CN1006210B - 电动机驱动的无轨翻斗式井下车辆 - Google Patents

Abstract

一种牵引部分为电动机的无轨翻斗式井下车辆，其能源供给通过一根滑动接触线和一个可以在接触线上移动的集电器以及一条供电电缆实现。其特征在于供电电缆通过一个可以围绕垂直轴线旋转的滑环架连接到集电器上并可从作用有回复力的卷筒上拉出；由液压马达驱动的螺旋缠线式电绕卷筒安装在车辆的牵引部分上，并可围绕垂直轴线转动；导向杆同轴安装在电缆卷筒上；一台静压轴向柱塞式变速箱与交流电动机联接在一起。

Description

电动机驱动的无轨翻斗式井下车辆

本发明是一种牵引部分的电动机的无轨翻斗式井下车辆，其能源供给通过一根滑动接触线和一个可以在接触线上移动的集电器以及一条供电电缆实现，供电电缆将车辆与集电器在电气上和机械上联接在一起，并且能从作用有回复力的卷筒上拉出。

众所周知，在金属矿和盐岩矿中主要采用自走式无轨车辆将开采出的矿石自采掘面运输到地面，这种车辆通常是翻斗矿车。一般是使用由柴油发动机驱动的汽车。由于运输车辆用柴油发动机驱动，所以会使井下环境受到有害物质的污染。因此人们转而使用有轨井下车辆，这种车辆所用的电能或者由设置在运输平巷内的电机车架空线提供，或者由可更换的蓄电池提供。

另外，在《CIM报告》（第7卷第2期，1981年5月4日出版）中介绍了一种电动井下翻斗矿车，其电能供给系统由滑动接触线，集电弓和电缆卷筒构成。电缆可以自动张紧，矿车可以相对接触线作纵向或者横向行驶。电缆卷筒属于乱绕型，同以围绕水平轴线旋转并且安装在矿车的前部。

在联邦德国展出专利说明书2517836中还介绍了一种通过电缆将电能从一台固定的设备传输给无轨车辆的装置，无轨车辆上装有一个电缆卷筒单元，该单元具有两个同心安装的卷筒其轴线垂直设置，卷筒可绕轴线转动。其中一个实施例中卷筒单元和一个可以移动的集电装置相连接，集电装置则可沿着一个供电系统移动。供电电缆，例如扁平电线和一根绳索以相反的缠绕方向卷在各自的卷筒上。当车辆在供电系统下面横向行驶时，两个卷筒相互反向的旋转可以防止出现有害的扭转和电线与绳索之间的缠绕。这种已知的车辆存在着若干缺点，并且不能满足所要求的实际使用条件，即在架空线系统中的0至360°的角度范围内车辆可以移动或者转动到任意的位置上。因为供电电缆本身并不能任意地扭转，所以很容易出现机械拉伸应力，机械断裂和电击穿。另外供电电缆在大多数情况下处于下垂状态，会与地面或者车辆摩擦造成损坏。

上述公知类型车辆的其他缺点是行动半径小，通过蓄电池或者架空线驱动时车辆空载重量高，整流设备的耐冲击性能差，用整流子直流电动机驱动时对潮湿和侵蚀性气体及液体敏感。

本发明的任务是，制造一种上述类型的车辆，该车辆可以在系统的作用半径内的任何自由路面上行驶，不会使柔性供电电缆产生有害的扭转并且车辆可机不必按照一条固定的行驶线路驾驶。

上述任务的解决方案是，采用牵引部分为电动机的无轨翻斗式井下车辆，其能源供给通过一根滑动接触线和一个可以在接触线上移动的集电器以及一条供电电缆实现，供电电缆将车辆和集电器在电气上和机械上联接在一起并且能从作用有回复力的卷筒上拉出;构成本发明的还有下列各项特征的结合：

a）供电电缆通过一个可以围绕垂直轴线旋转的滑环架连接到集电器上;

b）由液压马达驱动的螺旋缠线式电缆卷筒安装在牵引部分上并且可以围绕垂直轴线转动，滑环架也位于垂直轴线上;

c）可以在液压作用下摆动的导向杆同轴安装在电缆卷筒上;

d）一台静压轴向柱塞式变速箱与交流电动机联接在一起。

根据本发明，从电网（供电系统）至运输车辆的电能连续供给不但可以在纵向行驶，例如在运输平巷内行驶时实现，而且也可以在横向行驶，例如在位于运输平巷端头的自由区域内行驶时实现，还可以在保证可靠地避免供电电缆出现任何扭转的同时使运输车辆具有所希望的活动半径。

按照本发明的另一个实施例，在井下车辆的集电器上配置了一个隔离开关，用以拆卸供电电缆。该开关装置一方面允许车辆在出现危险或者事故、更换车辆时与固定安装的电力供应系统隔断，另一方面还能通过另一个安装在驱动部分上的隔离开关装置将可移动式电源与电动井下车辆连通。比外还配置了一个机械离合装置。通过这种方式可以使井下电动车辆在装上了发电机组后也能适用于矿井和地面，发电机组可以安装在分离式车辆，例如拖车上。电动车辆的供电电缆最好通过插座和发电机组连接。移动式发电机组在不使用时可以放置在地面，一旦需要时则可迅速地开到井下的使用位置上（电动装载机，电动自卸车）。

本发明所述的井下车辆是一种具有托架的全轮驱动翻斗车。车辆的动力一般是一台电动机，其功率例如是200千瓦（转速为1500转/分钟时），电压为950伏，电动机的传动机构是一台分动器和若干台静压轴向柱塞变速器，这些变速器又与所有四个车轮上的静压驱动马达连在一起。工作液压系统、转向液压系统和电缆卷筒以及导向杆的液压驱动系统同样也是由电动机通过静压轴向柱塞变速器驱动的。

在本发明所述的井下车辆上，供电电缆呈螺旋状缠绕在一个可绕垂直轴线转动的电缆卷筒上，车辆开动时电缆可以自卷筒上拉出，同时能避免电缆拖到地面上。当车辆朝着滑动接触线方向驶回时，连接电缆可以自动缩回。

作用在供电电缆上的拉力按照电缆的长度随时发生变化，以保证在集电器行车和车辆之间延伸的电缆不与地面接触。因此在电缆卷筒上作用有可连续改变的力矩，例如可以根据电缆的长度调节电缆卷筒液压马达的压力。

当车辆纵向行驶，即沿着滑动接触线行驶时，应按如下方式调节电缆卷筒上所缠绕的电缆拉力，使连接电缆能够在车辆行驶中携带着移动式集电器行车沿着滑动接触线一齐行走。

可围绕垂直轴线转动的电缆卷筒最好直接安装在车辆牵引部分的上部。这种配置可以降低车辆的结构高度，特别是能充分适应运输平巷的高度。

供电电缆与滑动接触线之间的连通，即与位于滑动接触线供电系统上面的集电器之间的连通最好通过一个悬挂在集电器行车上并可围绕垂直轴线转动的滑环架完成。这个滑环架可以保证运输车辆具有完全的机动性并且能防止供电电缆出现扭转。由于供电电缆不仅要能有控制地拉出，还要能有控制地回卷，可以还在电缆卷筒的对面设置了一个与其同轴并可适当摆动的导向杆。该导向杆最好能在缠绕方向上通过液压传动移动。电缆卷筒和导向杆的传动系统应反向旋转。考虑到车辆的行驶速度，在此应当使供电电缆保持所需要的拉应力并适应已拉出部分的电缆重量。

为了防止连接电缆全部从卷筒上卷出并防止增加磨损的危险，可以按照本发明的另外一个实施例，在电缆卷筒绕线螺旋槽的内部安装一个电气限位开关。该开关的位置应当按照下述方式选择，即在电缆被拉出时应当使卷筒上还能剩下一段预定长度的电缆，以提供一定的回旋余地，同时车辆则自动地被该开关切断电源停车。供电电缆由于其直径和所使用的材料的缘故具有一定的刚性。当车辆驶到距滑动接触线或滑环架只有很小的一段距离时，电缆的刚性会导致发生故障。为了清除电缆刚性的影响，电缆自导向杆至滑环架之间的自由长度不允许选择的太小。为此按照本发明的进一步的实施例，在电缆卷筒螺旋槽的外部至少安装了两个组合在一起的电气限位开关。该开关的位置应当按照下述方式确定，在缠绕的过程中或缠绕结束时，电缆在导向杆和滑环架之间至少还有一段自由长度没有被卷上，同时车辆被自动地切断电源并停车。最后，本发明中所述的电缆卷筒上还装有一个联接零件，以便将导向杆固定在电缆卷筒上并能使两者一起移动和调整。

按照本发明，井下车辆的电流供给是通过滑动接触线、集电器行车和位于车辆上面的电缆卷筒实现的。从安全的角度考虑例如可以采取下列电路技术上的措施：只有当行驶方向操纵杆处于中间位置并且辅助驱动已接通时才能接通行驶电动机。此外，当行驶电动机处于停止状态时，车辆的停车车轮制动器和电缆卷筒制动器自动地起作用。上述措施在车辆断电或者紧急制动时尤有必要，因为电动机本身并没有制动功能。如果电缆卷筒的转动超过了一个可调整的极限值，指示灯就会明显地闪动，引起司机的注意。如果司机还继续开离滑动接触线，则行驶电动机会及时地断电并制动刹车。另外，车辆上还有自动监视供电电缆绝缘状况的装置和防止供电电缆内部单根导线断裂的自动监视装置，从而能够及时避免出现危险。

绝缘状况的监视仪器本身已是公知的了，该仪器在矿井中一般连接在无零线的低压电网中。该仪器能测量地电位与电网各相线之间的绝缘值。防止供电电缆内部单根导线断裂的监视装置同样也是已公知的，该装置通常位于供电电缆内部。

本发明并不仅限于应用在井下车辆上，它当然还可以在具有相似运输条件的地面车辆上应用。

下面对照附图中所示的实施例对本发明做进一步的说明。

如附图所示，井下车辆位于运输平巷11内，运输平巷向图内延伸，其端部与位于横断面侧旁的回采区域12相连通。自回采区域采出的矿石由无轨井下车辆13穿过运输平巷11送出，该车辆是一台自走式翻斗矿车。车辆13即可以如双向箭头B所示在回采区域内作横向运动，也可以如双向箭头A所示在运输平巷内作纵向运动。

井下车辆13的驱动电机所需的电力由一根沿运输平巷11纵向延伸的悬挂式滑动接触线21供给，接触线安装在走行滑道211上，一台集电器或集电器行车212可以在走行滑道上移动。行车上的集电器和滑动接触线上的供电系统之间存在着动态接触，从而实现电流通路。集电器行车212的下部是一个滑环架213，抗拉电缆311从该滑环架被引向车辆13，该电缆缠绕在车辆13上面安装的电缆卷筒31上构成可拉出的供电电缆。

在电缆卷筒31上作用着可调节的回复力，当车辆13如双向箭头A所示纵向行驶时，可以预先确定好回复力的数值，以保证车辆13在行驶的同时能带动集电器行车212一起行走。当车辆如双向箭头B所示横向行驶时，可以改变回复力的数值，一方面使电缆311在车辆离开滑动接触线系统时能从电缆卷筒31上拉出，另一方面保证使电缆311不致下垂。

当车辆13在运输平巷11内如双向箭头A所示纵向行驶时，集电器行车212上安装的滑环架213可以保证电缆311在两个行驶方向上（纵向行驶和驶向回采区域）始终朝着牵引方向（双向箭头C）。此外，滑环架还能保证车辆13从运输平巷11拐入回采区域12时电缆的定向以及车辆13在回采区域12内如双向箭头B所示横向行驶时电缆的定向。

电缆的导向由安装在滑环架213上的喇叭管214和一个与电缆卷筒31同轴安装的导向杆312完成，导向杆最好能在水平面上与电缆卷筒31作相对摆动（如双向箭头D所示）。

在电缆卷筒31通向车辆13的供电电缆之间的电动机上也以同样的方式安装了一个滑环架。该滑环架可以围绕卷筒的垂直轴线转动。

本发明所述的井下车辆的优点是，车辆实际上能不受限制地在运输平巷内以较大的活动半径行驶，整个车辆的结构高度很低。此外在全部行驶范围内还有自由行驶的可能性，同时不会使供电电缆发生扭转或者类似的损坏。

Claims (12)

1、牵引部分为电动机的无轨翻斗式井下车辆，其能源供给通过一根滑动接触线（21）和一个可以在滑动接触线上移动的集电器（212）以及一条供电电缆（311）实现，供电电缆R将车辆和集电器在电气上和机械上联接在一起，并且能从一个作用有回复力的卷筒上拉出，本发明的特征在于下列各项特征的结合：

a）供电电缆（311）通过一个可围绕垂直轴线转的滑环架（213）连接到集电器（212）上;

b）由液压马达驱动的螺旋缠绕式电缆卷筒（31）安装在牵引部分上且可围绕一垂直轴转动，所述滑环架也安装在垂直轴上，滑环架上的滑环与供电电缆（311）的导线连接;

c）一个可以在液压作用下摆动的导向杆（312）同轴安装在电缆卷筒（31）上;

d）静压轴向柱塞式传动装置电缆卷筒以及导向杆的传动装置均通过动力分配装置联接到一个三相交流电动机上。

2、根据权利要求1所述的井下车辆，其特征是，在集电器上装有用于供电电缆（31）的隔离开关。

3、根据权利要求1至2之一所述的井下车辆，其特征是，电缆卷筒（31）上电缆的拉力可以调节。

4、根据权利要求1至3之一所述的井下车辆，其特征是，电缆卷筒（31）上电缆的拉力可以根据从卷筒上所拉出的电缆的重量来改变。

5、根据权利要求1至4之一所述的井下车辆，其特征是，电缆卷筒（31）和导向杆（312）的驱动系统反向旋转。

6、根据权利要求1至5之一所述的井下车辆，其特征是，在电缆卷筒的缠线螺旋槽内部装有一个电气限位开关，当电缆达到预定的剩余匝数时，该开关可以切断车辆的电源（停车）。

7、根据权利要求1至6之一所述的井下车辆，其特征是，在电缆卷筒的缠线螺旋槽外部至少装有两个组合在一起的电气限位开关，当导向杆（312）和滑环架（213）之间的电缆达到一段最小的自由长度时，该开关可以切断车辆的电源（停车）。

8、根据权利要求1至7之一所述的井下车辆，其特征是，电缆卷筒（31）上装有一个联接零件将导向杆（312）固定在卷筒上。