本發(fā)明涉及傳動(dòng)系統(tǒng)，特別涉及一種不帶變矩器的、能夠應(yīng)用于工程機(jī)械及礦山機(jī)械領(lǐng)域的地下鏟運(yùn)機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

地下鏟運(yùn)機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)通常分為液力機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和靜液壓傳動(dòng)系統(tǒng)兩大類型，一般鏟斗容量在1m³以上的鏟運(yùn)機(jī)都采用液力機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，鏟斗容量在1m³之下的鏟運(yùn)機(jī)大部分采用靜液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。

液力機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)能充分利用動(dòng)力機(jī)的功率，并在一定范圍內(nèi)自動(dòng)適應(yīng)外界阻力的變化，進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速。在外界阻力突然增大時(shí)，可避免動(dòng)力機(jī)過(guò)載及機(jī)件損壞，操作平穩(wěn)，工作可靠。

圖1所示為液力機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)典型的傳動(dòng)路線。傳動(dòng)系統(tǒng)采用變速箱和液力機(jī)械變矩器相結(jié)合的傳動(dòng)系統(tǒng)，液力變矩器位于發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱之間，以變速箱潤(rùn)滑油為工作介質(zhì)，具有自動(dòng)變矩、變速、防振隔振、良好的啟動(dòng)性能和力矩保護(hù)作用。傳動(dòng)系統(tǒng)換擋時(shí)，因傳動(dòng)比的突然改變而導(dǎo)致的變速箱需要的輸入轉(zhuǎn)速與牽引電動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速的差異產(chǎn)生的沖擊是通過(guò)變矩器來(lái)吸收的。

因?yàn)樽兙仄鞯墓ぷ髟硪蠹敖Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)，液力傳動(dòng)的過(guò)程中會(huì)伴隨著液力損失、機(jī)械損失和容積損失等，所以有變矩器的傳動(dòng)系統(tǒng)其最高傳遞效率一般只有85％-92％。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，為工程機(jī)械及礦山機(jī)械提供一種高效、節(jié)能、具有自動(dòng)變速功能的傳動(dòng)系統(tǒng)。

本發(fā)明的地下鏟運(yùn)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)，包括變速箱、變速箱控制器、以及整車(chē)控制器，其中，所述整車(chē)控制器采集所述地下鏟運(yùn)機(jī)的油門(mén)踏板的行程信息，并將所述行程信息傳輸給所述變速箱控制器；所述變速箱控制器根據(jù)所述行程信息計(jì)算需要的所述牽引電動(dòng)機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速，并將所述目標(biāo)轉(zhuǎn)速傳輸給所述整車(chē)控制器；所述整車(chē)控制器還接收所述目標(biāo)轉(zhuǎn)速，并控制所述牽引電動(dòng)機(jī)調(diào)整轉(zhuǎn)速以達(dá)到所述目標(biāo)轉(zhuǎn)速。

進(jìn)一步地，所述整車(chē)控制器采集所述油門(mén)踏板的表示其行程變化的范圍為0.5V～4.5V的電壓信號(hào)，然后按照線性對(duì)應(yīng)關(guān)系將范圍為0.5V～4.5V的所述電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為范圍為0～100％的數(shù)值，并將所述數(shù)值傳輸給所述變速箱控制器；所述變速箱控制器按照線性對(duì)應(yīng)關(guān)系根據(jù)范圍為0～100％的所述數(shù)值計(jì)算范圍為0～2500轉(zhuǎn)/分鐘的所述目標(biāo)轉(zhuǎn)速。

進(jìn)一步地，還包括齒輪箱，所述齒輪箱將所述地下鏟運(yùn)機(jī)的液壓驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)換為兩路分別輸出到兩個(gè)液壓泵，以分別為執(zhí)行機(jī)構(gòu)和冷卻/潤(rùn)滑系統(tǒng)提供動(dòng)力。所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括制動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、動(dòng)臂舉升系統(tǒng)、和鏟斗翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)。

本發(fā)明的地下鏟運(yùn)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)，通過(guò)變速箱控制器和整車(chē)控制器之間程序的相互配合有效消除換擋過(guò)程中變速箱產(chǎn)生的振動(dòng)和沖擊并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換擋功能，從而能夠省去液力機(jī)械變矩器，以將傳動(dòng)系統(tǒng)的整體效率提高10％以上。

附圖說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)的地下鏟運(yùn)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的地下鏟運(yùn)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明的地下鏟運(yùn)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，但不作為對(duì)本發(fā)明的限定。

本發(fā)明提供了一種地下鏟運(yùn)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)，如圖2所示，包括變速箱2、變速箱控制器3、以及整車(chē)控制器1，地下鏟運(yùn)機(jī)包括油門(mén)踏板4和牽引電動(dòng)機(jī)8等。其中，油門(mén)踏板4將其行程信息傳輸?shù)秸?chē)控制器1；整車(chē)控制器1將行程信息傳輸給變速箱控制器3；變速箱控制器3根據(jù)行程信息計(jì)算需要的牽引電動(dòng)機(jī)8的目標(biāo)轉(zhuǎn)速，并將該目標(biāo)轉(zhuǎn)速傳輸給整車(chē)控制器1；整車(chē)控制器1接收目標(biāo)轉(zhuǎn)速，并控制牽引電動(dòng)機(jī)8調(diào)整轉(zhuǎn)速以達(dá)到該目標(biāo)轉(zhuǎn)速。

作為一種實(shí)施方式，油門(mén)踏板4根據(jù)其行程變化輸出從0.5V到4.5V的電壓信號(hào)給整車(chē)控制器1，作為牽引電動(dòng)機(jī)8輸出轉(zhuǎn)速變化的依據(jù)。整車(chē)控制器1根據(jù)接收到的表示油門(mén)踏板的行程的電壓信號(hào)，按照線性對(duì)應(yīng)關(guān)系將其轉(zhuǎn)換成0～100％的數(shù)值，然后把該數(shù)值傳遞給變速箱控制器3，變速箱控制器3根據(jù)該數(shù)值，按照線性對(duì)應(yīng)關(guān)系得到牽引電動(dòng)機(jī)8需要輸出的目標(biāo)轉(zhuǎn)速，目標(biāo)轉(zhuǎn)速的范圍為0～2500轉(zhuǎn)/分鐘，并將該目標(biāo)轉(zhuǎn)速回傳給整車(chē)控制器1。整車(chē)控制器1根據(jù)該目標(biāo)轉(zhuǎn)速控制牽引電動(dòng)機(jī)8的轉(zhuǎn)速，以達(dá)到該目標(biāo)轉(zhuǎn)速。

整車(chē)控制器1將表示油門(mén)踏板4的行程變化的范圍為0.5V～4.5V的電壓信號(hào)按照線性對(duì)應(yīng)關(guān)系轉(zhuǎn)換為范圍為0～100％的數(shù)值，其一個(gè)實(shí)施方式為：0.5V對(duì)應(yīng)數(shù)值0，4.5V對(duì)應(yīng)數(shù)值100％，其他大小的電壓信號(hào)按照線性關(guān)系對(duì)應(yīng)，例如，mV的電壓信號(hào)，對(duì)應(yīng)的數(shù)值大小為n％＝(m–0.5)/(4.5–0.5)*100％。

變速箱控制器3按照線性對(duì)應(yīng)關(guān)系將范圍為0～100％的數(shù)值計(jì)算為范圍為0～2500轉(zhuǎn)/分鐘的目標(biāo)轉(zhuǎn)速的一個(gè)實(shí)施方式為：數(shù)值0對(duì)應(yīng)目標(biāo)轉(zhuǎn)速0轉(zhuǎn)/分鐘，數(shù)值100％對(duì)應(yīng)目標(biāo)轉(zhuǎn)速2500轉(zhuǎn)/分鐘，其他大小的數(shù)值按照線性關(guān)系對(duì)應(yīng)，例如，n％的數(shù)值大小計(jì)算出來(lái)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速為x轉(zhuǎn)/分鐘，其中x＝n％/100％*2500。

整車(chē)控制器1控制牽引電動(dòng)機(jī)8改變轉(zhuǎn)速的具體方法為：將目標(biāo)轉(zhuǎn)速傳給與牽引電動(dòng)機(jī)8相連接的逆變器12，通過(guò)調(diào)整逆變器12的輸出頻率來(lái)調(diào)整牽引電動(dòng)機(jī)8的轉(zhuǎn)速，從而使得牽引電動(dòng)機(jī)8達(dá)到目標(biāo)轉(zhuǎn)速。

在傳動(dòng)系統(tǒng)換擋時(shí)，因傳動(dòng)比的突然改變而導(dǎo)致的變速箱需要的輸入轉(zhuǎn)速與牽引電動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速之間存在差異，現(xiàn)有技術(shù)的地下鏟運(yùn)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)是通過(guò)變矩器來(lái)吸收這種差異產(chǎn)生的沖擊的。而本發(fā)明的地下鏟運(yùn)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)，通過(guò)在短時(shí)間內(nèi)直接調(diào)整牽引電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速以使得變速箱的輸入轉(zhuǎn)速達(dá)到要求，從而消除因變速箱的需要的輸入轉(zhuǎn)速和實(shí)際的輸入轉(zhuǎn)速之間的差異而產(chǎn)生的沖擊，從而能夠省去傳動(dòng)系統(tǒng)中變矩器的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)提高傳動(dòng)系統(tǒng)的傳遞效率的效果。實(shí)驗(yàn)證明，本發(fā)明的地下鏟運(yùn)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)，能夠?qū)鲃?dòng)系統(tǒng)的整體效率提高20％左右。

進(jìn)一步地，變速箱控制器3還根據(jù)牽引電動(dòng)機(jī)8的當(dāng)前轉(zhuǎn)速和油門(mén)踏板4的行程信息計(jì)算變速箱2的目標(biāo)檔位。在變速箱2是自動(dòng)換擋模式的情況下，變速箱控制器3根據(jù)該目標(biāo)檔位控制變速箱2變換檔位，以達(dá)到該目標(biāo)檔位。而如果變速箱2是手動(dòng)換擋模式，則變速箱控制器3根據(jù)換擋手柄6的位置使整車(chē)保持在該檔位行駛。

變速箱2的模式信息(即是自動(dòng)換擋模式還是手動(dòng)換擋模式)是由整車(chē)控制器1傳輸給變速箱控制器3的。圖2中變速箱2的動(dòng)力輸出是用來(lái)給整車(chē)提供前進(jìn)、后退的動(dòng)力的。

繼續(xù)參照?qǐng)D2，以說(shuō)明在本發(fā)明的傳動(dòng)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的傳輸方式。在圖2中，實(shí)線連接線表示數(shù)據(jù)信號(hào)的傳遞，虛線連接線表示電能或機(jī)械能的傳遞；實(shí)線框表示本發(fā)明的傳動(dòng)系統(tǒng)的組成部分，虛線框表示整車(chē)中傳動(dòng)系統(tǒng)之外的組成部分。

整車(chē)控制器1同時(shí)滿足SAE J1939及CAN Open兩種通訊協(xié)議，在該系統(tǒng)中充當(dāng)數(shù)據(jù)交換的作用。其與變速箱控制器3之間通過(guò)SAE J1939通訊協(xié)議來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，與傳動(dòng)系統(tǒng)中的其他組成單元，例如逆變器9、12之間，通過(guò)CAN Open通訊協(xié)議來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。例如，整車(chē)控制器1和變速箱控制器3之間通過(guò)SAE J1939協(xié)議，將油門(mén)踏板4的行程、牽引電動(dòng)機(jī)8的當(dāng)前轉(zhuǎn)速、變速箱2的輸出轉(zhuǎn)速、變速箱2所需要的目標(biāo)轉(zhuǎn)速等信息進(jìn)行傳遞；同時(shí)，變速箱控制器3把變速箱2的檔位信息、輸出速度信息、溫度信息、故障信息等通過(guò)SAE J1939協(xié)議傳遞給整車(chē)控制器1，作為整車(chē)啟動(dòng)、運(yùn)行、停止等的控制的輸入。

繼續(xù)參照?qǐng)D2，本發(fā)明的地下鏟運(yùn)機(jī)還包括液壓驅(qū)動(dòng)電機(jī)13，其傳動(dòng)系統(tǒng)還包括齒輪箱7，齒輪箱7將液壓驅(qū)動(dòng)電機(jī)13的輸出轉(zhuǎn)換為兩路分別輸出到兩個(gè)液壓泵10、11，以分別為執(zhí)行機(jī)構(gòu)、冷卻/潤(rùn)滑系統(tǒng)提供動(dòng)力。地下鏟運(yùn)機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括制動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、動(dòng)臂舉升系統(tǒng)、鏟斗翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)等。

此外，本發(fā)明的傳動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)過(guò)程與制動(dòng)踏板5的行程相關(guān)。制動(dòng)踏板5根據(jù)其行程變化，輸出0.5V到4.5V的電壓信號(hào)到整車(chē)控制器1，作為牽引電動(dòng)機(jī)8反拖制動(dòng)的輸入信號(hào)。牽引電動(dòng)機(jī)8反拖制動(dòng)可以把整車(chē)制動(dòng)過(guò)程中的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能并存儲(chǔ)到電池包中。整車(chē)控制器1當(dāng)檢測(cè)到制動(dòng)踏板5的行程達(dá)到50％時(shí)，液壓制動(dòng)開(kāi)始介入，以加速整車(chē)的制動(dòng)過(guò)程。

以上具體實(shí)施方式僅為本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，不能用于限定本發(fā)明，本發(fā)明的保護(hù)范圍由權(quán)利要求書(shū)限定。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和保護(hù)范圍內(nèi)，對(duì)本發(fā)明做出各種修改或等同替換，這些修改或等同替換也應(yīng)視為落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。