CN109915542A - 应用于矿山设备上的双动力变速器控制装置 - Google Patents

Abstract

一种应用于矿山设备上的双动力变速器控制装置，由双动力变速器总成、第一动力源、第二动力源以及双动力源控制单元组成，其中的双动力变速器总成由太阳轮轴前齿轮、旋转内齿圈、并行齿轮、行星齿轮、行星齿轮保持架、太阳齿轮、输入轴、输出轴等组成，具有当输出轴在零转速附近可输出巨大扭矩的功能，两个动力源为全电路控制或液压控制的动力源，双动力源控制单元为可产生两路直流电输出的全电路控制单元或可产生两路液压动力输出的液压控制单元。本发明的结构合理、使用方便、定位精度高、应用在大型矿山机械上能有效的解决大型电机超负载启动、容易损坏电器设备等问题。

Description

应用于矿山设备上的双动力变速器控制装置

技术领域

本发明内容属于机械工程装置技术领域，涉及一种应用于矿山设备上的双动力变速器控制装置。

背景技术

目前公知的大型矿山设备如掘进机、采煤机、刮板机、钻探机等设备中广泛使用的动力变速器都是单动力源输入的装置，普遍还存在着因变速器运转时产生的震动、噪音、磨损等使变速器使用寿命减少而引起运行和定位精度不准等问题。另外，大型的矿山设备由于工作环境复杂，一旦出现故障并做重新启动时，由于施工的作业面无法清除，大功率电机需要超负载启动，特别容易损坏电机电器和设备。

发明内容

本发明的目的在于对现有技术存在的问题加以解决，提供一种结构更趋合理、使用方便、定位精度高、可有效保护矿山大功率电机和设备且使用效果好的应用于矿山设备上的双动力变速器控制装置。

为实现以上发明目的而采用的技术解决方案如下所述。

一种应用于矿山设备上的双动力变速器控制装置，由双动力变速器总成、第一动力源、第二动力源以及双动力源控制单元组成，其中：

所述的双动力变速器总成包括太阳轮轴前齿轮、旋转内齿圈、并行齿轮、行星齿轮、行星齿轮保持架、太阳齿轮、输入轴、输出轴、输入轴齿轮、内齿圈主动齿轮，太阳轮轴前齿轮与输入轴齿轮啮合连接，内齿圈主动齿轮与并行齿轮啮合连接，旋转内齿圈与并行齿轮同轴且并行安装在一起，输入轴套穿过并行齿轮而设，其两端分别与太阳轮轴前齿轮及太阳齿轮的轮心刚性连接，太阳齿轮通过行星齿轮与旋转内齿圈传动连接，输出轴通过行星齿轮保持架与行星轮的轮心刚性连接；

所述的第一动力源为全电路控制或液压控制的具有恒定转速的动力源，其动力输出轴与输入轴齿轮同轴连接；

所述的第二动力源为全电路控制或液压控制的可调速动力源，其动力输出轴与内齿圈主动齿轮同轴连接；

所述的双动力源控制单元为可产生两路直流电输出的全电路控制单元或可产生两路液压动力输出的液压控制单元，全电路控制单元的两路直流电输出端分别与第一动力源和第二动力源的输入端连接，液压控制单元的两路液压动力输出端分别与第一动力源和第二动力源的输入端连接。

上述应用于矿山设备上的双动力变速器控制装置中，采用全电路控制动力源的第一动力源和第二动力源均为交流电动机，所述的全电路控制单元由整流器、变频逆变器和恒频逆变器组成，整流器产生的直流电分别输入到变频逆变器和恒频逆变器，进而分别带动第一动力源和第二动力源的交流电动机，输入双动力变速器总成做功。上述应用于矿山设备上的双动力变速器控制装置中，采用液压控制动力源的第一动力源由通过第一液压泵驱动的变量油马达构成，采用液压控制动力源的第二动力源由通过第二液压泵驱动的定量油马达构成，所述的液压控制单元由主电动机驱动的双输出轴齿轮分配箱构成，齿轮分配箱的双输出轴分别通至第一液压泵和第二液压泵的输入端，进而分别带动变量油马达和定量油马达，输入双动力变速器总成做功。

本发明所述双动力变速器控制装置实际工作中，受控的第一动力源和第二动力源通过双动力变速器总成内部齿轮的调整，使得太阳齿轮齿部节圆处的线速度和旋转内齿圈齿轮齿部节圆处的线速度相同时，输出轴的转速为零，其输出扭矩也为零；而上述的两个零部件中节圆处相对应的线速度有差异时，输出轴可以无级的正传或反转，在接近零转速附近的转速范围内，输出轴会产生巨大扭矩，这样的机械性能可以很大程度改善矿山设备用的大功率电机负载难启动的问题。由于本发明中双动力变速器总成的结构还具有无级变速的特点，所以本发明更适合于矿山复杂的工作环境。

附图说明

图1是本发明一个实施例——采用全电路控制动力源的双动力变速器控制装置的结构原理示意图。

图2是本发明另一个实施例——采用液压控制动力源的双动力变速器控制装置的结构原理示意图。

图3是本发明装置中双动力变速器总成的结构示意图。

附图中各数字标号的名称分别是：1－第一动力源，2－第二动力源，3－太阳齿轮，4－旋转内齿圈，5－行星齿轮，6－行星齿轮保持架，7－输出轴，8－并行齿轮，9－内齿圈主动齿轮，10－太阳轮轴前齿轮，11－电子控制装置，14－输入轴，15－输入轴齿轮，16－旋转内齿圈内齿轮，17－双动力变速器总成，18－变频逆变器，19－恒频逆变器，20－整流器，21－交变电压，22－直流正极桩，23－直流负极桩，24－主电动机，25－齿轮分配箱，26－第一液压泵，27－第二液压泵，28－变量油马达,29－定量油马达,30－主动齿轮，31－第一从动齿轮，32－第二从动齿轮。

具体实施方式

参见附图，本发明所述的应用于矿山设备上的双动力变速器控制装置由双动力变速器总成17、具有恒定转速的第一动力源1、可调速的第二动力源2以及双动力源控制单元组成。

本发明中的双动力变速器总成17的工作结构如图1所示，它包括太阳轮轴前齿轮10、旋转内齿圈4、并行齿轮8、行星齿轮5、行星齿轮保持架6、太阳齿轮3、输入轴14、输出轴7、输入轴齿轮15、内齿圈主动齿轮9，太阳轮轴前齿轮10与输入轴齿轮15啮合连接，内齿圈主动齿轮9与并行齿轮8啮合连接，旋转内齿圈4与并行齿轮8同轴且并行安装在一起，输入轴14套穿过并行齿轮8而设，其两端分别与太阳轮轴前齿轮10及太阳齿轮3的轮心刚性连接，太阳齿轮3通过行星齿轮5与旋转内齿圈4传动连接，输出轴7通过行星齿轮保持架6与行星轮5的轮心刚性连接。该双动力变速器总成17的工作传递路线是：具有恒定转速的第一动力源1依次带动输入轴齿轮15、太阳轮轴前齿轮10通过输入轴14，由太阳齿轮3通过行星齿轮5将动力集中到行星齿轮保持架6中，使行星齿轮保持架6做变速运动；可调速的第二动力源2依次带动内齿圈主动齿轮9、并行齿轮8通过旋转内齿圈4，也是由旋转内齿圈内齿轮16通过行星齿轮5将动力集中到行星齿轮保持架6中，使行星齿轮保持架6做变速运动；再通过电子控制装置11和实时数据采集线的控制，使以上两个动力源最终的合成力通过输出轴7输出做功；这种双动力变速器总成17在实际应用中最大的特点是：受控的第一动力源1和第二动力源2，通过变速器内部齿轮的调整，使得太阳齿轮3齿部节圆处的线速度和旋转内齿圈齿轮16齿部节圆处的线速度相同时，输出轴7的转速为零，其输出扭矩也为零。而上述的两个零部件中节圆处相对应的线速度有差异时，输出轴7可以无级的正传或反转；在接近零转速附近的转速范围内，输出轴7会产生巨大扭矩。这样的机械性能，可以很大程度改善矿山用的大功率电机负载难启动的问题，而且由于双动力变速器还有无级变速的特点，所以更适合矿山复杂的工作环境。

本发明中的第一动力源1为全电路控制或液压控制的具有恒定转速的动力源，其动力输出轴与双动力变速器总成中的输入轴齿轮15同轴连接；第二动力源2为全电路控制或液压控制的可调速动力源，其动力输出轴与双动力变速器总成中的内齿圈主动齿轮9同轴连接。又本发明中的双动力源控制单元为可产生两路直流电输出的全电路控制单元或可产生两路液压动力输出的液压控制单元，全电路控制单元的两路直流电输出端分别与第一动力源1和第二动力源2的输入端连接，液压控制单元的两路液压动力输出端分别与第一动力源1和第二动力源2的输入端连接。

图1是采用全电路控制动力源的双动力变速器控制装置的结构原理示意图。其采用的第一动力源1和第二动力源2均为交流电动机，采用的全电路控制单元由整流器20、变频逆变器18和恒频逆变器19组成，交流电源21将电流输送到整流器20内，整流器20将交流电整流为直流电，在直流电源的正负极分别安装有直流正极桩22和直流负极桩23，而变频逆变器18和恒频逆变器19上的正负极电源分别连接在直流正极桩22和直流负极桩23上，工作中由整流器20产生的直流电分别输入到变频逆变器18和恒频逆变器19，进而分别带动第一动力源1和第二动力源2的交流电动机，输入双动力变速器总成17做功。图1的控制结构为全电路控制系统，当交流电源21通过整流器20将交流电整合成直流电并分别输入到变频逆变器18和恒频逆变器19后，再分别带动第一动力源1的交流电动机和第二动力源2的交流电动机输入双动力变速器总成17做功。以上所述的电路控制系统中，如果第二动力源2采用恒速直流电机，那么恒频逆变器19就可以不用。图1所示全电路控制动力源的双动力变速器控制装置的最大特点是：当第一动力源1和第二动力源2转速不同时，其中速度较慢的那个动力源(电机)会处于发电状态；发出的电可通过直流正极桩22或直流负极桩23反馈到速度较快的那个动力源上做功，并通过变频逆变器18或恒频逆变器19变为直流反馈向整流器20进行充电，具有明显的节电效果。上述充电过程中，如果整体电路控制系统处于工作状态，电机所发出并经过整流后变为直流电的电流不会直接冲击和反馈到整流器20进行充电，也不会冲击电网，而是通过直流正极桩22和直流负极桩23以最短的电路通道，反馈到变频逆变器18或者恒频逆变器19中参与动力输出，而交流电源21所输入的电量则可根据双动力变速器总成17对外做功时形成的合成功率给于适当地补充。

图2是采用液压控制动力源的双动力变速器控制装置的结构原理示意图。其采用的第一动力源1由通过第一液压泵26驱动的变量油马达28构成，第二动力源2由通过第二液压泵27驱动的定量油马达29构成，采用的液压控制单元由主电动机24驱动的双输出轴齿轮分配箱25构成，齿轮分配箱25内设有由主电动机24带动的主动齿轮30和分别与主动齿轮30啮合的第一从动齿轮31和第二从动齿轮32，两个从动齿轮的输出轴构成齿轮分配箱25的双输出轴，齿轮分配箱25的双输出轴分别通至第一液压泵26和第二液压泵27的输入端，进而分别带动变量油马达28和定量油马达29，输入双动力变速器总成17做功。图2的控制结构为液压控制系统，主电动机24带动齿轮分配箱25内的主动齿轮30，分成两路输入至双动力变速器总成17，第一路由第一从动齿轮31依次带动第一液压泵26、变量油马达28输入至双动力变速器总成17，第二路由第二从动齿轮32依次带动第二液压泵27、定量油马达29，最后连接上双动力变速器总成17输出做功。在图2所示液压控制动力源的双动力变速器控制装置中，只要控制变量油马达28的转速，就可以完全调整双动力变速器总成17使之达到输出轴正转-零转-反转的输出工况，控制输出转速的设备成本低、简单、可靠，特别适于应用在哪些需要零转速无载荷启动和变换转速不是很频繁地大型矿山机械上。

Claims (3)

1.一种应用于矿山设备上的双动力变速器控制装置，其特征在于：由双动力变速器总成(17)、第一动力源(1)、第二动力源(2)以及双动力源控制单元组成，其中

所述的双动力变速器总成(17)包括太阳轮轴前齿轮(10)、旋转内齿圈(4)、并行齿轮(8)、行星齿轮(5)、行星齿轮保持架(6)、太阳齿轮(3)、输入轴(14)、输出轴(7)、输入轴齿轮(15)、内齿圈主动齿轮(9)，太阳轮轴前齿轮(10)与输入轴齿轮(15)啮合连接，内齿圈主动齿轮(9)与并行齿轮(8)啮合连接，旋转内齿圈(4)与并行齿轮(8)同轴且并行安装在一起，输入轴(14)套穿过并行齿轮(8)而设，其两端分别与太阳轮轴前齿轮(10)及太阳齿轮(3)的轮心刚性连接，太阳齿轮(3)通过行星齿轮(5)与旋转内齿圈(4)传动连接，输出轴(7)通过行星齿轮保持架(6)与行星轮(5)的轮心刚性连接；

所述的第一动力源(1)为全电路控制或液压控制的具有恒定转速的动力源，其动力输出轴与输入轴齿轮(15)同轴连接；

所述的第二动力源(2)为全电路控制或液压控制的可调速动力源，其动力输出轴与内齿圈主动齿轮(9)同轴连接；

所述的双动力源控制单元为可产生两路直流电输出的全电路控制单元或可产生两路液压动力输出的液压控制单元，全电路控制单元的两路直流电输出端分别与第一动力源(1)和第二动力源(2)的输入端连接，液压控制单元的两路液压动力输出端分别与第一动力源(1)和第二动力源(2)的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的应用于矿山设备上的双动力变速器控制装置，其特征在于：采用全电路控制动力源的第一动力源(1)和第二动力源(2)均为交流电动机，所述的全电路控制单元由整流器(20)、变频逆变器(18)和恒频逆变器(19)组成，整流器(20)产生的直流电分别输入到变频逆变器(18)和恒频逆变器(19)，进而分别带动第一动力源(1)和第二动力源(2)的交流电动机，输入双动力变速器总成(17)做功。

3.根据权利要求1所述的应用于矿山设备上的双动力变速器控制装置，其特征在于：采用液压控制动力源的第一动力源(1)由通过第一液压泵(26)驱动的变量油马达(28)构成，采用液压控制动力源的第二动力源(2)由通过第二液压泵(27)驱动的定量油马达(29)构成，所述的液压控制单元由主电动机(24)驱动的双输出轴齿轮分配箱(25)构成，齿轮分配箱(25)的双输出轴分别通至第一液压泵(26)和第二液压泵(27)的输入端，进而分别带动变量油马达(28)和定量油马达(29)，输入双动力变速器总成(17)做功。