一種具有雙動力的電傳動地下礦用汽車的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明一種具有雙動力的交流電傳動地下礦用汽車，所述地下礦車包括2個前電動輪單元、2個后電動輪單元，4個電動輪單元分別獨立驅(qū)動自卸車的四個車輪，所述4個電動輪單元具有完全的互換性；所述地下礦車包括前車架、后車架、鉸接體；前車架與后車架通過鉸接體鉸接；鉸接體兩側(cè)分別安裝有轉(zhuǎn)向缸，用于車輛鉸接轉(zhuǎn)向。本發(fā)明的優(yōu)點是：采用架線動力可以大大提高設(shè)備的運行速度，提高生產(chǎn)效率；柴電動力作為輔助備用動力，其功率為正常功率三分之一，從而可以大大降低井下污染；簡化了整車結(jié)構(gòu)，降低了傳動部件設(shè)計制造難度；免維護的輪邊驅(qū)動電機提高了車輛的可靠性，有效降低了系統(tǒng)的維護成本；四個電動輪單元可以任意互換，具有良好的互換性。
【專利說明】—種具有雙動力的電傳動地下礦用汽車
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有雙動力的電傳動地下礦用汽車，特別是涉及一種四輪獨立電傳動驅(qū)動的地下礦用。
【背景技術(shù)】
[0002]地下礦車是地下礦山采掘運輸?shù)年P(guān)鍵設(shè)備，通常采用前后車架鉸接式，即前車架11與后車架8通過鉸接體9連接，鉸接體具有鉸接點和擺動環(huán)，其中，擺動環(huán)允許前車架11相對于后車架8獨立轉(zhuǎn)動，鉸接點允許前車架11相對于后車架8可達到45°轉(zhuǎn)向角，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)向功能。當在不平坦的路面行駛時，能夠保證所有車輪與地面接觸，以維持整體的穩(wěn)定性、通過性和最大生產(chǎn)率。
[0003]目前，地下礦車通常采用4X4的驅(qū)動方式，傳動方式為液力機械傳動，其結(jié)構(gòu)相當復(fù)雜。
[0004]地下礦車由于運行工況復(fù)雜，需要配備專門的液力機械變速機構(gòu)，該類型變速機構(gòu)開發(fā)需要較長的周期及較高的成本。因此，液力機械變速機構(gòu)已成為阻礙地下礦車系列化的主要因素。4X4的地下礦車要想實現(xiàn)全輪驅(qū)動，需要動力分配裝置及三根以上的傳動軸和中間支撐裝置?？紤]到四個車輪的運動軌跡不同，徐采用三個差速機構(gòu)，同時為了保證車輛在泥濘濕滑路面或深坑路面具有驅(qū)動力，還必須為這五個差速機構(gòu)配置相應(yīng)的鎖緊機構(gòu)；另外，為了保證動力方向的改變及增大高檔位的扭矩，還需要配置相應(yīng)的主減機構(gòu)。此夕卜，由于地下礦車長時間在低速大扭矩工況下工作，液力變矩器的效率很低，液力變矩器和變速器及驅(qū)動橋的故障率相當高，維護成本高。
[0005]地下礦車主要工作在崎嶇泥濘的地下巷道中，整車質(zhì)心的高低對操控穩(wěn)定性有很大的影響，而目前該類型車輛由于采用機械式傳動結(jié)構(gòu)，驅(qū)動橋只能采用非斷開式，這樣，貨箱底部必須位于驅(qū)動橋上方，從而大大增加了地下礦車的重心及整車高度，影響了操控未定性，同時影響地下礦車在狹窄低矮的地下巷道中正常工作。
[0006]由于以上因素，液力機械式地下礦車目前只有國外少數(shù)幾個企業(yè)有能力進行設(shè)計制造。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的:是通過架線動力提高地下礦用汽車的運輸效率，降低地下礦井的污染；解決目前鉸接式自卸車傳動部分結(jié)構(gòu)復(fù)雜、故障點多、設(shè)計制造難度大的問題，以及地下采礦作業(yè)環(huán)境、資源節(jié)約的問題，提供一種具有雙動力的電傳動電下礦用汽車。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種具有雙動力的電傳動地下礦用汽車，該礦車包括一套完整的柴一電混合動力驅(qū)動系統(tǒng)和一套完整的架線供電驅(qū)動系統(tǒng)；2個前電動輪單元、2個后電動輪單元，所述4個電動輪單元分別獨立驅(qū)動自卸車的四輪,所述4個電動輪單元具有完全的互換性；
所述地下礦車包括前車架、后車架、鉸接體；前車架與后車架通過鉸接體鉸接；鉸接體兩側(cè)分別安裝有轉(zhuǎn)向缸，用于車輛鉸接轉(zhuǎn)向。
[0009]上述技術(shù)方案可以進一步改進為:所述電動輪單元由以下三個部分組成:水冷交流異步電動機、三級行星齒輪減速器、輪邊電機制動器；所述水冷交流異步電動機、三級行星齒輪減速器、輪邊電機制動器通過螺栓連接。
[0010]進一步，駕駛室的頂部設(shè)有三相交流架線三相交流架線與第二整流器連接，所述的地下礦車柴油發(fā)動機與分動箱連接，再通過傳動軸與交流同步發(fā)電機連接，發(fā)動機運轉(zhuǎn)時帶動分動箱與交流同步發(fā)電機工作，分動箱驅(qū)動液壓油泵和水泵，交流同步發(fā)電機發(fā)出的電能用來驅(qū)動水冷交流異步電動機；所述發(fā)動機與分動箱采用機械連接，具體連接方式是:發(fā)動機飛輪與分動箱輸入軸分別與重疊在一起的六片撓性盤通過螺栓連接，發(fā)動機工作時，發(fā)動機飛輪帶動分動箱輸入軸轉(zhuǎn)動，分動箱通過齒輪嚙合輸出三部分功率，一部分驅(qū)動液壓油泵，一部分驅(qū)動冷卻水泵，一部分驅(qū)動交流同步發(fā)電機發(fā)出交流電，經(jīng)過整流器整流，產(chǎn)生的直流電分別供給四個逆變器，逆變器經(jīng)過逆變形成交流電再分別驅(qū)動四個輪邊水冷交流異步電動機，四個水冷交流異步電動機分別把動力傳遞給四個減速器，實現(xiàn)動力的傳輸；
該系統(tǒng)采用集電弓實現(xiàn)架線驅(qū)動與柴電驅(qū)動的切換，通過安裝在駕駛室頂部的集電弓將架線系統(tǒng)的三相交流母線上的電能直接經(jīng)過第二整流逆將交流電變?yōu)榉€(wěn)定的直流電，再將該直流電傳輸至各車輪的控制器，該控制器再將直流電逆變?yōu)榉€(wěn)定的交流電，將此交流電傳輸至各控制器對應(yīng)的輪邊水冷交流異步電動機28，電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，動力傳至減速器，減速器采用三級行星齒輪傳動，一、二級為差動輪系，三級為定軸輪系，經(jīng)減速器變速后傳至對應(yīng)車輪，完成動力傳輸，此時的發(fā)動機處于怠速狀態(tài)，只需要輸出很小的功率來驅(qū)動冷卻水泵以及液壓油泵。
[0011]進一步，所述地下礦車包括四個控制器，分別對應(yīng)左前輪控制器、右前輪控制器、左后輪控制器、右后輪控制器，每個控制器采用基于CAN總線的分布式網(wǎng)絡(luò)控制，上位機采用嵌入式系統(tǒng)。
[0012]進一步，所述冷卻系統(tǒng)集成到每一個電動輪單元內(nèi)，保證車輪在泥濘、灰塵和水較多的情況下都能保證正常冷卻。
[0013]進一步，所述電傳動地下礦車采用柴一電混合動力與三相交流架線兩種動力驅(qū)動，在有架線的巷道路段可以通過架線動力驅(qū)動行駛，發(fā)動機輸出功率大大降低，減小了柴油的消耗和污染物的排放，尤其在地下巷道中，降低污染物的排放可以有效改善地下巷道的環(huán)境，減輕對工人身體健康的危害，提高開采效率；在沒有架線的巷道路段可以采用柴一電混合動力驅(qū)動，有效保證工作效率。
[0014]在地下礦車上使用柴電動力、電傳動的優(yōu)勢在于去掉了傳統(tǒng)地下礦車所必須的液力機械式變速箱、傳動軸、主減速器、差速器及相應(yīng)的鎖止機構(gòu)，從而簡化了整車結(jié)構(gòu)，減小了傳動部件設(shè)計制造難度；免維護的輪邊驅(qū)動電機提高了車輛可靠性，有效降低系統(tǒng)維護成本；采用電子差速控制，使得四個驅(qū)動輪任何時刻都能發(fā)揮最大牽引力；在多輪驅(qū)動系統(tǒng)中，依靠電控閉環(huán)控制系統(tǒng)能方便實現(xiàn)多輪協(xié)調(diào)驅(qū)動。
[0015]本發(fā)明所述的地下礦車，不僅具備一套完整的柴電混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，同時還具有一套完整的架線供電驅(qū)動系統(tǒng)。由于在一些地下巷道中配有供一些采礦設(shè)備使用的架線供電系統(tǒng)，本發(fā)明針對地下想到的架線系統(tǒng)也設(shè)計了一套完整的架線驅(qū)動系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用集電弓實現(xiàn)架線驅(qū)動與柴電驅(qū)動的切換，通過集電弓，將架線系統(tǒng)的三相交流母線上的電能直接經(jīng)過整流逆變傳遞給每個水冷交流異步電動機28，此時的發(fā)動機處于怠速狀態(tài)，只需要輸出很小的功率來驅(qū)動冷卻水泵以及液壓油泵，可以大大減少發(fā)動機的燃油消耗和尾氣排放，減少化石能源的消耗以及污染物的排放，這對于封閉的地下巷道開采效率以及巷道內(nèi)的人員健康都具有重要意義。
[0016]本發(fā)明所設(shè)計的地下礦車優(yōu)點在于采用了柴電混合動力以及架線驅(qū)動的雙動力驅(qū)動形式，簡化了整車結(jié)構(gòu)，減少了設(shè)計制造難度，提高了車輛可靠性以及復(fù)雜路面條件下的通過性能，增強了零部件的互換性，有效降低了系統(tǒng)維護成本，同時減少了化石能源的消耗，降低了污染物的排放，有效改善地下巷道內(nèi)的作業(yè)環(huán)境，提高生產(chǎn)率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明專利具有雙動力的電傳動地下礦用汽車主視圖。
[0018]圖2是本發(fā)明專利具有雙動力的電傳動地下礦用汽車俯視圖。
[0019]圖3(a)是本發(fā)明專利具有雙動力的電傳動地下礦用汽車發(fā)動機與分動箱示意圖。
[0020]圖3 (b)是本發(fā)明專利具有雙動力的電傳動地下礦用汽車發(fā)動機與分動箱連接部分局部放大示意圖。
[0021]圖4是本發(fā)明專利具有雙動力的電傳動地下礦用汽車分動箱與水泵及液壓油泵連接示意圖。
[0022]圖5 (a)是本發(fā)明專利具有雙動力的電傳動地下礦用汽車電動輪集成單元結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖5(b)是本發(fā)明專利具有雙動力的電傳動地下礦用汽車電動輪集成單元剖視圖，方向是沿圖5 (a)中的B— B方向。
[0024]圖6是本發(fā)明專利具有雙動力的電傳動地下礦用汽車控制系統(tǒng)框圖。
[0025]圖7是本發(fā)明專利具有雙動力的電傳動地下礦用汽車動力及傳動系統(tǒng)框圖。
[0026]圖8是本發(fā)明專利具有雙動力的電傳動地下礦用汽車前端控制器組合示意圖。
[0027]圖9是本發(fā)明專利具有雙動力的電傳動地下礦用汽車的集電弓的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖中:
【權(quán)利要求】
1.一種具有雙動力的電傳動地下礦用汽車，其特征在于:所述地下礦車包括2個前電動輪單元、2個后電動輪單元,所述4個電動輪單元分別獨立驅(qū)動自卸車的四個車輪,所述4個電動輪單元具有完全的互換性； 所述地下礦用汽車包括前車架(11)、后車架(8 )鉸接體(9 );前車架(11)與后車架(8 )通過鉸接體(9)鉸接；鉸接體(9)兩側(cè)分別安裝有轉(zhuǎn)向缸(10)，用于車輛鉸接轉(zhuǎn)向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有雙動力的電傳動地下礦用汽車，其特征在于:所述電傳動地下礦車電動輪單元由以下三個部分組成:水冷交流異步電動機(28)、三級行星齒輪減速器(29)、輪邊電機制動器(27);所述水冷交流異步電動機(28)、三級行星齒輪減速器(29 )、輪邊電機制動器(27 )通過螺栓連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種具有雙動力的電傳動地下礦用汽車，其特征在于:駕駛室(2)的頂部設(shè)有三相交流架線(36)，三相交流架線(36)為第二整流器(33)供電，所述的地下礦車柴油發(fā)動機(12)與分動箱(19)連接，再通過傳動軸(18)與交流同步發(fā)電機(15)連接，發(fā)動機(12)運轉(zhuǎn)時帶動分動箱(19)與交流同步發(fā)電機(15)工作，分動箱(19)驅(qū)動液壓油泵(25)和冷卻水泵(26)，交流同步發(fā)電機(15)發(fā)出的電能用來驅(qū)動水冷交流異步電動機(28);所述發(fā)動機(12)與分動箱(19)采用機械連接，線架(36)設(shè)置在駕駛室頂部，具體連接方式是:發(fā)動機飛輪(21)與分動箱輸入軸(24)分別與重疊在一起的六片撓性盤(22)通過螺栓連接，發(fā)動機(12)工作時，發(fā)動機飛輪(21)帶動分動箱輸入軸(24)轉(zhuǎn)動，發(fā)動機(12)輸出功率通過分動箱(19)齒輪傳遞輸出三部分功率，一部分驅(qū)動液壓油泵(25)，一部分驅(qū)動冷卻水泵(26)，一部分驅(qū)動交流同步發(fā)電機(15)發(fā)出交流電，經(jīng)過第一整流器(32)整流；線架(36)發(fā)出交流電經(jīng)過第一整流器(32)整流，所述第一整流器(32)采用三相橋式整流，利用直流斬波器進行直流母線電壓的穩(wěn)定，把直流母線電壓穩(wěn)定在驅(qū)動電機的額定值，直流母線電壓分別供給四個逆變器，逆變器經(jīng)過逆變再分別驅(qū)動四個輪邊水冷交流異步電動機(28)，四個水冷交流異步電動機(28)分別把動力傳遞給四個減速器(29)，實現(xiàn)動力的傳輸或通過安裝在駕駛室(2)頂部的集電弓(36)將架線系統(tǒng)的三相交流母線上的電能直接經(jīng)過第二整流逆(33)將交流電變?yōu)榉€(wěn)定的直流電，再將該直流電傳輸至各車輪的控制器，該控制器再將直流電逆變?yōu)榉€(wěn)定的交流電，將此交流電傳輸至各控制器對應(yīng)的輪邊水冷交流異步電動機(28)，電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，動力傳至減速器(29)，所述減速器(29)采用三級行星齒輪傳動,一、二級為差動輪系,三級為定軸輪系,經(jīng)減速器(29)變速后傳至對應(yīng)車輪，完成動力傳輸，此時的發(fā)動機(12)處于怠速狀態(tài)，只需要輸出很小的功率來驅(qū)動冷卻水泵(26)以及液壓油泵(25)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種具有雙動力的電傳動地下礦用汽車，其特征在于:所述地下礦車包括四個控制器，分別對應(yīng)左前輪控制器(30)、右前輪控制器(31)、左后輪控制器(35)、右后輪控制器(34)，每個控制器采用基于CAN總線的分布式網(wǎng)絡(luò)控制，控制器之間通過CAN總線進行通訊，整車E⑶通過檢測整車行駛狀態(tài)以及當前車輪轉(zhuǎn)速，計算出下一個時刻四個牽引電機需要的轉(zhuǎn)速，通過CAN總線分別給四個車輪控制器輸入控制信號，達到整車穩(wěn)態(tài)運行的狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種具有雙動力的電傳動地下礦用汽車，其特征在于:所述地下礦車冷卻系統(tǒng)集成到每一個電動輪單元內(nèi)，保證車輪在泥濘、灰塵和水較多的情況下都能保證正常冷卻。
【文檔編號】B60K17/12GK103863103SQ201410067136
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年2月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月26日
【發(fā)明者】金純 , 楊玨, 楊耀東, 張文明, 申焱華, 張博 申請人:北京科技大學