎車系統及其剎車方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及卷揚機牽引裝置，具體涉及一種牽引式土槽實驗平臺的制動盤式剎車系統及其剎車方法。
【背景技術】
[0002]土槽試驗臺是對田間作業機械或者某個工作部件進行試驗的有效裝置，可以模擬田間土壤的工作環境，控制作業機具的牽引速度及耕深等，也可測定機具在作業過程中所受的阻力和力矩等參數，并分析各個參數之間的關系。在使用實驗平臺進行實驗時，由于開溝或旋耕作業環境惡劣，對實驗安全性有較高要求，因此就要求實驗平臺設備有較好的剎車裝置，由于平臺上裝有精密檢測儀器，因此要求實驗平臺要有一定剎車時間，降低剎車過程的沖擊力。但顯示小型土槽實驗平臺剎車暫沒有根據平臺運行速度控制剎車力的裝置。因此設計出一種結構簡單，低成本適合牽引式土槽實驗平臺的智能剎車裝置具有一定意義。
【發明內容】
[0003]為了解決上述的技術問題，本發明提供了一種牽引式土槽實驗平臺的制動盤式剎車系統，可以控制剎車力的大小，一方面保證實驗平臺臺車停車，另一方面保證平臺臺車平穩剎車，將剎車沖擊力降到最小，以保證傳感器等檢測設備安全。
[0004]本發明還公開了一種牽引式土槽實驗平臺的制動盤式剎車系統的剎車方法。
[0005]本發明解決上述技術問題的方案如下:
[0006]牽引式土槽實驗平臺的制動盤式剎車系統，包括機架、牽引卷線滾筒、制動盤、剎車機構和控制模塊，
[0007]所述牽引卷線滾筒通過軸承座安裝在機架上，牽引卷線滾筒的轉軸上安裝有轉速測量儀，轉速測量儀與控制模塊通過電纜通信，轉速測量儀的測速環與轉軸同步轉動；
[0008]所述制動盤固定安裝在轉軸的一端，制動盤上開有多個散熱孔；
[0009 ]所述剎車機構包括直線電機、拉桿、壓桿、第一液壓缸和剎車模塊，剎車模塊包括外殼、第二液壓缸、復位彈簧、第一剎車片和第二剎車片，直線電機與控制模塊通過電纜通信，直線電機的輸出軸與拉桿的一端鉸接，拉桿的另一端與壓桿的下端鉸接，壓桿的中間鉸接在機架上，壓桿的上端壓在第一液壓缸的第一活塞桿上，第一液壓缸的第一油口連接第二液壓缸的第二油口，復位彈簧一端頂著第二液壓缸的第二活塞桿，復位彈簧另一端頂著剎車模塊的外殼，第二液壓缸的第二活塞桿連接第一剎車片，第二剎車片固定安裝在剎車模塊的外殼上，第一剎車片和第二剎車片位于制動盤的兩側。
[0010]所述控制模塊的核心為STM32芯片，內置可充電5V電池供電，電路板為雙層PCB印刷板，控制模塊外殼為防干擾金屬外殼。
[0011]所述電纜為四線抗干擾信號線。
[0012]牽引式土槽實驗平臺的制動盤式剎車系統的剎車方法，所述牽引卷線滾筒在電動機的驅動下牽拉纏繞鋼絲繩，帶動鋼絲繩捆綁的物體作直線運動；當控制模塊收到上位機發出的剎車的信號時，向直線電機發出動作命令，使直線電機開始運行，直線電機的輸出軸收縮，與直線電機輸出軸鉸接的拉桿在直線電機輸出軸的帶動下，拉動壓桿，壓桿向內擠壓第一液壓缸的第一活塞桿，第一液壓缸將高壓油通過液壓油管壓至第二液壓缸，第二液壓缸的第二活塞桿克服復位彈簧作用力，向外伸出，第一剎車片接觸擠壓制動盤，此時制動盤也與第二剎車片接觸，牽引卷線滾筒轉動速度逐漸降低;剎車過程中，轉速測量儀將轉軸的轉速信息傳送給控制模塊，控制模塊根據反饋的轉速信息來發送命令，控制直線電機的輸出軸的位移大小，即可控制第一液壓缸和第二液壓缸內液壓油的壓力，結合復位彈簧的回復力，可調整第一剎車片對制動盤的阻力。
[0013]本發明相對于現有技術具有如下的優點:
[0014]1、本牽引式土槽實驗平臺的制動盤式剎車系統，通過控制模塊控制直線電機輸出軸的回縮距離，結合第一液壓缸、第二液壓缸、回復彈簧的聯動，可精確的控制第一剎車片擠壓制動盤的阻力，一方面保證實驗平臺臺車停車，另一方面保證平臺臺車平穩剎車，將剎車沖擊力降到最小，以保證傳感器等檢測設備安全，更能夠實現在設定時間、設定距離內平穩剎停。
[0015]2、單片機編程根據實際需要建立數學模型，編寫函數程序控制剎車力大小，控制模塊使用PID函數控制方式，轉速測量儀使用旋轉編碼器測量牽引卷線滾筒轉速，通過轉速測量儀的信號反饋，使設備在設定時間內實現平穩剎車，提高實驗設備操作安全性。
[0016]3、裝置結構簡單，制造成本低，易于推廣應用。
[0017]4、制動盤上開有多個散熱孔，加速剎車的熱量散發，降低剎車的的不穩定性。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發明的牽引式土槽實驗平臺的制動盤式剎車系統的立體圖。
[0019]圖2是圖1的正視圖。
[0020]圖3是剎車模塊的局部剖立體圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
[0022]如圖1、圖2和圖3所示的牽引式土槽實驗平臺的制動盤式剎車系統，包括機架1、牽引卷線滾筒2、制動盤3、剎車機構和控制模塊4，
[0023]牽引卷線滾筒2通過軸承座5安裝在機架1上，牽引卷線滾筒2的轉軸6上安裝有轉速測量儀7，轉速測量儀7與控制模塊4通過電纜通信，轉速測量儀7的測速環與轉軸6同步轉動；
[0024]制動盤3固定安裝在轉軸6的一端，制動盤3上開有多個散熱孔8;
[0025]剎車機構包括直線電機9、拉桿10、壓桿11、第一液壓缸12和剎車模塊，剎車模塊包括外殼13、第二液壓缸14、復位彈簧15、第一剎車片16和第二剎車片17，直線電機9與控制模塊4通過電纜通信，直線電機9的輸出軸18與拉桿10的一端鉸接，拉桿10的另一端與壓桿11的下端鉸接，壓桿11的中間鉸接在機架1上，壓桿11的上端壓在第一液壓缸12的第一活塞桿19上，第一液壓缸12的第一油口 20連接第二液壓缸14的第二油口 21，復位彈簧15—端頂著第二液壓缸14的第二活塞桿22，復位彈簧15另一端頂著剎車模塊的外殼13，第二液壓缸14的第二活塞桿22連接第一剎車片16，第二剎車片17固定安裝在剎車模塊的外殼13上，第一剎車片16和第二剎車片17位于制動盤3的兩側。
[0026]控制模塊4的核心為STM32芯片，內置可充電5V電池供電，電路板為雙層PCB印刷板，控制模塊4外殼為防干擾金屬外殼。
[0027]電纜為四線抗干擾信號線。
[0028]牽引式土槽實驗平臺的制動盤式剎車系統的剎車方法，牽引卷線滾筒2在電動機的驅動下牽拉纏繞鋼絲繩，帶動鋼絲繩捆綁的物體作直線運動；當控制模塊4收到上位機發出的剎車的信號時，向直線電機9發出動作命令，使直線電機9開始運行，直線電機9的輸出軸18收縮，與直線電機9輸出軸18鉸接的拉桿10在直線電機9輸出軸18的帶動下，拉動壓桿11，壓桿11向內擠壓第一液壓缸12的第一活塞桿19，第一液壓缸12將高壓油通過液壓油管壓至第二液壓缸14，第二液壓缸14的第二活塞桿22克服復位彈簧15作用力，向外伸出，第一剎車片16接觸擠壓制動盤3，此時制動盤3也與第二剎車片17接觸，牽引卷線滾筒2轉動速度逐漸降低;剎車過程中，轉速測量儀7將轉軸6的轉速信息傳送給控制模塊4，控制模塊4根據反饋的轉速信息來發送命令，控制直線電機9的輸出軸18的位移大小，即可控制第一液壓缸12和第二液壓缸14內液壓油的壓力，結合復位彈簧15的回復力，可調整第一剎車片16對制動盤3的阻力。
[0029]上述為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式并不受上述內容的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.牽引式土槽實驗平臺的制動盤式剎車系統，其特征在于:包括機架、牽引卷線滾筒、制動盤、剎車機構和控制模塊， 所述牽引卷線滾筒通過軸承座安裝在機架上，牽引卷線滾筒的轉軸上安裝有轉速測量儀，轉速測量儀與控制模塊通過電纜通信，轉速測量儀的測速環與轉軸同步轉動； 所述制動盤固定安裝在轉軸的一端，制動盤上開有多個散熱孔； 所述剎車機構包括直線電機、拉桿、壓桿、第一液壓缸和剎車模塊，剎車模塊包括外殼、第二液壓缸、復位彈簧、第一剎車片和第二剎車片，直線電機與控制模塊通過電纜通信，直線電機的輸出軸與拉桿的一端鉸接，拉桿的另一端與壓桿的下端鉸接，壓桿的中間鉸接在機架上，壓桿的上端壓在第一液壓缸的第一活塞桿上，第一液壓缸的第一油口連接第二液壓缸的第二油口，復位彈簧一端頂著第二液壓缸的第二活塞桿，復位彈簧另一端頂著剎車模塊的外殼，第二液壓缸的第二活塞桿連接第一剎車片，第二剎車片固定安裝在剎車模塊的外殼上，第一剎車片和第二剎車片位于制動盤的兩側。2.根據權利要求1所述的牽引式土槽實驗平臺的制動盤式剎車系統，其特征在于:所述控制模塊的核心為STM32芯片，內置可充電5V電池供電，電路板為雙層PCB印刷板，控制模塊外殼為防干擾金屬外殼。3.根據權利要求1所述的牽引式土槽實驗平臺的制動盤式剎車系統，其特征在于:所述電纜為四線抗干擾信號線。4.根據權利要求1所述的牽引式土槽實驗平臺的制動盤式剎車系統的剎車方法，其特征在于:所述牽引卷線滾筒在電動機的驅動下牽拉纏繞鋼絲繩，帶動鋼絲繩捆綁的物體作直線運動；當控制模塊收到上位機發出的剎車的信號時，向直線電機發出動作命令，使直線電機開始運行，直線電機的輸出軸收縮，與直線電機輸出軸鉸接的拉桿在直線電機輸出軸的帶動下，拉動壓桿，壓桿向內擠壓第一液壓缸的第一活塞桿，第一液壓缸將高壓油通過液壓油管壓至第二液壓缸，第二液壓缸的第二活塞桿克服復位彈簧作用力，向外伸出，第一剎車片接觸擠壓制動盤，此時制動盤也與第二剎車片接觸，牽引卷線滾筒轉動速度逐漸降低；剎車過程中，轉速測量儀將轉軸的轉速信息傳送給控制模塊，控制模塊根據反饋的轉速信息來發送命令，控制直線電機的輸出軸的位移大小，即可控制第一液壓缸和第二液壓缸內液壓油的壓力，結合復位彈簧的回復力，可調整第一剎車片對制動盤的阻力。
【專利摘要】本發明公開了一種牽引式土槽實驗平臺的制動盤式剎車系統，包括機架、牽引卷線滾筒、制動盤、剎車機構和控制模塊，牽引卷線滾筒通過軸承座安裝在機架上，牽引卷線滾筒的轉軸上安裝有轉速測量儀，轉速測量儀與控制模塊通過電纜通信，轉速測量儀的測速環與轉軸同步轉動；剎車機構包括直線電機、拉桿、壓桿、第一液壓缸和剎車模塊，剎車模塊包括外殼、第二液壓缸、復位彈簧、第一剎車片和第二剎車片。本發明還公開了一種牽引式土槽實驗平臺的制動盤式剎車系統的剎車方法。本發明可以控制剎車力的大小，一方面保證實驗平臺臺車停車，另一方面保證平臺臺車平穩剎車，將剎車沖擊力降到最小，以保證傳感器等檢測設備安全。
【IPC分類】F16D65/14
【公開號】CN105465240
【申請號】CN201510905830
【發明人】楊洲, 孫志全, 熊平原, 孫健峰, 朱正波, 朱卿創, 陳兆春, 薛坤鵬, 牛萌萌
【申請人】華南農業大學
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年12月9日