CN111483945A - 纯电动80吨铲板式支架搬运车 - Google Patents

Abstract

本发明纯电动80吨铲板式支架搬运车，属于煤矿辅助运输设备设计与制造技术领域；其包括铲板、前机架、中机架、后机架、电池升降架和电池架，铲板设置在前机架的前方，前机架通过铰接部联接中机架，中机架通过回转支承联接后机架，后机架通过电池升降架联接电池架，电池架上装有蓄电池，回转支承为双排式回转支承，电池架还通过电池倾翻机构与后机架联接，在电池倾翻机构的作用下，电池架的尾部翘起或放平以适应不同地面坡度；本发明采用双电机单桥输入分时驱动模式，解决单电机功率大和体积大的缺点，将同功率电机分开减小体积，可适用于薄煤层车辆上，分时驱动可提高整车效率，延长蓄电池铲板车续航里程。

Description

纯电动80吨铲板式支架搬运车

技术领域

本发明纯电动80吨铲板式支架搬运车，属于煤矿辅助运输设备设计与制造技术领域。

背景技术

支架搬运车泛指所有能搬运各类社会生产经营活动中涉及支架类产品的车辆型设备。实际生产实践活动中，其实专属矿用的液压支架及其搬运设备，是专门针对综采工作面搬家倒面过程中液压支架的搬运或长距离运输（可以广义理解并扩展应用于采掘等大型的搬运困难的机械如铲运车等）而研制开发设计制作的一种新型特种车辆或是特殊搬运工具。

目前使用的铲运车有柴油动力、纯电动动力和混合动力等类型。国内桥式防爆蓄电池铲板车最大吨位是45吨，45吨以上蓄电池铲板车只有无桥式，而且电压高（480V以上），驱动电机为一桥一电机的传动模式，单电机功率大，电机体积大，无法布置在薄煤层车辆上，且存在高压触电危险。随着综采工作面装备采高的不断升级，工作面装备的重量也随着增加，部分装备的重量已经达到80吨，因此，实现工作面装备的一次性运输和搬运显得极其重要。

发明内容

本发明克服了现有技术存在的不足，提供一种纯电动80吨铲板式支架搬运车，提高支架搬运车的整车效率和可靠性，延长支架搬运车的续航里程。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种纯电动80吨铲板式支架搬运车，包括铲板、前机架、中机架、后机架、电池升降架和电池架，铲板设置在前机架的前方，前机架通过铰接部联接中机架，中机架通过回转支承联接后机架，后机架通过电池升降架联接电池架，电池架上装有蓄电池，回转支承为双排式回转支承，电池架还通过电池倾翻机构与后机架联接，在电池倾翻机构的作用下，电池架的尾部翘起或放平以适应不同地面坡度。

进一步的，所述回转支承包括上排钢球和下排钢球，上排钢球和下排钢球沿回转支承的轴向依序设置在外圈和内圈之间的滚道中。

进一步的，所述电池倾翻机构包括两个电池倾翻油缸，电池倾翻油缸的前端与电池架固定，电池倾翻油缸的后端与后机架的上部固定。

进一步的，所述蓄电池的整体输出电压为直流240V。

进一步的，还包括前驱动桥和后驱动桥，前驱动桥的后端通过两根前传动轴与两个前防爆交流电机联接，前驱动桥内设有前桥端减速器，前桥端减速器通过前驱动桥的两侧联接前轮胎；后驱动桥的前端通过两根后传动轴与两个后防爆交流电机联接，后驱动桥内设有后桥端减速器，后桥端减速器通过后驱动桥的两侧联接后轮胎；所述蓄电池分为两组，一组输出的直流电源经过DC/AC 变频器逆变后分别为前防爆交流电机供电，另一组为后防爆交流电机供电。

进一步的，还包括整车控制器，所述DC/AC 变频器的数量为4个，都与整车控制器相连，整车控制器用于根据该支架搬运车的运行路况实现前驱、后驱、四驱三种不同的工作状态的切换；当处于前驱状态时，所述前防爆交流电机处于电动状态，所述后防爆交流电机处于再生发电状态；当处于后驱状态时，所述前防爆交流电机处于再生发电状态，所述后防爆交流电机处于电动状态。

进一步的，当该支架搬运车处在四驱状态时，所述整车控制器对防爆交流电机扭矩-转速的控制方法包括：

在防爆交流电机扭矩-转速特性曲线上，防爆交流电机输出最大输出扭矩时对应的转速设定为n1,防爆交流电机输出最大功率时对应的转速设定为n2，该支架搬运车运行在最高速度时防爆交流电机的转速设定为n3；防爆交流电机的实时转速设定为n；扭矩和转速的对应关系满足以下条件：

当0≤n＜n1时，防爆电机的输出扭矩为恒定输出；

当n1≤n＜n2时，防爆电机的输出扭矩与转速为反比关系；

当n2≤n＜n3时，防爆电机的输出扭矩与转速的平方为反比关系。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果。

1.本发明采用低压DC240V为直流侧输入解决高压危险的问题。

2.本发明将低压的交流变频电机应用在防爆蓄电池铲板车上，解决以往直流电机故障率高的问题。

3.本发明采用双电机单桥输入分时驱动模式，解决单电机功率大和体积大的缺点，将同功率电机分开减小体积，可适用于薄煤层车辆上，分时驱动可提高整车效率，延长蓄电池铲板车续航里程。

4.本发明采用双电池双电机驱动模式，与以往的单电池双电机驱动模式相比，有效提高整车运行效率避免一电机出现故障后整车无法继续行走的弊端。

附图说明

图1为本发明实施例的整体示意图。

图2为本发明实施例涉及的防爆电机、蓄电池和驱动桥的结构示意图。

图3为本发明实施例的侧视图。

图4为本发明实施例的俯视图。

图5为本发明实施例涉及电池倾翻机构的结构示意图。

图6为本发明实施例中铲板和电池提升装置都为翘起状态时的示意图。

图7为回转支承的分解图。

图8为回转支承的正视图。

图9为图8中A-A方向的剖视图。

图10为本发明实施例的液压原理图。

图11为本发明实施例中的防爆交流电机的扭矩-转速特性曲线。

图中，1-铲板，2-铲板提升座，3-绞车，4-铲板倾翻油缸，5-铲板升降油缸，6-驾驶室，7-前机架，8-中机架，9-后机架，10-电池升降油缸，11-电池升降架，12-电池倾翻油缸，13-回转支承，15-转向油缸，16-铰接部，17-前轮胎，18-前驱动桥，19-前桥端减速器，20-前传动轴，21-前防爆交流电机，26-后轮胎，23-电池架，24-蓄电池，25-后驱动桥，27-后桥端减速器，28-后传动轴，29-后防爆交流电机，30-铲板曲柄，31-液压十字手柄阀，32-多联阀，33-先导手柄，34-高压过滤器和安全阀，35-油泵，36-液压油箱。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

如图1-图6所示，本发明一种纯电动80吨铲板式支架搬运车，包括铲板1、前机架7、中机架8、后机架9、电池升降架11和电池架23，铲板1设置在前机架7的前方，前机架7通过铰接部16联接中机架8，中机架8通过回转支承13联接后机架8，后机架8通过电池升降架11联接电池架23，电池架23上装有蓄电池24，回转支承13为双排式回转支承，电池架23还通过电池倾翻机构与后机架9联接，在电池倾翻机构的作用下，电池架23的尾部翘起或放平以适应不同地面坡度。

电池倾翻机构包括两个电池倾翻油缸12，电池倾翻油缸12的前端与电池架23固定，电池倾翻油缸12的后端与后机架9的上部固定。两个电池倾翻油缸12设置在电池升降油缸10的内侧。电池倾翻油缸12控制电池架23的倾翻动作，电池升降油缸10控制电池架23的升降动作。液压原理如图10所示，通过一个液压十字手柄阀31，液压控制多联阀32，多联阀通过油路控制电池升降油缸10和电池倾翻油缸12，电池升降油缸10连接电池升降架11，用来控制电池架23的高低位置，电池倾翻油缸12连接电池架23，用来控制电池架23的角度。这样通过改变电池架23的角度和高度还能够提高蓄电池的装卸和轮胎的装卸效率。

该支架搬运车还包括前驱动桥18和后驱动桥25，前驱动桥18的后端通过两根前传动轴20与两个前防爆交流电机21联接，前驱动桥18内设有前桥端减速器19，前桥端减速器19通过前驱动桥18的两侧联接前轮胎17；后驱动桥25的前端通过两根后传动轴28与两个后防爆交流电机29联接，后驱动桥25内设有后桥端减速器27，后桥端减速器27通过后驱动桥25的两侧联接后轮胎26。蓄电池24的整体输出电压为直流240V，选用大容量的防爆铅酸蓄电池。蓄电池24分为两组，一组输出的直流电源经过DC/AC 变频器逆变后分别为前防爆交流电机21供电，另一组为后防爆交流电机29供电。

该支架搬运车还包括整车控制器，其中，DC/AC 变频器的数量为4个，都与整车控制器相连，整车控制器用于根据该支架搬运车的运行路况实现前驱、后驱、四驱三种不同的工作状态的切换；当处于前驱状态时，前防爆交流电机21处于电动状态，后防爆交流电机29处于再生发电状态；当处于后驱状态时，前防爆交流电机21处于再生发电状态，后防爆交流电机29处于电动状态。

具体的，如图7-图9所示，回转支承13包括上排钢球和下排钢球，上排钢球和下排钢球沿回转支承13的轴向依序设置在外圈和内圈之间的滚道中，可以在中机架8与后机架9之间实现20度以内的摆动。

在防爆电机上设置编码器和霍尔传感器，编码器和霍尔传感器都与整车控制器相连，编码器用于测量防爆电机的转速，霍尔传感器用于测量防爆电机的输出电流并计算出实际的扭矩值。当该支架搬运车处在四驱状态时，所述整车控制器对防爆交流电机扭矩-转速的控制方法包括：如图11所示，曲线a为原有的交流电机扭矩-转速特性曲线，在防爆交流电机扭矩-转速特性曲线的基础上，防爆交流电机输出最大输出扭矩时对应的转速设定为n1,防爆交流电机输出最大功率时对应的转速设定为n2，该支架搬运车运行在最高速度时防爆交流电机的转速设定为n3；防爆交流电机的实时转速设定为n；扭矩和转速的对应关系需要满足以下条件：

当0≤n＜n1时，防爆电机的输出扭矩为恒定输出；

当n1≤n＜n2时，防爆电机的输出扭矩与转速为反比关系；

当n2≤n＜n3时，防爆电机的输出扭矩与转速的平方为反比关系。

在0～n1恒扭矩阶段，属于低速大扭阶段，主要用在重载启动和满载爬坡，设计最高转矩为额定扭矩的5倍,充分发挥系统的扭矩过载能力，转速随负载情况自动调整。DC/AC变频器采用转矩矢量控制方式，最高转速限制到n1，当负载扭矩大于给定转矩时，防爆交流电机自动减速，当负载扭矩小于给定转矩时，电机运行在转速n1状态。

在n1～n2恒功率阶段，主要用来满载平路行驶，要充分利用牵引系统的功率，拟定最大功率的限制为额定功率，根据负载情况，调整电机的转速。此时DC/AC变频器采用功率给定方式，再根据牵引功率的反馈，实现牵引功率的无差控制，实现高效牵引。

在n2～n3高速阶段，主要用来空载行驶，可以充分利用交流调速系统的高速特性，拟定最大功率的限制为额定功率，转速随负载情况自动调整。DC/AC变频器采用扭矩给定的运行方式，最高转速限制到n3，当负载扭矩大于给定转矩时，电机自动减速，当负载扭矩小于给定转矩时，电机运行在转速n3状态。

该支架搬运车采用前、中、后三段机架铰接式、油缸转向结构,动力源选用大容量的防爆铅酸蓄电池，通过双电机电驱动前后桥来实现整车运行。对整车的电器进行了防爆处理，安装有电机安全保护系统。驻车制动与行车制动均采用多盘安全型湿式制动器。整车具有转向灵活、传动效率高、操作简单、检修方便等特点。

尽管已经参照其示例性实施例具体显示和描述了本发明，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节上的各种改变。

Claims (7)

1.一种纯电动80吨铲板式支架搬运车，包括铲板（1）、前机架（7）、中机架（8）、后机架（9）、电池升降架（11）和电池架（23），铲板（1）设置在前机架（7）的前方，前机架（7）通过铰接部（16）联接中机架（8），中机架（8）通过回转支承（13）联接后机架（8），后机架（8）通过电池升降架（11）联接电池架（23），电池架（23）上装有蓄电池（24），其特征在于：回转支承（13）为双排式回转支承，电池架（23）还通过电池倾翻机构与后机架（9）联接，在电池倾翻机构的作用下，电池架（23）的尾部翘起或放平以适应不同地面坡度。

2.根据权利要求1所述的纯电动80吨铲板式支架搬运车，其特征在于：所述回转支承（13）包括上排钢球和下排钢球，上排钢球和下排钢球沿回转支承（13）的轴向依序设置在外圈和内圈之间的滚道中。

3.根据权利要求1所述的纯电动80吨铲板式支架搬运车，其特征在于：所述电池倾翻机构包括两个电池倾翻油缸（12），电池倾翻油缸（12）的前端与电池架（23）固定，电池倾翻油缸（12）的后端与后机架（9）的上部固定。

4.根据权利要求1所述的纯电动80吨铲板式支架搬运车，其特征在于：所述蓄电池（24）的整体输出电压为直流240V。

5.根据权利要求1所述的纯电动80吨铲板式支架搬运车，其特征在于：还包括前驱动桥（18）和后驱动桥（25），前驱动桥（18）的后端通过两根前传动轴（20）与两个前防爆交流电机（21）联接，前驱动桥（18）内设有前桥端减速器（19），前桥端减速器（19）通过前驱动桥（18）的两侧联接前轮胎（17）；后驱动桥（25）的前端通过两根后传动轴（28）与两个后防爆交流电机（29）联接，后驱动桥（25）内设有后桥端减速器（27），后桥端减速器（27）通过后驱动桥（25）的两侧联接后轮胎（26）；所述蓄电池（24）分为两组，一组输出的直流电源经过DC/AC变频器逆变后分别为前防爆交流电机（21）供电，另一组为后防爆交流电机（29）供电。

6.根据权利要求5所述的纯电动80吨铲板式支架搬运车，其特征在于：还包括整车控制器，所述DC/AC 变频器的数量为4个，都与整车控制器相连，整车控制器用于根据该支架搬运车的运行路况实现前驱、后驱、四驱三种不同的工作状态的切换；当处于前驱状态时，所述前防爆交流电机（21）处于电动状态，所述后防爆交流电机（29）处于再生发电状态；当处于后驱状态时，所述前防爆交流电机（21）处于再生发电状态，所述后防爆交流电机（29）处于电动状态。

7.根据权利要求6所述的纯电动80吨铲板式支架搬运车，其特征在于：当该支架搬运车处在四驱状态时，所述整车控制器对防爆交流电机扭矩-转速的控制方法包括：

在防爆交流电机扭矩-转速特性曲线上，防爆交流电机输出最大输出扭矩时对应的转速设定为n1,防爆交流电机输出最大功率时对应的转速设定为n2，该支架搬运车运行在最高速度时防爆交流电机的转速设定为n3；防爆交流电机的实时转速设定为n；扭矩和转速的对应关系满足以下条件：

当0≤n＜n1时，防爆电机的输出扭矩为恒定输出；

当n1≤n＜n2时，防爆电机的输出扭矩与转速为反比关系；

当n2≤n＜n3时，防爆电机的输出扭矩与转速的平方为反比关系。

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