一种初级调平系统在扩展式方舱载车上的设计与应用

李晓伟 何治斌 刘敏 杨凯

[摘    要 ]文章为某扩展式方舱、载车项目而研究的一种满足载车调平的手动调平系统，该系统可以满足方舱、载车展开工作状态下的初级调平需求，具有操作便捷、可靠性高、维修简单、性价比高等特点。

[关键词]扩展式方舱;载车;调平系统

[中图分类号]TN959.4 [文献标志码]A [文章编号]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

某扩展式方舱、载车作为为地面装备及人员提供集中、适宜工作环境的机动性载体，在方舱展开工作状态前，需要对整车进行初级调平，才能消除路面凹凸不平或坡度等因素对展开机构运动的影响，确保扩展过程运行顺畅。然而传统的“调平支腿+水泡”的调平方式，虽然价格便宜，但是操作流程粗糙、精度差，更加依赖于操作人员的技术水平;而载车自动调平系统的机构复杂、精度要求过高、调平时間长且价格昂贵，在某些对整车水平精度要求不高且预算有限的载车项目中并不适用。

为了满足上述技术要求及项目特点，开发一套载车初级调平、手动操作的调平系统，经过相关的理论分析、设计计算和实例验证，该调平系统满足载车技术指标要求，具有良好的推广价值和市场前景。

1 调平系统方案探讨

由于路面、自身载重分布等因素影响，整车进入展开工作状态前，一般车身均不在水平状态。为了满足装备工作条件需要，需要对整车进行初级调平。对于扩展式方舱、载车来说，初级调平对精度的要求不高，只需要满足工作状态需要，消除工作场地的路面凹凸不平或坡度等因素对展开机构运动过程的影响，所开发系统对调平精度要求控制在10′以内，需可靠性高、撤收便捷。而当前市面所用的车载自动调平系统精度高，价格相当昂贵，对预算有限的载车项目来说，并不是最佳选择。本方案采用的手动调平系统，通过多参数智能显示指导、人工调节支腿升缩量方法实现载车快速调平。

2 组成及工作原理

2.1 手动调平系统的组成

手动调平系统是由4套调平支腿、1套双轴倾角传感器、1个调平指示箱等部分组成（图1）。调平指示箱内部设有调平控制器、显示屏、供电开关、复位按钮、保险等。

2.2 工作原理

将倾角传感器尽量布设在载车底盘的几何中心位置（图2），用以检测载车在X、Y两个方向的倾斜角，其中FB为前后水平角，LR为左右水平角，各对应位置的支腿编号为①、②、③、④。如图3所示，OXYZ为载车处于水平状态时的坐标系，称之为参考坐标系，坐标系中心点为载车几何中心，坐标系保持水平。OX1Y1Z1为载车未调平前的实时坐标系，该坐标系随载车调平过程而转动，坐标系中心点与OXYZ中心点始终保持重合，称该坐标系为动坐标系。动坐标系相对于参考坐标系两个方向的倾斜角分别为α、β，即绕X轴旋转的角度为α，绕Y轴旋转的角度为β，此角度数值由倾角传感器测量获得。

将Pz1、Pz2、Pz3、Pz4分别代入公式（6）中，而Pmax取Pz1～Pz4中的最大值，通过计算可得出对应序号支腿的所需转动圈数。

接通电源后，通过系统控制器实时检测、软件算法分析计算，将以下数据实时显示在调平指示板的屏幕上（图4）。

（1）支腿编号。

（2）载车双向倾角。

（3）载车达到水平时支腿手轮所需转动的理论圈数。

（4）X-Y图像的十字光标位置。

（5）误差光圈。

（6）载车状态指标。

观察员观测调平显示界面的各参数及十字光标位置。高亮显示的十字光标，代表载车倾斜方向与倾斜程度，可直观理解为一颗“玻璃球”放置在斜面上。操作人员根据实时显示状态及数据，针对性对各编号对应支腿进行升高操作，采用前面所述的“追赶法”先调节X轴至水平状态，然后再对Y轴进行调平，直至X、Y轴均达到水平。最后，整车调平结束。

3 主要性能指标

（1）调平精度：±10′以内。

（2）测量范围：±5°。

（3）工作时间：3 min。

（4）支腿行程：0～300 mm。

（5）整套额定承载：60 t。

（6）供电电压：24±10% VDC。

（7）工作温度：-40～55 ℃。

（8）配备人员：3～4人。

4 调平系统特点

（1）展开速度快，接通电源，解锁支腿即可。

（2）操作易上手，对人员技术水平要求低。

（3）调平精度适中，可满足扩展类方舱载车的基本需求。

（4）价格低，富有市场竞争力。

5 调平操作流程

5.1 调平前准备工作

（1）将车辆停放在可展开的平坦路面，尽量避免坑洼路面。

（2）将垫木置于调平支腿的正下方，摆放平稳（图5）。

（3）解锁支腿锁定机构，通过转动摇把，使四部支腿均伸出，直至可靠接触在垫木上，避免出现“虚腿”现象（图6）。

5.2 操作流程

（1）接通电源，调平指示箱的屏幕界面正常显示。

（2）观察手观测显示屏界面所示十字光标位置，并读取各编号支腿对应的实时数据。

（3）操作手按照界面各支腿编号的对应数据，利用调平支腿的配套摇把，按照箭头方向匀速转动相应圈数。

（4）观察手观测十字光标，直至光标进入误差限定光圈，状态指示位置显示“水平”。

（5）此时载车已达到水平状态，调平结束。

6 实例验证

在某试验方舱、载车项目中，对该套初级调平系统进行实例验证。在不同场地条件下，经过多次反复调平测试，载车能够快速达到水平状态。图7为整车达到水平状态后的调平系统的显示界面。

7 结束语

本研究针对某扩展式试验方舱、载车调平状态的实际精度及展开机构工作状态的需求，进行系统性的方案论证。对该方案进行模拟计算分析及经济性对比，确定该手动初级调平系统满足当前项目的基础条件。最后经过系统实物上装反复调试，调平结果数据符合。

参考文献

[1] 赵静一.自行式液压平板车四点支撑“面追逐式”调平策略的研究与应用[J].机床与液压，2015，43（15）：57-60.

[2] 郑杨.自动调平系统在车辆底盘上的使用[J].科技博览，2012，26（3）：289.