專用汽車自動調平支承裝置的結構與分類

杭州恒宏機械有限公司 張繼剛 王國忠 紹益龍

無論是載有高水平度要求的精密儀器車輛，還是一般水平度要求的應急移動通訊車、應急電源車、臨時指揮車、流動醫療急救車或其他帶斗載人舉高作業車等，都必須配備穩定可靠的調平地面支撐，以保證車身在作業過程中釋放輪胎并使車身保持穩定可靠的水平狀態。對于帶斗載人舉高作業車來說，在舉升高度或幅度較大的極限工況下作業時，整車的水平度、穩定性都是不容忽視的安全因素，而且為了增加其作業穩定性、可靠性和平穩性，還需布置支腿方位，盡管支腿的形式多種多樣，但大都是沿用手動調平方式，分別調整各支腿的高低，根據水平儀目測整車的水平度。這種調平方法時間長、精度差、且不易控制，在操作不妥時，還會出現支腿到達極限行程，而整車仍未符合調平要求的情況，這樣就必須進行二次調平，調平時間則會更長。隨著國內外特種車輛的日益增加，手動調平方式與快速滿足水平度調節要求不相適應，而一種具有觸屏控制（按鍵控制、遙控控制）的電動千斤頂，并兼有微調功能的車輛自動調平支承裝置已由杭州恒宏機械有限公司研制成功。為此，本文將對這種專用汽車自動調平支承裝置的結構與分類進行介紹，并簡略分析其行業現狀與市場前景。

專用汽車自動調平支承裝置的分類形式

專用汽車自動調平支承裝置按支腿形式分類可分為轉角腿及直伸腿兩類（見圖1），轉角腿主要考慮車輛行駛過程中的通過性；按負載分類可分為2 t、4 t、6 t、8 t、12 t五個規格，除了12 t使用伺服電機外，其余所有規格均使用直流12/24V有刷電機；按調平精度分類可分為高精度（精度在0.01°以上），中等精度（精度在0.01°～0.09°），低精度（精度在0.1°～0.5°）；按使用功能分類，可分為靜、動態調平兩大類。

自動調平支承裝置的組成及工作方式

自動調平支承裝置系統由人機界面、控制系統、執行機構三大部分組成，如圖2所示。

1.調平支腿系統總體構架

系統總體構架分為四個主要部分，如圖3所示。調平支腿系統主要由電動千斤頂及調平執行機構組成，下位機控制系統主要由單片機系統構成，液晶屏服務系統主要由嵌入式系統和觸摸液晶屏組成，遙控器無線系統主要由無線收發模塊和指令系統組成。

2.支腿機械傳動

支腿機械傳動由動力系統、減速系統、頂升系統、轉角系統、信號傳輸系統和垂直定位系統六部分組成。

（1）動力系統：由DC12V或DC24V直流有刷（無刷）電機承擔（電機功率根據頂升負載不同而有所不同）。動力系統主要負責系統動力的供給，考慮到產品的工作、使用特點，系統采用DC12V或DC24V的直流有刷電機，根據產品使用功能、精度要求、使用場所、額定頂升載荷的不同，也可使用直流無刷電機、伺服電機。

（2）減速系統：通過齒輪箱減速，使系統轉速由電機輸出的較高轉速減至設計要求的較低轉速，同時傳遞增大了的扭矩。減速系統的主要任務是把電機輸出的較高轉速降低至適宜于系統運動要求的低轉速，同時逐級傳遞并放大系統的扭矩，使各項參數符合系統設計要求的數值，以保證系統處于正常、平穩的工作狀態。

（3）頂升系統：由減速系統輸出軸帶動絲桿副運動，絲桿副使系統的旋轉運動變成直線運動，達到頂升需要的運動形式。頂升系統的主要工作是把動力系統經過減速系統后的低轉速、大扭矩的工況轉化成上下的舉升運動，以達到系統要求的運動工況；考慮到系統使用的是有限的車載電源，因此在這里撇開了傳統的磨擦傳動副，而使用了高效率的滾動傳動副，以提高效率，降低能源消耗。

（4）轉角系統：根據設計需要，使支腿在一定的位置通過特定的裝置，使支腿轉角，以達到預定的運動需要。由于車架離地高度有限，因此系統在不工作時支腿應收起并緊貼在車架下面，以保證支腿與地面保持一定的距離。

（5）信號傳輸系統：根據電子控制的需要，在一些特定的位置設置電信號傳送裝置，以告知控制系統支腿的運動狀況。如在支腿運動到極端位置時，設置了位置信號，以配合電氣控制系統正確判斷支腿的工作狀態及工作進程，防止系統的誤動作。

（6）垂直定位系統：轉角腿垂直定位系統的設置，可保證系統工作的穩定性和可靠性，以避免橫向受力對系統平衡的破壞。為保證系統在正常工作時支腿的垂直、穩定、可靠，避免支腿工作過程中向同一方向傾倒而發生危險，因此在機構中須設置垂直定位裝置，當系統在垂直方向受力后，支腿會自動鎖定垂直方向，以避免任一方向橫向力的施加而使系統失衡。一旦系統退出工作狀態，鎖定則自行解除。

3.電子控制系統

電子控制系統分為四部分：下位機、液晶屏控制、遙控器和遠程通訊系統。

（1）下位機：下位機主要負責四個支腿電壓電流信息的采集、支腿位置狀態的采集和支腿接觸器的繼電器控制，由Atmega64單片機總體負責下位機的運行，下位機軟件流程如圖4所示。

（2）液晶屏控制：提供四個支腿狀態信息的顯示和四個支腿動作的控制，以Atmel ARM9為處理核心，提供自動控制和手動控制兩種方式。液晶屏的軟件編程基于WINCE操作系統，采用EVC編程工具進行。液晶屏EVC軟件流程如圖5所示。

（3）遙控器：提供手動控制按鈕，即支腿上行、支腿下行、停止等功能按鈕。遙控器選用聲表面波模塊進行無線數據傳輸，并利用PT2262和PT2272實現對按鍵的編碼解碼。接收模塊采用高性能的超外差接收芯片，外加低噪聲前置高頻放大電路和窄帶陶瓷濾波器，本振采用聲表面諧振器，使其性能全面超越目前市面上所有的調幅接收模塊。具有極高的接收靈敏度和極強的抗干擾能力（已廣泛應用于要求較高的工業控制場合）高頻可以分別工作在315 M和433.92 M，具有良好的電磁兼容性，很容易通過FCC、CE國際認證。

（4）遠程通訊系統：如圖6為遠程通訊結構圖，7英寸液晶屏控制部分與下位機通過RS485通信，與MCU接口板通過RS232通信，主要負責下位機參數采集、下位機控制、遙控器命令轉發和系統維護等。

行業現狀與市場前景

目前，從行業特點及市場情況來看，精度要求較高的專用汽車自動調平支承裝置只在軍工行業需求較大，且現在的情況基本上是自產自銷，成本奇高；而在要求調平精度不高的低端市場，只需求低精度的專用汽車自動調平支承裝置，比如房車行業、民用特種車行業等，且數量龐大，但基本上是靠進口或手動裝置，效率低、成本高。隨著專用汽車行業持續多樣化發展，專用汽車自動調平支承裝置的應用領域將會越來越廣，前景可觀。

目前國內已有多家企業生產專用汽車自動調平支承裝置，他們大多采用的是電流采樣方式調平，其調平精度及穩定性方面還需要進一步的提升。杭州恒宏機械有限公司是國內一家長期專注于電（手）動千斤頂的研發與制造的企業，其產品在歐美等國家和地區已有一定的市場份額。該公司已開發研制出具有完全自主知識產權的專用汽車自動調平支承裝置，其產品特點是可利用多個電動千斤頂協同工作，實現特種車輛的手動或自動平衡狀態調整，集電動千斤頂、單片機技術、嵌入式系統、WINCE、無線通信技術等高新技術于一身，實現對特種車輛的自動或手動水平調節。該套系統具有安全可靠、結構合理、工藝嚴謹、操作便捷等優點，應用前景廣泛。