礦用履帶式勘查車輛行駛平順性試驗(yàn)研究

閆永

（棗莊科技職業(yè)學(xué)院，山東滕州277500）

0 引言

履帶式勘查車是煤礦安全生產(chǎn)中不可或缺的設(shè)備，它的主要功用分為三個方面［1］：1）當(dāng)煤礦井下發(fā)生安全事故時，可以搭載探測設(shè)備、數(shù)據(jù)采集設(shè)備和通信設(shè)備，利用車輛較強(qiáng)的通過性能在遠(yuǎn)程遙控的情況下到達(dá)現(xiàn)場實(shí)施或輔助救援工作；2）對危險巷道進(jìn)行開采時，搭載常規(guī)勘查設(shè)備替代人為現(xiàn)場勘測，作為自動化勘測平臺使用；3）底盤頂部位可以更換成運(yùn)輸平臺，在煤礦日常生產(chǎn)中，利用較大的負(fù)載能力輔助搬運(yùn)設(shè)備。

履帶勘查車的行駛平順性是它最重要的性能指標(biāo)之一，通常車輛中行駛平順性是指駕駛?cè)藛T的舒適度，評價標(biāo)準(zhǔn)是質(zhì)心加速度的大?。?］，在本文中研究的是無人駕駛的遠(yuǎn)程操控車輛，所以將行駛平順性看作評價車載設(shè)備工作性能的指標(biāo)。

1 試驗(yàn)?zāi)康募胺椒?/h2>

1）試驗(yàn)?zāi)康模涸囼?yàn)分析履帶底盤的行駛平順性。車輛的行駛平順性是衡量車輛性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)，同時底盤行駛平順性的優(yōu)劣對車載儀器的工作性能有很大的影響。

2）試驗(yàn)方法：對于履帶底盤行駛平順性試驗(yàn)，因?yàn)闀簳r還沒有一個標(biāo)準(zhǔn)的評價履帶車輛行駛平順性的試驗(yàn)方案，所以本試驗(yàn)方案中借鑒輪式車輛的測量方法，讓履帶底盤以不同的速度通過高100mm的臺階式障礙物，通過測量其不同位置的加速度來分析評估履帶底盤的行駛平順性。

2 試驗(yàn)方案

為試驗(yàn)所搭建的試驗(yàn)臺主要由信息采集和分析系統(tǒng)、試驗(yàn)樣機(jī)以及障礙物3個部分組成。

本試驗(yàn)的測試系統(tǒng)框圖如圖1所示，它包括加速度傳感器、電荷放大器、數(shù)據(jù)采集分析軟件，圖2是車輛動態(tài)測試試驗(yàn)臺。

3 測點(diǎn)布置

對車輛行駛平順性的測量主要是質(zhì)心位置的豎向加速度與車輛尾部的豎向加速度［3］，如圖3所示，根據(jù)質(zhì)心位置以及車輛尾部的豎向加速度來評估車輛的行駛平順性。

圖1 測試系統(tǒng)框圖

圖2 試驗(yàn)臺

圖3 行駛平順性測點(diǎn)

4 試驗(yàn)結(jié)果

在平順的路面上讓履帶底盤分別以2.5 km/h，5 km/h，7.5 km/h的速度勻速通過100 mm高度的木塊，對兩個測量點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集處理。圖4是車輛行駛速度為2.5 km/h時測點(diǎn)一和測點(diǎn)二的測量結(jié)果，圖5為車輛行駛速度為5 km/h時測點(diǎn)一和測點(diǎn)二的測量結(jié)果，圖6為車輛行駛速度為7.5 km/h時測點(diǎn)一和測點(diǎn)二的測量結(jié)果。

圖4 速度2.5 km/h時測量界面

圖5 速度5 km/h時測量界面

圖6 速度7.5 km/h時測量界面

5 結(jié)果分析及結(jié)論

對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析統(tǒng)計，表1和表2分別為車輛質(zhì)心位置和車輛尾部測量點(diǎn)的極值數(shù)據(jù)，排除誤差數(shù)據(jù)，當(dāng)車輛行駛速度為2.5 km/h時，質(zhì)心位置和車輛尾部的最大加速度分別為18.6 m/s2和23.5 m/s2。圖7和圖8是測量極值的變化趨勢，從中可以發(fā)現(xiàn)隨著車輛行駛速度的增加，車輛在通過木塊時候的最大加速度逐漸增大，這說明車輛在通過木塊的過程中行駛速度越大越不穩(wěn)定［4］，出現(xiàn)顛簸感越強(qiáng)，對車身設(shè)備的影響越大。

表1 質(zhì)心位置極值數(shù)據(jù)

表2 車輛尾部極值數(shù)據(jù)

圖7 質(zhì)心位置極值變化趨勢

圖8 車輛尾部極值變化趨勢

質(zhì)心位置相對于車輛尾部的極值加速度較小，這一點(diǎn)也可以反映質(zhì)心位置的穩(wěn)定性優(yōu)于車輛尾部，車輛尾部的最大速度明顯大于質(zhì)心位置，說明尾部行程較大，加速時間較長。

通過試驗(yàn)極值數(shù)據(jù)可以初步確定車輛的行駛平順性較差，且較大的速度變化引起的振動會影響到車載設(shè)備工作的可靠性［5］。

［1］ 王忠民，劉軍，竇智.礦難救援機(jī)器人的研究應(yīng)用現(xiàn)狀與開發(fā)［J］.煤礦機(jī)械，2007，28（11）：6-8.

［2］ 王宵峰.汽車底盤設(shè)計［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2005.

［3］ 曹為，葛世榮，黃俊軍.煤礦救災(zāi)機(jī)器人環(huán)境探測多參數(shù)傳感器設(shè)計［J］.煤礦機(jī)械，2008，29（3）：26-28.

［4］ 朱志豪，華順剛，張麗娜，等.履帶車輛行駛平順性仿真及試驗(yàn)［J］.光電技術(shù)應(yīng)用，2010，25（2）：71-74.

［5］ 莫海軍，朱文堅.履帶式移動機(jī)器人越障穩(wěn)定性分析［J］.機(jī)械科學(xué)與技術(shù)，2007，26（1）：65-67.