一种驱动装置夹紧力自动调整控制系统的制作方法

本发明涉及驱动控制领域，尤其涉及一种驱动装置夹紧力自动调整控制系统。

背景技术：

1、防爆柴油机单轨吊车是一种矿山辅助运输设备，其导轨悬挂于巷道的顶部，单轨吊车可移动的悬挂于导轨下方，单轨吊机车在导轨下方运行时可以用来搬运货物、运输人员等，防爆柴油机单轨吊车因其对地面要求低等原因被广泛应用；煤矿井下环境复杂，存在部分倾斜巷道，机车爬升和下坡时需控制车速保证正常运行牵引力，且巷道环境潮湿，局部巷道顶部存在滴水现象造成轨道湿滑，摩擦轮与轨道间的摩擦系数降低，滑移率上升，无法保证机车正常运行所需的牵引力，影响机车平稳可靠的运行和驾驶人员的安全；要保证正常牵引力则摩擦轮需长时间高压力运行，这会影响摩擦轮的使用寿命；在使用单轨吊车时，为了保证单轨吊车在轨道上不打滑，保证设备和人员安全，采用固定的高夹紧力的方式对驱动轮进行安装，长时间的高夹紧力会对驱动轮的内部结构和形状造成破坏，影响驱动轮的表面摩擦系数，导致在长时间使用时或者高负载时驱动轮会在轨道上打滑，且会缩短驱动轮的使用寿命。

技术实现思路

1、为了克服在使用单轨吊车时，为了保证单轨吊车在轨道上不打滑，保证设备和人员安全，采用固定的高夹紧力的方式对驱动轮进行安装，长时间的高夹紧力会对驱动轮的内部结构和形状造成破坏，影响驱动轮的表面摩擦系数，导致在长时间使用时或者高负载时驱动轮会在轨道上打滑，且会缩短驱动轮的使用寿命问题。

2、本发明的技术方案为：一种驱动装置夹紧力自动调整控制系统，包括有：

3、驱动模块，用于驱动悬吊装置，使得悬吊装置在轨道上进行移动，其中，悬吊装置通过夹紧模块安装在设定的轨道上；

4、夹紧模块，用于对悬吊装置与轨道之间的压力进行调节，从而使得驱动悬吊装置与轨道之间的摩擦力改变，对悬吊装置与轨道之间的张紧力进行调节；

5、传感模块，用于对悬吊装置的运行状态和运行参数进行采集；其中悬吊装置的运行状态为悬吊装置的本体的运动参数，悬吊装置的运行参数为影响悬吊装置运动的外部环境参数；

6、控制模块，用于根据传感模块所采集到的悬吊装置的运行状态参数和运行参数，对悬吊装置和夹紧模块进行调节；

7、制动模块，用于采集驱动模块的运行参数，并根据驱动模块的运行参数对悬吊装置进行制动或调节。

8、优选的，通过设置驱动模块可以对悬吊装置进行驱动，使得悬吊装置在轨道上移动，同时通过夹紧模块可以使得驱动模块与悬吊装置夹紧在轨道上，防止悬吊装置在轨道上移动时，发生打滑，导致悬吊装置失去控制，发生危险，传感模块对悬吊装置和轨道的数据进行采集，控制模块根据传感模块对夹紧模块的夹紧力进行调节，在防止悬吊装置与轨道之间发生打滑，导致发生危险或者对悬吊装置造成磨损的同时，防止长时间大张紧力的工作情况下，导致悬吊装置发生磨损，通过制动模块可以在悬吊装置与驱动模块发生失控时，对悬吊装置进行紧急制动，从而保证生产工作和设备安全。

9、作为优选，轨道为倒t字型的单轨道，悬吊装置为设置在轨道两侧的驱动轮和连接结构组成，驱动模块设置为两组，连接结构用于连接两组驱动轮，两组驱动模块分别与两组驱动轮连接，驱动模块包括有永磁同步一体机和减速机，永磁同步一体机的输出端与减速机的输入端连接，减速机的输出端与驱动轮连接，永磁同步一体机用于在减速机的传动下带动驱动轮转动，从而利用驱动轮与轨道之间的摩擦对悬吊装置进行驱动。

10、作为优选，夹紧模块包括有夹紧缸、泵站和增压组件，夹紧缸与连接结构连接，两组驱动模块分别与夹紧缸的两端连接，即两组驱动模块通过夹紧缸与连接结构连接，夹紧缸与增压组件连接，增压组件与泵站连接，泵站用于在增加组件的作用下驱动夹紧缸，使得夹紧缸的长度发生改变，夹紧缸用于带动驱动模块进行移动，调节驱动轮与轨道之间的摩擦力。

11、作为优选，传感模块包括有倾角传感器和激光测距仪，倾角传感器设置于悬吊装置上，激光测距仪设置为四组，激光测距仪设置于悬吊装置与悬吊装置行进方向垂直的相对两侧上，倾角传感器用于检测悬吊装置的倾斜程度，即轨道的倾斜程度，激光测距仪用于检测悬吊装置的一点与轨道的距离，即轨道的弧度。

12、作为优选，传感模块还包括有拉力传感器，拉力传感器设置于悬吊装置的下方，拉力传感器用于对悬吊装置悬吊的物品进行称重，控制模块包括有控制器和控制阀组，增压组件通过控制阀组与泵站连接，控制器用于对控制阀组、增压组件和永磁同步一体机进行控制。

13、作为优选，控制模块在根据传感模块所采集到的悬吊装置的运行状态参数和运行参数，对夹紧模块进行调节时，包括以下步骤：

14、s11：对倾角传感器的数据进行处理，确定轨道的倾斜角度α；

15、s12：对拉力传感器的数据进行处理，确定悬吊装置所悬吊的物品的重量t；

16、s13：根据悬吊装置所悬吊的物品的重量t和轨道的倾斜角度，确定悬吊装置所需要的张紧力f，其中，通过以下公式对悬吊装置所需要的张紧力f进行计算：

17、f＝sinα*(t+g)-f，

18、其中，g为悬吊装置本身的重量，f为常数，f代表悬吊装置除去驱动轮外与轨道之间的摩擦力；

19、s14：根据步骤s13的计算结果，对增压组件和控制阀组进行调节，调节张夹紧缸对驱动模块的压力。

20、优选的，通过倾角传感器可以对悬吊装置的倾斜角度进行测量，从而对悬吊装置所在轨道的倾斜角度进行测量，悬吊装置在倾斜轨道上发生打滑的原因是因为悬吊装置受到的重力在轨道方向上的分力作用得到，通过正交分解法对悬吊装置所受到的重力进行分离，从而可以得到使得悬吊装置与轨道之间发生打滑的力的大小，从而可以简单地通过拉力传感器和倾角传感器测量，再通过计算得到悬吊装置在不同倾斜角度的轨道上所需要的张紧力，从而可以智能的对悬吊装置以及驱动模块与轨道之间的张紧力进行调节，从而实现在防止悬吊装置与轨道之间发生打滑，导致发生危险或者对悬吊装置造成磨损的同时，防止长时间大张紧力的工作情况下，导致悬吊装置发生磨损。

21、作为优选，控制模块在根据传感模块所采集到的悬吊装置的运行状态参数和运行参数，对驱动模块进行调节时，包括以下步骤：

22、s21：对激光测距仪采集到的数据进行处理，得到激光测距仪距离前方轨道的距离s，当距离s在减小时，控制两组永磁同步一体机的转速相同；

23、s22：当激光测距仪测量出来的距离s不变时，根据激光测距仪的安装位置，确定前方弧形轨道的半径，其中，通过以下公式对弧形轨道的半径进行计算：

24、r＝s2/a+a，

25、其中，r为前方弧形轨道的半径，a为激光测距仪的输出端与轨道中心处的距离；

26、s23：根据步骤s22中计算出的前方弧形轨道的半径，对两组永磁同步一体机的转速比进行计算，其中，通过以下公式对两组永磁同步一体机的转速比进行计算：

27、n1/n2＝(r-d)/(r+d)。

28、其中，n1为位于弧形轨道内侧的永磁同步一体机的转速，n2为位于弧形轨道外侧的永磁同步一体机的转速，d为驱动轮的中心点与轨道中心的距离；

29、s24：根据步骤s23中计算出来的两组永磁同步一体机的转速比，对两组永磁同步一体机的转速进行调节。

30、在使用时，悬吊装置由两组永磁同步一体机驱动的两组驱动轮带动，在经过弧形的轨道时，两组驱动轮的行进距离不一样，从而为了保证安全，且为了防止悬吊装置和驱动模块受到不平衡的作用力导致破坏，需要控制两组永磁同步电机有不同的转速，通过设置激光测距仪对悬吊装置的一点距离前方轨道的距离，并通过三角函数的转换，可以计算出弧形轨道的半径，从而可以计算得出两组永磁同步一体机安全工作时的转速比，防止悬吊装置与轨道之间发生打滑或者偏移，导致发生危险和装置损坏的情况发生。

31、作为优选，在悬吊装置加速或者减速时，控制模块通过以下步骤对夹紧模块进行控制：

32、s31：确定悬吊装置设定的加速度a，其中加速度a的取值范围为：(-5m/s^2，3m/s^2)；

33、s32：通过公式计算悬吊装置获得加速度a所需要受到的力，计算公式为：

34、f加＝(t+g)*a+(±f)，

35、其中，f加为悬吊装置获得加速度a所需要受到的力；在公式中，当加速度a为正值时，为-f，当加速度a为负值时，为+f。

36、优选的，物体的加速和减速在原理上是有外力作用在物体的加速或者减速方向上，导致物体加速或者减速，悬吊装置的加速和减速是悬吊装置与轨道之间的相互作用力增加，悬吊装置与轨道之间的相互作用力与悬吊装置与轨道之间的摩擦力成正比，若摩擦力过小，悬吊装置加速或者减速时，就会与轨道之间发生打滑，对驱动轮造成破坏，通过设置根据设定的加速度，对悬吊装置与轨道之间所需要的摩擦力进行计算，可以防止悬吊装置在启动或者加减速时，与轨道之间发生打滑，导致驱动轮磨损，延长装置的使用寿命。

37、作为优选，制动模块包括有扭矩传感器、速度传感器、制动装置和警报装置，扭矩传感器设置为两组，扭矩传感器设置于永磁同步一体机的输出端上，扭矩传感器用于测量永磁同步一体机输出端的转速，速度传感器设置于悬吊装置上，速度传感器用于测量悬吊装置的移动速度，制动装置用于对悬吊装置进行制动，警报装置用于在特殊情况发生时，通知工作人员。

38、作为优选，制动模块在根据驱动模块的运行参数对悬吊装置进行制动或调节时，包括以下步骤。

39、s41：对速度传感器采集到的数据进行处理，得到悬吊装置的运动速度数据；

40、s42：判断悬吊装置的实时运动速度v是否大于设定的阈值，若悬吊装置的实时运动速度v大于设定的阈值，则控制制动装置工作，对悬吊装置进行制动，并控制驱动模块停止工作；

41、s43：对扭矩传感器采集到的数据进行处理，得到永磁同步一体机的输出端的转速；

42、s44：根据扭矩传感器与传动轮的传动比，计算悬吊装置在正常工作下的理想速度；

43、s45：将理想速度与根据速度传感器得到的悬吊装置的运动速度数据进行对比，若相差大于设定的阈值，则控制制动装置工作，对悬吊装置进行制动，并控制驱动模块停止工作，并控制警报装置工作，通知工作人员。

44、优选的，永磁同步一体机与驱动轮之间的传动比是由其传动结构确定的，即由减速机的传动比确定，而悬吊装置在轨道上的移动速度由驱动轮的转速和驱动轮的半径确定，因此通过将悬吊装置的移动速度与永磁同步一体机的转动进行比对，可以识别到减速机损坏的情况以及悬吊装置与轨道之间发生打滑的情况，从而可以有效地防止悬吊装置发生失控的情况，对人员安全和设备安全进行有效保障。

45、本发明的有益效果：

46、1、相对于现有技术在使用单轨吊车时，为了保证单轨吊车在轨道上不打滑，保证设备和人员安全，采用固定的高夹紧力的方式对驱动轮进行安装，长时间的高夹紧力会对驱动轮的内部结构和形状造成破坏，影响驱动轮的表面摩擦系数，导致在长时间使用时或者高负载时驱动轮会在轨道上打滑，且会缩短驱动轮的使用寿命；该系统通过设置传感器对单轨吊车的运动参数和单轨吊车的工作环境进行检测，可以使得单轨吊车驱动轮所受到的张紧力根据环境变化进行自动调整，从而实现在防止单轨吊车与轨道之间发生打滑，导致发生危险或者对驱动轮造成磨损的同时，防止长时间大张紧力的工作情况下，导致驱动轮发生磨损和损坏；

47、2、通过倾角传感器可以对悬吊装置的倾斜角度进行测量，从而对悬吊装置所在轨道的倾斜角度进行测量，悬吊装置在倾斜轨道上发生打滑的原因是因为悬吊装置受到的重力在轨道方向上的分力作用得到，通过正交分解法对悬吊装置所受到的重力进行分离，从而可以得到使得悬吊装置与轨道之间发生打滑的力的大小，从而可以简单地通过拉力传感器和倾角传感器测量，再通过计算得到悬吊装置在不同倾斜角度的轨道上所需要的张紧力，从而可以智能的对悬吊装置以及驱动模块与轨道之间的张紧力进行调节，从而实现在防止悬吊装置与轨道之间发生打滑，导致发生危险或者对悬吊装置造成磨损的同时，防止长时间大张紧力的工作情况下，导致悬吊装置发生磨损；

48、3、通过倾角传感器可以对悬吊装置的倾斜角度进行测量，从而对悬吊装置所在轨道的倾斜角度进行测量，悬吊装置在倾斜轨道上发生打滑的原因是因为悬吊装置受到的重力在轨道方向上的分力作用得到，通过正交分解法对悬吊装置所受到的重力进行分离，从而可以得到使得悬吊装置与轨道之间发生打滑的力的大小，从而可以简单地通过拉力传感器和倾角传感器测量，再通过计算得到悬吊装置在不同倾斜角度的轨道上所需要的张紧力，从而可以智能的对悬吊装置以及驱动模块与轨道之间的张紧力进行调节，从而实现在防止悬吊装置与轨道之间发生打滑，导致发生危险或者对悬吊装置造成磨损的同时，防止长时间大张紧力的工作情况下，导致悬吊装置发生磨损；

49、4、物体的加速和减速在原理上是有外力作用在物体的加速或者减速方向上，导致物体加速或者减速，悬吊装置的加速和减速是悬吊装置与轨道之间的相互作用力增加，悬吊装置与轨道之间的相互作用力与悬吊装置与轨道之间的摩擦力成正比，若摩擦力过小，悬吊装置加速或者减速时，就会与轨道之间发生打滑，对驱动轮造成破坏，通过设置根据设定的加速度，对悬吊装置与轨道之间所需要的摩擦力进行计算，可以防止悬吊装置在启动或者加减速时，与轨道之间发生打滑，导致驱动轮磨损，延长装置的使用寿命；

50、5、永磁同步一体机与驱动轮之间的传动比是由其传动结构确定的，即由减速机的传动比确定，而悬吊装置在轨道上的移动速度由驱动轮的转速和驱动轮的半径确定，因此通过将悬吊装置的移动速度与永磁同步一体机的转动进行比对，可以识别到减速机损坏的情况以及悬吊装置与轨道之间发生打滑的情况，从而可以有效地防止悬吊装置发生失控的情况，对人员安全和设备安全进行有效保障。