專利名稱：電動(dòng)輪礦用卡車電傳動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電傳動(dòng)裝置，具體是一種電動(dòng)輪礦用卡車電傳動(dòng)裝置，屬于礦用卡車的動(dòng)力傳動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
礦用卡車是露天礦山開(kāi)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(yùn)輸?shù)膶I(yè)設(shè)備，具有載重大、工作效率高等特點(diǎn)。根據(jù)傳動(dòng)方式的不同，礦用卡車分為兩大類，即機(jī)械傳動(dòng)式和電傳動(dòng)式。機(jī)械傳動(dòng)采用發(fā)動(dòng)機(jī)+變速箱+差速器的傳動(dòng)方式，特點(diǎn)是傳動(dòng)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(dòng)。隨著礦用卡車噸位的增加，傳動(dòng)扭矩的上升，無(wú)法制造機(jī)械傳動(dòng)所使用的大型離合器或液力變矩器，機(jī)械傳動(dòng)的方式受到了限制，電傳動(dòng)系統(tǒng)由此誕生。電傳動(dòng)采用柴油機(jī)+發(fā)電機(jī)+輪轂電機(jī)的方式傳動(dòng)，代替了傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、差速器等機(jī)械機(jī)構(gòu)，從而使傳動(dòng)系統(tǒng)大為簡(jiǎn)單可靠，能夠傳遞較大的力矩。另一方面，電傳動(dòng)具有牽引性能好，爬坡能力強(qiáng)， 可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，運(yùn)行平穩(wěn)，發(fā)動(dòng)機(jī)可以穩(wěn)定在經(jīng)濟(jì)工況下運(yùn)轉(zhuǎn)，操作簡(jiǎn)單，行車安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。全世界100噸級(jí)以上的礦用卡車中，約有2/3-3/4為電傳動(dòng)系統(tǒng)，300t級(jí)以上的礦用卡車全部為電傳動(dòng)系統(tǒng)。隨著發(fā)電機(jī)、電動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)分為下列3種1、直-直流傳動(dòng)系統(tǒng)。發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)直流發(fā)電機(jī)，發(fā)出的電能直接供給直流電動(dòng)機(jī)， 以驅(qū)動(dòng)車輛行駛。這種傳動(dòng)裝置的優(yōu)點(diǎn)就是不通過(guò)任何轉(zhuǎn)換裝置，因此系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。但缺點(diǎn)是直流發(fā)電機(jī)體積大、重量大和成本高，傳動(dòng)效能低。直流電動(dòng)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(dòng)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(dòng)系統(tǒng)。發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)交流發(fā)電機(jī)發(fā)出控制器交流電，經(jīng)過(guò)大功率硅整流器整流成直流電，再供給驅(qū)動(dòng)位于后輪的直流輪轂電動(dòng)機(jī)。該驅(qū)動(dòng)技術(shù)為較為傳統(tǒng)、較為成熟的技術(shù)，目前在電動(dòng)輪礦用卡車上還有著廣泛的應(yīng)用。但是和直-直流傳動(dòng)系統(tǒng)一樣，均使用直流電動(dòng)機(jī)，存在一定的缺陷。3、交-直-交流傳動(dòng)系統(tǒng)。交直交傳動(dòng)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(dòng)機(jī)帶動(dòng)交流發(fā)電機(jī)發(fā)電，發(fā)出的交流電經(jīng)過(guò)可控硅整流、濾波單元轉(zhuǎn)變成直流電，再經(jīng)過(guò)逆變裝置，變成電壓幅值、頻率可調(diào)的交流電， 然后驅(qū)動(dòng)位于后輪的輪轂電動(dòng)機(jī)，從而使交流電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)變幅、變頻調(diào)速。這種傳動(dòng)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，交流電動(dòng)機(jī)尺寸小重量輕，系統(tǒng)運(yùn)行可靠，維護(hù)方便。眾所周知，車輛在轉(zhuǎn)彎時(shí)，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(guó)發(fā)明專利200680035965. 8提供了用于工程機(jī)械的電傳動(dòng)系統(tǒng)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、至少一個(gè)電動(dòng)機(jī)和控制系統(tǒng)，該專利提供的傳動(dòng)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(dòng)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(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種電動(dòng)輪礦用卡車電傳動(dòng)裝置，遵循制動(dòng)優(yōu)先原則，可提供礦用卡車的啟動(dòng)加速、勻速行駛(包括倒車)、減速制動(dòng)和駐車的功能。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種電動(dòng)輪礦用卡車電傳動(dòng)裝置，包括加速踏板、剎車踏板、擋位手柄、控制器、發(fā)動(dòng)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(dòng)轉(zhuǎn)換器、傳感器、機(jī)械制動(dòng)器、交流電動(dòng)機(jī)、輪邊減速器、左輪對(duì)、右輪對(duì)；加速踏板、剎車踏板和擋位手柄分別通過(guò)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(dòng)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(dòng)轉(zhuǎn)換器電連接，電制動(dòng)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(dòng)轉(zhuǎn)換器與交流電動(dòng)機(jī)電連接，交流電動(dòng)機(jī)軸與機(jī)械制動(dòng)器電連接，交流電動(dòng)機(jī)軸端與輪邊減速器電連接，交流電動(dòng)機(jī)與左輪對(duì)和右輪對(duì)電連接；進(jìn)一步地，交流電動(dòng)機(jī)和變頻器有復(fù)數(shù)個(gè)，且每個(gè)交流電動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)與一個(gè)變頻器電連接；進(jìn)一步地，左輪對(duì)和右輪對(duì)間無(wú)機(jī)械系統(tǒng)直接相連；進(jìn)一步地，擋位手柄包括空擋、前進(jìn)擋、倒擋和駐車擋；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。本實(shí)用新型的有益效果是本裝置遵循制動(dòng)優(yōu)先原則，能提供礦用卡車的啟動(dòng)加速、勻速行駛(包括倒車)、減速制動(dòng)和駐車的功能，減速制動(dòng)過(guò)程中，高速時(shí)(3-10Km/h以上)為電制動(dòng)，交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換為發(fā)電機(jī)，發(fā)出的電能通過(guò)電阻柵以熱能的型式耗散；低速時(shí)(3-10Km/h以下)電制動(dòng)效能下降，切換到機(jī)械制動(dòng)。左輪對(duì)和右輪對(duì)由獨(dú)立的交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，每個(gè)交流電動(dòng)機(jī)由獨(dú)立的變頻器控制，控制器可以比對(duì)左輪對(duì)和右輪對(duì)交流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率，實(shí)現(xiàn)左輪對(duì)和右輪對(duì)的驅(qū)動(dòng)力平衡，防止礦用卡車跑偏，其次，左輪對(duì)和右輪對(duì)間無(wú)機(jī)械系統(tǒng)直接相連，保持相互獨(dú)立，允許轉(zhuǎn)彎過(guò)程中左右輪對(duì)轉(zhuǎn)速不同，實(shí)現(xiàn)柔性差速?？刂破骺刂频V用卡車的運(yùn)行姿態(tài)，并將駕駛員對(duì)加速踏板、剎車踏板、擋位開(kāi)關(guān)的操作轉(zhuǎn)換為整車的運(yùn)行指令，實(shí)現(xiàn)駕駛員的控制意志，其它各部件的控制均由控制器來(lái)完成， 實(shí)現(xiàn)集中式控制。

圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)電原理框圖；圖2為本實(shí)用新型控制流程圖。圖中1、加速踏板，2、剎車踏板，3、擋位手柄，4、控制器，5、發(fā)動(dòng)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(dòng)轉(zhuǎn)換器，12、轉(zhuǎn)速傳感器，13、 機(jī)械制動(dòng)器，14、交流電動(dòng)機(jī)，15、輪邊減速器，16L、左輪對(duì)，16R、右輪對(duì)。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。如圖1所示，一種電動(dòng)輪礦用卡車電傳動(dòng)裝置，由加速踏板1、剎車踏板2、擋位手柄3、控制器4、發(fā)動(dòng)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(dòng)轉(zhuǎn)換器11、傳感器12、機(jī)械制動(dòng)器13、交流電動(dòng)機(jī)14、輪邊減速器15、左輪對(duì)16L和右輪對(duì) 16R組成；加速踏板1、剎車踏板2和擋位手柄3分別通過(guò)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(dòng)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(dòng)轉(zhuǎn)換器11電連接，電制動(dòng)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(dòng)轉(zhuǎn)換器11與交流電動(dòng)機(jī)14 電連接，交流電動(dòng)機(jī)14軸與機(jī)械制動(dòng)器13電連接，交流電動(dòng)機(jī)14軸端與輪邊減速器15電連接，交流電動(dòng)機(jī)14與左輪對(duì)16L和右輪對(duì)16R電連接；所述的交流電動(dòng)機(jī)14和變頻器8有復(fù)數(shù)個(gè)，且每個(gè)交流電動(dòng)機(jī)14對(duì)應(yīng)與一個(gè)變頻器8電連接；所述的左輪對(duì)16L和右輪對(duì)16R間無(wú)機(jī)械系統(tǒng)直接相連；所述的擋位手柄3包括空擋、前進(jìn)擋、倒擋和駐車擋；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(dòng)機(jī)5提供動(dòng)力源；交流發(fā)動(dòng)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(duì)交流電動(dòng)機(jī) 14用于礦用卡車的驅(qū)動(dòng)，交流電動(dòng)機(jī)14由單獨(dú)的變頻控制器提供電力；交流電動(dòng)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(dòng)左輪對(duì)16L和右輪對(duì)16R ；減速器15結(jié)構(gòu)至少為一級(jí)行星齒輪減速器15 ；交流電動(dòng)機(jī)14軸連接機(jī)械制動(dòng)器，為行車和駐車提供制動(dòng)；電阻柵10為電能消耗裝置，將電制動(dòng)過(guò)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(dòng)，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(hào)；擋位手柄3至少有空擋、前進(jìn)擋、倒擋、駐車擋，并將擋位信號(hào)傳遞給控制器4 ；發(fā)動(dòng)機(jī)5接受控制器4發(fā)出的油門開(kāi)度控制，以控制發(fā)動(dòng)機(jī)5的輸出功率，同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)5將自身的轉(zhuǎn)速信號(hào)反饋給控制器4 ；發(fā)電機(jī)的勵(lì)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(dòng)轉(zhuǎn)換器11受控制器4控制；轉(zhuǎn)速傳感器將輪對(duì)運(yùn)行的轉(zhuǎn)速信號(hào)傳遞給控制器4。本裝置能提供礦用卡車的啟動(dòng)加速、勻速行駛(包括倒車)、減速制動(dòng)和駐車的功能?？刂破?控制礦用卡車的運(yùn)行姿態(tài)，并將駕駛員對(duì)加速踏板1、剎車踏板22、擋位開(kāi)關(guān)的操作轉(zhuǎn)換為整車的運(yùn)行指令，實(shí)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(lái)完成，實(shí)現(xiàn)集中式控制。左輪對(duì)16L和右輪對(duì)16R由獨(dú)立的交流電動(dòng)機(jī)14驅(qū)動(dòng)，每個(gè)交流電動(dòng)機(jī)14由獨(dú)立的變頻器8控制，控制器4可以比對(duì)左右交流電動(dòng)機(jī)14的驅(qū)動(dòng)功率，實(shí)現(xiàn)左右輪對(duì)的驅(qū)動(dòng)力平衡，防止礦用卡車跑偏。左輪對(duì)16L和右輪對(duì)16R間無(wú)機(jī)械系統(tǒng)直接相連，保持相互獨(dú)立，允許轉(zhuǎn)彎過(guò)程中左右輪對(duì)轉(zhuǎn)速不同，實(shí)現(xiàn)柔性差速。左右輪對(duì)16由獨(dú)立的交流電動(dòng)機(jī)14驅(qū)動(dòng)，每個(gè)交流電動(dòng)機(jī)14由獨(dú)立的變頻器8 控制，控制器4通過(guò)變頻器控制信號(hào)CiL和CiR對(duì)比交流電動(dòng)機(jī)14L和14R的功率，并調(diào)節(jié)交流電動(dòng)機(jī)14L和14R的功率使之平衡，最終表現(xiàn)為左右輪對(duì)16的驅(qū)動(dòng)力相等，防止礦用卡車跑偏。本裝置的電傳動(dòng)系統(tǒng)屬于交直交傳動(dòng)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(dòng)礦用卡車后，可以實(shí)現(xiàn)起啟動(dòng)加速、勻速行駛(包括倒車)、減速制動(dòng)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(dòng)優(yōu)先的原則，減速制動(dòng)過(guò)程中，高速時(shí)(3-10Km/h以上)為電制動(dòng)，交流電動(dòng)機(jī)14轉(zhuǎn)換為發(fā)電機(jī)，發(fā)出的電能通過(guò)電阻柵10以熱能的型式耗散；低速時(shí) (3-10Km/h以下)電制動(dòng)效能下降，切換到機(jī)械制動(dòng)。長(zhǎng)下坡緩行制動(dòng)由電制動(dòng)來(lái)完成；駐車制動(dòng)由機(jī)械制動(dòng)器來(lái)完成；將行星齒輪減速器用于礦用卡車，能大幅減輕傳動(dòng)系統(tǒng)的體積和重量；制動(dòng)器4與交流電動(dòng)機(jī)14軸相連， 通過(guò)減速器15將制動(dòng)力矩放大，可以提高制動(dòng)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(gè)。機(jī)械制動(dòng)盤與交流電動(dòng)機(jī)14軸、行星齒輪減速器輸入軸同軸，制動(dòng)盤和行星齒輪減速器位于交流電動(dòng)機(jī)14的同一側(cè)或兩側(cè)。本電動(dòng)輪礦用卡車電傳動(dòng)裝置的電傳動(dòng)系統(tǒng)屬于交直交傳動(dòng)系統(tǒng)的一種。
權(quán)利要求1.一種電動(dòng)輪礦用卡車電傳動(dòng)裝置，其特征在于，包括加速踏板(1)、剎車踏板(2)、 擋位手柄(3)、控制器(4)、發(fā)動(dòng)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(dòng)轉(zhuǎn)換器(11)、傳感器(12)、機(jī)械制動(dòng)器(13)、交流電動(dòng)機(jī)(14)、輪邊減速器(15)、左輪對(duì)(16L)、右輪對(duì)(16R);加速踏板(1)、剎車踏板(2)和擋位手柄(3)分別通過(guò)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(dòng)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(dòng)轉(zhuǎn)換器(11)電連接，電制動(dòng)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(dòng)轉(zhuǎn)換器(11)與交流電動(dòng)機(jī)(14)電連接，交流電動(dòng)機(jī)(14)軸與機(jī)械制動(dòng)器(13)電連接，交流電動(dòng)機(jī)(14)軸端與輪邊減速器(15)電連接， 交流電動(dòng)機(jī)(14)與左輪對(duì)(16L)和右輪對(duì)(16R)電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動(dòng)輪礦用卡車電傳動(dòng)裝置，其特征在于，所述的交流電動(dòng)機(jī)(14)和變頻器(8)有復(fù)數(shù)個(gè)，且每個(gè)交流電動(dòng)機(jī)(14)對(duì)應(yīng)與一個(gè)變頻器(8)電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動(dòng)輪礦用卡車電傳動(dòng)裝置，其特征在于，所述的左輪對(duì)(16L)和右輪對(duì)(16R)間無(wú)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(dòng)輪礦用卡車電傳動(dòng)裝置，其特征在于，所述的擋位手柄(3)包括空擋、前進(jìn)擋、倒擋和駐車擋。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動(dòng)輪礦用卡車電傳動(dòng)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(dòng)輪礦用卡車電傳動(dòng)裝置，其特征在于，所述的輪邊減速器(15)為行星齒輪減速器。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種電動(dòng)輪礦用卡車電傳動(dòng)裝置，包括加速踏板、剎車踏板、擋位手柄、控制器、發(fā)動(dòng)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(dòng)轉(zhuǎn)換器、傳感器、機(jī)械制動(dòng)器、交流電動(dòng)機(jī)、輪邊減速器、左輪對(duì)、右輪對(duì)；加速踏板、剎車踏板和擋位手柄分別通過(guò)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(dòng)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(dòng)轉(zhuǎn)換器電連接，電制動(dòng)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(dòng)轉(zhuǎn)換器與交流電動(dòng)機(jī)電連接，交流電動(dòng)機(jī)軸與機(jī)械制動(dòng)器電連接，交流電動(dòng)機(jī)軸端與輪邊減速器電連接，交流電動(dòng)機(jī)與左輪對(duì)和右輪對(duì)電連接。本裝置遵循制動(dòng)優(yōu)先原則，能提供礦用卡車的啟動(dòng)加速、勻速行駛(包括倒車)、減速制動(dòng)和駐車的功能。
文檔編號(hào)B60K6/42GK202174948SQ201120283700
公開(kāi)日2012年3月28日 申請(qǐng)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(qǐng)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