CN109624680A - 一种电动铲运机 - Google Patents

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孙常盛
张庆鑫
李宏毅
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Abstract

本发明提供了一种电动铲运机，包括车体、动力电池系统、操作系统、牵引系统、液压系统、电压转换系统和控制系统；所述动力电池系统包括动力电池；所述操作系统与控制系统信号连接，所述操作系统包括操作台；所述牵引系统包括牵引电机，所述牵引电机与动力电池电性连接，所述牵引电机为所述电动铲运机的行进或倒退提供动力；所述液压系统包括液压泵、液压油箱；所述电压转换系统包括DC/DC转换器；所述控制系统包括中央处理器，所述中央处理器与DC/DC转换器电性连接，所述中央处理器与所述操作台、牵引电机、液压泵电机、动力电池系统信号连接，对牵引电机、液压泵电机、操作台及动力电池系统进行控制。

Description

一种电动铲运机
技术领域
本发明涉及矿石铲运技术领域，尤其涉及一种电动铲运机。
背景技术
近年来，随着我国矿产资源开采技术进一步智能化、无轨化，矿产资源的开发将全面进入地下采矿，并向深部开采延伸，同时随着开采规模不断加大，势必要求无轨采矿设备增加品种和规格，实现配套作业，充分发挥主要生产设备效率，提高劳动生产率，降低生产成本。
目前，井下作业的移动设备大多采用柴油机为原动机，造成井下作业环境污染严重，影响井下作业人员的身心健康；同时，也有采用电动机为原动机的地下电动铲运机以保证空气新鲜，它采用尾拖电缆卷筒供电，井下作业的机动性能受限。
因为拖电缆运行，在生产过程无法快速转移，严重影响其生产效率，拖行方式需要柴油铲运机或其他内燃车辆挂钩拖行，内燃车造成井下空气污染受到影响，两车首尾相接，造成拖行系统过长，容易造成安全事故。电缆接头倒接的方式，需要配电箱布置密集，人员不停拆接动力电缆劳动强度大。拖曳的电缆限制机器的活动范围，还易于磨损和损坏。
因此，本领域亟需一种能够更好动力源，同时降低排放，减小污染，并且兼顾井下作业的机动性能的铲运机。
有鉴于此，提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种更好动力源的铲运机，以解决现有井下作业排放污染、机动性能效果不佳的技术问题。
具体的，本发明提供了一种电动铲运机，包括车体、动力电池系统、操作系统、牵引系统、液压系统、电压转换系统和控制系统；
所述动力电池系统位于车体上，包括动力电池，所述动力电池为所述电动铲运机供电；
所述操作系统位于车体的操作室，所述操作系统与控制系统信号连接，所述操作系统包括方向盘、油门踏板、刹车踏板、操作杆和操作台；所述方向盘用于操作人员控制电动铲运机转向，所述油门踏板用于控制所述电动铲运机行进的速度，所述刹车踏板用于控制所述铲运机制动，所述操作杆用于控制所述铲运机大臂和铲斗运动来完成铲运作业，所述操作台通过电压转换系统与动力电池电性连接，所述操作台用于操作人员输入指令、控制铲运机的前后运动以及向操作人显示信息；
所述牵引系统位于车体的底部，用于所述电动铲运机的行进或倒退，所述牵引系统包括牵引电机，所述牵引电机与动力电池电性连接，所述牵引电机为所述电动铲运机的行进或倒退提供动力；
所述液压系统包括液压泵、液压油箱、制动模块、转向模块和工作模块，所述液压泵、液压油箱位于车体上，所述制动模块、转向模块位于车体的底部，所述工作模块位于车体的前侧；所述液压泵的电机与所述动力电池电性连接，所述液压泵推动液压油箱内的液压油流动，所述液压油的动能为所述电动铲运机的转向模块、制动模块、工作模块提供动力；所述制动模块受刹车踏板控制，用于所述电动铲运机的制动；所述转向模块受方向盘控制，用于所述电动铲运机的转向；所述工作模块受操作杆控制，用于所述电动铲运机的铲运工作；
所述电压转换系统位于车体上，所述电压转换系统用于提供两种不同电压的电路，所述电压转换系统包括高压分线盒和DC/DC转换器，所述高压分线盒的输入端与动力电池电性连接，所述高压分线盒的输出端与液压泵电机、牵引电机和DC/DC转换器电性连接，所述高压分线盒用于将电路进行分流转换，为牵引电机和液压泵电机提供高压电，所述高压分线盒内有电路保护装置，对电路中的不正常情况，如电路短路、断路、缺相等，起到保护作用；所述DC/DC转换器与控制系统、操作台电性连接，用于将动力电池输出的高压电转换成低压电，为控制系统、操作台供电，保证用电安全；
所述控制系统包括中央处理器，所述中央处理器与DC/DC转换器电性连接，所述中央处理器与所述操作台、牵引电机、液压泵电机、动力电池系统信号连接，对牵引电机、液压泵电机、操作台及动力电池系统进行控制。
采用上述方案，所述动力电池系统为所述电动铲运机提供动力，操作人员通过操作系统对所述电动铲运机进行指令操作，所述控制系统接收所述指令对牵引系统、动力电池系统、液压系统、操作系统进行控制，实现电动铲运机在井下的行动与作业，使得所述电动铲运机无排放污染，不受电缆限制，提高了机动性能和工作效率。
进一步，所述控制系统还包括第一控制器、第二控制器、第三控制器和第四控制器，所述中央处理器与第一控制器、第二控制器、第三控制器、第四控制器信号连接，所述中央处理器将收到的信号进行分析处理，再向第一控制器、第二控制器、第三控制器、第四控制器发出指令信号，所述第一控制器与动力电池系统信号连接，用于控制所述动力电池系统；所述第二控制器与操作系统信号连接，用于控制所述操作系统；所述第三控制器与牵引系统信号连接，用于控制所述牵引系统；所述第四控制器与液压泵信号连接，用于控制所述液压泵。
采用上述方案，所述中央处理器通过控制所述第一控制器、第二控制器、第三控制器、第四控制器，进而控制动力电池系统、牵引系统、控制系统和液压系统，实现整体控制；所述第一控制器、第二控制器、第三控制器、第四控制的设置利于对动力电池系统、牵引系统、控制系统和液压系统进行分别控制，防止因一个控制器故障导致整个电动铲运机的瘫痪，利于减轻中央处理器的负担。
进一步，所述控制系统还包括无线信号发射器，所述无线信号发射器与第二控制器信号连接，所述无线信号发射器受第二控制器控制，所述无线信号发射器用于将中央控制器收集到的用电设备的工作状态通过无线信号发送到附近的控制台或移动终端。无线传输方式可以是Zig-Bee、蓝牙、Wi-Fi、CDMA的一种。
采用上述方案，所述电动铲运机的用电设备的工作状态能被远距离接收，方便及时发现所述电动铲运机故障，采取救援。
进一步，所述动力电池内设置有电池检测模块，所述电池检测模块与第一控制器信号连接，所述电池检测模块用于检测电池温度、电量、电流，将检测信号传递给第一控制器。
采用上述方案，所述电池检测模块可以对动力电池的状态进行检测，及时发现动力电池的异常状态。
进一步，所述动力电池系统还包括电池空调，所述电池空调位于所述车体上，并与动力电池相对设置，所述电池空调用于对所述动力电池的冷却，所述电池空调与DC/DC转换器电性连接。所述第一控制器接收电池检测模块发出的检测信号，并传递给中央处理器，当发现温度过高时，所述中央处理器发出电池空调开启指令，所述第一控制器接收指令，并控制电池空调的开启。
采用上述方案，所述电池空调防止动力电池在充电或放电过程温度过高，动力电池温度过高不仅影响动力电池的正常使用，还可能引发火灾危险。
进一步，所述电压转换系统还包括高压开关柜，所述高压开关柜位于所述车体上，所述高压开关柜分别和动力电池、高压分线盒电性连接，所述高压开关柜用于电路的断开。
采用上述方案，操作人员可以利用高压开关柜将电路断开，保证用电安全。
进一步，所述电压转换系统还包括用电器电池，所述用电器电池位于所述车体上，所述用电器电池与DC/DC转换器并联，所述用电器电池为操作系统和辅助系统的用电器供电。
采用上述方案，当动力电池电量用尽或发生故障时，所述用电器电池能继续为操作系统和辅助系统供电，作为紧急电源，方便与外界联系。
进一步，所述液压系统还包括冷却模块，所述冷却模块位于所述车体上，所述冷却模块包括风扇和散热器，所述散热器用于所述液压泵电机和牵引电机的散热，所述散热器内冷凝水的动力由水泵提供，所述水泵与DC/DC转换器电性连接；所述风扇与散热器相对设置，所述液压油驱动风扇马达，为风扇的转动提供动力。
采用上述方案，所述散热器用于防止液压泵电机和牵引电机过热发生故障，所述风扇辅助散热器散热。
进一步，所述电动铲运机还包括辅助系统，所述辅助系统位于车体上，所述辅助系统与DC/DC转换器电性连接，所述辅助系统包括照明模块，所述照明模块用于所述电动铲运机的照明。
采用上述方案，所述照明系统利于所述电动铲运机在井下的挖运工作。
进一步，所述辅助系统还包括喇叭模块，所述喇叭模块用于所述电动铲运机发出音响信号。
采用上述方案，所述喇叭系统利于在井下进行警示行人和车辆注意安全。
本文中所述的高压电的范围为大于等于110v，低压电的范围为小于等于36v。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、通过所述动力电池提供动力，使所述电动铲运机不需要柴油机污染排放，也不需要电缆的拖曳限制，提高所述电动铲运机的机动性和工作效率；
2、通过所述电池检测模块，可以对动力电池的状态进行检测，及时发现动力电池的异常状态。
3、通过所述电压转换系统的设置，提供两种电压，既保证工作电压，有保证用电安全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明电动铲运机一种实施方式的前视图；
图2为本发明电动铲运机一种实施方式的后视图；
图3为本发明电动铲运机一种实施方式的各系统连接图。
附图标记说明
通过上述附图标记说明，结合本发明的实施例，可以更加清楚的理解和说明本发明的技术方案。
11、动力电池；12、电池空调；21、操作台；31、液压油箱；32、风扇；33、散热器；41、DC/DC转换器；42、高压分线盒；43、用电器电池；44、高压分线盒；51、中央处理器；52、第二控制器；53、第三控制器；54、第四控制器；55、无线信号发射器。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
参考图1-图3，本发明提供了一种电动铲运机，包括车体、动力电池系统、操作系统、牵引系统、液压系统、电压转换系统和控制系统；
所述动力电池系统位于车体的后架上，包括动力电池11，所述动力电池11为所述电动铲运机供电；
所述操作系统位于车体的操作室，所述操作系统与控制系统信号连接，所述操作系统包括方向盘、油门踏板、刹车踏板、操作杆和操作台21；所述方向盘用于操作人员控制电动铲运机转向，所述油门踏板用于控制所述电动铲运机行进的速度，所述刹车踏板用于控制所述铲运机制动，所述操作杆用于控制所述铲运机大臂和铲斗运动来完成铲运作业，所述操作台21通过电压转换系统与动力电池11电性连接，所述操作台21用于操作人员输入指令、控制铲运机的前后运动以及向操作人显示信息；
所述牵引系统位于车体的底部，用于所述电动铲运机的行进或倒退，所述牵引系统包括牵引电机，所述牵引电机与动力电池11电性连接，所述牵引电机为所述电动铲运机的行进或倒退提供动力；
所述液压系统包括液压泵、液压油箱31、制动模块、转向模块和工作模块，所述液压泵、液压油箱31位于车体的后架，所述制动模块、转向模块位于车体的底部，所述工作模块位于车体的前侧；所述液压泵的电机与所述动力电池11电性连接，所述液压泵推动液压油箱31内的液压油流动，所述液压油的动能为所述电动铲运机的转向模块、制动模块、工作模块提供动力；所述制动模块受刹车踏板控制，用于所述电动铲运机的制动；所述转向模块受方向盘控制，用于所述电动铲运机的转向；所述工作模块受操作杆控制，用于所述电动铲运机的铲运工作；
所述电压转换系统位于车体的后架，所述电压转换系统用于提供两种不同电压的电路，所述电压转换系统包括高压分线盒44和DC/DC转换器41，所述高压分线盒44的输入端与动力电池11电性连接，所述高压分线盒44的输出端与液压泵电机、牵引电机和DC/DC转换器41电性连接，所述高压分线盒44用于将电路进行分流转换，为牵引电机和液压泵电机提供高压电，所述高压分线盒44内有电路保护装置，对电路中的不正常情况，如电路短路、断路、缺相等，起到保护作用；所述DC/DC转换器41与控制系统、操作台21电性连接，用于将动力电池11输出的高压电转换成低压电，为控制系统、操作台21供电，保证用电安全；
所述控制系统包括中央处理器51，所述中央处理器51与DC/DC转换器41电性连接，所述中央处理器51与所述操作台21、牵引电机、液压泵电机、动力电池系统信号连接，对牵引电机、液压泵电机、操作台21及动力电池系统进行控制。
采用上述方案，所述动力电池系统为所述电动铲运机提供动力，操作人员通过操作系统对所述电动铲运机进行指令操作，所述控制系统接收所述指令对牵引系统、动力电池系统、液压系统、操作系统进行控制，实现电动铲运机在井下的行动与作业，使得所述电动铲运机无排放污染，不受电缆限制，提高了机动性能和工作效率。
在本发明的一个优选实施方式中，所述控制系统还包括第一控制器、第二控制器52、第三控制器53和第四控制器54，所述中央处理器51与第一控制器、第二控制器52、第三控制器53、第四控制器54信号连接，所述中央处理器51将收到的信号进行分析处理，再向第一控制器、第二控制器52、第三控制器53、第四控制器54发出指令信号，所述第一控制器与动力电池系统信号连接，用于控制所述动力电池系统；所述第二控制器52与操作系统信号连接，用于控制所述操作系统；所述第三控制器53与牵引系统信号连接，用于控制所述牵引系统；所述第四控制器54与液压泵信号连接，用于控制所述液压泵。
所述中央处理器51位于车体的操作室内，所述第一控制器位于高压开关柜42内，所述第二控制器52、第三控制器53、第四控制器54位于车体的后架上。
采用上述方案，所述中央处理器51通过控制所述第一控制器、第二控制器52、第三控制器53、第四控制器54，进而控制动力电池系统、牵引系统、控制系统和液压系统，实现整体控制；所述第一控制器、第二控制器52、第三控制器53、第四控制的设置利于对动力电池系统、牵引系统、控制系统和液压系统进行分别控制，防止因一个控制器故障导致整个电动铲运机的瘫痪，利于减轻中央处理器51的负担。
在本发明的一个优选实施方式中，所述控制系统还包括无线信号发射器55，所述无线信号发射器55与第二控制器52信号连接，所述无线信号发射器55受第二控制器52控制，所述无线信号发射器55用于将中央控制器收集到的用电设备的工作状态通过无线信号发送到附近的控制台或移动终端。所述无线信号发射器55位于车体的后架上，无线传输方式可以是Zig-Bee、蓝牙、Wi-Fi、CDMA的一种。
采用上述方案，所述电动铲运机的用电设备的工作状态能被远距离接收，方便及时发现所述电动铲运机故障，采取救援。
在本发明的一个优选实施方式中，所述动力电池11内设置有电池检测模块，所述电池检测模块与第一控制器信号连接，所述电池检测模块用于检测电池温度、电量、电流，将检测信号传递给第一控制器。
采用上述方案，所述电池检测模块可以对动力电池11的状态进行检测，及时发现动力电池11的异常状态。
在本发明的一个优选实施方式中，所述动力电池系统还包括电池空调12，所述电池空调12位于所述车体的后架上，并与动力电池11相对设置，所述电池空调12用于对所述动力电池11的冷却，所述电池空调12与DC/DC转换器41电性连接。所述第一控制器接收电池检测模块发出的检测信号，并传递给中央处理器51，当发现温度过高时，所述中央处理器51发出电池空调12开启指令，所述第一控制器接收指令，并控制电池空调12的开启。
采用上述方案，所述电池空调12防止动力电池11在充电或放电过程温度过高，动力电池11温度过高不仅影响动力电池11的正常使用，还可能引发火灾危险。
在本发明的一个优选实施方式中，所述电压转换系统还包括高压开关柜42，所述高压开关柜42位于所述车体的后架上，所述高压开关柜42分别和动力电池11、高压分线盒44电性连接，所述高压开关柜42用于电路的断开。
采用上述方案，操作人员可以利用高压开关柜42将电路断开，保证用电安全。
在本发明的一个优选实施方式中，所述电压转换系统还包括用电器电池43，所述用电器电池43位于所述车体的后架上，所述用电器电池43与DC/DC转换器41并联，所述用电器电池43为操作系统和辅助系统的用电器供电。
采用上述方案，当动力电池11电量用尽或发生故障时，所述用电器电池43能继续为操作系统和辅助系统供电，作为紧急电源，方便与外界联系。
在本发明的一个优选实施方式中，所述液压系统还包括冷却模块，所述冷却模块位于所述车体的后架上，所述冷却模块包括风扇32和散热器33，所述散热器33用于所述液压泵电机和牵引电机的散热，所述散热器33内冷凝水的动力由水泵提供，所述水泵与DC/DC转换器41电性连接；所述风扇32与散热器33相对设置，所述液压油驱动风扇马达，为风扇32的转动提供动力。
采用上述方案，所述散热器33用于防止液压泵电机和牵引电机过热发生故障，所述风扇32辅助散热器33散热。
在本发明的一个优选实施方式中，所述电动铲运机还包括辅助系统，所述辅助系统位于车体上，所述辅助系统与DC/DC转换器41电性连接，所述辅助系统包括照明模块，所述照明模块用于所述电动铲运机的照明。
采用上述方案，所述照明系统利于所述电动铲运机在井下的挖运工作。
在本发明的一个优选实施方式中，所述辅助系统还包括喇叭模块，所述喇叭模块用于所述电动铲运机发出音响信号。
采用上述方案，所述喇叭系统利于在井下进行警示行人和车辆注意安全。
应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电动铲运机，其特征在于：包括车体、动力电池系统、操作系统、牵引系统、液压系统、电压转换系统和控制系统；
所述动力电池系统位于车体上，包括动力电池(11)，所述动力电池(11)为所述电动铲运机供电；
所述操作系统位于车体的操作室，所述操作系统与控制系统信号连接，所述操作系统包括操作台(21)；所述操作台(21)通过电压转换系统与动力电池(11)电性连接，所述操作台(21)用于操作人员输入指令、控制铲运机的前后运动以及向操作人显示信息；
所述牵引系统位于车体的底部，用于所述电动铲运机的行进或倒退，所述牵引系统包括牵引电机，所述牵引电机与动力电池(11)电性连接，所述牵引电机为所述电动铲运机的行进或倒退提供动力；
所述液压系统包括液压泵、液压油箱(31)，所述液压泵、液压油箱(31)位于车体上，所述液压泵的电机与所述动力电池(11)电性连接，所述液压泵推动液压油箱(31)内的液压油流动；
所述电压转换系统位于车体上，所述电压转换系统用于提供两种不同电压的电路，所述电压转换系统包括DC/DC转换器(41)，所述DC/DC转换器(41)的输入端与动力电池(11)电性连接，其输出端与控制系统、操作台(21)电性连接，用于将动力电池(11)输出的高压电转换成低压电，为控制系统、操作台(21)供电；
所述控制系统包括中央处理器(51)，所述中央处理器(51)与DC/DC转换器(41)电性连接，所述中央处理器(51)与所述操作台(21)、牵引电机、液压泵电机、动力电池系统信号连接，对牵引电机、液压泵电机、操作台(21)及动力电池系统进行控制。
2.根据权利要求1所述的电动铲运机，其特征在于：所述控制系统还包括第一控制器、第二控制器(52)、第三控制器(53)和第四控制器(54)，所述中央处理器(51)与第一控制器、第二控制器(52)、第三控制器(53)、第四控制器(54)信号连接，所述中央处理器(51)将收到的信号进行分析处理，再向第一控制器、第二控制器(52)、第三控制器(53)、第四控制器(54)发出指令信号，所述第一控制器与动力电池系统信号连接，用于控制所述动力电池系统；所述第二控制器(52)与操作系统信号连接，用于控制所述操作系统；所述第三控制器(53)与牵引系统信号连接，用于控制所述牵引系统；所述第四控制器(54)与液压泵信号连接，用于控制所述液压泵。
3.根据权利要求2所述的电动铲运机，其特征在于：所述控制系统还包括无线信号发射器(55)，所述无线信号发射器(55)与第二控制器(52)信号连接，所述无线信号发射器(55)受第二控制器(52)控制，所述无线信号发射器(55)用于将中央控制器收集到的用电设备的工作状态通过无线信号发送到附近的控制台或移动终端。
4.根据权利要求2所述的电动铲运机，其特征在于：所述动力电池(11)内设置有电池检测模块，所述电池检测模块与第一控制器信号连接，所述电池检测模块用于检测电池温度、电量、电流，将检测信号传递给第一控制器。
5.根据权利要求4所述的电动铲运机，其特征在于：所述动力电池系统还包括电池空调(12)，所述电池空调(12)位于所述车体上，并与动力电池(11)相对设置，所述电池空调(12)用于对所述动力电池(11)的冷却，所述电池空调(12)与DC/DC转换器(41)电性连接，所述第一控制器接收电池检测模块发出的检测信号，并传递给中央处理器(51)，当发现温度过高时，所述中央处理器(51)发出电池空调(12)开启指令，所述第一控制器接收指令，并控制电池空调(12)的开启。
6.根据权利要求5所述的电动铲运机，其特征在于：所述电压转换系统还包括高压开关柜(42)，所述高压开关柜(42)位于所述车体上，所述高压开关柜(42)分别和动力电池(11)、高压分线盒(44)电性连接，所述高压开关柜(42)用于电路的断开。
7.根据权利要求6所述的电动铲运机，其特征在于：所述电压转换系统还包括用电器电池(43)，所述用电器电池(43)位于所述车体上，所述用电器电池(43)与DC/DC转换器(41)并联，所述用电器电池(43)为操作系统和辅助系统的用电器供电。
8.根据权利要求1-7任一项所述的电动铲运机，其特征在于：所述液压系统还包括冷却模块，所述冷却模块位于所述车体上，所述冷却模块包括风扇(32)和散热器(33)，所述散热器(33)用于所述液压泵电机和牵引电机的散热，所述散热器(33)内冷凝水的动力由水泵提供，所述水泵与DC/DC转换器(41)电性连接；所述风扇(32)与散热器(33)相对设置，所述液压油驱动风扇马达，为风扇(32)的转动提供动力。
9.根据权利要求8所述的电动铲运机，其特征在于：所述电动铲运机还包括辅助系统，所述辅助系统位于车体上，所述辅助系统与DC/DC转换器(41)电性连接，所述辅助系统包括照明模块，所述照明模块用于所述电动铲运机的照明。
10.根据权利要求9所述的电动铲运机，其特征在于：所述辅助系统还包括喇叭模块，所述喇叭模块用于所述电动铲运机发出音响信号。
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