一種初級調(diào)平系統(tǒng)在擴展式方艙載車上的設(shè)計與應(yīng)用

李曉偉 何治斌 劉敏 楊凱

[摘 ? ?要 ]文章為某擴展式方艙、載車項目而研究的一種滿足載車調(diào)平的手動調(diào)平系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以滿足方艙、載車展開工作狀態(tài)下的初級調(diào)平需求，具有操作便捷、可靠性高、維修簡單、性價比高等特點。

[關(guān)鍵詞]擴展式方艙;載車;調(diào)平系統(tǒng)

[中圖分類號]TN959.4 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）06–00–03

[Abstract]This paper studies a kind of manual leveling system for an extended shelter and vehicle carrying project， which can meet the primary leveling requirements of shelter and vehicle carrying， and has the characteristics of convenient operation， high reliability， simple maintenance and high cost performance.

[Keywords]extended shelter; Vehicle loading; Leveling system

某擴展式方艙、載車作為為地面裝備及人員提供集中、適宜工作環(huán)境的機動性載體，在方艙展開工作狀態(tài)前，需要對整車進(jìn)行初級調(diào)平，才能消除路面凹凸不平或坡度等因素對展開機構(gòu)運動的影響，確保擴展過程運行順暢。然而傳統(tǒng)的“調(diào)平支腿+水泡”的調(diào)平方式，雖然價格便宜，但是操作流程粗糙、精度差，更加依賴于操作人員的技術(shù)水平;而載車自動調(diào)平系統(tǒng)的機構(gòu)復(fù)雜、精度要求過高、調(diào)平時間長且價格昂貴，在某些對整車水平精度要求不高且預(yù)算有限的載車項目中并不適用。

為了滿足上述技術(shù)要求及項目特點，開發(fā)一套載車初級調(diào)平、手動操作的調(diào)平系統(tǒng)，經(jīng)過相關(guān)的理論分析、設(shè)計計算和實例驗證，該調(diào)平系統(tǒng)滿足載車技術(shù)指標(biāo)要求，具有良好的推廣價值和市場前景。

1 調(diào)平系統(tǒng)方案探討

由于路面、自身載重分布等因素影響，整車進(jìn)入展開工作狀態(tài)前，一般車身均不在水平狀態(tài)。為了滿足裝備工作條件需要，需要對整車進(jìn)行初級調(diào)平。對于擴展式方艙、載車來說，初級調(diào)平對精度的要求不高，只需要滿足工作狀態(tài)需要，消除工作場地的路面凹凸不平或坡度等因素對展開機構(gòu)運動過程的影響，所開發(fā)系統(tǒng)對調(diào)平精度要求控制在10′以內(nèi)，需可靠性高、撤收便捷。而當(dāng)前市面所用的車載自動調(diào)平系統(tǒng)精度高，價格相當(dāng)昂貴，對預(yù)算有限的載車項目來說，并不是最佳選擇。本方案采用的手動調(diào)平系統(tǒng)，通過多參數(shù)智能顯示指導(dǎo)、人工調(diào)節(jié)支腿升縮量方法實現(xiàn)載車快速調(diào)平。

2 組成及工作原理

2.1 手動調(diào)平系統(tǒng)的組成

手動調(diào)平系統(tǒng)是由4套調(diào)平支腿、1套雙軸傾角傳感器、1個調(diào)平指示箱等部分組成（圖1）。調(diào)平指示箱內(nèi)部設(shè)有調(diào)平控制器、顯示屏、供電開關(guān)、復(fù)位按鈕、保險等。

2.2 工作原理

將傾角傳感器盡量布設(shè)在載車底盤的幾何中心位置（圖2），用以檢測載車在X、Y兩個方向的傾斜角，其中FB為前后水平角，LR為左右水平角，各對應(yīng)位置的支腿編號為①、②、③、④。如圖3所示，OXYZ為載車處于水平狀態(tài)時的坐標(biāo)系，稱之為參考坐標(biāo)系，坐標(biāo)系中心點為載車幾何中心，坐標(biāo)系保持水平。OX1Y1Z1為載車未調(diào)平前的實時坐標(biāo)系，該坐標(biāo)系隨載車調(diào)平過程而轉(zhuǎn)動，坐標(biāo)系中心點與OXYZ中心點始終保持重合，稱該坐標(biāo)系為動坐標(biāo)系。動坐標(biāo)系相對于參考坐標(biāo)系兩個方向的傾斜角分別為α、β，即繞X軸旋轉(zhuǎn)的角度為α，繞Y軸旋轉(zhuǎn)的角度為β，此角度數(shù)值由傾角傳感器測量獲得。

將Pz1、Pz2、Pz3、Pz4分別代入公式（6）中，而Pmax取Pz1～Pz4中的最大值，通過計算可得出對應(yīng)序號支腿的所需轉(zhuǎn)動圈數(shù)。

接通電源后，通過系統(tǒng)控制器實時檢測、軟件算法分析計算，將以下數(shù)據(jù)實時顯示在調(diào)平指示板的屏幕上（圖4）。

（1）支腿編號。

（2）載車雙向傾角。

（3）載車達(dá)到水平時支腿手輪所需轉(zhuǎn)動的理論圈數(shù)。

（4）X-Y圖像的十字光標(biāo)位置。

（5）誤差光圈。

（6）載車狀態(tài)指標(biāo)。

觀察員觀測調(diào)平顯示界面的各參數(shù)及十字光標(biāo)位置。高亮顯示的十字光標(biāo)，代表載車傾斜方向與傾斜程度，可直觀理解為一顆“玻璃球”放置在斜面上。操作人員根據(jù)實時顯示狀態(tài)及數(shù)據(jù)，針對性對各編號對應(yīng)支腿進(jìn)行升高操作，采用前面所述的“追趕法”先調(diào)節(jié)X軸至水平狀態(tài)，然后再對Y軸進(jìn)行調(diào)平，直至X、Y軸均達(dá)到水平。最后，整車調(diào)平結(jié)束。

3 主要性能指標(biāo)

（1）調(diào)平精度：±10′以內(nèi)。

（2）測量范圍：±5°。

（3）工作時間：3 min。

（4）支腿行程：0～300 mm。

（5）整套額定承載：60 t。

（6）供電電壓：24±10% VDC。

（7）工作溫度：-40～55 ℃。

（8）配備人員：3～4人。

4 調(diào)平系統(tǒng)特點

（1）展開速度快，接通電源，解鎖支腿即可。

（2）操作易上手，對人員技術(shù)水平要求低。

（3）調(diào)平精度適中，可滿足擴展類方艙載車的基本需求。

（4）價格低，富有市場競爭力。

5 調(diào)平操作流程

5.1 調(diào)平前準(zhǔn)備工作

（1）將車輛停放在可展開的平坦路面，盡量避免坑洼路面。

（2）將墊木置于調(diào)平支腿的正下方，擺放平穩(wěn)（圖5）。

（3）解鎖支腿鎖定機構(gòu)，通過轉(zhuǎn)動搖把，使四部支腿均伸出，直至可靠接觸在墊木上，避免出現(xiàn)“虛腿”現(xiàn)象（圖6）。

5.2 操作流程

（1）接通電源，調(diào)平指示箱的屏幕界面正常顯示。

（2）觀察手觀測顯示屏界面所示十字光標(biāo)位置，并讀取各編號支腿對應(yīng)的實時數(shù)據(jù)。

（3）操作手按照界面各支腿編號的對應(yīng)數(shù)據(jù)，利用調(diào)平支腿的配套搖把，按照箭頭方向勻速轉(zhuǎn)動相應(yīng)圈數(shù)。

（4）觀察手觀測十字光標(biāo)，直至光標(biāo)進(jìn)入誤差限定光圈，狀態(tài)指示位置顯示“水平”。

（5）此時載車已達(dá)到水平狀態(tài)，調(diào)平結(jié)束。

6 實例驗證

在某試驗方艙、載車項目中，對該套初級調(diào)平系統(tǒng)進(jìn)行實例驗證。在不同場地條件下，經(jīng)過多次反復(fù)調(diào)平測試，載車能夠快速達(dá)到水平狀態(tài)。圖7為整車達(dá)到水平狀態(tài)后的調(diào)平系統(tǒng)的顯示界面。

7 結(jié)束語

本研究針對某擴展式試驗方艙、載車調(diào)平狀態(tài)的實際精度及展開機構(gòu)工作狀態(tài)的需求，進(jìn)行系統(tǒng)性的方案論證。對該方案進(jìn)行模擬計算分析及經(jīng)濟性對比，確定該手動初級調(diào)平系統(tǒng)滿足當(dāng)前項目的基礎(chǔ)條件。最后經(jīng)過系統(tǒng)實物上裝反復(fù)調(diào)試，調(diào)平結(jié)果數(shù)據(jù)符合。

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