專利名稱：四象限運(yùn)行交流變頻電牽引采煤機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種采煤機(jī)，特別是一種交流變頻電牽引采煤機(jī)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的交流變頻電牽引采煤機(jī)，在傾角≤18°煤層作業(yè)中，一般采用能耗制動的二象限運(yùn)行變頻調(diào)速裝置，該裝置在第一象限和第三象限實(shí)施電力拖動調(diào)速，其采煤機(jī)牽引特性(能耗制動的二象限變頻調(diào)速)如圖7所示，圖示縱座標(biāo)為力(千牛)F(kN)，橫座標(biāo)為速度(米/秒)V(m/min)，采煤機(jī)在傾角≤18°煤層作業(yè)下行，當(dāng)下滑力大于摩擦力和截割阻力之和時(shí)，牽引電機(jī)的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速方向相反，牽引電機(jī)處于發(fā)電工況(第二或第四象限)，引起下滑的勢能轉(zhuǎn)變成電能，再由制動電阻轉(zhuǎn)變成熱能，由冷卻水把熱量帶走。這種牽引結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是能量損失大，采煤機(jī)上難以布置足夠大的制動電阻，難以提供足夠的冷卻水，上述缺點(diǎn)，使采用二象限運(yùn)行變頻裝置的采煤機(jī)，難以適應(yīng)傾角＞18°煤層工作面作業(yè)的要求；隨著交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，在一些工業(yè)領(lǐng)域，如起重運(yùn)輸作業(yè)已推廣應(yīng)用四象限運(yùn)行交流變頻調(diào)速裝置，其牽引特性(能量回饋制動的四象限變頻調(diào)速)如圖8所示，不僅能在第一、三象限實(shí)施電力拖動調(diào)速，而且可在第二、四象限實(shí)現(xiàn)電力制動調(diào)速，并可將制動能量反饋到電網(wǎng)，從而克服上述現(xiàn)有二象限運(yùn)行變頻調(diào)速裝置的缺陷，四象限運(yùn)行變頻調(diào)速裝置為改善采煤機(jī)交流電牽引結(jié)構(gòu)提供了有利的技術(shù)條件。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是，提供一種四象限運(yùn)行交流變頻電牽引采煤機(jī)，它能減小能量損失，改善采煤機(jī)下行的運(yùn)動特性，采煤機(jī)能在各種傾角煤層作業(yè)。
本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是采煤機(jī)包括有滾筒、搖臂、牽引箱、行走箱、控制箱、機(jī)身、滑靴組件，滾筒連接于搖臂一端，搖臂出軸端鉸接于機(jī)身，搖臂和機(jī)身間設(shè)置有調(diào)高油缸，機(jī)身上設(shè)置有牽引箱和行走箱，牽引箱的交流電動機(jī)經(jīng)傳動輪系和行走箱的行走輪組件呈驅(qū)動連接，行走輪組件和工作面輸送機(jī)構(gòu)的銷軌嚙合，其特點(diǎn)是機(jī)身上設(shè)置有四象限運(yùn)行變頻調(diào)速裝置，四象限運(yùn)行變頻調(diào)速裝置經(jīng)電纜連接有牽引箱中的交流電動機(jī)，四象限運(yùn)行變頻調(diào)速裝置還連接有制動單元。當(dāng)采煤機(jī)下行時(shí)，將勢能轉(zhuǎn)換成電能，經(jīng)四象限運(yùn)行變頻調(diào)速裝置向電網(wǎng)反饋能量，實(shí)現(xiàn)再生回饋制動。
在本實(shí)用新型藉四象限運(yùn)行變頻調(diào)速裝置的設(shè)置，利用其能量反饋特性，可減小采煤機(jī)的能量消耗，其制動特性的再生回饋制動所產(chǎn)生的制動力矩較為連續(xù)穩(wěn)定，因此，在采煤機(jī)下行時(shí)，速度平穩(wěn)，運(yùn)行狀態(tài)較為理想，從而使采煤機(jī)能適應(yīng)大傾角煤層的采煤作業(yè)，其制動單元的設(shè)置還可提高采煤機(jī)運(yùn)行可靠性。


圖1是本實(shí)用新型縱向視圖。
圖2是圖1的俯視圖。
圖3是圖1中牽引箱剖視示意圖。
圖4是圖3的A向視圖。
圖5是圖1中四象限運(yùn)行變頻調(diào)速裝置連接示意圖。
圖6是采煤機(jī)變頻器對機(jī)械制動單元的控制和時(shí)序配合圖。
圖7是二象限交流變頻電牽引采煤機(jī)牽引特性圖。
圖8是四象限交流變頻電牽引特性圖。
具體實(shí)施方式
參照圖1、2，四象限運(yùn)行交流變頻電牽引采煤機(jī)包括有滾筒1、1’、搖臂2、2’、牽引箱3、3’、走行箱4、4’、控制箱5、四象限運(yùn)行變頻調(diào)速裝置6、機(jī)身7、滑靴組件8、8’。
滾筒包括右滾筒1和左滾筒1’，滾筒1、1’分別連接于右搖臂2和左搖臂2’的出軸端，搖臂2、2’的另一端分別鉸接于機(jī)身7，搖臂2、2’上設(shè)置有調(diào)高油缸。
機(jī)身7上分別設(shè)置有右牽引箱3和左牽引箱3’如圖3、4，二牽引箱的結(jié)構(gòu)相同，牽引箱3、3’設(shè)置有交流電動機(jī)31，二交流電動機(jī)31經(jīng)傳動輪系32自其輸出端34分別和行走箱4、4’呈驅(qū)動連接，行走箱4、4’中的行走輪和銷軌嚙合，運(yùn)行時(shí)交流電動機(jī)31經(jīng)傳動輪系32和行走箱行走輪，在滑靴組件的支撐和導(dǎo)向下，采煤機(jī)可順沿銷軌9移動。
在牽引箱3、3’中，如圖3所示，交流電動機(jī)31的軸端齒輪和傳動輪系32的中間齒輪嚙合，該中間齒輪上固定一輪軸，該輪軸上連接有一制動單元33；制動單元33包括有機(jī)械制動器及其控制設(shè)備(為已知技術(shù))；制動單元33是常閉式結(jié)構(gòu)，即機(jī)器停止時(shí)，機(jī)械制動器處于抱(合)閘狀態(tài)，變頻器啟動時(shí)，在建立起足夠大的啟動轉(zhuǎn)矩后，才發(fā)出松閘指令，并在該指令確認(rèn)后，變頻器才使輸出頻率上升，從而避免在未松閘情況下升速，造成變頻器過流或機(jī)械制動器損壞；采煤機(jī)上可裝有兩臺或兩臺以上制動器，其制動力矩應(yīng)保證一臺失效時(shí)，仍能制動向下高速運(yùn)行的采煤機(jī)；制動單元33的常閉式結(jié)構(gòu)，在采煤機(jī)停機(jī)、牽引速度過零或發(fā)生故障時(shí)制動器失壓或斷電，采煤機(jī)仍處制動狀態(tài)，以確保安全；機(jī)械制動器可為摩擦盤式、多層摩擦片式等，其執(zhí)行機(jī)構(gòu)可為液壓式或電磁式，控制信號來自控制箱5和四象限運(yùn)行變頻調(diào)速裝置6，如由微處理器經(jīng)繼電器、液壓電磁閥控制液壓制動器。
在采煤機(jī)的機(jī)身7上，安裝有四象限運(yùn)行變頻調(diào)速裝置6(為已知技術(shù))，如圖5所示，四象限運(yùn)行變頻調(diào)速裝置6的變頻器和電源呈雙向連接，即電源箭頭指向變頻器為采煤機(jī)在第一或三象限運(yùn)行，電源供電經(jīng)變頻器向牽引交流電動機(jī)31供電，變頻器箭頭指向電源為采煤機(jī)在第二或四象限運(yùn)行，牽引交流電動機(jī)31經(jīng)變頻器向電源電網(wǎng)反饋輸電；變頻器連接采煤機(jī)的交流電動機(jī)31，交流電動機(jī)31帶有制動單元33，制動單元33由變頻器控制，其牽引特性如圖8所示。采煤機(jī)變頻器對制動單元的控制與時(shí)序如圖6所示，圖示采煤機(jī)牽引速度指令100、采煤機(jī)牽引運(yùn)行指令101、采煤機(jī)變頻器輸出頻率102、牽引部電流檢測103、制動單元松閘命令104、制動單元松閘信號確認(rèn)105、制動單元?jiǎng)幼?及延時(shí))106，其過程說明如下啟動時(shí)100-牽引速度給定；101-發(fā)出運(yùn)行指令；102-采煤機(jī)變頻器輸出頻率a點(diǎn)以前、制動單元處于合閘狀態(tài)；103-檢測變頻器輸出電流值(即牽引部電流)；104-經(jīng)規(guī)定時(shí)間電流達(dá)定值后，發(fā)出制動單元松閘指令；105-確認(rèn)制動單元已松閘，并將信號反饋到變頻器；
106-隨制動單元機(jī)械動作延時(shí)結(jié)束，變頻器頻率加速達(dá)目標(biāo)值，采煤機(jī)處于發(fā)電回饋制動下穩(wěn)定運(yùn)行或處于電動穩(wěn)定運(yùn)行；停車101-發(fā)出停車指令；102-變頻器頻率按負(fù)加速下降；104-檢測變頻器輸出頻率下降到b點(diǎn)值后，發(fā)出制動單元抱(合)閘指令；105-確認(rèn)制動單元已抱閘，并將信號反饋到變頻器；106-隨制動單元抱閘機(jī)械動作延時(shí)結(jié)束，變頻器輸出頻率為零，停車。
本實(shí)用新型在傾斜煤層工作面作業(yè)下行時(shí)，按上述啟動時(shí)的時(shí)序運(yùn)行，從采煤機(jī)變頻器輸出頻率102的時(shí)序線上可以看出，在該時(shí)段中，變頻器由最低頻率上升，在ab區(qū)間(圖6)，采煤機(jī)按穩(wěn)定下行速度移動，變頻器向電網(wǎng)回饋電能，減小采煤機(jī)能耗；同時(shí)藉時(shí)序103至106的操作，能保證采煤機(jī)可靠運(yùn)行，其產(chǎn)生的制動力矩較連續(xù)穩(wěn)定，采煤機(jī)運(yùn)行速度平穩(wěn)，從而能滿足大傾角煤層采煤作業(yè)的需求。
權(quán)利要求1.一種四象限運(yùn)行交流變頻電牽引采煤機(jī)，采煤機(jī)包括有滾筒、搖臂、牽引箱、行走箱、控制箱、機(jī)身、滑靴組件，滾筒連接于搖臂出軸端，搖臂另一端鉸接于機(jī)身，搖臂和機(jī)身間設(shè)置有調(diào)高油缸，機(jī)身上設(shè)置有牽引箱和行走箱，牽引箱的交流電動機(jī)經(jīng)傳動輪系和行走箱的行走輪組件呈驅(qū)動連接，行走輪組件和工作面輸送機(jī)構(gòu)的銷軌嚙合，其特征在于機(jī)身(7)上設(shè)置有四象限運(yùn)行變頻調(diào)速裝置(6)，四象限運(yùn)行變頻調(diào)速裝置(6)經(jīng)電纜連接有牽引箱(3、3’)中的交流電動機(jī)(31)，四象限運(yùn)行變頻裝置(5)還連接有制動單元(33)。
專利摘要一種四象限運(yùn)行交流變頻電牽引采煤機(jī)，主要解決大傾角煤層作業(yè)等技術(shù)問題，其采用技術(shù)方案是，機(jī)身上設(shè)置有四象限運(yùn)行變頻調(diào)速裝置，四象限運(yùn)行變頻調(diào)速裝置經(jīng)電纜連接有牽引箱中的交流電動機(jī)和連接有制動單元，適用于各種傾角煤層工作面的采煤作業(yè)。
文檔編號E21C25/10GK2646383SQ0321072
公開日2004年10月6日 申請日期2003年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月18日
發(fā)明者張世洪, 馮涇若, 楊順芳, 許森祥, 伍麗婭, 謝斌, 張崇宏 申請人:天地科技股份有限公司上海分公司, 煤炭科學(xué)研究總院上海分院