CN104108398B - 电牵引齿轨卡轨车 - Google Patents

Abstract

本发明为一种电牵引齿轨卡轨车，该车的成功研制缓解了我国采煤、支护、掘进设备快速发展与煤矿井下辅助运输设备落后的矛盾。最大程度促进了我国煤矿装备的换代升级。本发明包括轨道和机架，机架上设有驾驶舱、防爆柴油发电机、防爆变频电机、三级齿轮减速器、电控箱、导向防侧翻转向架等，机车整体采用电‑机械传动，以车载防爆柴油发电机为动力，通过防爆变频电机、三级齿轮减速，实现低速大扭矩驱动；采用防爆变频电机，通过变频调速和制动系统的协调运用，实现机车的紧急制动、行车制动、驻车制动等；采用带导向轮的导向防侧翻转向架，可起导向防侧翻作用；本发明电牵引齿轨卡轨车，是一种绿色、安全高效、自动化功能为一体的新型矿用运输车。

Description

电牵引齿轨卡轨车

技术领域

本发明涉及机械、电子、液压技术领域，具体是一种电牵引齿轨卡轨车。

背景技术

近年来，因国内煤矿辅助运输设备技术发展缓慢，造成国内一些先进运输设备绝大部分依赖进口。齿轨卡轨车运输系统是高瓦斯、大倾角煤矿井下安全运输的理想装备。可实现煤矿和隧道工程辅助运输自动化，最大程度消除事故隐患。

德国、波兰、俄罗斯等国家已相继研制出了以大功率、防爆柴油发动机为动力，以液压-机械驱动为主传动的井下辅助运输专用设备齿轨卡轨车。其主要特点是可在大倾角、高瓦斯井下执行重载运输任务，包括运输综采设备、材料、人员，能够有效避免溜车、侧翻等安全隐患。但根据用户反映，在使用过程中，全程铺设齿轨，运输系统均存在效率低（大约60%），液压系统维护难等缺陷。

目前，我国煤矿使用的卡轨车大多依赖进口，成本高、维修困难。据了解国内最近相继有几家研发机构进行齿轨车的研制，但机车主传动均延续国外技术采用液压-机械驱动，并已部分形成小批量生产，但均存在牵引力小，爬坡能力不足，运输效率低等弊端，具体表现为：1）现有产品主要以液压--机械传动为主，存在效率低，一般在50--60%，系统维护难等弊端；2）轨道齿轨全程铺设，运输效率低；3）国内产品均存在牵引力小，爬坡能力不足；4）机车调速采用液力调速，响应速度慢，不灵活。上述原因是制约我国煤矿齿轨车广泛应用的主要原因。

因此，为了缓解我国采煤、支护、掘进设备快速发展与煤矿井下辅助运输设备落后的矛盾，积极研制一种以绿色、安全高效、自动化功能为一体的新型电牵引齿轨卡轨车运输系统，以替代进口，替代低效率液压传动运输系统势在必行。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术中存在的问题，而提供一种电牵引齿轨卡轨车。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种电牵引齿轨卡轨车，包括两道直轨和至少四节相互铰接连接的机架，两道直轨中间布置有一道齿轨，每节机架上都安装有卡置在直轨上的两对粘着轮，首尾两节机架上设有驾驶舱，其中，直轨为纵向截面为Z字形的Z字形轨道，驾驶舱内设有机车操作杆、瓦斯报警器、故障显示仪等；在位于中间的其中一节机架上安装有防爆柴油发电机，在位于中间的另一节机架上安装有电控箱和两台防爆变频电机，两台防爆变频电机分置于机架的两端，电控箱位于两台防爆变频电机之间，并且该节机架上安装的两对粘着轮分别与两台防爆变频电机对应，每对粘着轮的轮轴中间安装有销齿轮，每个销齿轮的两侧都安装有一片制动盘，每片制动盘上设有两个制动闸；防爆变频电机的输出端连接有三级齿轮减速器，其中一级采用伞齿轮减速器、二三级采用展开式减速箱，三级齿轮减速器的输出端作用于对应的粘着轮的连接轴上；电控箱内安装有变频器和PLC编程控制器，变频器由防爆柴油发电机供电，变频器通过调频控制防爆变频电机的转速；电控箱下方安装有冷却泵站和液压泵站，冷却泵站用于防爆变频电机的冷却，液压泵站控制制动闸的开关，制动闸通过控制制动盘来实现卡轨车的制动和松闸动作；安装电控箱的机架上安装有用于监测卡轨车行驶速度的速度传感器；卡轨车上的所有功能电控元件均由PLC编程控制器控制，如：收集速度传感器检测到的速度信号，对变频器进行控制、从而实现对卡轨车速度的控制，对液压泵站相关控制阀的控制、从而实现对卡轨车制动的控制，对冷却泵站的相关控制阀的控制、从而实现对防爆变频电机冷却的控制等等。

每节机架的两侧还分别安装有导向防侧翻转向架，导向防侧翻转向架包括上连接板、下连接板和导向轮，下连接板为一个竖向截面为L形的L形板，上连接板的下部中间位置和下连接板的竖板上部中间位置通过连接轴连接，连接轴端部通过锁紧螺母锁紧；下连接板的横板两端各开设有一个竖向的安装孔，安装孔内穿设有安装轴，安装轴的顶部通过锁紧螺母固定在下连接板的横板上，导向轮安装在安装轴的底部，且导向轮卡置在直轨上。导向轮和安装轴之间安装有轴承、防尘圈和端盖。

本发明卡轨车上由液压泵站、制动闸及制动盘组成的制动系统配备有闸瓦间隙实时监测功能。

本发明卡轨车在轨道上运行，轨道分直轨和齿轨（直轨为Z字形轨道，即竖向截面为“Z”字形，如图所示），两道直轨中间布置有一道齿轨。运行坡度小于5°时，两道直轨中间不铺设齿轨，运行坡度大于5°小于25°时，两道直轨中间铺设齿轨。卡轨车前后部均设有驾驶舱，驾驶舱中设有操作杆、报警器等先进电子监控系统。卡轨车中部为动力部和驱动部，动力部采用防爆柴油发电机，驱动部包括两个防爆变频电机。

驱动部的两个防爆变频电机对称布置，中间为电控箱，电控箱内装有变频器和PLC编程控制器等，电控箱下部为冷却泵站和液压泵站，驱动单元由防爆变频电机、一级伞齿轮减速器、二级三级开式齿轮减速箱组成，轮轴上有一个销齿轮、两个粘着轮，销齿轮在齿轨上运行，两个粘着轮在直轨上运行，三轮同轴、同速运行。两个制动盘分别固定在销齿轮的两侧，每个制动盘上设有两个制动闸，机架上安装的速度传感器可实时监测卡轨车行驶速度，当卡轨车超速时通过PLC编程控制器可实施自动紧急停车。导向防侧翻转向架通过螺钉固定在机架上，导向轮卡置在直轨（Z字形轨道）的上沿下方，起导向和防侧翻作用。

本发明卡轨车采用电-机械传动，以车载动力部的防爆柴油发电机为动力，带动防爆变频电机转动、经过一级伞齿轮减速器、二级三级开式齿轮减速箱进行减速，实现低速大扭矩传动，最终获得牵引力。卡轨车调速采用变频调速，卡轨车行驶分两种状态：一是在坡度小于5°时，两根直轨中间不铺设齿轨，此时卡轨车牵引力只克服直轨与粘着轮的粘着力进行牵引运动，运行最大速度可达3m/s；二是在坡度大于5°小于25°时，卡轨车牵引力克服齿轨与销齿轮上的销齿与齿轨的摩擦力进行牵引运动，此时运行速度控制在0.2～0.5m/s，这样可大大提高卡轨车的运输效率。

卡轨车上安装有导向防侧翻转向架，当卡轨车直行时，导向轮通过轴承可灵活运动起到一定的导向作用；当卡轨车转弯时，导向轮卡在Z字形轨道的上沿下方，导向轮会对轨道产生一定的侧向力以抵消卡轨车产生的离心力从而防止机车侧翻。

卡轨车配有液压比例制动系统，采用液压盘式制动闸和制动盘，同时利用比例阀卸载可实现卡轨车的软制动，并配有闸瓦间隙实时监测功能。在卡轨车电子监控系统以及变频技术的配合使用下，实现机车在不同环境，不同载荷下的行车制动、紧急制动、紧急停车等，达到故障报警，安全行驶的目的。

本发明与现有技术相比，具有的有益效果为：

1）机车整体采用电-机械传动，以车载防爆柴油发电机为动力，通过防爆变频电机、三级齿轮减速，实现低速大扭矩驱动；

2）采用防爆变频电机，通过变频调速和制动系统的协调运用，实现机车的紧急制动、行车制动、驻车制动等；

3）液压制动系统通过采用比例阀调节，实现机车的软制动，并配闸瓦间隙实时监测功能。

4）采用带导向轮的导向防侧翻转向架，当机车直行时，导向轮通过轴承可灵活运动起到一定的导向；当机车转弯时，导向轮卡在Z字形轨道下，对轨道产生一定的侧向力以抵消机车产生的离心力从而防止机车侧翻；

5）运行坡度小于5°时，两根直轨中间不铺设齿轨，运行坡度大于5°小于25°时，两根直轨中间铺设齿轨用以提高运输效率；

6）本发明新型齿轨卡轨车运输系统，是一种绿色、安全高效、自动化功能为一体的新型电牵引齿轨卡轨车运输系统，该运输系统以其安全高效独特的优势最大程度促进了煤矿装备的不断发展。

附图说明

图1为本发明装置的结构示意图。

图2为本发明装置中驱动部的结构示意图。

图3为图2的左视图。

图4为本发明装置中导向防侧翻转向架的结构示意图。

图5为图4的右视图。

图中：1-直轨、2-机架、3-齿轨、4-粘着轮、5-驾驶舱、6-防爆柴油发电机、7-电控箱、8-防爆变频电机、9-销齿轮、10-制动盘、11-制动闸、12-三级齿轮减速器、13-冷却泵站、14-液压泵站、15-上连接板、16-下连接板、17-导向轮、18-连接轴、19-安装轴、20-锁紧螺母、21-轴承、22-防尘圈、23-端盖。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步的描述：

如图1-5所示，一种电牵引齿轨卡轨车，包括两道直轨1和至少四节相互铰接连接的机架2，两道直轨1中间布置有一道齿轨3，每节机架2上都安装有卡置在直轨1上的两对粘着轮4，首尾两节机架2上设有驾驶舱5，在位于中间的其中一节机架2上安装有防爆柴油发电机6，在位于中间的另一节机架2上安装有电控箱7和两台防爆变频电机8，两台防爆变频电机8分置于机架2的两端，电控箱7位于两台防爆变频电机8之间，并且该节机架2上安装的两对粘着轮4分别与两台防爆变频电机8对应，每对粘着轮4的轮轴中间安装有销齿轮9，每个销齿轮9的两侧都安装有一片制动盘10，每片制动盘10上设有两个制动闸11；防爆变频电机8的输出端连接有三级齿轮减速器12，其中一级采用伞齿轮减速器、二三级采用展开式减速箱，三级齿轮减速器12的输出端作用于对应的粘着轮4的连接轴上；电控箱7内安装有变频器和PLC编程控制器，变频器由防爆柴油发电机6供电，变频器通过调频控制防爆变频电机8的转速；电控箱7下方安装有冷却泵站13和液压泵站14，冷却泵站13用于防爆变频电机8的冷却，液压泵站14控制制动闸11的开关，制动闸11通过控制制动盘10来实现卡轨车的制动和松闸动作；安装电控箱7的机架2上安装有用于监测卡轨车行驶速度的速度传感器；卡轨车上的所有功能电控元件均由PLC编程控制器控制。

具体实施时，每节机架2的两侧还分别安装有导向防侧翻转向架，导向防侧翻转向架包括上连接板15、下连接板16和导向轮17，下连接板16为一个竖向截面为L形的L形板，上连接板15的下部中间位置和下连接板16的竖板上部中间位置通过连接轴18铰接连接，下连接板16的横板两端各开设有一个竖向的安装孔，安装孔内穿设有安装轴19，安装轴19的顶部通过锁紧螺母20固定在下连接板16的横板上，导向轮17安装在安装轴19的底部，且导向轮17卡置在直轨1上。导向轮17和安装轴19之间安装有轴承21、防尘圈22和端盖23。

由液压泵站14、制动闸11及制动盘10组成的制动系统配备有闸瓦间隙实时监测功能。

Claims (3)

1.一种电牵引齿轨卡轨车，包括两道直轨（1）和至少四节相互铰接连接的机架（2），两道直轨（1）中间布置有一道齿轨（3），每节机架（2）上都安装有卡置在直轨（1）上的两对粘着轮（4），首尾两节机架（2）上设有驾驶舱（5），在位于中间的其中一节机架（2）上安装有防爆柴油发电机（6），在位于中间的另一节机架（2）上安装有电控箱（7）和两台防爆变频电机（8），两台防爆变频电机（8）分置于机架（2）的两端，电控箱（7）位于两台防爆变频电机（8）之间，并且该节机架（2）上安装的两对粘着轮（4）分别与两台防爆变频电机（8）对应，每对粘着轮（4）的轮轴中间安装有销齿轮（9），每个销齿轮（9）的两侧都安装有一片制动盘（10），每片制动盘（10）上设有两个制动闸（11）；防爆变频电机（8）的输出端连接有三级齿轮减速器（12），其中一级采用伞齿轮减速器、二三级采用展开式减速箱，三级齿轮减速器（12）的输出端作用于对应的粘着轮（4）的连接轴上；电控箱（7）内安装有变频器和PLC编程控制器，变频器由防爆柴油发电机（6）供电，变频器通过调频控制防爆变频电机（8）的转速；电控箱（7）下方安装有冷却泵站（13）和液压泵站（14），冷却泵站（13）用于防爆变频电机（8）的冷却，液压泵站（14）控制制动闸（11）的开关，制动闸（11）通过控制制动盘（10）来实现卡轨车的制动和松闸动作；安装电控箱（7）的机架（2）上安装有用于监测卡轨车行驶速度的速度传感器；卡轨车上的所有功能电控元件均由PLC编程控制器控制；其特征在于：每节机架（2）的两侧还分别安装有导向防侧翻转向架，导向防侧翻转向架包括上连接板（15）、下连接板（16）和导向轮（17），下连接板（16）为一个竖向截面为L形的L形板，上连接板（15）的下部中间位置和下连接板（16）的竖板上部中间位置通过连接轴（18）连接，连接轴（18）端部通过锁紧螺母（20）锁紧；下连接板（16）的横板两端各开设有一个竖向的安装孔，安装孔内穿设有安装轴（19），安装轴（19）的顶部通过锁紧螺母（20）固定在下连接板（16）的横板上，导向轮（17）安装在安装轴（19）的底部，且导向轮（17）卡置在直轨（1）上。

2.据权利要求１所述的电牵引齿轨卡轨车，其特征在于：导向轮（17）和安装轴（19）之间安装有轴承（21）、防尘圈（22）和端盖（23）。

3.据权利要求1或2所述的电牵引齿轨卡轨车，其特征在于：由液压泵站（14）、制动闸（11）及制动盘（10）组成的制动系统配备有闸瓦间隙实时监测功能。