本发明涉及行走装置领域，具体是指一种轨距和轮压自适应的防啃轨行走装置。
背景技术：
目前在双轨或双梁上运行的小车的主、从动车轮的转动轴线和小车架之间的相对位置固定，存在车轮和齿轮等零件的制造误差、装配误差、磨损差等。若小车由两台电机分别驱动两边主动轮，采用电气控制线路来保持两个电机转速恒定关系，则成本较高，且由于电气控制响应时差、电机的转差等，两边主动轮的运转无法完全同步。若小车由单台电机驱动，需带动长传动轴驱动两边主动轮，较低刚度的长传动轴也会造成主动轮转差。上述制造误差、装配误差、磨损差、转差等造成小车行走容易走偏，出现啃轨现象。
现有小车多数采用刚性四支点式的结构，要求四个支点的车轮踏面在同一平面上。而小车、轨道的制造误差、安装误差等因素将导致四个车轮踏面不完全在同一平面上。此时一个车轮的轮压过小甚至为零，而另外三个车轮的轮压过大，出现“三条腿”现象。小车“三条腿”运行时驱动能力下降、容易打滑、走偏，造成啃轨现象。
此外，轨道的中心距和直线度等尺寸精度随温度、运行状态等动态变化，轨道的热胀冷缩和在外载荷作用下的变形将导致轨距变化、双轨不在同一水平面上，也会造成“三条腿”和啃轨现象。经常性长时间的啃轨会对轨道、车轮、电机等相关设备造成很大的损坏，影响小车安全平稳运行，甚至导致重大安全事故发生。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种轨距和轮压自适应的防啃轨行走装置，实现消除行走装置脱轨的安全隐患，提高行走装置运行的可靠性和稳定性。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种轨距和轮压自适应的防啃轨行走装置，包括相互平行设置的第一轨道和第二轨道，以及设置于所述第一轨道上的主动小车和设置于第二轨道上的从动小车；所述主动小车与从动小车之间还设置有两个带滑槽横梁，所述带滑槽横梁上还设置有电葫芦；
所述主动小车通过第一承重轮悬挂在第一轨道上，所述从动小车通过第二承重轮悬挂在第二轨道上；所述主动小车通过第一螺栓组与带滑槽横梁上的孔槽固定连接，所述从动小车通过双头螺柱组与带滑槽横梁上的滑槽活动连接；所述电葫芦通过第二螺栓组固定在滑架上，所述滑架连接有t型螺栓组，并通过t形螺栓组与所述带滑槽横梁的滑槽滑动连接；所述主动小车连接有驱动电机，所述主动小车通过带滑槽横梁带动所述从动小车沿第一轨道及第二轨道的长度方向同步移动，从而带动所述电葫芦同步移动。
在一较佳的实施例中，所述主动小车包括第一左车架、第一右车架、第三螺栓组、第四螺栓组、驱动电机、齿轮传动箱、第一承重轮、第一轨侧平衡轮组及第一轨底平衡轮组；所述第一左车架及第一右车架之间通过限定车架间距的第三螺栓组和用于车架之间连接的第四螺栓组连接；所述驱动电机以及传动齿轮箱也通过螺栓组连接与主动车架上；两个所述的第一承重轮分别通过轴承和轴支撑在第一左车架及第一右车架上；第一轨侧平衡轮组通过第一支撑架、第五螺栓组连接在第一左车架及第一右车架上；第一轨底平衡轮组通过平衡轮底座和第六螺栓组连接在第一左车架及第一右车架上。
在一较佳的实施例中，所述从动小车包括第二左车架、第二右车架、第七螺栓组、第八螺栓组、第二承重轮、第二轨侧平衡轮组、第二轨底平衡轮组；第二左车架、第二右车架通过限定车架间距的第七螺栓组和用于车架连接的第八螺栓组；两个所述的第二承重轮分别通过轴承和轴支撑在第二左车架、第二右车架上；第二轨侧平衡轮组通过第二支撑架、第九螺栓组连接在第二左车架、第二右车架上；第二轨底平衡轮组通过第二平衡轮底座和第十螺栓组连接在第二左车架、第二右车架上。
在一较佳的实施例中，所述第一轨侧平衡轮组包括四个第一轨侧平衡轮，所述第二轨侧平衡轮组包括四个第二轨侧平衡轮；所述第一轨底平衡轮组包括两个第一轨底平衡轮，所述第二轨底平衡轮组包括两个第二轨底平衡轮。
在一较佳的实施例中，所述第一轨侧平衡轮与第二轨侧平衡轮的结构一致；所述第一轨侧平衡轮包括第一支撑架、第一平衡轮底座、第一平衡轮限位调节螺栓、第一平衡轮支架、第一平衡轮、第一导杆螺栓组、第一压紧弹簧；第一平衡轮底座通过第一导杆螺栓组连接在第一支撑架上；第一导杆螺栓组依次穿过第一平衡轮底座、第一支撑架、第一压紧弹簧、第一平衡轮支架，将第一压紧弹簧、第一平衡轮支架与第一导杆螺栓组连接起来；第一压紧弹簧通过第一平衡轮支架将第一平衡轮压紧在第一轨道侧面；第一平衡轮限位调节螺栓通过固定在第一平衡轮底座中间的螺母限制第一平衡轮支架沿导杆退回的位置，从而限制主动小车及从动小车沿垂直第一轨道及第二轨道侧面方向的最大偏移距离。
在一较佳的实施例中，所述第一轨底平衡轮与第二轨底平衡轮的结构一致；所述第二轨底平衡轮包括第二平衡轮底座、第二平衡轮限位调节螺栓、第二平衡轮支架、第二平衡轮、第二压紧弹簧、第二导杆螺栓组、第二平衡轮底座固定第十螺栓组；第二平衡轮底座通过底座固定第十螺栓组连接在第二左车架及第二右车架上；第二导杆螺栓组通过固定在第二平衡轮底座上的螺母与第二平衡轮底座连接起来；第二导杆螺栓组依次穿过第二平衡轮底座、第二左车架及第二右车架、第二压紧弹簧、第二平衡轮支架，将第二压紧弹簧、第二平衡轮支架与第二导杆螺栓组连接起来；第二压紧弹簧通过第二平衡轮支架将第二平衡轮压紧在第二轨道底面；第二平衡轮限位调节螺栓通过固定在第二平衡轮底座中间的螺母限制第二平衡轮支架沿导杆退回的位置，从而限制从动小车沿垂直第二轨道底面方向的最大跳动距离。
在一较佳的实施例中，所述第一承重轮分别包括第一左侧承重轮及第一右侧承重轮；所述第二承重轮包括第二左侧承重轮及第二右侧承重轮；所述第一左侧承重轮、第二左侧承重轮及第二右侧承重轮具体为从动轮，所述第一右侧承重轮连接所述驱动电机，所述第一右侧承重轮具体为驱动轮；驱动电机将动力传递到驱动轮，从而带动从动轮沿第一轨道及第二轨道移动。
在一较佳的实施例中，用l轨代表第一轨道与第二轨道之间的轨距，用l轴代表第一左侧承重轮与第一右侧承重轮之间的轴距，用l轮代表两个同侧的第一轨侧平衡轮之间的轴距，用l驱代表驱动轮的驱动力f驱与从动轮上的摩擦力f5之间的距离，l从是另外两个从动轮所受摩擦力f6和f7之间的距离；第一轨道对驱动轮的作用力为驱动力f驱，方向与行走装置移动方向相同；第二轨道对从动轮的滚动摩擦力为阻力，标记为f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7(这里不考虑轨底平衡轮上的受力)；驱动轮上的f驱与从动轮上的摩擦阻力将产生一个围绕移动装置中心o的偏转力矩，使主动小车和从动小车在第一轨道及第二轨道两侧各有一个轨侧平衡轮与导轨侧面压紧，产生轨侧压力fn1、fn2、fn3和fn4；轨侧压力将产生一个力矩与前述偏转力矩平衡；力和力矩平衡方程为
f驱＝f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7(1)；
fn1 fn3＝fn2 fn4(2)；
(f驱 f5)l驱 (f6–f7)l从 (f3 f4–f1–f2)l轨＝(fn1 fn2 fn3 fn4)l轮(3)；
轨道宽度相对轨距可以忽略不计，因此令l驱＝l从＝l轨；将(1)式和(2)式代入(3)式得
(f3 f4 f5 f6)l轨＝(fn1 fn3)l轮(4)；
令主动轮和从动轮的滚动摩擦系数均为f滚，fn1＝fn2＝fn3＝fn4＝fn；则f3 f4＝(fn3 fn4)f滚＝2fnf滚，f5 f6＝f重f滚，其中f重为从动小车承重轮所承受的总重量；将上述各式代入(4)式得
fn＝f重f滚l轨/(2l轮–2f滚l轨)(5)；
l轮＝[f重/(2fn) 1]f滚l轨(6)；
(5)式给出了轨侧压力fn与f滚、l轮、l轨、f重的关系；在其它参数一定的情况下，滚动摩擦系数f滚越小，轨侧压力fn越小；平衡轮轴距l轮越大，轨侧压力fn越小；轨距l轨越小，轨侧压力fn越小；从动小车承重轮所承受的总重量f重越小，轨侧压力fn越小。(6)式给出了轨侧平衡轮轴距相对轨距的设定方法：首先根据轨道材料的极限应力确定轨侧压力fn的极限值f侧限，然后将f侧限代入(6)式计算轨侧平衡轮轴距的下限，最后根据下限值选择合适的轨侧平衡轮轴距。
在一较佳的实施例中，所述带滑槽横梁上设置有第一孔槽、第二孔槽以及滑槽；所述主动小车通过第一螺栓组与第一孔槽及第二孔槽固定连接；所述双头螺柱组的双头螺柱的无螺纹部分的长度大于连接处车架与带滑槽横梁的厚度之和；当第一轨道与第二轨道之间的距离发生变化，从动小车与双头螺柱组沿滑槽滑动，从而适应不同的轨距；记o为主动小车的重心，fg是主动小车的重力，f承1和f承2是第一轨道分别对第一左侧承重轮及第一右侧承重轮的正压力，fn5和fn6是第一轨道分别对第一轨底平衡轮前轮及后轮的正压力，f梁1和f梁2是横梁对主动小车车架向下的拉力；力和力矩的平衡方程为：
f承1 f承2＝fg fn5 fn6 f梁1 f梁2(7)；
(f承1–f承2)l轴＝(fn5–fn6)l轮 (f梁1–f梁2)l梁(8)；
当f梁1＝f梁2时，f承1＝f承2，承重轮受力均衡，轨道对轨底平衡轮的正压力fn5和fn6忽略不计；当横梁上受力不均衡，如f梁1远远大于f梁2时，主动小车将受到一个绕重心o的逆时针翻转力矩；令f梁2＝0，fn5＝0，则
(f承1–f承2)l轴＝f梁1l梁–fn6l轮(9)；
由上式可得，当f梁1l梁–fn6l轮＝0，fn6＝f梁1l梁/l轮时，f承1–f承2＝0，即承重轮受力仍保持均衡；(9)式表明，当横梁上受力不均衡时，轨底平衡轮有助于减少承重轮受力的不均衡程度。
在一较佳的实施例中，小车车体方向与轨道方向之间发生偏斜；轨侧平衡轮在限位调节螺栓的限制下达到最大退回距离b时，偏斜角为最大偏斜角α；设轨侧平衡轮的直径为d1，第一承重轮及第二承重轮的直径均为d2，同侧前后平衡轮的轴距为l轮，承重轮的轴距为l轴，轨道的宽度为w，轨道壁厚为s；则
2b d1 s–(d1 s)/cosα＝l轮tanα(10)；
从(10)式可以看出，最大退回距离b越大，最大偏斜角α就越大；当b确定后，最大偏斜角α也就确定下来；此时不发生啃轨的条件是轨道边缘在轨道平面上的投影直线ef和gh不与承重轮在轨道平面上投影的外接矩形abcd的边ab和dc相交，即
bc≥(l轴 d2)tanα w/cosα(11)；
令bc＝w c，其中c为小车在轨道上安装好后，承重轮边缘与轨道边缘应该保留的间隙值；则
c≥(l轴 d2)tanα–w w/cosα(12)；
承重轮边缘与轨道边缘之间的间隙c通过车架间距限定螺栓组和车架连接螺栓组调节，退回距离b通过平衡轮限位调节螺栓调节；根据(10)式和(12)式，若给出间隙值c，则可算出不发生啃轨的最大偏斜角α和轨侧平衡轮的最大退回距离b；若给出轨侧平衡轮的最大退回距离b，则可算出不发生啃轨的最大偏斜角α和最小间隙值c；
调节所述间隙c也就是调节第一左车架及第一右车架之间的间距以及第二左车架及第二右车架之间的间距；第一左车架及第一右车架的间距调节方法与第二左车架及第二右车架的间距调节方法相同；其调节方法是拧紧第四螺栓组使第一左车架及第一右车架之间的最大间距减小，或者拧松第四螺栓组使第一左车架及第一右车架之间的最大间距增大；当第一左车架及第一右车架的最大间距达到设定值时，拧紧第三螺栓组，使间距保持设定值；为了使轨底平衡轮和横梁适应车架间距的调整，第一左车架及第一右车架和带滑槽横梁上均有设置通槽；调节第一左车架及第一右车架间距还能使小车适应不同型号或者宽度的轨道。
相较于现有技术，本发明的技术方案具备以下有益效果：
(1)能够自动适应轨距偏差，对轨道高差有一定适应性。本发明从动小车与横梁活动连接，在轨距方向有较大活动范围，在垂直轨道平面方向有一定活动范围，因而能够自动适应轨距偏差，对轨道高差有一定适应性。
(2)能够适应横梁受力不均衡造成的承重轮轮压变化，避免“三条腿”现象。本发明轨底平衡轮能够平衡横梁上的不均衡受力，减少承重轮受力不均衡程度，自动平衡承重轮轮压。同时，轨底平衡轮也能够弥补承重轮轮压的减少，避免“三条腿”现象。
(3)本发明采用单侧驱动，结构简单，成本较低，能够保持左右小车同步运行，防止走偏、啃轨。本发明还给出了单侧驱动时轨侧压力与轨距、平衡轮轴距、滚动摩擦系数、承重轮所承受重量的关系，轨侧平衡轮轴距相对轨距的设定方法。
(4)本发明通过承重轮、轨侧平衡轮、轨底平衡轮，组成抱轨系统，可有效防止啃轨和脱轨现象发生，并给出了防啃轨的轨侧平衡轮最大退回距离、承重轮与轨道边缘间隙的设置方法。
(5)本发明能够调节小车侧板间距，适应不同型号或宽度的轨道；且通过车架连接螺栓组和车架间距限定螺栓组，不拆卸小车侧板就可调节小车侧板间距。而现有的轨道小车的两侧板大多是通过中间加减垫片和套筒来调整间距，每一次调节都需要把两侧侧板拆卸下来，十分麻烦和费力，且受限于垫片的厚度和套筒的宽度，调节精度低。
(6)本发明的电葫芦能够在滑轨上做横向运动，还可以在小车的带动下做纵向运动，因而具有较大的工作范围。
(7)本发明采用单侧驱动，且左右小车的车轮之间没有直接连接，能够适应轨距较大的情况。传统双梁轨道小车在左右轨道上的车轮通过轴等传动装置连接，而传动装置难以实现长间距传动，限制了双梁间距。
附图说明
图1为本发明优选实施例中轨距和轮压自适应的防啃轨行走装置的结构示意图；
图2为本发明优选实施例中轨距和轮压自适应的防啃轨行走装置的小车、横梁和电葫芦之间的连接结构示意图；
图3为本发明优选实施例中轨距和轮压自适应的防啃轨行走装置的主动小车结构示意图；
图4为本发明优选实施例中轨距和轮压自适应的防啃轨行走装置的从动小车结构示意图；
图5为本发明优选实施例中轨距和轮压自适应的防啃轨行走装置的轨侧平衡轮结构示意图；
图6为本发明优选实施例中轨距和轮压自适应的防啃轨行走装置的轨底平衡轮结构示意图；
图7为本发明优选实施例中轨距和轮压自适应的防啃轨行走装置的主动小车的结构示意图；
图8为本发明优选实施例中轨距和轮压自适应的防啃轨行走装置的带滑槽的横梁结构示意图；
图9为本发明优选实施例中轨距和轮压自适应的防啃轨行走装置的单侧驱动受力分析示意图；
图10为本发明优选实施例中轨距和轮压自适应的防啃轨行走装置的轮压平衡受力分析示意图；
图11为本发明优选实施例中轨距和轮压自适应的防啃轨行走装置的防啃轨分析示意图。
具体实施方式
下文结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
一种轨距和轮压自适应的防啃轨行走装置，参考图1至11，包括相互平行设置的第一轨道1和第二轨道2，以及设置于所述第一轨道1上的主动小车3和设置于第二轨道2上的从动小车4；所述主动小车3与从动小车4之间还设置有两个带滑槽横梁，分别为第一带滑槽横梁5及第二带滑槽横梁6，所述第一带滑槽横梁5及第二带滑槽横梁6上还设置有电葫芦7；
所述主动小车3通过第一承重轮悬挂在第一轨道1上，所述从动小车4通过第二承重轮悬挂在第二轨道2上；所述主动小车3通过第一螺栓组11与带滑槽横梁上的孔槽固定连接，所述从动小车4通过双头螺柱组12与带滑槽横梁上的滑槽64活动连接；所述电葫芦7通过第二螺栓组10固定在滑架8上，所述滑架8连接有t型螺栓组9，并通过t形螺栓组9与所述带滑槽横梁的滑槽64滑动连接；所述主动小车3连接有驱动电机13，所述主动小车3通过带滑槽横梁带动所述从动小车4沿第一轨道1及第二轨道2的长度方向同步移动，从而带动所述电葫芦7同步移动。
具体来说，所述第一承重轮分别包括第一左侧承重轮23及第一右侧承重轮24；所述第二承重轮包括第二左侧承重轮37及第二右侧承重轮38；所述第一左侧承重轮23、第二左侧承重轮37及第二右侧承重轮38具体为从动轮，所述第一右侧承重轮24连接所述驱动电机13，所述第一右侧承重轮24具体为驱动轮；驱动电机14将动力传递到驱动轮，从而带动从动轮沿第一轨道1及第二轨道2移动。
所述主动小车3包括第一左车架25、第一右车架26、第三螺栓组27、第四螺栓组28、驱动电机13、齿轮传动箱14、第一承重轮、第一轨侧平衡轮组19及第一轨底平衡轮组22；所述第一左车架25及第一右车架26之间通过限定车架间距的第三螺栓组27和用于车架之间连接的第四螺栓组28连接；所述驱动电机13以及传动齿轮箱14也通过螺栓组连接于第一左车架25、第一右车架26上；两个所述的第一承重轮23和24分别通过轴承和轴支撑在第一左车架25及第一右车架26上；第一轨侧平衡轮组19通过第一支撑架、第五螺栓组51连接在第一左车架25及第一右车架26上；第一轨底平衡轮组22通过平衡轮底座52和第六螺栓组58连接在第一左车架25及第一右车架26上。具体来说，所述第一轨底平衡轮组22包括第一轨底平衡轮20和21。
所述从动小车4包括第二左车架39、第二右车架40、第七螺栓组41、第八螺栓组42、第二承重轮、第二轨侧平衡轮组33、第二轨底平衡轮组36；第二左车架39、第二右车架40通过限定车架间距的第七螺栓组41和用于车架连接的第八螺栓组42连接；两个所述的第二承重轮37和38分别通过轴承和轴支撑在第二左车架39、第二右车架40上；第二轨侧平衡轮组33通过第二支撑架、第九螺栓组51连接在第二左车架39、第二右车架40上；第二轨底平衡轮组36通过第二平衡轮底座52和第十螺栓组连接在第二左车架39、第二右车架40上。具体来说，所述第二轨底平衡轮组36包括第二轨底平衡轮34和35。
所述第一轨侧平衡轮组19包括四个第一轨侧平衡轮，分别为第一轨侧平衡轮15、16、17、18；所述第二轨侧平衡轮组33包括四个第二轨侧平衡轮，分别为第二轨侧平衡轮29、30、31、32；所述第一轨底平衡轮组22包括两个第一轨底平衡轮，分别为第一轨底平衡轮20和21；所述第二轨底平衡轮组36包括两个第二轨底平衡轮，分别为第二轨底平衡轮34和35。
所述第一轨侧平衡轮与第二轨侧平衡轮的结构一致；所述第一轨侧平衡轮包括第一支撑架、第一平衡轮底座45、第一平衡轮限位调节螺栓46、第一平衡轮支架47、第一平衡轮48、第一导杆螺栓组49、第一压紧弹簧50；所述第一支撑架设置有两个，分别为支撑架43和支撑架44；第一平衡轮底座45通过第一导杆螺栓49组连接在第一支撑架上；第一导杆螺栓组49依次穿过第一平衡轮底座45、第一支撑架、第一压紧弹簧50、第一平衡轮支架47，将第一压紧弹簧50、第一平衡轮支架47与第一导杆螺栓组49连接起来；第一压紧弹簧50通过第一平衡轮支架47将第一平衡轮48压紧在第一轨道1侧面；第一平衡轮48限位调节螺栓46通过固定在第一平衡轮底座45中间的螺母限制第一平衡轮支架47沿导杆退回的位置，从而限制主动小车3及从动小车4沿垂直第一轨道1及第二轨道2侧面方向的最大偏移距离。
所述第一轨底平衡轮与第二轨底平衡轮的结构一致；所述第二轨底平衡轮包括第二平衡轮底座52、第二平衡轮限位调节螺栓53、第二平衡轮支架54、第二平衡轮55、第二压紧弹簧56、第二导杆螺栓组57、第二平衡轮底座52固定第十螺栓组58；第二平衡轮底座52通过底座固定第十螺栓组58连接在第二左车架39及第二右车架40上；第二导杆螺栓组57通过固定在第二平衡轮底座52上的螺母与第二平衡轮底座52连接起来；第二导杆螺栓组57依次穿过第二平衡轮底座52、第二左车架39及第二右车架40、第二压紧弹簧56、第二平衡轮支架54，将第二压紧弹簧56、第二平衡轮支架54与第二导杆螺栓组57连接起来；第二压紧弹簧56通过第二平衡轮支架54将第二平衡轮55压紧在第二轨道2底面；第二平衡轮55限位调节螺栓通过固定在第二平衡轮底座52中间的螺母限制第二平衡轮支架54沿导杆退回的位置，从而限制从动小车4沿垂直第二轨道2底面方向的最大跳动距离。
用l轨代表第一轨道1与第二轨道之间2的轨距，用l轴代表第一左侧承重轮23与第一右侧承重轮24之间的轴距，用l轮代表两个同侧的第一轨侧平衡轮19之间的轴距，用l驱代表驱动轮的驱动力f驱与从动轮上的摩擦力f5之间的距离，l从是另外两个从动轮所受摩擦力f6和f7之间的距离；第一轨道1对驱动轮的作用力为驱动力f驱，方向与行走装置移动方向相同；第二轨道2对从动轮的滚动摩擦力为阻力，标记为f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7(这里不考虑轨底平衡轮上的受力)；驱动轮上的f驱与从动轮上的摩擦阻力将产生一个围绕移动装置中心o的偏转力矩，使主动小车3和从动小车4在第一轨道1及第二轨道2两侧各有一个轨侧平衡轮与导轨侧面压紧，产生轨侧压力fn1、fn2、fn3和fn4；轨侧压力将产生一个力矩与前述偏转力矩平衡；力和力矩平衡方程为
f驱＝f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7(1)；
fn1 fn3＝fn2 fn4(2)；
(f驱 f5)l驱 (f6–f7)l从 (f3 f4–f1–f2)l轨＝(fn1 fn2 fn3 fn4)l轮(3)；
轨道宽度相对轨距可以忽略不计，因此令l驱＝l从＝l轨；将(1)式和(2)式代入(3)式得
(f3 f4 f5 f6)l轨＝(fn1 fn3)l轮(4)；
令主动轮和从动轮的滚动摩擦系数均为f滚，fn1＝fn2＝fn3＝fn4＝fn；则f3 f4＝(fn3 fn4)f滚＝2fnf滚，f5 f6＝f重f滚，其中f重为从动小车承重轮所承受的总重量；将上述各式代入(4)式得
fn＝f重f滚l轨/(2l轮–2f滚l轨)(5)；
l轮＝[f重/(2fn) 1]f滚l轨(6)；
(5)式给出了轨侧压力fn与f滚、l轮、l轨、f重的关系；在其它参数一定的情况下，滚动摩擦系数f滚越小，轨侧压力fn越小；平衡轮轴距l轮越大，轨侧压力fn越小；轨距l轨越小，轨侧压力fn越小；从动小车4承重轮所承受的总重量f重越小，轨侧压力fn越小。(6)式给出了轨侧平衡轮轴距相对轨距的设定方法：首先根据轨道材料的极限应力确定轨侧压力fn的极限值f侧限，然后将f侧限代入(6)式计算轨侧平衡轮轴距的下限，最后根据下限值选择合适的轨侧平衡轮轴距。
所述带滑槽横梁上设置有第一孔槽62、第二孔槽63以及滑槽64；车架上设置通槽59，用于与第一压紧弹簧50及第二压紧弹簧56连接；平衡轮底座在车架上设置有固定槽60和孔61。横梁上设置通槽63和64。所述主动小车4通过第一螺栓组11与第一孔槽62及第二孔槽63固定连接；所述双头螺柱组12的双头螺柱的无螺纹部分的长度大于连接处车架与带滑槽横梁的厚度之和；当第一轨道1与第二轨道2之间的距离发生变化，从动小车4与双头螺柱组12沿滑槽64滑动，从而适应不同的轨距；记o为主动小车的重心，fg是主动小车的重力，f承1和f承2是第一轨道1分别对第一左侧承重轮及第一右侧承重轮的正压力，fn5和fn6是第一轨道1分别对第一轨底平衡轮前轮及后轮的正压力，f梁1和f梁2是横梁对主动小车车架向下的拉力；力和力矩的平衡方程为：
f承1 f承2＝fg fn5 fn6 f梁1 f梁2(7)；
(f承1–f承2)l轴＝(fn5–fn6)l轮 (f梁1–f梁2)l梁(8)；
当f梁1＝f梁2时，f承1＝f承2，承重轮受力均衡，轨道对轨底平衡轮的正压力fn5和fn6忽略不计；当横梁上受力不均衡，如f梁1远远大于f梁2时，主动小车将受到一个绕重心o的逆时针翻转力矩；令f梁2＝0，fn5＝0，则
(f承1–f承2)l轴＝f梁1l梁–fn6l轮(9)；
由上式可得，当f梁1l梁–fn6l轮＝0，fn6＝f梁1l梁/l轮时，f承1–f承2＝0，即承重轮受力仍保持均衡；(9)式表明，当横梁上受力不均衡时，轨底平衡轮有助于减少承重轮受力的不均衡程度。
本发明通过承重轮、互相垂直的轨侧平衡轮和轨底平衡轮形成抱轨系统，从而有效避免啃轨和脱轨的发生。轨底平衡轮可以防止小车前后翻转。轨侧平衡轮则限制小车车身与轨道之间的最大偏斜角，防止啃轨。为防止啃轨，小车在轨道上安装好后，承重轮边缘与轨道边缘应该保留的最小间隙值，轨侧平衡轮的最大退回距离，小车与轨道之间的偏斜角需满足一定的约束关系。下面给出防啃轨的轨侧平衡轮最大退回距离、承重轮与轨道边缘间隙的设置方法。如图11所示，小车车体方向与轨道方向之间发生偏斜。小车车体方向与轨道方向之间发生偏斜；轨侧平衡轮在限位调节螺栓的限制下达到最大退回距离b时，偏斜角为最大偏斜角α；设轨侧平衡轮的直径为d1，第一承重轮及第二承重轮的直径均为d2，同侧前后平衡轮的轴距为l轮，承重轮的轴距为l轴，轨道的宽度为w，轨道壁厚为s；则
2b d1 s–(d1 s)/cosα＝l轮tanα(10)；
从(10)式可以看出，最大退回距离b越大，最大偏斜角α就越大；当b确定后，最大偏斜角α也就确定下来；此时不发生啃轨的条件是轨道边缘在轨道平面上的投影直线ef和gh不与承重轮在轨道平面上投影的外接矩形abcd的边ab和dc相交，即
bc≥(l轴 d2)tanα w/cosα(11)；
令bc＝w c，其中c为小车在轨道上安装好后，承重轮边缘与轨道边缘应该保留的间隙值；则
c≥(l轴 d2)tanα–w w/cosα(12)；
承重轮边缘与轨道边缘之间的间隙c通过车架间距限定螺栓组和车架连接螺栓组调节，退回距离b通过平衡轮限位调节螺栓调节；根据(10)式和(12)式，若给出间隙值c，则可算出不发生啃轨的最大偏斜角α和轨侧平衡轮的最大退回距离b；若给出轨侧平衡轮的最大退回距离b，则可算出不发生啃轨的最大偏斜角α和最小间隙值c。
本发明能够调节第一左车架25和第一右车架26的距离，适应不同型号或者宽度的轨道1。所述第一左车架25和第一右车架26的距离调节方法与所述第二左车架39及第二右车架40的距离调节方法相同。其调节方法是拧紧第四螺栓组28使第一左车架25和第一右车架26之间的最大间距减小，或者拧松第四螺栓组28使第一左车架25和第一右车架26之间的最大间距增大。当第一左车架25和第一右车架26的最大间距达到设定值时，拧紧第三螺栓组27，使间距保持设定值。为了使轨底平衡轮和横梁适应车架间距的调整，第一左车架25和第一右车架26和带滑槽横梁上均有设置通槽。
此外，本实施例为双轨移动实施方案，去除横梁后，将电葫芦安装在主动小车下面，主动小车可实现单轨移动。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均属于侵犯本发明保护范围的行为。
1.一种轨距和轮压自适应的防啃轨行走装置，其特征在于包括相互平行设置的第一轨道和第二轨道，以及设置于所述第一轨道上的主动小车和设置于第二轨道上的从动小车；所述主动小车与从动小车之间还设置有两个带滑槽横梁，所述带滑槽横梁上还设置有电葫芦；
所述主动小车通过第一承重轮悬挂在第一轨道上，所述从动小车通过第二承重轮悬挂在第二轨道上；所述主动小车通过第一螺栓组与带滑槽横梁上的孔槽固定连接，所述从动小车通过双头螺柱组与带滑槽横梁上的滑槽活动连接；所述电葫芦通过第二螺栓组固定在滑架上，所述滑架连接有t型螺栓组，并通过t形螺栓组与所述带滑槽横梁的滑槽滑动连接；所述主动小车连接有驱动电机，所述主动小车通过带滑槽横梁带动所述从动小车沿第一轨道及第二轨道的长度方向同步移动，从而带动所述电葫芦同步移动。
2.根据权利要求1所述的轨距和轮压自适应的防啃轨行走装置，其特征在于，所述主动小车包括第一左车架、第一右车架、第三螺栓组、第四螺栓组、驱动电机、齿轮传动箱、第一承重轮、第一轨侧平衡轮组及第一轨底平衡轮组；所述第一左车架及第一右车架之间通过限定车架间距的第三螺栓组和用于车架之间连接的第四螺栓组连接；所述驱动电机以及传动齿轮箱也通过螺栓组连接与主动车架上；两个所述的第一承重轮分别通过轴承和轴支撑在第一左车架及第一右车架上；第一轨侧平衡轮组通过第一支撑架、第五螺栓组连接在第一左车架及第一右车架上；第一轨底平衡轮组通过平衡轮底座和第六螺栓组连接在第一左车架及第一右车架上。
3.根据权利要求2所述的轨距和轮压自适应的防啃轨行走装置，其特征在于，所述从动小车包括第二左车架、第二右车架、第七螺栓组、第八螺栓组、第二承重轮、第二轨侧平衡轮组、第二轨底平衡轮组；第二左车架、第二右车架通过限定车架间距的第七螺栓组和用于车架连接的第八螺栓组连接；两个所述的第二承重轮分别通过轴承和轴支撑在第二左车架、第二右车架上；第二轨侧平衡轮组通过第二支撑架、第九螺栓组连接在第二左车架、第二右车架上；第二轨底平衡轮组通过第二平衡轮底座和第十螺栓组连接在第二左车架、第二右车架上。
4.根据权利要求3所述的轨距和轮压自适应的防啃轨行走装置，其特征在于，所述第一轨侧平衡轮组包括四个第一轨侧平衡轮，所述第二轨侧平衡轮组包括四个第二轨侧平衡轮；所述第一轨底平衡轮组包括两个第一轨底平衡轮，所述第二轨底平衡轮组包括两个第二轨底平衡轮。
5.根据权利要求4所述的轨距和轮压自适应的防啃轨行走装置，其特征在于，所述第一轨侧平衡轮与第二轨侧平衡轮的结构一致；所述第一轨侧平衡轮包括第一支撑架、第一平衡轮底座、第一平衡轮限位调节螺栓、第一平衡轮支架、第一平衡轮、第一导杆螺栓组、第一压紧弹簧；第一平衡轮底座通过第一导杆螺栓组连接在第一支撑架上；第一导杆螺栓组依次穿过第一平衡轮底座、第一支撑架、第一压紧弹簧、第一平衡轮支架，将第一压紧弹簧、第一平衡轮支架与第一导杆螺栓组连接起来；第一压紧弹簧通过第一平衡轮支架将第一平衡轮压紧在第一轨道侧面；第一平衡轮限位调节螺栓通过固定在第一平衡轮底座中间的螺母限制第一平衡轮支架沿导杆退回的位置，从而限制主动小车及从动小车沿垂直第一轨道及第二轨道侧面方向的最大偏移距离。
6.根据权利要求5所述的轨距和轮压自适应的防啃轨行走装置，其特征在于，所述第一轨底平衡轮与第二轨底平衡轮的结构一致；所述第二轨底平衡轮包括第二平衡轮底座、第二平衡轮限位调节螺栓、第二平衡轮支架、第二平衡轮、第二压紧弹簧、第二导杆螺栓组、第二平衡轮底座固定第十螺栓组；第二平衡轮底座通过底座固定第十螺栓组连接在第二左车架及第二右车架上；第二导杆螺栓组通过固定在第二平衡轮底座上的螺母与第二平衡轮底座连接起来；第二导杆螺栓组依次穿过第二平衡轮底座、第二左车架及第二右车架、第二压紧弹簧、第二平衡轮支架，将第二压紧弹簧、第二平衡轮支架与第二导杆螺栓组连接起来；第二压紧弹簧通过第二平衡轮支架将第二平衡轮压紧在第二轨道底面；第二平衡轮限位调节螺栓通过固定在第二平衡轮底座中间的螺母限制第二平衡轮支架沿导杆退回的位置，从而限制从动小车沿垂直第二轨道底面方向的最大跳动距离。
7.根据权利要求6所述的轨距和轮压自适应的防啃轨行走装置，其特征在于，所述第一承重轮分别包括第一左侧承重轮及第一右侧承重轮；所述第二承重轮包括第二左侧承重轮及第二右侧承重轮；所述第一左侧承重轮、第二左侧承重轮及第二右侧承重轮具体为从动轮，所述第一右侧承重轮连接所述驱动电机，所述第一右侧承重轮具体为驱动轮；驱动电机将动力传递到驱动轮，从而带动从动轮沿第一轨道及第二轨道移动。
8.根据权利要求7所述的轨距和轮压自适应的防啃轨行走装置，其特征在于，用l轨代表第一轨道与第二轨道之间的轨距，用l轴代表第一左侧承重轮与第一右侧承重轮之间的轴距，用l轮代表两个同侧的第一轨侧平衡轮之间的轴距，用l驱代表驱动轮的驱动力f驱与从动轮上的摩擦力f5之间的距离，l从是另外两个从动轮所受摩擦力f6和f7之间的距离；第一轨道对驱动轮的作用力为驱动力f驱，方向与行走装置移动方向相同；第二轨道对从动轮的滚动摩擦力为阻力，标记为f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7(这里不考虑轨底平衡轮上的受力)；驱动轮上的f驱与从动轮上的摩擦阻力将产生一个围绕移动装置中心o的偏转力矩，使主动小车和从动小车在第一轨道及第二轨道两侧各有一个轨侧平衡轮与导轨侧面压紧，产生轨侧压力fn1、fn2、fn3和fn4；轨侧压力将产生一个力矩与前述偏转力矩平衡；力和力矩平衡方程为
f驱＝f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7(1)；
fn1 fn3＝fn2 fn4(2)；
(f驱 f5)l驱 (f6–f7)l从 (f3 f4–f1–f2)l轨＝(fn1 fn2 fn3 fn4)l轮(3)；
轨道宽度相对轨距可以忽略不计，因此令l驱＝l从＝l轨；将(1)式和(2)式代入(3)式得
(f3 f4 f5 f6)l轨＝(fn1 fn3)l轮(4)；
令主动轮和从动轮的滚动摩擦系数均为f滚，fn1＝fn2＝fn3＝fn4＝fn；则f3 f4＝(fn3 fn4)f滚＝2fnf滚，f5 f6＝f重f滚，其中f重为从动小车承重轮所承受的总重量；将上述各式代入(4)式得
fn＝f重f滚l轨/(2l轮–2f滚l轨)(5)；
l轮＝[f重/(2fn) 1]f滚l轨(6)；
(5)式给出了轨侧压力fn与f滚、l轮、l轨、f重的关系；在其它参数一定的情况下，滚动摩擦系数f滚越小，轨侧压力fn越小；平衡轮轴距l轮越大，轨侧压力fn越小；轨距l轨越小，轨侧压力fn越小；从动小车承重轮所承受的总重量f重越小，轨侧压力fn越小；(6)式给出了轨侧平衡轮轴距相对轨距的设定方法：首先根据轨道材料的极限应力确定轨侧压力fn的极限值f侧限，然后将f侧限代入(6)式计算轨侧平衡轮轴距的下限，最后根据下限值选择合适的轨侧平衡轮轴距。
9.根据权利要求8所述的轨距和轮压自适应的防啃轨行走装置，其特征在于，所述带滑槽横梁上设置有第一孔槽、第二孔槽以及滑槽；所述主动小车通过第一螺栓组与第一孔槽及第二孔槽固定连接；所述双头螺柱组的双头螺柱的无螺纹部分的长度大于连接处车架与带滑槽横梁的厚度之和；当第一轨道与第二轨道之间的距离发生变化，从动小车与双头螺柱组沿滑槽滑动，从而适应不同的轨距；记o为主动小车的重心，fg是主动小车的重力，f承1和f承2是第一轨道分别对第一左侧承重轮及第一右侧承重轮的正压力，fn5和fn6是第一轨道分别对第一轨底平衡轮前轮及后轮的正压力，f梁1和f梁2是横梁对主动小车车架向下的拉力；力和力矩的平衡方程为：
f承1 f承2＝fg fn5 fn6 f梁1 f梁2(7)；
(f承1–f承2)l轴＝(fn5–fn6)l轮 (f梁1–f梁2)l梁(8)；
l梁指的是两个带滑槽横梁之间的距离；当f梁1＝f梁2时，f承1＝f承2，承重轮受力均衡，轨道对轨底平衡轮的正压力fn5和fn6忽略不计；当横梁上受力不均衡，如f梁1远远大于f梁2时，主动小车将受到一个绕重心o的逆时针翻转力矩；令f梁2＝0，fn5＝0，则
(f承1–f承2)l轴＝f梁1l梁–fn6l轮(9)；
由上式可得，当f梁1l梁–fn6l轮＝0，fn6＝f梁1l梁/l轮时，f承1–f承2＝0，即承重轮受力仍保持均衡；(9)式表明，当横梁上受力不均衡时，轨底平衡轮有助于减少承重轮受力的不均衡程度。
10.根据权利要求9所述的轨距和轮压自适应的防啃轨行走装置，其特征在于，小车车体方向与轨道方向之间发生偏斜；轨侧平衡轮在限位调节螺栓的限制下达到最大退回距离b时，偏斜角为最大偏斜角α；设轨侧平衡轮的直径为d1，第一承重轮及第二承重轮的直径均为d2，同侧前后平衡轮的轴距为l轮，承重轮的轴距为l轴，轨道的宽度为w，轨道壁厚为s；则
2b d1 s–(d1 s)/cosα＝l轮tanα(10)；
从(10)式可以看出，最大退回距离b越大，最大偏斜角α就越大；当b确定后，最大偏斜角α也就确定下来；此时不发生啃轨的条件是轨道边缘在轨道平面上的投影直线ef和gh不与承重轮在轨道平面上投影的外接矩形abcd的边ab和dc相交，即
bc≥(l轴 d2)tanα w/cosα(11)；
令bc＝w c，其中c为小车在轨道上安装好后，承重轮边缘与轨道边缘应该保留的间隙值；则
c≥(l轴 d2)tanα–w w/cosα(12)；
承重轮边缘与轨道边缘之间的间隙c通过车架间距限定螺栓组和车架连接螺栓组调节，退回距离b通过平衡轮限位调节螺栓调节；根据(10)式和(12)式，若给出间隙值c，则可算出不发生啃轨的最大偏斜角α和轨侧平衡轮的最大退回距离b；若给出轨侧平衡轮的最大退回距离b，则可算出不发生啃轨的最大偏斜角α和最小间隙值c；
调节所述间隙c也就是调节第一左车架及第一右车架之间的间距以及第二左车架及第二右车架之间的间距；第一左车架及第一右车架的间距调节方法与第二左车架及第二右车架的间距调节方法相同；其调节方法是拧紧第四螺栓组使第一左车架及第一右车架之间的最大间距减小，或者拧松第四螺栓组使第一左车架及第一右车架之间的最大间距增大；当第一左车架及第一右车架的最大间距达到设定值时，拧紧第三螺栓组，使间距保持设定值；为了使轨底平衡轮和横梁适应车架间距的调整，第一左车架及第一右车架和带滑槽横梁上均有设置通槽；调节第一左车架及第一右车架间距还能使小车适应不同型号或者宽度的轨道。
技术总结