專利名稱：一種電動輪礦用卡車電傳動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電傳動裝置，具體是一種電動輪礦用卡車電傳動裝置，屬于礦用卡車的動力傳動技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
礦用卡車是露天礦山開采和大規(guī)模土方建設(shè)中的關(guān)鍵設(shè)備，是用于礦石或土方運輸?shù)膶I(yè)設(shè)備，具有載重大、工作效率高等特點。根據(jù)傳動方式的不同，礦用卡車分為兩大類，即機(jī)械傳動式和電傳動式。機(jī)械傳動采用發(fā)動機(jī)+變速箱+差速器的傳動方式，特點是傳動效率高，傳遞系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，能傳遞的扭矩有限，一般小噸位礦用卡車采用機(jī)械傳動。隨著礦用卡車噸位的增加，傳動扭矩的上升，無法制造機(jī)械傳動所使用的大型離合器或液力變矩器，機(jī)械傳動的方式受到了限制，電傳動系統(tǒng)由此誕生。電傳動采用柴油機(jī)+發(fā)電機(jī)+輪轂電機(jī)的方式傳動，代替了傳統(tǒng)的發(fā)動機(jī)、變速箱、差速器等機(jī)械機(jī)構(gòu)，從而使傳動系統(tǒng)大為簡單可靠，能夠傳遞較大的力矩。另一方面，電傳動具有牽引性能好，爬坡能力強(qiáng)， 可以實現(xiàn)無級調(diào)速，運行平穩(wěn)，發(fā)動機(jī)可以穩(wěn)定在經(jīng)濟(jì)工況下運轉(zhuǎn)，操作簡單，行車安全可靠等優(yōu)點。全世界100噸級以上的礦用卡車中，約有2/3-3/4為電傳動系統(tǒng)，300t級以上的礦用卡車全部為電傳動系統(tǒng)。隨著發(fā)電機(jī)、電動機(jī)和控制系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，目前已有的礦用卡車電傳動系統(tǒng)分為下列3種
1、直-直流傳動系統(tǒng)。發(fā)動機(jī)帶動直流發(fā)電機(jī)，發(fā)出的電能直接供給直流電動機(jī)，以驅(qū)動車輛行駛。這種傳動裝置的優(yōu)點就是不通過任何轉(zhuǎn)換裝置，因此系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單。但缺點是直流發(fā)電機(jī)體積大、重量大和成本高，傳動效能低。直流電動機(jī)具有電刷換向器，電刷具有較高的故障率，易造成直流電機(jī)環(huán)火等故障。進(jìn)行這種傳動系統(tǒng)在早期的礦用卡車有所應(yīng)用，目前已經(jīng)完全被淘汰。2、交-直流傳動系統(tǒng)。發(fā)動機(jī)帶動交流發(fā)電機(jī)發(fā)出控制器交流電，經(jīng)過大功率硅整流器整流成直流電，再供給驅(qū)動位于后輪的直流輪轂電動機(jī)。該驅(qū)動技術(shù)為較為傳統(tǒng)、較為成熟的技術(shù)，目前在電動輪礦用卡車上還有著廣泛的應(yīng)用。但是和直-直流傳動系統(tǒng)一樣，均使用直流電動機(jī)，存在一定的缺陷。3、交-直-交流傳動系統(tǒng)。交直交傳動技術(shù)是伴隨著大功率逆變裝置的成熟而誕生的，為目前最新的技術(shù)。交直交系統(tǒng)中，發(fā)動機(jī)帶動交流發(fā)電機(jī)發(fā)電，發(fā)出的交流電經(jīng)過可控硅整流、濾波單元轉(zhuǎn)變成直流電，再經(jīng)過逆變裝置，變成電壓幅值、頻率可調(diào)的交流電， 然后驅(qū)動位于后輪的輪轂電動機(jī)，從而使交流電動機(jī)實現(xiàn)變幅、變頻調(diào)速。這種傳動的特點是結(jié)構(gòu)簡單，交流電動機(jī)尺寸小重量輕，系統(tǒng)運行可靠，維護(hù)方便。眾所周知，車輛在轉(zhuǎn)彎時，兩側(cè)輪胎位于不同的轉(zhuǎn)彎半徑上，因此需要輪間差速裝置保證兩側(cè)輪胎均與地面貼合，不發(fā)生打滑的現(xiàn)象。例如中國發(fā)明專利200680035965. 8提供了用于工程機(jī)械的電傳動系統(tǒng)，包括發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)、至少一個電動機(jī)和控制系統(tǒng)，該專利提供的傳動系統(tǒng)仍然采用傳統(tǒng)的機(jī)械式輪間差速裝置，機(jī)械差速器結(jié)構(gòu)復(fù)雜。目前已有的電傳動系統(tǒng)，在系統(tǒng)組成、控制方式、輪間差速等技術(shù)上還有進(jìn)一步發(fā)展的空間。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種電動輪礦用卡車電傳動裝置，遵循制動優(yōu)先原則，可提供礦用卡車的啟動加速、勻速行駛(包括倒車)、減速制動和駐車的功能。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種電動輪礦用卡車電傳動裝置， 包括加速踏板、剎車踏板、檔位手柄、控制器、發(fā)動機(jī)、交流發(fā)電機(jī)、整流器、變頻器、散熱風(fēng)扇、電阻柵、電制動轉(zhuǎn)換器、傳感器、機(jī)械制動器、交流電動機(jī)、輪邊減速器、左輪對、右輪對; 加速踏板、剎車踏板和檔位手柄分別通過控制電路與控制器電連接，傳感器與控制器電性連接，發(fā)動機(jī)與交流發(fā)電機(jī)電連接，交流發(fā)電機(jī)與整流器電連接，整流器與變頻器電連接， 變頻器與電制動轉(zhuǎn)換器電連接，電制動轉(zhuǎn)換器與電阻柵電連接，散熱風(fēng)扇安裝在電阻柵之間，電制動轉(zhuǎn)換器與交流電動機(jī)電連接，交流電動機(jī)軸與機(jī)械制動器電連接，交流電動機(jī)軸端與輪邊減速器電連接，交流電動機(jī)與左輪對和右輪對電連接；
進(jìn)一步地，交流電動機(jī)和變頻器有復(fù)數(shù)個，且每個交流電動機(jī)對應(yīng)與一個變頻器電連
接；
進(jìn)一步地，左輪對和右輪對間無機(jī)械系統(tǒng)直接相連； 進(jìn)一步地，檔位手柄包括空檔、前進(jìn)擋、倒檔和駐車檔； 進(jìn)一步地，傳感器為轉(zhuǎn)速傳感器； 進(jìn)一步地，輪邊減速器為行星齒輪減速器。本發(fā)明的有益效果是本裝置遵循制動優(yōu)先原則，能提供礦用卡車的啟動加速、 勻速行駛(包括倒車)、減速制動和駐車的功能，減速制動過程中，高速時(3-10Km/h以上) 為電制動，交流電動機(jī)轉(zhuǎn)換為發(fā)電機(jī)，發(fā)出的電能通過電阻柵以熱能的型式耗散；低速時 (3-10Km/h以下)電制動效能下降，切換到機(jī)械制動。左輪對和右輪對由獨立的交流電動機(jī)驅(qū)動，每個交流電動機(jī)由獨立的變頻器控制，控制器可以比對左輪對和右輪對交流電動機(jī)的驅(qū)動功率，實現(xiàn)左輪對和右輪對的驅(qū)動力平衡，防止礦用卡車跑偏，其次，左輪對和右輪對間無機(jī)械系統(tǒng)直接相連，保持相互獨立，允許轉(zhuǎn)彎過程中左右輪對轉(zhuǎn)速不同，實現(xiàn)柔性差速。控制器控制礦用卡車的運行姿態(tài)，并將駕駛員對加速踏板、剎車踏板、檔位開關(guān)的操作轉(zhuǎn)換為整車的運行指令，實現(xiàn)駕駛員的控制意志，其它各部件的控制均由控制器來完成，實現(xiàn)集中式控制。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)電原理框圖； 圖2為本發(fā)明控制流程圖。圖中1、加速踏板，2、剎車踏板，3、檔位手柄，4、控制器，5、發(fā)動機(jī)，6、交流發(fā)電機(jī)， 7、整流器，8L、8R、變頻器，9、散熱風(fēng)扇，10、電阻柵，11、電制動轉(zhuǎn)換器，12、轉(zhuǎn)速傳感器，13、 機(jī)械制動器，14、交流電動機(jī)，15、輪邊減速器，16L、左輪對，16R、右輪對。
具體實施例方式下面將結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。如圖1所示，一種電動輪礦用卡車電傳動裝置，由加速踏板1、剎車踏板2、檔位手柄3、控制器4、發(fā)動機(jī)5、交流發(fā)電機(jī)6、整流器7、變頻器8、散熱風(fēng)扇9、電阻柵10、電制動轉(zhuǎn)換器11、傳感器12、機(jī)械制動器13、交流電動機(jī)14、輪邊減速器15、左輪對16L和右輪對 16R組成；加速踏板1、剎車踏板2和檔位手柄3分別通過控制電路與控制器4電連接，傳感器12與控制器4電性連接，發(fā)動機(jī)5與交流發(fā)電機(jī)6電連接，交流發(fā)電機(jī)6與整流器7電連接，整流器7與變頻器8電連接，變頻器8與電制動轉(zhuǎn)換器11電連接，電制動轉(zhuǎn)換器11 與電阻柵10電連接，散熱風(fēng)扇9安裝在電阻柵10之間，電制動轉(zhuǎn)換器11與交流電動機(jī)14 電連接，交流電動機(jī)14軸與機(jī)械制動器13電連接，交流電動機(jī)14軸端與輪邊減速器15電連接，交流電動機(jī)14與左輪對16L和右輪對16R電連接；
所述的交流電動機(jī)14和變頻器8有復(fù)數(shù)個，且每個交流電動機(jī)14對應(yīng)與一個變頻器 8電連接；
所述的左輪對16L和右輪對16R間無機(jī)械系統(tǒng)直接相連； 所述的檔位手柄3包括空檔、前進(jìn)擋、倒檔和駐車檔； 所述的傳感器12為轉(zhuǎn)速傳感器； 所述的輪邊減速器15為行星齒輪減速器； 發(fā)動機(jī)5提供動力源；
交流發(fā)動機(jī)6發(fā)出控制器4交流電，提供礦用卡車各用電設(shè)備所需要的電能； 整流器7將控制器4交流電整流為直流電；
變頻器8將直流電轉(zhuǎn)換為頻率、幅度可調(diào)的控制器4交流電；至少一對交流電動機(jī)14 用于礦用卡車的驅(qū)動，交流電動機(jī)14由單獨的變頻控制器提供電力；交流電動機(jī)14軸端與減速器15相連，經(jīng)減速器15減速增矩后，分別驅(qū)動左輪對16L和右輪對16R ；
減速器15結(jié)構(gòu)至少為一級行星齒輪減速器15 ；交流電動機(jī)14軸連接機(jī)械制動器，為行車和駐車提供制動；
電阻柵10為電能消耗裝置，將電制動過程中產(chǎn)生的電能轉(zhuǎn)換成熱能； 散熱風(fēng)扇9提供氣流擾動，有助于電阻柵10的散熱； 控制系統(tǒng)的核心為控制器4 ；
加速踏板1、剎車踏板2向控制器4傳遞踩踏角度信號；
檔位手柄3至少有空檔、前進(jìn)擋、倒檔、駐車檔，并將檔位信號傳遞給控制器4 ；發(fā)動機(jī) 5接受控制器4發(fā)出的油門開度控制，以控制發(fā)動機(jī)5的輸出功率，同時發(fā)動機(jī)5將自身的轉(zhuǎn)速信號反饋給控制器4 ；發(fā)電機(jī)的勵磁電流大小受控制器4控制；變頻器8的輸出電流頻率、幅度受控制器4控制；
電制動轉(zhuǎn)換器11受控制器4控制；轉(zhuǎn)速傳感器將輪對運行的轉(zhuǎn)速信號傳遞給控制器4。本裝置能提供礦用卡車的啟動加速、勻速行駛(包括倒車)、減速制動和駐車的功能?？刂破?控制礦用卡車的運行姿態(tài)，并將駕駛員對加速踏板1、剎車踏板22、檔位開關(guān)的操作轉(zhuǎn)換為整車的運行指令，實現(xiàn)駕駛員的控制意志。其它各部件的控制均由控制器4來完成，實現(xiàn)集中式控制。左輪對16L和右輪對16R由獨立的交流電動機(jī)14驅(qū)動，每個交流電動機(jī)14由獨立的變頻器8控制，控制器4可以比對左右交流電動機(jī)14的驅(qū)動功率，實現(xiàn)左右輪對的驅(qū)動力平衡，防止礦用卡車跑偏。左輪對16L和右輪對16R間無機(jī)械系統(tǒng)直接相連，保持相互獨立，允許轉(zhuǎn)彎過程中左右輪對轉(zhuǎn)速不同，實現(xiàn)柔性差速。左右輪對16由獨立的交流電動機(jī)14驅(qū)動，每個交流電動機(jī)14由獨立的變頻器8 控制，控制器4通過變頻器控制信號CiL和CiR對比交流電動機(jī)14L和14R的功率，并調(diào)節(jié)交流電動機(jī)14L和14R的功率使之平衡，最終表現(xiàn)為左右輪對16的驅(qū)動力相等，防止礦用卡車跑偏。本裝置的電傳動系統(tǒng)屬于交直交傳動系統(tǒng)的一種，在交流發(fā)電機(jī)6和整流器7之間為交流，整流器7和變頻器8之間為直流，變頻器8之后為交流電。如圖2所示，啟動礦用卡車后，可以實現(xiàn)起啟動加速、勻速行駛(包括倒車)、減速制動和駐車的功能，其速度控制精度Δ V值可以在控制器4中設(shè)定(如設(shè)定Δ V=2km/h或 Δ V=Vt*5%)。本裝置遵循制動優(yōu)先的原則，減速制動過程中，高速時(3-10Km/h以上)為電制動，交流電動機(jī)14轉(zhuǎn)換為發(fā)電機(jī)，發(fā)出的電能通過電阻柵10以熱能的型式耗散；低速時 (3-10Km/h以下)電制動效能下降，切換到機(jī)械制動。長下坡緩行制動由電制動來完成；駐車制動由機(jī)械制動器來完成；將行星齒輪減速器用于礦用卡車，能大幅減輕傳動系統(tǒng)的體積和重量；制動器4與交流電動機(jī)14軸相連， 通過減速器15將制動力矩放大，可以提高制動效能。本裝置中散熱風(fēng)扇9與電阻柵10配合使用，左右電阻柵10共用一只散熱風(fēng)扇9 ； 散熱風(fēng)扇9數(shù)量也可以為多個。機(jī)械制動盤與交流電動機(jī)14軸、行星齒輪減速器輸入軸同軸，制動盤和行星齒輪減速器位于交流電動機(jī)14的同一側(cè)或兩側(cè)。本電動輪礦用卡車電傳動裝置的電傳動系統(tǒng)屬于交直交傳動系統(tǒng)的一種。
權(quán)利要求
1.一種電動輪礦用卡車電傳動裝置，其特征在于，包括加速踏板(1)、剎車踏板(2)、 檔位手柄(3)、控制器(4)、發(fā)動機(jī)(5)、交流發(fā)電機(jī)(6)、整流器(7)、變頻器(8)、散熱風(fēng)扇 (9)、電阻柵(10)、電制動轉(zhuǎn)換器(11)、傳感器(12)、機(jī)械制動器(13)、交流電動機(jī)(14)、輪邊減速器(15)、左輪對(16L)、右輪對(16R);加速踏板(1)、剎車踏板(2)和檔位手柄(3)分別通過控制電路與控制器(4)電連接，傳感器(12)與控制器(4)電性連接，發(fā)動機(jī)(5)與交流發(fā)電機(jī)(6)電連接，交流發(fā)電機(jī)(6)與整流器(7)電連接，整流器(7)與變頻器(8)電連接，變頻器(8)與電制動轉(zhuǎn)換器(11)電連接，電制動轉(zhuǎn)換器(11)與電阻柵(10)電連接，散熱風(fēng)扇(9)安裝在電阻柵(10)之間，電制動轉(zhuǎn)換器(11)與交流電動機(jī)(14)電連接，交流電動機(jī)(14)軸與機(jī)械制動器(13)電連接，交流電動機(jī)(14)軸端與輪邊減速器(15)電連接， 交流電動機(jī)(14)與左輪對(16L)和右輪對(16R)電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動輪礦用卡車電傳動裝置，其特征在于，所述的交流電動機(jī)(14)和變頻器(8)有復(fù)數(shù)個，且每個交流電動機(jī)(14)對應(yīng)與一個變頻器(8)電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動輪礦用卡車電傳動裝置，其特征在于，所述的左輪對(16L)和右輪對(16R)間無機(jī)械系統(tǒng)直接相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動輪礦用卡車電傳動裝置，其特征在于，所述的檔位手柄(3)包括空檔、前進(jìn)擋、倒檔和駐車檔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動輪礦用卡車電傳動裝置，其特征在于，所述的傳感器(12)為轉(zhuǎn)速傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動輪礦用卡車電傳動裝置，其特征在于，所述的輪邊減速器(15)為行星齒輪減速器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電動輪礦用卡車電傳動裝置，屬于礦用卡車的動力傳動技術(shù)領(lǐng)域，包括加速踏板、剎車踏板、檔位手柄、控制器、發(fā)動機(jī)、交流發(fā)電機(jī)、整流器、變頻器、變頻器、散熱風(fēng)扇、電阻柵、電阻柵、電制動轉(zhuǎn)換器、電制動轉(zhuǎn)換器、傳感器、機(jī)械制動器、交流電動機(jī)、輪邊減速器、左輪對、右輪對。有益效果是本裝置遵循制動優(yōu)先原則，左輪對和右輪對由獨立的交流電動機(jī)驅(qū)動，每個交流電動機(jī)由獨立的變頻器控制，控制器可以比對左輪對和右輪對交流電動機(jī)的驅(qū)動功率，實現(xiàn)左輪對和右輪對的驅(qū)動力平衡，防止礦用卡車跑偏，其次，左輪對和右輪對間無機(jī)械系統(tǒng)直接相連，保持相互獨立，允許轉(zhuǎn)彎過程中左右輪對轉(zhuǎn)速不同，實現(xiàn)柔性差速。
文檔編號B60L7/24GK102328595SQ20111022342
公開日2012年1月25日 申請日期2011年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月5日
發(fā)明者孟慶勇, 孟祥偉, 張杰山, 梁媛媛, 范旭輝, 蔡中義, 謝和平, 蹤雪梅, 馬華棟, 馬玉敏, 魏哲雷, 魏彬 申請人:徐工集團(tuán)工程機(jī)械股份有限公司江蘇徐州工程機(jī)械研究院