CN103287929B - 电驱动工程车辆电缆线检测与自动收放装置 - Google Patents

Abstract

<b>一种电驱动工程车辆电缆线检测与自动收放装置，属于电驱动工程车辆电缆线收放技术领域。其特点是在电驱动工程车辆上固定安装有倒“丁”字形支架，支架的顶端安装有卷缆盘，在支架悬臂端安装有检测及自动收放装置。自动收放装置的构造是在框架的上、下、左、右分别安装有托辊，中间形成导孔，框架左、右两侧面上自上而下分别安装有光电发射传感器和光电接传感器，电缆线穿过导孔，通过检测电缆线在导孔中的位置，以不同的速度控制电缆线的收放，</b><b>良好的实现了根据运动工程车辆的加减速过程对收放电缆线做出自动补偿，保证了收放电缆线的及时性和平顺性。</b>

Description

电驱动工程车辆电缆线检测与自动收放装置

技术领域

本发明属于电驱动工程车辆电缆线收放技术领域，具体涉及一种电驱动工程车辆电缆线检测与自动收放置。

技术背景

矿山、煤场等场地相对固定的工程作业车辆，如电铲、装载机等，一般均采用柴油机驱动。一方面，由于柴油价格不断上涨，设备运行费用很高；另一方面柴油机的热效率较低(20-30％)，能源利用效率低，排放污染环境。对于作业半径相对较小，且供电方便的作业现场，将上述工程车辆改为采用电力驱动会产生很大的经济社会效益。电力驱动装置的效率一般在90％以上，且电价相对便宜，所以采用电力驱动不仅可以减少污染，更重要的是可以大幅度降低运行费用。

但工程车辆采用电力驱动需要与供电电缆线连接，以提供电力需要。由于工程车辆作业时在不断快速运动，所以供电电缆线必须能够随着车辆的运动自动快速收放，以避免放缆不及时造成拉断电缆，或收缆不及时堆积电缆线，而被车辆碾压造成事故。

目前国内外对于电力驱动的工程车辆所用的供电电缆线收放装置有两种方式：1、非卷取式：例如，门式起重机和行车，其供电电缆线通过滑轮悬挂在与设备运行平行的导轨上，电缆线在运动装置的牵引下可以随运动设备往复运动，不间断向运动的设备供电。这种形式仅能适用于作直线运动的用电装置，如行车、门式起重机等设备。2、卷取式：在电源端或运动设备端设置电缆线卷筒，卷筒根据设备运动中收放电缆。市售的卷缆机一般采用力矩电机控制，卷筒通常处于收卷状态，当设备向电源端移动时，由于牵引力矩减小，卷缆机在力矩电机的驱动下将电缆线卷起；当设备远离电源时，牵引力矩大于电机的力矩，迫使力矩电机倒转，卷缆机以恒定力矩放缆。这种方式在电缆线处于悬空状态时，随着电缆线长度增加，在空中形成悬链线，由于电缆自身的重量导致电缆线的张力随电缆线长度急剧增加，使卷缆机没有足够的力矩收卷，如提高电机的力矩，又可能导致将电缆线拉断，所以仅适用于短距离的运动；如果电缆线不是悬空状态，由于电缆线自身的重量和与地面的磨擦，导致完全无法工作。

发明内容

本发明目的是提供一种电驱动工程车辆电缆线检测与自动收放装置，可以有效地克服现有技术存在的缺点。

本发明是这样实现的，如图1所示，在工程车辆1上固定安装一个倒“丁”字形的支架6，在支架6的顶部安装有电动机2及与其联接的带有离合器的减速器3及卷缆盘4，卷缆盘4上卷绕有电缆线7；在支架6的悬臂梁端部安装有检测及自动收放装置5。所述的检测及自动收放装置的构造图如2、3、4所示，框架14固定安装在支架6的悬臂梁顶端，在其上端部的左侧安装有顶部后托辊9，右侧安装有顶部前托辊10，在其下端部的右侧安装有底部前托辊11，在顶部前托辊10和底部前托辊11的后方，即在框架14中部前方位垂直安装有左侧托辊12和右侧托辊13；由框架14的顶部、底部、左侧和右侧安装的托辊形成的中间空位称为导孔15；如图4所示，在左侧托辊12和右侧托辊13的外侧、即框架14的左、右内侧面上分别装有光电发射传感器17和n个光电接收传感器，n为＞2的整数，现以n＝8为例，如图4所示，在框架14左侧自上往下安装有八个光电接收传感器18、19、20、21、22、23、24、25及控制器16，八个光电接收传感器的安装位置要求平均分布于导孔15自顶至底的侧面方位上，且相邻两个光电接收传感器的距离小于或等于电缆线直径；如图6所示，控制器16中的优先编码器的输入要与八个光电接收传感器的输出信号相连接，优先编码器的输出要与驱动芯片的输入相连接，驱动芯片的输出连接继电器，继电器的开关信号送至变频器，电缆线7穿过导孔15与电源相连接，检测及自动收放装置5的安装角度应保证使导孔15平面与自然拖地状态下的电缆线7垂直。

本发明的优点和积极效果是：

1、通过检测电缆线在电缆导孔中的位置，从而决定卷缆机的对电缆线的收放控制，省去了对电缆线长度和运动车辆与电源距离的直接检测，简化了检测方案。

2、采用光电传感器，避免了传感器与电缆线的直接接触，有利于检测及自动收放装置的安全和寿命，且无须对传感器的精度提出要求。采用了导孔、传感器和控制器集成的结构，降低了安装难度，保证了系统工作可靠性，提高了检测和控制精度。

3、检测及自动收放装置5与支架6连接时，安装角度保证导孔15平面与自然拖地状态下的电缆线7垂直。有利于提高检测电缆状态的灵敏度，提高对卷缆机的控制性能。

4、检测及自动收放装置根据电缆在导孔中位置，把相应的传感器编码与变频器输出频率的对应为线性或非线性关系，保证了收放电缆线的平顺性；良好的实现了根据运动工程车辆的加减速过程对收放电缆线做出自动补偿，以避免在工程车辆加减速时对电缆产生额外的张力，有利于电缆寿命的延长；既通过卷缆机电机正反转实现了自动补偿收放电缆线，又大大降低了正反转瞬间切换对电机和机械结构的冲击和损伤，有效的延长了卷缆机电机及相关机械结构的使用寿命。

附图说明：

图1为本发明的结构示意图；

图2为检测及自动收放装置示意图；

图3为图2的左视图；

图4为图2的右视图；

图5为图4中K-K剖视图；

图6为控制器的原理框图；

图中：1-工程车辆；2-电动机；3-带有离合器的减速器；4-卷缆盘；5-检测及自动收放装置；6-支架；7-电缆线；8-地面；9-顶部后托辊；10-顶部前托辊；11-底部前托辊；12-左侧托辊；13-右侧托辊；14-框架；15-导孔；16-控制器；17-光电发射传感器；18、19、20、21、22、23、24、25-光电接收传感器。

具体实施实例：

以具有八个传感器的检测与控制装置以及额定工作频率为50Hz、额定电压380V、额定电流10A的卷缆机电机为例。当工程车辆前进时，电缆线顺着导孔向上移动，当电缆线被光电接收传感器19检测到时，光电接收传感器19的编码110被送至变频器，变频器将以与编码110对应的15Hz驱动卷缆机电机反转，即释放电缆线。当工程车辆前进速度比较快时，电缆线被光电接收传感器18检测到，变频器将以相应的30Hz驱动卷缆机电机反转，即快速释放电缆线。当工程车辆后退时，后退速度越快位置越靠下的光电接收传感器将检测到电缆线，即卷缆机电机工作频率越高，相应的卷缆速度越快。对应卷缆速度最快的为光电接收传感器25的编码000，对应卷缆速度最慢的为光电接收传感器21的编码100。

本发明与传统结构的相关数据对比如表1所示：

表1

通过对表1的分析可以看出：传统卷缆机没有传感器，卷缆速度一定，决定了其不能根据工程车辆的运行状态及时调整收放电缆线的动作，极有可能出现收电缆线不及时碾压电缆和放电缆线不及时拉伤、拉断电缆线的情况。本发明通过n个光电传感器检测电缆线在电缆导孔中的位置来确定工程车辆的运动状态，从而决定卷缆机的对电缆线的收放控制。与传统卷缆机相比本发明的优点和效益有：1、在车辆加速前进时，系统给卷缆机电机提供反转信号，卷缆机释放电缆线，大大减小了由车辆加速前进电缆所承受的拉力，有效的保护了电缆，有利于延长其寿命，降低了使用成本；减小了车辆在快速运动时的负载。2、采用的控制方法使卷缆机电机由低速正转变反转或反转变低速正转，大大降低了正反转瞬间切换对电机和机械结构的冲击和损伤，有效的延长了卷缆机电机及相关机械结构的使用寿命。3、保证了收放电缆的平顺性。

Claims (1)

1.一种电驱动工程车辆电缆线检测与自动收放装置，其结构特征是在工程车辆(1)上固定安装一个倒“丁”字形的支架(6)，在支架(6)的顶部安装有电动机(2)及与其联接的带有离合器的减速器(3)及卷缆盘(4)，卷缆盘(4)上卷绕有电缆线(7)；在支架(6)的悬臂梁端部安装有检测及自动收放装置(5)，所述的检测及自动收放装置的构造是框架(14)固定安装在支架(6)的悬臂梁顶端，在其上端部的左侧安装有顶部后托辊(9)，右侧安装有顶部前托辊(10)，在其下端部的右侧安装有底部前托辊(11)，在顶部前托辊(10)和底部前托辊(11)的后方，即在框架(14)中部前方位垂直安装有左侧托辊(12)和右侧托辊(13)，由框架(14)的顶部、底部、左侧和右侧安装的托辊形成的中间空位称为导孔(15)，在左侧托辊(12)和右侧托辊(13)的外侧，即框架(14)的左、右内侧面上分别装有光电发射传感器(17)和n个光电接收传感器，n为＞2的整数，在框架(14)右侧自上往下安装有n个光电接收传感器及控制器(16)，在框架(14)右侧的控制器(16)安装在n个光电接收传感器的下方，n个光电接收传感器的安装位置要求平均分布于导孔(15)自顶至底的侧面方位上，且相邻两个光电接收传感器的距离小于或等于电缆线直径，控制器(16)中的优先编码器的输入要与n个光电接收传感器的输出信号相连接，优先编码器的输出要与驱动芯片的输入相连接，驱动芯片的输出连接继电器，继电器的开关信号送至变频器，电缆线(7)穿过导孔(15)与电源相连接，检测及自动收放装置(5)的安装角度应保证使导孔(15)平面与自然拖地状态下的电缆线(7)垂直。